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第3课时pH的应用一、pH的应用应用领域实例人体健康人体的各种体液都有一定的pH,当酸碱平衡失调时,人体就表现出病变,因而可以利用检测血液中的pH诊断疾病生活应用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应用领域实例环保领域酸性或碱性的废水,可以利用中和反应调节pH农业生产土壤的pH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pH范围有一定的要求,因而应注意保持土壤的酸碱性科学实验、工业生产溶液的pH控制常常是影响实验结果或产品质量、产量的一个关键因素二、中和滴定原理及实验仪器1.概念:利用已知浓度的酸(或碱)去滴定一定体积未知浓度的碱(或酸),通过测定反应完全时消耗已知浓度的酸(或碱)的_____,从而推算出未知浓度的碱(或酸)的浓度的方法。体积2.滴定原理:(1)反应实质:_____________。(2)定量关系:c(H+)·V酸=c(OH-)·V碱;c待=。H++OH-====H2OcVV标标待3.主要仪器及使用:(1)仪器:_______________、铁架台,滴定管夹,锥形瓶、烧杯。酸、碱式滴定管(2)滴定管的结构及使用方法。①滴定管的结构。仪器A是___________;仪器B是___________。酸式滴定管碱式滴定管②使用方法。操作名称具体操作查漏检查滴定管活塞_________润洗加入反应液之前,滴定管要用所要盛装的溶液润洗_____次装液将反应液加入相应的滴定管中,使液面位于“0”刻度线以上2～3mL是否漏水2～3操作名称具体操作排气泡酸式滴定管:快速打开活塞放液;碱式滴定管:将橡胶管向上弯曲,挤压玻璃球调液面调节活塞,使液面处于__________或______________________,并记录读取数值“0”刻度“0”刻度以下的某刻度三、中和滴定过程及滴定曲线1.主要试剂:待测液、标准液、指示剂(一般用_____或_______)、蒸馏水。酚酞甲基橙2.滴定操作:(1)实验前的准备工作。(2)滴定。(3)终点的判断:等到滴入最后一滴标准液,指示剂变色,且在半分钟内_________________,视为滴定终点并记录标准液的体积。(4)数据处理:为减少实验误差,滴定时,要求重复实验2～3次,求出所用标准溶液体积的_______,然后再计算待测液的物质的量浓度。不恢复原来的颜色平均值3.酸碱滴定曲线:以滴加_____________为横坐标,以溶液___为纵坐标绘出一条溶液pH随酸(或碱)的滴加量而变化的曲线。如图所示为用0.1000mol·L-1NaOH溶液滴定20.00mL0.1000mol·L-1HCl溶液过程中的pH变化曲线。酸(或碱)的量pH由曲线可以看出,在酸、碱中和滴定过程中,溶液的pH在接近滴定终点时有一个突变过程,在此范围内,滴加很少的酸(或碱),溶液的pH就有很大的变化,能使指示剂的颜色变化明显,有利于确定滴定终点。【自主检测】1.下列仪器中使用前不需要检验是否漏水的是()A.滴定管B.分液漏斗C.普通漏斗D.容量瓶【解析】选C。滴定管、分液漏斗、容量瓶使用前必须检验是否漏水。2.下列有关滴定操作的顺序正确的是()①用标准溶液润洗滴定管②往滴定管内注入标准溶液③检查滴定管是否漏水④滴定⑤洗涤A.⑤①②③④B.③⑤①②④C.⑤②③①④D.②①③⑤④【解析】选B。滴定操作顺序为查漏—洗涤—润洗—装液—滴定。3.用盐酸作标准液滴定待测浓度的NaOH溶液,若用甲基橙作指示剂,当滴定达终点时,溶液颜色变化是()A.由红色变橙色B.由黄色变红色C.由黄色变橙色D.由橙色变黄色【解析】选C。甲基橙的变色范围是3.1～4.4,所以用盐酸作标准液滴定待测浓度的NaOH溶液,若用甲基橙作指示剂,当滴定达终点时,溶液颜色变化是由黄色变橙色,答案选C。