(浙江專用)2018年高中化學 專題6 物質的定量分析 課題一 食醋總酸含量的測定教學案 蘇教版選修6.doc
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課題一 食醋總酸含量的測定 【學考報告】 知識條目 加試要求 ①移液管、滴定管的使用方法 ②中和滴定原理和基本操作 ③酸堿滴定中指示劑的選擇方法 ④用滴定法測定液體試樣中的總酸(或總堿) ⑤中和滴定實驗的數據處理和誤差的簡單分析 b b b b c 一、中和滴定原理 1.食醋的總酸含量及其測定 食醋的酸味主要來自其中的醋酸等有機酸。食醋總酸含量是指每100 mL食醋中含酸(以醋酸計)的質量,也稱食醋的酸度。國家標準規(guī)定釀造食醋總酸含量不得低于3.5 g/100 mL。 利用滴定分析法,用已知濃度的氫氧化鈉溶液滴定待測食醋樣品溶液,如果測量出恰好中和時二者的體積,可測定食醋的總酸含量。滴定時反應的化學方程式是NaOH+CH3COOH===CH3COONa+H2O。 2.酸堿中和滴定過程中的pH的變化 用0.100 0 molL-1 NaOH溶液滴定0.100 0 molL-1 CH3COOH溶液(20.00 mL)時,滴定過程中溶液pH的變化情況: 在滴定開始時,pH升高緩慢。當加入的NaOH溶液的體積由19.98 mL(非常接近完全反應)增加到20.02 mL時(約1滴),pH出現突變,由7.74增加到9.70,這種pH突變稱為滴定突躍。根據這一pH的變化,我們可以選擇在微堿性的溶液中變色的指示劑(如酚酞)作為本實驗的指示劑。 3.酸堿中和滴定指示劑的選擇 原則:變色要明顯、靈敏,且指示劑的變色范圍要盡可能與恰好完全反應時的pH接近。因此 (1)強酸強堿相互滴定,可選用甲基橙或酚酞。 (2)若反應生成強酸弱堿鹽溶液呈酸性,則選用酸性變色范圍的指示劑(如甲基橙);若反應生成強堿弱酸鹽,溶液呈堿性,則選用堿性變色范圍的指示劑(如酚酞)。 (3)石蕊溶液因顏色變化不明顯(紫色與藍色不易辨別),且變色范圍過寬,一般不作滴定指示劑。 (4)常用的指示劑本身多是弱酸或弱堿。為了使指示劑的變色不發(fā)生異常導致誤差,中和滴定時指示劑的用量不可過多,一般用2~3滴。 思考1:何為滴定終點?如何根據指示劑的顏色變化判斷滴定終點? 提示 把指示劑恰好變色的這一點稱為滴定終點。通常根據指示劑顏色的變化來確定滴定終點,即滴入最后一滴標準液,溶液變色后,半分鐘內不復原。 指示劑操作 酚酞 甲基橙 強堿滴定強酸 無色變?yōu)闇\紅色 橙色變?yōu)辄S色 強酸滴定強堿 淺紅色變?yōu)闊o色 黃色變?yōu)槌壬? 二、課題方案設計 1.配制待測食醋溶液 用25 mL移液管吸取市售食醋25 mL,置于250 mL容量瓶中,加水稀釋至刻度,搖勻即得待測食醋溶液。 2.把滴定樣品溶液裝入酸式滴定管 將酸式滴定管洗凈后,每次用3~4 mL待測食醋溶液潤洗3次,然后加待測食醋溶液,使液面高于“0”刻度。把滴定管夾在滴定管夾上(活塞把向右),輕輕轉動活塞,放出少量酸液,使尖嘴內充滿酸液,并使液面達到“0”刻度或“0”刻度以下。靜置1~2 min,讀取刻度數據(應讀到小數點后面兩位數字),記錄為待測食醋體積的初讀數。 3.