1、第三章 水溶液中的离子平衡第二节 水的电离和溶液的酸碱性第3课时 pH的应用学习目标核心素养1.了解在日常生活、生产中 pH 的应用。2掌握酸碱中和滴定的原理。3掌握酸碱中和滴定的操作方法和误差分析。4了解指示剂的选择。1.证据推理与模型认知，依据酸碱中和滴定原理，拓展其他滴定的原理方法、操作过程，并会设计滴定实验。2科学探究与创新意识：结合自然现象、生活问题、生产实际，能分析解释有关事实，进行简单的方案设计。3科学态度与社会责任：了解生活生产中溶液平衡的应用，认识水溶液中的离子反应和平衡对生产生活和社会发展的作用。课时作业01课前自主学习02课堂互动探究03随堂基础巩固一、pH 在生产生活中
2、的应用1pH 与人体健康的关系(1)pH 诊断疾病：人体的各种体液都有一定的pH，以保证正常的生理活动，当酸碱平衡失调时，人体就表现出病变，可以利用检测血液中的 pH 诊断疾病。(2)调控 pH 辅助治疗：利用护发素保护头发，就是通过调节头发的 pH 使之达到适宜的酸碱度。血液药物2pH 在环保上的应用在环保上对酸性或碱性的废水，可以利用调节pH。利用在酸性废水中加碱性废渣或通过碱性滤料层过滤使之中和；对碱性废水，可以通过加酸性废水或通入烟道气中和。3土壤 pH 与土壤有效成分含量的关系土壤的影响植物对养分的吸收及养分的有效性，各种作物的生长也都对土壤的范围有一定的要求，应注意保持土壤的等。中
3、和反应pHpH酸碱度二、酸碱中和滴定1概念：利用中和反应用的酸(或碱)来测定的碱(或酸)的实验方法。2原理：(1)实质：(填离子方程式)。(2)原理：酸提供的 H与碱提供的 OH的相等。即 c(H)V 酸c(OH)V 碱(均为强电解质)。已知浓度未知浓度HOH=H2O物质的量3仪器和试剂：(1)仪器酸式滴定管如图a碱式滴定管如图b滴定管夹、锥形瓶、铁架台、烧杯(2)试剂：标准液、待测液、指示剂。4实验操作(以用盐酸标准液滴定 NaOH 溶液为例)：(1)滴定前准备。检查：使用滴定管前，首先要检查。润洗：滴定管加入酸、碱反应液之前，先用蒸馏水洗涤干净，然后分别用润洗次。装液：分别将酸、碱反应液加
4、入酸式、碱式滴定管中，使液面位于“0”刻度以上处。调液：调节活塞或玻璃球，使滴定管尖嘴部分充满反应液，并使液面处于以下。滴定管是否漏水待装液232mL3mL“0”刻度或“0”刻度放液：从碱式滴定管中放出一定量的 NaOH 溶液于锥形瓶中，并滴 23 滴指示剂(甲基橙或酚酞)。(2)滴定。左手，右手摇动。眼睛注视。终点判断：当滴入最后一滴盐酸时，刚好使锥形瓶中的溶液变色，且在半分钟内不变色，即到终点。读数并记录。控制滴定管锥形瓶锥形瓶内溶液颜色变化5实验数据的处理：重复滴定操作 23 次，取消耗标准液体积的平均值，根据c(NaOH)cHClVHClVNaOH，计算出待测 NaOH 溶液的浓度c(
5、NaOH)。三、酸碱中和滴定曲线及意义用 0.100 0 mol/L NaOH 溶液滴定 20.00 mL 0.100 0 mol/L HCl 溶液过程中的 pH 变化。意义：当酸碱中和反应接近(pH)时，很少量的酸或碱就会引起溶液。用甲基橙或酚酞的变化来表示反应终点，其误差都在实验允许的范围之内。滴定终点7pH 突变颜色探究点一 酸碱中和滴定实验的关键1准确测定参加反应的两种溶液的体积要准确测定参加反应的两种溶液的体积，应选用更加精确的仪器：酸式滴定管、碱式滴定管、移液管的读数精确到 0.01 mL，可准确量取一定量的试液。滴定管刻度：(如图)0 刻度在上，从上往下读，量程有 25 mL、5