4.某学生用碱式滴定管量取0.1mol·L-1的NaOH溶液,开始时仰视液面读数为1.00mL,取出部分溶液后,俯视液面,读数为11.00mL,该同学在操作中实际取出的液体体积为()A.大于10.00mLB.小于10.00mLC.等于10.00mLD.等于11.00mL【解析】选A。滴定管的“0”刻度在上,量取NaOH溶液,开始时仰视液面使读数偏大,取出部分溶液后,俯视液面使读数偏小,滴定前后刻度差为10.00mL,但实际取出的液体体积偏大。5.向盛有10mLNaOH溶液的烧杯中逐滴滴加稀盐酸,下列图象能够体现溶液的pH变化情况的是()【解析】选C。原溶液为NaOH溶液,pH7,A、B错误,当向其中逐滴加入盐酸时,pH会减小,当接近中和反应终点时,pH突变,之后pH不断减小并趋于不变。知识点一酸碱中和滴定实验1.滴定操作步骤:以标准盐酸滴定待测NaOH溶液为例。(1)滴定前的准备。(2)滴定:放出一定体积的氢氧化钠溶液于洗净的锥形瓶中,滴加2～3滴酚酞试液,用标准盐酸开始滴定。左手:控制活塞,逐滴加入标准液,先快后慢。右手:摇动锥形瓶。眼睛:注视锥形瓶内溶液颜色变化,即到终点,记录末读数。2.数据处理:为减小误差,滴定时,要求重复实验2～3次,求平均值。将测得的实验数据代入中和滴定计算公式计算。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”。【易错提醒】酸碱中和滴定实验注意事项(1)选用精确度为0.01mL的滴定管来量取液体。(2)酸式滴定管盛放酸性试剂或者强氧化性试剂(如高锰酸钾溶液);碱式滴定管盛放碱性试剂。(3)强酸与强碱相互滴定时,既可选用甲基橙,也可选用酚酞作指示剂。(4)石蕊颜色变化不明显,变色范围宽,一般不用作中和滴定的指示剂。(5)强酸与弱碱相互滴定时,应选用甲基橙。强碱与弱酸相互滴定时,应选用酚酞。(6)当滴入最后一滴标准液,指示剂发生颜色变化,必须保证半分钟内不恢复原来的颜色,才是滴定的终点。【知识拓展】1.中和滴定中终点的确定原理:对于强酸、强碱的中和,开始时由于被中和的酸或碱浓度较大,加入少量的碱或酸对其pH的影响不大,当接近滴定终点(pH=7)时,加入很少量(如一滴,约0.04mL)的碱或酸就会引起溶液pH发生突变。此时指示剂会发生明显的颜色变化,指示反应已完全,即反应达到终点。2.指示剂的选择与颜色变化:滴定种类选用的指示剂滴定终点颜色变化指示剂用量滴定终点判断标准强酸滴定强碱甲基橙黄色→橙色2～3滴当指示剂刚好变色并在半分钟内不恢复原色,即认为达到滴定终点强碱滴定强酸酚酞无色→浅红色弱酸滴定强碱甲基橙黄色→橙色强碱滴定弱酸酚酞无色→粉红色强酸滴定弱碱酚酞红色→无色弱碱滴定强酸无色→粉红色强酸滴定弱碱甲基橙黄色→橙色弱碱滴定强酸红色→黄色【典题通关】【典例】(2018·哈尔滨高二检测)某同学用0.2000mol·L-1标准盐酸滴定待测烧碱溶液浓度(1)将5.0g烧碱样品(杂质不与酸反应)配成250mL待测液,取10.00mL待测液,用______式滴定管量取,下图是某次滴定时的滴定管中的液面,其读数为____mL。(2)由下表数据,NaOH的百分含量是________。滴定次数待测NaOH溶液体积(mL)标准盐酸体积滴定前的刻度(mL)滴定后的刻度(mL)第一次10.000.4020.50第二次10.004.1024.00(3)用标准盐酸滴定某浓度的NaOH溶液,下列操作可能使测定结果偏高的是()A.用蒸馏水洗锥形瓶后,直接取10.00mL待测液注入锥形瓶中B.酸式滴定管在装酸液前未用标准盐酸溶液润洗2～3次C.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D.