2024鲁科版新教材高中化学选择性必修1
专题强化练8 酸碱中和滴定原理的应用
1.亚硝基硫酸(NOSO4H)是染料工艺中重要的原料。
Ⅰ.实验室将SO2通入浓硝酸和浓硫酸的混酸中可制备亚硝基硫酸,装置如图1。C中主要发生反应:SO2+HNO3 SO3+HNO2;SO3+HNO2 NOSO4H。
图1
(1)为了使C中反应充分,通入SO2的速率不能过快,可采取的措施是 。
(2)D装置的作用是 。
Ⅱ.产品中亚硝基硫酸质量分数的测定。称取1.700 g产品放入250 mL的锥形瓶中,加入100.00 mL 0.100 0 mol/L的KMnO4溶液和少量稀硫酸,发生反应:2KMnO4+5NOSO4H+2H2O K2SO4+2MnSO4+5HNO3+2H2SO4,产品中其他杂质不与KMnO4反应。反应完全后,用0.500 0 mol/L的Na2C2O4标准溶液滴定过量的KMnO4,发生反应:2Mn+5C2+16H+ 2Mn2++8H2O+10CO2↑,消耗Na2C2O4标准溶液30.00 mL。
(3)配制100 mL 0.100 0 mol/L的KMnO4溶液所需要的玻璃仪器有量筒、烧杯、胶头滴管、玻璃棒、 。
(4)Na2C2O4标准溶液(呈碱性),应盛放在图2所示的滴定管 中(填“A”或“B”)。滴定终点的现象是
。
图2
(5)若滴定终点时俯视滴定管刻度,则由此测得产品中亚硝基硫酸的质量分数会 (填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(6)确定产品中亚硝基硫酸的质量分数,写出计算过程
。
2.用0.200 0 mol/L的标准NaOH溶液滴定未知浓度的盐酸,其操作可分为如下几步:
①用蒸馏水洗涤碱式滴定管,注入0.200 0 mol/L的标准NaOH溶液至“0”刻度线以上;
②固定好滴定管并使滴定管尖嘴充满液体;
③调节液面至“0”或“0”刻度线稍下,并记下读数;
④量取20.00 mL待测液注入洁净的锥形瓶中,并加入3滴酚酞溶液;
⑤用标准液滴定至终点,记下滴定管液面刻度;
⑥重复以上滴定操作2~3次。
请回答下列问题:
(1)以上步骤有错误的是 (填编号),该错误操作会导致测定结果 (填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
(2)步骤④中,量取20.00 mL待测液应使用 (填仪器名称),在锥形瓶装液前,留有少量蒸馏水,测定结果 (填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
(3)步骤⑤中,滴定时眼睛应注视 ;判断到达滴定终点的依据是
。
(4)以下是实验数据记录表:
滴定 次数 盐酸体积 (mL) NaOH溶液体积刻度(mL)
滴定前 滴定后
1 20.00 0.00 18.10
2 20.00 0.00 16.30
3 20.00 0.00 16.22
从表中可以看出,第1次滴定记录的NaOH溶液体积明显多于后两次的体积,其可能的原因是 。
A.滴定前滴定管尖嘴有气泡,滴定结束后无气泡
B.锥形瓶用待测液润洗
C.NaOH标准液保存时间过长,有部分变质
D.滴定结束时,俯视读数
(5)根据表中记录数据,通过计算可得,该盐酸浓度为
mol/L。
3.(2022山东淄博高青一中期中)我国国标推荐的食品、药品中钙元素含量的测定方法之一是利用Na2C2O4将处理后的样品中的Ca2+沉淀,过滤、洗涤,然后将所得CaC2O4固体溶于过量的强酸,最后用已知浓度的KMnO4溶液通过滴定来测定溶液中Ca2+的含量(已知:2Mn+5C2+16H+ 2Mn2++10CO2↑+8H2O)。针对该实验中的滴定过程,回答以下问题:
(1)KMnO4溶液应用 (填“酸式”或“碱式”)滴定管盛装,滴定时除滴定管外,还需要的主要玻璃仪器有 。
(2)滴定终点的颜色变化:溶液由 色变为 色。
(3)下列操作会导致测定的结果偏高的是 (填字母)。
a.装入KMnO4溶液前未润洗滴定管
b.滴定结束后俯视读数
c.滴定结束后,滴定管尖端悬有一滴溶液
d.滴定过程中,振荡锥形瓶时将待测液洒出
(4)某同学对上述实验方法进行了改进并用于测定某品牌的钙片中的钙元素(主要为CaCO3)含量,其实验过程如下:取2.00 g样品加入锥形瓶中,用酸式滴定管向锥形瓶内加入20.00 mL 0.10 mol/L的盐酸(盐酸过量),充分反应一段时间,用酒精灯将锥形瓶内液体加热至沸腾,数分钟后,冷却至室温,加入2~3滴指示剂,用0.10 mol/L的NaOH溶液滴定至终点,消耗了8.00 mL NaOH溶液。[提示:Ca(OH)2微溶于水,pH较低时不会产生沉淀]
①为使现象明显、结果准确,滴定过程中的指示剂应选择