6、0 mL。滴定管精确度：取到小数点后两位，如：24.00 mL、23.38 mL最后一位是估计值。酸式滴定管下端是玻璃活塞，用来盛放酸性或具有氧化性的溶液(酸、溴水、KMnO4 溶液等，不能盛放 NaOH 溶液等)。碱式滴定管下端是由乳胶管、玻璃球组成的阀，用于盛装碱性或无氧化性的溶液，不能盛装酸性、氧化性溶液及有机溶剂(橡胶易被腐蚀)。2准确判断中和反应是否恰好反应完全选用合适的酸碱指示剂(1)酸碱指示剂在中和滴定中发挥作用的原理酸碱指示剂在中和滴定中发挥作用的原理，可用已知浓度的盐酸滴定未知浓度的 NaOH 溶液来说明。用盐酸滴定 NaOH 溶液时，从表面看，似乎没有变化，但实质上，在滴定
7、过程中，溶液的 pH 发生了很大的变化。滴定前，由于还未加盐酸，滴定的 pH 决定于待测 NaOH 溶液的浓度，因此溶液的 pH 很大，为强碱性。随着盐酸的滴入，NaOH 不断被中和，c(OH)不断减小，pH 也不断减小。当滴入的 HCl 与NaOH 恰好完全中和时，溶液中只有 NaCl 和 H2O，因此 pH 为7。如果此时再滴加 1 滴盐酸的话，由于 HCl 过量，溶液将立即由中性变为酸性，pH 小于 7。根据上述滴定过程中溶液的 pH 的变化，我们可以选择合适的指示剂，并根据指示剂在酸性或碱性溶液中的颜色变化，准确地判断中和反应是否恰好进行完全。例如，我们可以在待测的 NaOH 溶液中滴
8、入几滴酚酞试液，溶液呈红色，随着盐酸的滴入，当溶液恰好由红色突变为无色时，说明 HCl 与 NaOH 反应完全。(2)酸碱指示剂的选择(3)滴定终点判断的答题模板：当滴入最后一滴标准溶液后，溶液变成色，且半分钟内不恢复原来的颜色。说明：解答此类题目注意三个关键点：(1)最后一滴：必须说明是滴入“最后一滴”溶液。(2)颜色变化：必须说明滴入“最后一滴”溶液后溶液“颜色的变化”。(3)半分钟：必须说明溶液颜色变化后“半分钟内不再恢复原来的颜色”。1酸碱中和滴定实验中，酸碱恰好完全反应时就是滴定终点，这种说法正确吗？提示：(1)恰好中和是指酸、碱按化学方程式的计量关系完全反应，酸、碱都没有剩余。恰好
9、中和时溶液的酸碱性取决于生成盐的性质，溶液不一定呈中性。(2)滴定终点是指示剂变色点，是实验操作中的概念。滴定终点与恰好中和是有差距的，不可能完全一致。2酸碱中和滴定实验中，能否用石蕊作指示剂指示滴定终点？提示：不能。因为石蕊在滴定终点时的颜色变化对比不明显，且变色范围太大，不能灵敏地指示滴定终点。【例 1】用已知浓度的 NaOH 溶液测定某 H2SO4 溶液的浓度，如下图甲、乙，从下表中选出正确选项()D【思路分析】在酸碱中和滴定中，指示剂常选用颜色变化明显的酚酞或甲基橙，不能选用石蕊。另外，无论是标准溶液滴定待测溶液，还是待测溶液滴定标准溶液，只要操作正确，都能达到目的。【解析】酸式滴定管
10、不能盛放碱液，同样碱式滴定管不能盛放酸液。指示剂应选择颜色变化明显的酚酞或甲基橙。在酸碱中和滴定中，无论是用标准溶液滴定待测液还是用待测液滴定标准溶液，只要操作正确，都能达到测定的目的。用物质的量浓度为 a molL1 的标准 NaOH 溶液去滴定 VmL 盐酸，请填写下列空白：(1)碱式滴定管用蒸馏水洗净后，接下来应该进行的操作是。(2)用标准 NaOH 溶液滴定时，应将标准 NaOH 溶液注入(填“甲”或“乙”)中。用标准碱液润洗乙(3)如图是碱式滴定管中液面在滴定前后的读数，c(HCl)molL1。(4)取 20.00 mL 待测盐酸放入锥形瓶中，并滴加 23 滴酚酞做指示剂，用自己配制