把標準NaOH溶液裝入堿式滴定管 將堿式滴定管洗凈后,每次用3~4 mL NaOH標準溶液潤洗3次,然后加入NaOH標準溶液,用如圖所示的方法排除橡皮管內的氣泡后,使液面位于“0”刻度或“0”刻度以下。靜置后,讀取刻度數據,記錄為氫氧化鈉標準溶液體積的初讀數。 4.取待測食醋溶液 從酸式滴定管中放出V mL(V值在25.00左右)待測食醋到洗凈的錐形瓶中,加2~3滴酚酞溶液。讀取滴定管中食醋的刻度數據,記錄為待測食醋體積的終讀數。 5.用NaOH標準溶液滴定待測食醋溶液 將盛有待測食醋的錐形瓶置于堿式滴定管下,擠壓堿式滴定管的玻璃球,使滴定管內的NaOH標準溶液滴入錐形瓶中,邊加邊搖動錐形瓶。將要到達終點時應減慢加入堿 液的速度,當溶液的顏色變?yōu)榉奂t色且在半分鐘內不褪色,即達到滴定終點。靜置后,讀取NaOH標準溶液的刻度數據,記錄為NaOH標準溶液體積的終讀數。 6.數據處理 依據實驗記錄數據計算每次測得的食醋中醋酸的質量 m(CH3COOH)=c(NaOH)V(NaOH)M(CH3COOH), 則100 mL食醋中所含醋酸的質量為: m′(CH3COOH)=c(NaOH)V(NaOH)M(CH3COOH), 根據3次接近的平行測定值,可計算食醋中的總酸含量的平均值。 思考2:酸堿恰好中和反應時就是滴定終點嗎?此時溶液一定顯中性嗎? 提示 滴定終點是指酸堿中和反應時指示劑顏色恰好變化的點,不一定就是酸堿恰好中和時的點(但在誤差允許范圍之內),此時溶液不一定顯中性,如NaOH與CH3COOH恰好中和時溶液顯堿性。 點撥一、滴定管和移液管的使用 1.滴定管及其使用 (1)滴定管的優(yōu)點是易于控制所滴加液體的流量、讀數比較精確,滴定管的最小刻度為0.1 mL,可估讀到0.01 mL(如20.18 mL,最后一位是估計值)。 (2)中和滴定中使用的滴定管分酸式和堿式兩種,使用時不能混用。酸式滴定管還可用于盛其他酸性或具有強氧化性的物質,堿式滴定管還能用于盛裝其他堿性物質。 (3)中和滴定中有關儀器的洗滌。滴定管在使用前經檢查不漏水后要進行洗滌,須先用自來水洗(必要時用特殊試劑洗)再用蒸餾水洗,然后再用待盛液潤洗2~3次。但錐形瓶用蒸餾水洗凈后不能再用待盛液潤洗,否則將會引起誤差。 (4)要注意滴定管的刻度,0刻度在上,往下越來越大,全部容積大于它的最大刻度值,因為下端有一部分沒有刻度。滴定時,所用溶液不得超過最低刻度,也不得一次滴定使用兩滴定管酸(或堿),也不得中途向滴定管中添加試劑。 2.移液管的使用 移液管是準確量取一定體積液體的量具。吸取液體時,左手拿洗耳球,右手將移液管插入溶液中吸取,當溶液吸至標線以上時,立即用食指將管口堵住,將管尖離開液面,稍松食指使液面平穩(wěn)下降,至凹液面最低處與標線相切,立即按緊管口。將移液管垂直放入稍傾斜的容器中,并使管尖與容器內壁接觸,松開食指使溶液全部流出,數秒后,取出移液管(管尖殘留的液體不要吹出,管上注明需吹出的例外)。移液管使用完畢后,應立即洗凈,放在移液管架上。 點撥二、中和滴定實驗注意事項 1.用NaOH溶液滴定時,實際測出的是總酸量。分析結果用含量最多的醋酸表示。 2.由于是強堿滴定弱酸,滴定的pH突變在堿性范圍內,理論上滴定終點的pH在8.7左右。通常選用酚酞為指示劑,滴至溶液呈粉紅色且30 s內不褪色,表明滴定達終點。 