大学实验化学 滴定分析法

PAGEPAGE1大学实验化学滴定分析法难题解析HYPERLINK[TOP]例12-1称取1.6160g硫酸铵固体，用水溶解后，转入250mL容量瓶中定容。吸取25.00mL，加过量NaOH蒸馏，再用40.00mL0.05100mol·L-1的H2SO4溶液吸收产生的NH3，剩余的H2SO4用17.00mL0.09600mol·L-1的NaOH溶液中和（返滴定）。计算试样中NH3的质量分数。反应式为2NH3+H2SO4＝(NH4)2SO解(NH4)2SO4与NaOH的反应式为：(NH4)2SO4+2NaOH＝2NH3+Na2SO4+2H2OH2SO4吸收NH3的反应式为：2NH3+H2SO4＝(NH4)2SO4返滴定反应：H2SO4+2NaOH＝Na2SO4+2H2O由上述反应式可得出计算氨的物质的量的关系式为：根据质量分数：例12-2精确吸取氯化钙（Mr＝111.0）注射液2.00mL，用水稀释并加过量草酸铵使之沉淀，所得草酸钙沉淀分离洗净后，加稀硫酸使沉淀完全溶解。用c(KMnO4)=0.02000mol·L-1的溶液滴定所析出的草酸，用去KMnO4溶液26.12mL。试计算此注射液中CaCl2的质量浓度。解根据所涉及的反应式：Ca2++=CaC2O4n(CaCl2)=n(CaC2O4)=n()5+2+16H+=2Mn2++10CO2+8H2O则故例12-3柠檬酸（H3Cit）的三级解离常数分别为p＝3.14、p＝4.77、p＝6.39。0.1000mol·L-1柠檬酸溶液，用0.1000mol·L-1NaOH标准溶液滴定时，将有几个滴定突跃？应选用何种指示剂？解c×＝0.1000×10－3.14＝7.2×10－5>10-8c×＝0.1000×10－4.77＝1.7×10－6>10-8c×＝0.1000×10－6.39＝4.1×10－8由于c×>10-8、c×>10-8，所以H3Cit溶液可用NaOH标准溶液直接滴定到Cit3-。但/<104、/<104，只能形成一个滴定突跃，可按一元酸一次被滴定。化学计量点时溶液的OH-浓度和pH值分别为：pH＝14.00+lg2.5×10－5＝9.40化学计量点的pH为9.40可以选择百里酚酞为指示剂。例12-4临床上常用EDTA标准溶液测定体液中某些金属离子的含量，用于诊断是否患有某种疾病，在测定人尿样中Ca2+、Mg2+含量时，吸取10.00mL尿样，加入pH＝10的NH4Cl-NH3缓冲溶液，以铬黑T为指示剂，用0.01000mol·L-1EDTA标准溶液滴定，消耗25.00mL；另取10.00mL尿样，加NaOH溶液调节pH至12，以钙指示剂为指示剂，用0.01000mol·L-1EDTA标准溶液滴定，消耗11.00mL。已知人尿样Ca2+、Mg2+含量的质量浓度正常范围分别为0.1～0.8g·L-1和0.03～0.6g·L-1，通过计算判断所测尿样中Ca2+、Mg2+分析在pH=10左右以铬黑T为指示剂，用EDTA滴定的是Ca2+、Mg2+总量；而在pH＝12时，由于Mg2+生成了Mg(OH)2沉淀，以钙指示剂为指示剂，在此pH条件下滴定的只是Ca2+。解根据质量浓度从计算结果可知，该尿样中和Ca2+、Mg2+离子含量均处于正常范围内。学生自测题HYPERLINK[TOP]HYPERLINK判断题HYPERLINK选择题HYPERLINK填空题HYPERLINK问答题HYPERLINK计算题一、判断题（对的打√，错的打×）1.NaOH滴定HCl，酚酞作指示剂优于甲基橙，而HCl滴定NaOH，则相反。()2.高锰酸钾是氧化剂，所以高锰酸钾法只能用于还原性物质的测定。()3.在配合滴定中，金属离子与滴定剂EDTA一般是以1：1配合。()4.当溶液中H+浓度与OH-浓度相等时，酸碱指示剂显示其中间色。()5.酸碱滴定的突跃范围与酸碱的浓度成反比。()二、选择题（将每题一个正确答案的标号选出）HYPERLINK[TOP]一、判断题1.√2.×3.√4.×5.×二、选择题1.B2.A3.B4.B5.A三、填空题1.（1）酸碱浓度2.（2）浓HCl易挥发3.（3）10mL（4）40mL四、问答题1.答（1）H2C2O4·H2O风化后会失去结晶水，使H2C2O4·H2O变为H2C2O4，由于H2C2O4的相对分子质量小于H2C22.