对酸式滴定管,滴定前正确读数,滴定后俯视读数【素养解读】核心素养素养任务模型认知通过掌握酸式滴定管和碱式滴定管的构造的不同,学会判断盛放不同试剂的方法科学探究通过对滴定原理的学习,学会利用滴定的方法解决相关问题的方法创新意识通过对滴定原理的分析,学会分析实际操作过程,不同的变化对结果的影响的方法【解析】(1)待测液是碱性溶液,应用碱式滴定管量取,根据图示,其读数为22.60mL。(2)两次消耗的标准液的体积分别为:20.10mL19.90mL,两次滴定数据都是有效的,所以消耗标准液平均体积为20.00mL,根据c(待测)==0.4000mol·L-1,NaOH的物质的量=0.4000mol·L-1×0.25L×40g/mol=4.0g,NaOH的百分含量=×100%=80%。c()V()V()标准标准待测10.2000molL0.02L0.01L4.0g5.0g(3)A.锥形瓶水洗后未干燥,待测液的物质的量不变,标准液体积不变,测定值不变,故A错误;B.酸式滴定管使用前,水洗后未用待测盐酸溶液润洗,标准液浓度偏小,会导致测定标准液体积偏高,测定值偏高,故B正确;C.酸式滴定管尖嘴部分有气泡,滴定后消失,会导致测定标准液体积偏大,测定值偏高,故C正确;D.滴定终点读数时俯视读数,会导致测定标准液体积偏小,测定值偏低,故D错误。答案:(1)碱22.60(2)80%(3)BC【延伸探究】(1)用盐酸标准液滴定NaOH溶液时,如何移取25mL待测NaOH溶液?提示:用碱式滴定管量取后注入锥形瓶。不论用酸滴定碱,还是用碱滴定酸,必须同时用到酸式滴定管和碱式滴定管。(2)滴定过程中如果标准盐酸溶液多滴了,如何处理?提示:用待测液NaOH溶液返滴。需要注意,在计算NaOH溶液的体积时,要将开始量取的体积和返滴时消耗的体积相加。【过关训练】1.如图曲线a和b是盐酸与氢氧化钠溶液相互滴定的滴定曲线,下列叙述正确的是世纪金榜导学号()A.盐酸的物质的量浓度为1mol·L-1B.P点时恰好完全反应,溶液呈中性C.曲线a是盐酸滴定氢氧化钠溶液的滴定曲线D.酚酞不能用作本实验的指示剂【解析】选B。当曲线a所表示的中和反应刚开始时,溶液的pH=1,说明原溶液是盐酸,所以曲线a表示的是氢氧化钠溶液滴定盐酸的滴定曲线,故c(HCl)=c(H+)=10-1mol·L-1=0.1mol·L-1,A项、C项错误;P点时二者恰好完全中和,生成氯化钠,则溶液呈中性,故B项正确;甲基橙的变色范围是3.1～4.4,酚酞的变色范围是8.2～10.0,且变色现象较明显,所以该中和滴定实验可以用酚酞或甲基橙作指示剂,故D项错误。2.(2018·威海高二检测)某学生用0.100mol·L-1的KOH标准溶液滴定未知浓度的盐酸,其操作可分解为如下几步:A.移取20mL待测盐酸溶液注入洁净的锥形瓶中,并加入2～3滴酚酞;B.用标准溶液润洗滴定管2～3次;C.把盛有标准溶液的碱式滴定管固定好,调节滴定管使尖嘴处充满溶液;D.取标准KOH溶液注入碱式滴定管至刻度“0”以上2～3cm处;E.调节液面至“0”或“0”以下刻度,记下读数;F.把锥形瓶放在滴定管的下面,用标准KOH溶液滴定至终点并记下滴定管液面的刻度。就此实验完成填空:(1)正确操作步骤的顺序是(用序号字母填写)____________。(2)上述B步骤操作的目的是_______________。(3)上述A步骤操作之前,若先用待测溶液润洗锥形瓶,则滴定结果________(填“偏高”“偏低”或“不变”)。(4)判断到达滴定终点的实验现象是_______________________________________________________。【解析】(1)按照酸碱中和滴定的操作顺序排列。(2)无论是盛放标准液还是待测液的滴定管均应润洗,因为滴定管的内壁上附着的蒸馏水会将放入的溶液稀释而引起测定误差。(3)A步骤操作之前,先用待测液润洗锥形瓶,会使待测液的体积大于20.00mL,消耗标准液多,则测定结果偏高。(4)由于用酚酞作指示剂,故当滴入最后一滴KOH溶液时,溶液由无色变为浅红色且半分钟内不褪色时即达到了滴定终点。答案