11、的标准 NaOH 溶液进行滴定。重复上述滴定操作 23 次，记录数据如下。V2V1aV 滴定达到终点的标志是。根据上述数据，可计算出该盐酸的浓度约为 0.11 molL1(保留两位有效数字)。溶液由无色恰好变成浅红色，且半分钟内不褪色探究点二 酸碱中和滴定的误差分析1依据分析误差要根据计算式：c 待测c标准V标准V待测，当用标准液滴定待测液时，c 标准、V 待测均为定值，c 待测的大小由 V 标准的大小决定。2误差分析在进行误差分析时，要特别注意弄懂俯视(视线偏高)及仰视(视线偏低)的含义，并会区分俯视、仰视对量筒、滴定管产生误差的不同(如图)。以盐酸标准溶液滴定未知浓度的 NaOH 溶液(酚
12、酞作指示剂)为例，常见的因操作不正确而引起的误差有：【例 2】实验室用标准盐酸滴定某 NaOH 溶液，用甲基橙作指示剂。下列操作中可能使测定结果偏低的是()A酸式滴定管在装液前未用标准酸溶液润洗 23 次B开始实验时酸式滴定管尖嘴部分有气泡，在滴定过程中气泡消失C滴定前平视读数，滴定后俯视读数D盛 NaOH 溶液的锥形瓶滴定前用 NaOH 溶液润洗 23次C【思路分析】误差分析要先写出计算式，然后分析错误操作造成的影响。分析影响时要抓住测定数据这个根本，也就是错误操作对标准液的消耗量有何影响。【解析】酸式滴定管在装液前未用标准酸溶液润洗，则相当于把标准液稀释了，滴定消耗标准液的体积增大，使测定
13、结果偏高，A 错误；开始实验时酸式滴定管尖嘴部分有气泡，在滴定过程中气泡消失，气泡的体积也算进了标准液，使消耗标准液的体积偏大，结果偏高，B 错误；滴定前平视读数，滴定后俯视读数，由于滴定管的“0”刻度在上边，俯视使读数偏小，得到的消耗标准液的体积偏小，结果偏低，C 正确；盛 NaOH 溶液的锥形瓶不能用 NaOH 溶液润洗，否则增加了待测液的量，使消耗标准液的体积偏大，结果偏高，D 错误。在中和滴定操作过程中，有以下各项因操作不当而引起的实验误差，用“偏高”“偏低”或“无影响”等填空：(1)滴定管用蒸馏水洗净后，未用已知浓度的标准溶液润洗，使滴定结果。(2)锥形瓶用蒸馏水洗净后，又用待测溶液
14、润洗，使滴定结果。(3)滴定管(装标准溶液)在滴定前尖嘴处有气泡，滴定过程中气泡消失，使滴定结果。偏高偏高偏高(4)滴定前平视，滴定终点俯视，使滴定结果。(5)用 NaOH 溶液滴定盐酸(酚酞作指示剂)，当加入一滴NaOH 溶液时溶液呈浅红色，此时便停止滴定，使滴定结果。(6)用含 Na2O 杂质的 NaOH 固体来配制已知浓度的标准溶液，用于滴定未知浓度的盐酸，使测得盐酸的浓度。(7)用含 Na2CO3 杂质的 NaOH 固体来配制已知浓度的标准溶液，用于滴定未知浓度的盐酸，使测得盐酸的浓度。偏低偏低偏低偏高(8)洗涤锥形瓶时，误把稀食盐水当作蒸馏水，然后用锥形瓶装待测的盐酸，用 NaOH