酸碱滴定的pH突跃范围是指化学计量点前后一定误差范围内（通常是指相对误差为－0.1％～＋0.1％）溶液pH值的变化范围。浓度和温度影响强酸强碱相互滴定的pH突跃范围；浓度、温度和酸碱的强度（即Ka、Kb的大小）影响弱酸、弱碱滴定的pH突跃范围。五、计算题1.2.章后习题解答HYPERLINK[TOP]习题1.下列数据，各包括几位有效数字？(1)2.0321(2)0.0215(3)pKHIn＝6.30(4)0.01﹪(5)1.0×10-5解5；3；2；1；22.分析天平的称量误差为±0.0001g，用减差法称取样品时，两次称量的最大误差可达±0.0002解RE=×100%T＝0.2所称样品至少要大于0.2g。3.两人分析同一试样中的含铜量，其结果质量分数(ω)如下：甲0.36100.36120.3603乙0.364l0.36420.3643巳知此试样中含铜量的真实值为0.3606。试问何人所得结果的准确度高？何人的结果精密度高？为什么？解甲的＝（0.3610+0.3612+0.3603）/3＝0.3608乙的＝（0.364l+0.3642+0.3643）/3＝0.3642甲的准确度高，因平均测量值接近于真实值；乙的精密度高,因它的重现性好。4.在用邻苯二甲酸氢钾标定NaOH溶液的浓度时，若在实验过程中发生下列过失的情况，试说明每种情况下NaOH溶液所测得的浓度是偏大还是偏小。(1)滴定管中NaOH溶液的初读数应为1.00mL，误记为0.10mL。(2)称量邻苯二甲酸氢钾的质量应为0.3518g，误记为解可利用下式计算NaOH溶液的浓度：(1)初读数1.00mL误计为0.10mL，使V(NaOH)偏大，由上式可知测定的NaOH溶液浓度偏低；(2)由于将称量的邻苯二甲酸氢钾的质量0.3518g误计为0.3578g，使m(KHC8H4O45.某一弱碱型指示剂的KIn-＝1.3×10-5，此指示剂的变色范围是多少？解pKIn-＝-lgKIn-=-lg(1.3×10-5)=4.89pKHIn＝14－4.89=9.11故变色范围为pH8.11～10.116.称取分析纯Na2CO31.3350g，配成一级标准物质溶液250.0mL，用来标定近似浓度为0.1mol·L-1HCl溶液，测得一级标准物质溶液25.00mL恰好与HCl溶液24.50mL反应完全。求此HCl溶液的准确浓度。解一级标准物质溶液25.00mL中Na2CO3的质量＝0.1335根据Na2CO3标定HCl溶液的计量关系Na2CO3+2HCl=2NaCl+CO2+H2O得因此HCl溶液的准确浓度为0.1028mol·L-1。7.标定浓度为0.1mol·L-1的NaOH溶液，欲消耗25mL左右的NaOH溶液，应称取一级标准物质草酸(H2C2O4·2H2O)的质量约为多少？能否将称量的相对误差控制在±0.05﹪范围之内？若改用邻苯二甲酸氢钾(KHC8H4O4解若称量草酸采取差减法进行，则分析天平引起的绝对误差为0.0001g，故不能控制在0.05％范围内。若改用邻苯二甲酸氢钾，M(KHC8H4O4)＝204g·mol-1，故可以控制在0.05％范围内。8.化学计量点和滴定终点有何不同？在各类酸碱滴定中，计量点、滴定终点和中性点之间的关系如何？解化学计量点是化学反应的等量点，而滴定终点则是指示剂的变色点。在各类酸碱滴定中，所选指示剂的变色点与该反应的化学计量点应尽可能接近。中性点的pH值永远等于7，而化学计量点和变色点的pH值则根据滴定反应类型的不同和所选指示剂的不同而不同。9.用NaOH溶液滴定某一元弱酸时，已知加入40.00mLNaOH溶液时达到化学计量点，而加入NaOH标准溶液16.00mL时，溶液的pH值为6.20。求此弱酸的离解常数。解设一元弱酸为HA，pKa＝6.3810.下列各酸(假设浓度均为0.1000mol·L-1，体积均为20.00mL)，哪些能用0.1000mol·L-1NaOH溶液直接滴定？哪些不能？如能直接滴定，应选用什么指示剂，各有几个滴定突跃？(1)蚁酸(HCOOH)pKa＝3.75(2)琥珀酸(H2C4H4O4)p＝4.16；p＝5.61(3)顺丁烯二酸(H2C4H2O4)p＝1.83；p＝6.07(4)邻苯二甲酸(H2C8H4O4)p＝2.89；p＝5.51(5)硼酸(H3BO3)p＝9.27解（1）能，因为pKa＝3.75，Ka＝1.7×10-4,cKa≥10-8，由于滴定突跃范围为6.75～9.70，因此可选用酚酞作指示剂。