高考中滴定實(shí)驗(yàn)的重要考點(diǎn)和案例分析

劉 慶

(廣西桂林市中山中學(xué))

滴定實(shí)驗(yàn)是高中化學(xué)最為重要的實(shí)驗(yàn)之一.滴定實(shí)驗(yàn)分為酸堿中和滴定、氧化還原滴定及沉淀滴定.本文對滴定實(shí)驗(yàn)常見考點(diǎn)及幾類問題進(jìn)行詳細(xì)分析.

1 滴定實(shí)驗(yàn)常見考查內(nèi)容

在高考試題中,圍繞著滴定實(shí)驗(yàn)的常見考點(diǎn)有儀器的運(yùn)用是否合理、操作是否正確、指示劑的選擇及反應(yīng)終點(diǎn)的確定等.儀器的運(yùn)用及操作部分?？嫉挠兴崾?、堿式滴定管的選擇,查漏、洗滌、潤洗、讀數(shù)等常見步驟的具體操作.因此,學(xué)生需要熟悉做滴定實(shí)驗(yàn)時需要用到的儀器及其基本操作,常見的指示劑及其特征性反應(yīng)等,如酚酞、甲基橙、石蕊等常用指示劑適用的p H 范圍.另外,計(jì)算、誤差分析等問題也是常見的考點(diǎn).學(xué)生在解答這類問題時,需要根據(jù)反應(yīng)式,找到各物質(zhì)之間的關(guān)系,而后進(jìn)行計(jì)算.相關(guān)步驟如圖1所示.

圖1

2 酸堿中和滴定

酸堿中和作為滴定實(shí)驗(yàn)中最為經(jīng)典的一類問題,是考查的重點(diǎn).試題通常考查儀器的運(yùn)用、操作、滴定終點(diǎn)的確定以及相應(yīng)的計(jì)算等.

例1(2017年全國Ⅰ卷26,改編)凱氏定氮法測定蛋白質(zhì)中氮的含量過程如圖2所示.

圖2

已知:NH3＋H3BO3＝NH3?H3BO3,

NH3?H3BO3＋HCl＝NH4Cl＋H3BO3.

取甘氨酸(C2H5NO2)樣品mg進(jìn)行測定,消耗濃度為cmol?L－1的HClVmL,則樣品中N 元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_________.樣品的純度小于等于_________.

由題意可知,C2H5NO2中的N 元素先轉(zhuǎn)化為NH3,NH3被H3BO3吸收后變?yōu)镹H3?H3BO3.由N 原子守恒可知

由NH3?H3BO3＋HCl＝NH4Cl＋H3BO3可得

所以n(C2H5NO2)＝n(HCl),樣品中N 元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

樣品純度小于等于

3 氧化還原滴定

氧化還原反應(yīng)是高中化學(xué)重要反應(yīng)類型之一,滴定問題是考查氧化還原知識的主要題型.在氧化還原反應(yīng)中,產(chǎn)物會與指示劑呈現(xiàn)顯色反應(yīng),以此來確定反應(yīng)終點(diǎn).因此,學(xué)生需要在題目中沒有給出反應(yīng)方程式時,能夠根據(jù)題目,寫出相應(yīng)的反應(yīng)式,在此基礎(chǔ)之上,進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算.

例2利用K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液測定硫代硫酸鈉(Na2S2O3?5 H2O,M＝248 g?mol－1).測定步驟如下:稱取1.200 g Na2S2O3?5 H2O 晶體,配制成100 mL溶液,取0.009 5 mol?L－1的K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液20 mL,硫酸酸化后加入過量KI,發(fā)生反應(yīng):

然后用Na2S2O3?5 H2O 溶液滴定至淡黃綠色,發(fā)生反應(yīng)：.以淀粉溶液為指示劑,繼續(xù)滴定,當(dāng)溶液_________,即為滴定終點(diǎn).平行滴定3 次,若消耗Na2S2O3?5 H2O溶液的平均量為24.80 mL,則樣品純度為________.

K2Cr2O7溶液中加入過量KI,發(fā)生反應(yīng):＋6I－＋14 H＋＝3I2＋2Cr3＋＋7 H2O,此時I－全部被氧化為I2,加入淀粉溶液后,溶液變?yōu)樗{(lán)色.加入Na2S2O3?5 H2O 溶液后發(fā)生反應(yīng):,I2轉(zhuǎn)化為I－,藍(lán)色會褪去,且30 s內(nèi)不復(fù)色,即為滴定終點(diǎn).在整個過程中,涉及兩個反應(yīng)式,之間的關(guān)系為,則

則其純度為

例3環(huán)己烯含量測定:在一定條件下,向ag環(huán)己烯樣品中加入bmol Br2,反應(yīng)后剩余的Br2與足量的KI反應(yīng)生成I2,用cmol?L－1的Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定,終點(diǎn)時消耗Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液VmL.(以上數(shù)據(jù)均已扣除干擾因素).測定過程中,發(fā)生的反應(yīng)如下:

則樣品中,環(huán)己烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_________.

根據(jù)上述反應(yīng)可知,關(guān)系式為

整個過程中,環(huán)己烯和KI共消耗bmol Br2,根據(jù)關(guān)系式有

所以樣品中環(huán)己烯的質(zhì)量為

4 沉淀滴定

沉淀滴定法是以沉淀反應(yīng)為原理的一種滴定方法.其中最常見的題型是以Ag NO3標(biāo)準(zhǔn)溶液測定鹵化物、硫氰酸鹽等,離子反應(yīng)為Ag＋＋X－＝Ag X↓(X－通常為Cl－、Br－、I－、SCN－等).當(dāng)?shù)味▌┡c被滴定溶液反應(yīng)時,會生成其他顏色的沉淀,此時達(dá)到滴定終點(diǎn).需要注意的是,若反應(yīng)開始時便存在沉淀,則所選擇試劑與其反應(yīng)產(chǎn)生的沉淀,顏色需存在差別.

例4表1 為各種Ag 鹽的顏色和Ksp,以K2Cr2O7為指示劑,用Ag NO3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定待測液,測定溶液中Cl－的濃度.

表1

(1)滴定終點(diǎn)現(xiàn)象為________.

(2)若用Ag NO3溶液滴定KSCN 溶液,指示劑為________.

A.KBr B.NaCl

C.Na CN D.Na2Cr O4

(1)根據(jù)各物質(zhì)的Ksp分析可以發(fā)現(xiàn),當(dāng)Cl－完全沉淀時,Ag＋與生成Ag2Cr O4沉淀,滴定終點(diǎn)現(xiàn)象為滴入最后一滴標(biāo)準(zhǔn)液時,生成磚紅色沉淀,且30 s內(nèi)沉淀不溶解.

(2)Ag NO3溶液滴定KSCN 溶液過程中,Ag＋與SCN－產(chǎn)生沉淀,當(dāng)SCN－完全沉淀后,Ag＋會與指示劑進(jìn)行反應(yīng),這就要求產(chǎn)生與AgSCN 顏色不同的沉淀,因?yàn)锳g Cl、Ag CN 均為白色,所以不能使用NaCl、Na CN 作為指示劑.同時,添加的指示劑不能先于SCN－與Ag＋反應(yīng).所以應(yīng)該選擇Na2Cr O4作指示劑.

綜上所述,滴定實(shí)驗(yàn)作為重要實(shí)驗(yàn)之一,在題目中通常會對儀器的運(yùn)用、操作,指示劑的選擇,反應(yīng)終點(diǎn)的確定及相關(guān)計(jì)算等進(jìn)行考查,學(xué)生在復(fù)習(xí)備考時要注意總結(jié)歸納.

(完)