15、标准溶液滴定时，对测得的结果。无影响解析：中和滴定误差分析的依据是 c 待c标V标V待，若向待测溶液(置于锥形瓶)中滴加标准溶液(置于滴定管)，则由 V 标来分析实验误差。(1)滴定管装液前未用标准溶液润洗，会使标准溶液被冲稀，导致所耗 V 标偏大，使测定的 c 待偏高。(2)锥形瓶装液前用待测溶液润洗，会使锥形瓶内待测液的溶质增加，导致所耗 V 标偏大，使测定的 c 待偏高。(3)气泡的体积计入了标准溶液，结果偏高。(4)滴定终点俯视读数，将使读数 V 标读小了，V 标偏低因而c 待偏低。(5)终点判断提前(应保持半分钟不褪色)，结果偏低。(6)NaOH 中含有 Na2O，则标准溶液的浓度已
16、经偏高(62 g Na2O相当于 80 g NaOH)，因而所需滴入的标准溶液的体积偏小，测得结果偏低。(7)把标准溶液视为 Na2CO3 溶液，由于 53 g Na2CO3相当于 40 g NaOH，所以中和相同量的盐酸所需 Na2CO3 溶液的体积比 NaOH 溶液大，使 V 标偏高，结果偏高。(8)食盐水对结果无影响。1在一支 25 mL 的酸式滴定管中盛入 0.1 molL1 的盐酸，其液面的最低点恰好在 5 mL 的刻度处，若把滴定管中的溶液全部放入锥形瓶中，然后用 0.1 molL1 的 NaOH 进行中和滴定，消耗 NaOH 溶液的体积为()A等于 20 mL B小于 20 mL
17、C大于 20 mL D等于 5 mLC解析：酸碱式滴定管中刻度线下有一部分容积没有算在体积内，所以 V(HCl)20 mL，则中和酸消耗的 NaOH 溶液的体积应大于 20 mL。2下列某种仪器中盛有一定量 KMnO4 溶液，甲同学平视读数为 n mL，乙同学仰视读数为 x mL，丙同学俯视读数为 ymL，若 xny，则该仪器是()A量筒B酸式滴定管C容量瓶D碱式滴定管解析：量取 KMnO4 溶液，应该用量筒或酸式滴定管，不能用碱式滴定管，因其有强氧化性。根据读数，应为酸式滴定管，因其零刻度在上。B3如下图为 10 mL 一定物质的量浓度的盐酸 X 用一定物质的量浓度的 NaOH 溶液 Y 滴
18、定的图像，依据图像推出 X 和 Y的物质的量浓度是下表内各组中的()ABCDX/molL10.120.040.030.09Y/molL10.040.120.090.03D解析：由图知，30 mL NaOH 溶液恰好中和 10 mL 盐酸，即3YX，表中 A、D 属此种情况，但 A 组中 X0.12 mol/L，c(H)0.12 mol/L，pH1，加入 20 mL NaOH 后溶液中的 c(H)0.09 mol/L0.01 L0.03 mol/L0.02 L0.01 L0.02 L1102mol/L，pHlg(1102)2，正好符合题意。4下列实验操作不会引起误差的是()A酸碱中和滴定时，用待
19、测液润洗锥形瓶B酸碱中和滴定时，用冲洗干净的滴定管盛装标准溶液C用 NaOH 标准溶液测定未知浓度的盐酸溶液时，选用酚酞作指示剂，实验时不小心多加了几滴D用标准盐酸测定未知浓度 NaOH 结束实验时，酸式滴定管尖嘴部分有气泡，开始实验时无气泡C解析：A.锥形瓶一定不要用待测液润洗，否则使待测液的量偏大，消耗标准液的体积偏大从而使所测浓度偏大。B.冲洗干净的滴定管无论是盛装标准溶液，还是量取待测溶液，都必须用待装溶液润洗 23 次，否则会使标准溶液或待测溶液比原来溶液的浓度偏小，影响结果。C.在滴定过程中，指示剂略多加了几滴，一般不影响实验结果，因为指示剂不会改变反应过程中酸和碱的物质的量。D.