（2）能，因为c≥10-8，c≥10-8，但/<104,故只有一个滴定突跃，可作为一元弱酸进行滴定。由于化学计量点时的pH9.6左右，故可选用百里酚酞作指示剂。（3）能，因为c≥10-8，c≥10-8，且/>104,故有2个滴定突跃，可进行分步滴定。由于第一化学计量点时的pH＝3.95，第二化学计量点时的pH＝9.30，因此可分别选用甲基橙和百里酚酞作为两步滴定的指示剂。（4）能，因为c≥10-8，c≥10-8，但/<104，故只有一个滴定突跃，可作为一元弱酸进行滴定。由于化学计量点时的pH9.0左右，故可选用酚酞或百里酚酞作指示剂。（5）不能，因为c≤10-811.已知柠檬酸H3Cit(H3OHC6H4O6)的三级解离常数分别为p＝3.13，p＝4.76，p＝6.40，浓度为0.1000mol·L-1柠檬酸溶液，用0.1000mol·L-1NaOH标准溶液滴定时，将有几个滴定突跃？应选用什么指示剂？解因为c≥10-8、c≥10-8、c≥10-8但/<104、/<104因此，只有一个滴定突跃，可作为一元弱酸进行滴定。由于化学计量点时的pH＝9.40，故可选用百里酚酞作指示剂。12.某试样中含有Na2CO3、NaHCO3和不与酸反应的杂质，称取该样品0.6839g溶于水，用0.2000mol·L-1解13.准确称取粗铵盐1.000g，加过量NaOH溶液，将产生的氨经蒸馏吸收在50.00mL0.2500mol·L-1H2SO4溶液中。过量的酸用0.5000mol·L-1解根据反应式+OH-=NH3+H2O2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4+2H2OH2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O可得各物质的计量关系14.准确量取过氧化氢试样溶液25.00mL，置于250mL容量瓶中，加水至刻度，混匀。准确吸出25.00mL，加H2SO4酸化，用0.02732mol·L-1KMnO4标准溶液滴定，消耗35.86mL，计算试样溶液中过氧化氢的质量体积分数。解根据反应5H2O2+2KMnO4+3H2SO4＝K2SO4+2MnSO4+5O2+8H2O得H2O2与KMnO4的计量关系为：15.测定血液中Ca2+含量时,常将其沉淀为CaC2O4，再将沉淀溶解于硫酸，并用KMnO4标准溶液滴定。设取5.00mL血液，稀释至50.00mL，再取稀释后的血液10.00mL，经上述处理后用0.00200mol·L-1的KMnO4标准溶液滴定至终点，消耗KMnO4溶液1.15mL。求100mL血液中Ca2+的质量(mg)。解根据滴定反应方程式Ca2++＝CaC2O4↓5+2+16H+＝2Mn2++10CO2↑+8H2O得各物质的计量关系：则100mL血液中Ca2+的质量：m(Ca2+)=c(Ca2+)×V(血液)×M(Ca2+)=0.00575mol·L-1×100×10-3L×40g=23.0×10-316.称取漂白粉样品2.622g，加水和过量的KI，用适量硫酸酸化，析出的I2立即用0.1109mol·L-1Na2S2O3标准溶液滴定，消耗了35.58mL。计算样品中有效氯Ca(OCl)2的质量分数。[M(Ca(OCl)2)=143.0g·mol解据反应式:Ca(OCl)2+4HCl+4KI＝CaCl2+2I2+4KCl+2H2OI2+2＝2I-+17.精密称取维生素C(C6H8O6)(M=176.12g·mol-1)试样0.1988g，加新煮沸过的冷蒸馏水100mL和稀HAc10mL，加淀粉指示剂后，用0.05000mol·L-1I解n(C6H8O6)＝n(I2)=c(I2)V(I2)18.一定质量的ZnO与20.00mL0.1000mol·L-1HCl溶液恰能完全作用，若滴定相同质量的ZnO，须用0.05000mol·L-1的EDTA标准溶液多少mL?解根据反应ZnO+2HCl＝ZnCl2+H2On(ZnO)＝(HCl)19.称取基准物质CaCO30.2100g解根据n(CaCO3)＝n(EDTA)=c(EDTA)V(EDTA)20.