(填“石蕊”“甲基橙”或“酚酞”)溶液。
②实验过程中将锥形瓶内液体煮沸的目的是 。
③该2.00 g钙片中含有CaCO3的质量为 。
答案全解全析
1.答案 (1)缓慢滴加硫酸
(2)吸收SO2,防止污染空气,且防止倒吸
(3)100 mL容量瓶
(4)B 当滴入最后半滴Na2C2O4标准溶液时,溶液恰好由紫红色变为无色,且半分钟内不恢复原来的颜色
(5)偏大
(6)n(Na2C2O4)=30.00×10-3 L×0.500 0 mol/L=0.015 mol,由关系式5n(Na2C2O4)~2n(KMnO4)可得,n(KMnO4)=0.015 mol×=0.006 mol,所以与亚硝基硫酸反应的KMnO4物质的量为100.00×10-3 L×
0.100 0 mol/L-0.006 mol=0.004 mol,再由关系式2n(KMnO4)~5n(NOSO4H)可得,n(NOSO4H)=0.004 mol×=0.010 mol,所以产品中亚硝基硫酸的质量分数为×100%=×100%≈74.7%
解析 (1)控制通入SO2的速率可以通过缓慢滴加硫酸来实现。
(2)NaOH溶液可吸收SO2,防止污染空气;采用倒扣漏斗,可以有效防止倒吸。
(3)配制100 mL 0.100 0 mol/L的KMnO4溶液需要的玻璃仪器除题述仪器外还需要100 mL容量瓶。
(4)Na2C2O4标准溶液呈碱性,应盛放在碱式滴定管中;滴定终点时,KMnO4反应完全,则现象为当滴入最后半滴Na2C2O4标准溶液时,溶液恰好由紫红色变为无色,且半分钟内不恢复原来的颜色。
(5)滴定终点时俯视滴定管刻度,读取的体积比实际偏小,使测得的剩余高锰酸钾的物质的量偏小,则与亚硝基硫酸反应的高锰酸钾物质的量偏大,所以测得的亚硝基硫酸的物质的量偏大,质量分数偏大。
(6)根据化学方程式可得关系式5n(Na2C2O4)~2n(KMnO4),n(Na2C2O4)=30.00×10-3 L×0.500 0 mol/L=
0.015 mol,则n(KMnO4)=0.015 mol×=0.006 mol,与亚硝基硫酸反应的KMnO4的物质的量为100.00×10-3 L×0.100 0 mol/L-0.006 mol=
0.004 mol,根据题给化学方程式可得关系式2n(KMnO4)~5n(NOSO4H),则n(NOSO4H)=0.004 mol×=0.010 mol,所以产品中亚硝基硫酸的质量分数为×100%=×100%≈74.7%。
2.答案 (1)① 偏大
(2)酸式滴定管 无影响
(3)锥形瓶中溶液颜色的变化 当滴入最后半滴NaOH溶液,溶液由无色变为浅红色,且半分钟内不褪色
(4)AB
(5)0.162 6
解析 (1)碱式滴定管未用标准NaOH溶液润洗就直接注入标准NaOH溶液,标准NaOH溶液的浓度减小,消耗标准NaOH溶液的体积偏大,导致测定结果偏大。
(2)量取20.00 mL盐酸应使用酸式滴定管;在锥形瓶装液前,留有少量蒸馏水,不影响测定结果。
(3)滴定时,眼睛应注视锥形瓶中溶液颜色的变化;NaOH溶液滴定盐酸时,当滴入最后半滴NaOH溶液,溶液由无色变为浅红色,且半分钟内不褪色即到达滴定终点。
(4)A项,滴定前滴定管尖嘴有气泡,滴定结束后无气泡,导致所用氢氧化钠溶液体积偏大;B项,锥形瓶用待测液润洗,导致HCl的物质的量偏大,所用氢氧化钠溶液体积偏大;C项,NaOH标准液保存时间过长,有部分变质,所用氢氧化钠溶液体积偏小;D项,滴定结束时,俯视读数,所用氢氧化钠溶液体积偏小;故选AB。
(5)第1次滴定记录的NaOH溶液体积明显多于后两次的体积,数据应舍去;求出2、3组平均消耗标准NaOH溶液的体积V(NaOH)=16.26 mL,则该盐酸的浓度为=0.162 6 mol/L。
3.答案 (1)酸式 锥形瓶
(2)无 浅紫红
(3)ac
(4)①甲基橙 ②除去溶液中溶解的CO2气体 ③0.06 g
解析 (1)高锰酸钾溶液具有强氧化性,会腐蚀橡胶,应盛放在酸式滴定管中。
(2)高锰酸钾溶液显紫红色,自身可以做指示剂,当达到滴定终点时,溶液由无色变为浅紫红色。
(3)滴定管经蒸馏水洗后未用高锰酸钾溶液润洗,高锰酸钾溶液被稀释,消耗标准高锰酸钾溶液的体积偏大,导致测定的结果偏高;滴定前平视,滴定后俯视,消耗标准高锰酸钾溶液的体积偏小,导致测定的结果偏低;滴定结束后,滴定管尖端悬有一滴溶液,消耗的标准高锰酸钾溶液的体积偏大,导致测定的结果偏高;滴定过程中,振荡锥形瓶时将待测液洒出,消耗的标准高锰酸钾溶液的体积偏小,导致测定的结果偏低。
(4)①该滴定若用酚酞溶液作指示剂,由于其变色范围为8.2
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