20、中开始实验时酸式滴定管中无气泡，结束实验时有气泡，会导致所读取的 V(HCl)偏小，依据 V(HCl)c(HCl)V(NaOH)c(NaOH)所测的 c(NaOH)偏小。5用 0.1 molL1 NaOH 溶液滴定 0.1 molL1 盐酸，如达到滴定的终点时不慎多加了 1 滴(约 0.05 mL)NaOH 溶液，继续加水至 50 mL，所得溶液的 pH 是()A4 B7.2C10 D11.3C解析：用 NaOH 溶液滴定盐酸，达到终点时溶液呈中性。“多加了 1 滴(约 0.05 mL)NaOH 溶液，继续加水至 50 mL”相当于将 1 滴 0.1 molL1 NaOH 溶液稀释至 50 m
21、L，此时溶液中OH浓度为：c(OH)0.1 molL10.05 mL50 mL1104 molL1，c(H)KwcOH11010 molL1，pH10。6两人用同一瓶盐酸滴定同一瓶 NaOH 溶液。甲将锥形瓶用 NaOH 待测液润洗后，使用水洗过的碱式滴定管取碱液于锥形瓶中；乙则用甲用过的滴定管取碱液于刚用蒸馏水洗过且存有蒸馏水的锥形瓶中，其他操作及读数均正确，你的判断是()A甲操作有错B乙操作有错C甲测定数值一定比乙小D乙实际测得值偏小解析：锥形瓶不应用碱液润洗。甲用过的滴定管对乙来说已润洗过。A7在 25 时，用 0.125 molL1 的标准盐酸滴定 25.00 mL未知浓度的 NaOH
22、 溶液所得滴定曲线如图所示，图中 K 点代表的 pH 为()A13 B12C10 D11A解析：由图示可知，在 V(HCl)20.00 mL 时，pH7，HCl与 NaOH 恰好完全反应，由 c(HCl)V(HCl)c(NaOH)V(NaOH)知 c(NaOH)cHClVHClVNaOH0.125 molL120.00 mL25.00 mL0.1 molL1。由 Kwc(H)c(OH)知，0.1 molL1 的 NaOH 溶液的 c(H)1013 molL1，即其 pH13。8.阅读下列实验内容，根据题目要求回答问题。某学生为测定未知浓度的硫酸溶液，实验如下：用 1.00 mL待测硫酸配制 1
23、00 mL 稀硫酸溶液；以 0.14 molL1 的 NaOH 溶液滴定上述稀硫酸 25.00 mL，滴定终止时消耗 NaOH 溶液 15.00 mL。(1)该学生用标准 0.14 molL1 NaOH 溶液滴定硫酸的实验操作如下：A用酸式滴定管取稀硫酸 25.00 mL，注入锥形瓶中，加入指示剂B用待测液润洗酸式滴定管C用蒸馏水洗干净滴定管D取下碱式滴定管用标准的 NaOH 溶液润洗后，将标准液注入碱式滴定管“0”刻度线以上 23 cm 处，再把碱式滴定管固定好，调节液面至刻度“0”或“0”刻度以下E检查滴定管是否漏水F另取锥形瓶，再重复操作一次G把锥形瓶放在滴定管下面，瓶下垫一张白纸，边滴
24、边摇动锥形瓶直至滴定终点，记下滴定管液面所在刻度滴定操作的正确顺序是(用序号填写)；该滴定操作中应选用的指示剂是；在 G 操作中如何确定终点？。(2)碱式滴定管用蒸馏水润洗后，未用标准液润洗导致滴定结果(填“偏小”“偏大”或“无影响”)。(3)配制 100 mL 准确浓度的稀硫酸溶液，必须使用的主要容器是。ECDBAGF酚酞溶液由无色变为浅红色(或粉红色)，且半分钟不褪去偏大100mL 容量瓶(4)如有 1 molL1 和 0.1 molL1 的 NaOH 溶液，应用molL1 的 NaOH 溶液，原因是。(5)用标准 NaOH 溶液滴定时，将标准 NaOH 溶液注入(填“甲”或“乙”)中。(
25、6)观察碱式滴定管读数时，若滴定前仰视，滴定后俯视，则结果会导致测得的稀硫酸溶液浓度测定值(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。0.1溶液浓度越稀，误差就越小乙偏小解析：(1)中和滴定的步骤为检查洗涤润洗加液滴定，故顺序为 ECDBAGF；指示剂可以使用酚酞；达到滴定终点时，溶液由无色变为浅红色(或粉红色)，且半分钟不褪去。(2)若滴定管没有用标准溶液润洗，相当于溶液被稀释，消耗的标准溶液体积就大，从而使测定结果偏大。(3)配制 100 mL 的溶液应选用 100 mL 的容量瓶。(4)进行滴定时，所用标准溶液浓度越稀，误差就越小，故选用 0.1 molL1 的氢氧化钠溶液。(5)氢氧化钠溶液应注入碱式滴定管乙中。(6)当读数时，开始仰视，会使读数偏大，后来俯视，会使读数偏小，计算出的体积会偏小，从而使测定结果偏小。