取100.00mL水样，在pH值为10左右，以铬黑T为指示剂，用0.01048mol·L-1EDTA标准溶液滴定至终点，共消耗14.20mL；另取100.00mL该水样，调节pH值至13，使Mg2+形成Mg(OH)2沉淀，以紫脲酸胺为指示剂，用上述EDTA标准溶液滴定，消耗EDTA标准溶液10.54mL，计算水中Ca2+、Mg2+的浓度各为多少。解21.取医院放射科含银废液10.00mL，经HNO3酸化后，以NH4Fe(SO4)2为指示剂，用0.04382mol·L-1NH4SCN标准溶液滴定，消耗23.48mL，求废液中Ag+的含量（g·L－1）。解Ag+(aq)+SCN-(aq)=AgSCN(s)n(Ag+)=n(SCN-)=c(NH4SCN)V(NH4SCN)Exercises1.Ifyouhadtodothecalculationof(29.837-29.24)/32.065,whatwouldbethecorrectresultofsignificantfigure?AnswerThesignificantfigurewouldbe0.0192.Twomonoproticacid,both0.1000mol·L-1inconcentration,aretitratedwith0.1000mol·L-1(a)Whichistheweakeracid?(b)Whichindicatorsinfollowingcouldbeusedtotitrateeachoftheseacids?MethylorangeMethylredBromthymolbluePhenolphthaleinpHrangerforcolorchange3.1～4.44.4～6.26.0～7.58.0-9.6Solution(a)HXisweaker.ThehigherthepHattheequivalencepoint,thestrongertheconjugatebase(X-)andtheweakertheconjugateacid(HX).(b)Phenolphthalein,whichchangescolorinthepH8～9.6range,isperfectforHXandprobablyappropriateforHY.3.Asampleof0.1276gofanunknownmonoproticacid,HX,wasdissolvedin25.00mLofwaterandtitratedwith0.0633mol·L-1(a)Whatisthemolarmassoftheacid?(b)After10.00mLofbasehadbeenaddedinthetitration,thepHwasdeterminedtobe5.87.WhatistheKafortheunknownacid?SolutionHA+NaOH=NaA+H2O(a)n(HA)=n(NaOH)=c(NaOH)V(NaOH)(b)Ka=1.6×10-64.HowmanygramsofH2C2O4·2H2Oareneedtoprepare250.0mLofa0.1000mol·L-1standardsolutionanda0.1000mol·L-1H3O+standardsolution?Solutionx=3.150g3.150gofH2C2O4·2H2Oareneededtoprepare250.0mLofa0.1000mol·L-1∵AlmostalltheH3O+inthesolutioncomesfromthefirstionizationreaction.TheconcentrationinH3O+canbedeterminedbyconsideringonlyKa1.H2C2O4=+H3O+y-0.1×0.250.1×0.250.1×0.25m(H2C2O4·2H2O)=y×M(H2C2O4·2H2O)=0.036mol×126g·mol-1=4.5gofH2C2O4·2H2Oareneededtoprepare250.0mLofa0.1000mol·L-1H3O5.Astudenttitrated25.00mLofNaOHsolutionwithstandardsulfuricacid.Ittook13.40mLof0.05550mol·L-1H2SO4toneutralizethesodiumhydroxideinthesolution.WhatwasthemolarityoftheNaOHsolution?Theequation