3.最好用白醋。若樣品為顏色較深的食醋,需用蒸餾水稀釋5倍以上,直到溶液顏色變得很淺、無礙于觀察酚酞溶液的顏色變化為止。如果經稀釋或活性炭脫色后顏色仍較深,則此品牌食醋不適于用酸堿指示劑滴定法測定酸含量。 4.為了減小隨機誤差,應適當增加平行測定次數,通常平行測定三次。 5.在一組測定數據中,若某個實驗數據與其他數據相差較大,這一數據稱為異常值,一般將其舍棄。為了保證測定結果的準確度,應重新滴定一次。 點撥三、中和滴定中常見的誤差分析(以用標準鹽酸滴定待測NaOH溶液為例) 步驟 操作 c(NaOH) 洗滌 未用標準溶液潤洗滴定管 偏高 錐形瓶用待測溶液潤洗 偏高 未用待測溶液潤洗取用待測液的滴定管 偏低 錐形瓶洗凈后瓶內還殘留有少量蒸餾水 無影響 讀數 滴定前仰視讀數或滴定后俯視讀數 偏低 滴定前俯視讀數或滴定后仰視讀數 偏高 操作 不當 滴定完畢后立即讀數,半分鐘后顏色又褪去 偏低 滴定前滴定管尖嘴部分有氣泡 偏高 滴定過程中振蕩時有液滴濺出 偏低 滴定過程中,錐形瓶內加少量蒸餾水 無影響 所配標準鹽酸的物質的量濃度偏大 偏低 特別提醒 讀數誤差可以用畫圖的形式來理解和記憶。如開始讀數仰視,滴定完畢讀數俯視,如圖Ⅰ;開始讀數俯視,滴定完畢讀數仰視,如圖Ⅱ。 [典例剖析] 某研究性學習小組為了探究醋酸的有關性質,進行了如下實驗。 實驗一:配制醋酸溶液 取冰醋酸配制250 mL 0.2 molL-1的醋酸溶液,需要用到的玻璃儀器有量筒、燒杯、玻璃棒、________和________。 實驗二:標定醋酸溶液的濃度 用0.200 0 molL-1的NaOH溶液對20.00 mL上述稀釋后的醋酸溶液進行滴定,回答下列問題: (1)該滴定過程中,應選擇指示劑為________,滴定終點溶液的顏色變化為________。 (2)測定過程中下列因素會造成醋酸濃度偏高的是________。 A.對裝有標準堿液的滴定管先仰視讀數,滴定后俯視讀數 B.錐形瓶裝入待測酸液前先用待測液潤洗 C.滴定管水洗后直接裝入標準堿液 D.裝待測溶液的滴定管取前尖嘴處有氣泡,取后氣泡消失 (3)幾次滴定消耗NaOH溶液的體積如下: 實驗序號 1 2 3 4 消耗NaOH溶液的體積(mL) 20.05 20.00 18.80 19.95 則該醋酸溶液的準確濃度為________molL-1。 解析 實驗一:從配制溶液的步驟聯想儀器,還缺少250 mL容量瓶和膠頭滴管。 實驗二:(1)強堿滴定弱酸為使酸反應完全應選酚酞,終點時溶液顏色由無色變?yōu)榉奂t色且半分鐘內不褪色。(2)A項讀數時先仰視,讀大了,后俯視,讀小了,ΔV(V2-V1)偏小,A項偏低;B項中若用待測液洗滌錐形瓶,錐形瓶壁附著的CH3COOH會多消耗NaOH,結果偏高;C項未用標準堿液潤洗滴定管,造成c(NaOH)偏小,消耗V堿變大,結果偏高;D項中因氣泡占有體積,造成所取CH3COOH溶液體積變小,結果偏低。(3)第3次實驗誤差大,舍去,求得=20.00 mL則c(CH3COOH)=0.200 0 molL-1。 答案 實驗一:250 mL容量瓶 膠頭滴管 實驗二:酚酞 無色變?yōu)榉奂t色 BC 0.200 0 [跟蹤訓練] 某工廠廢水中含游離態(tài)氯,通過下列實驗測定其濃度: ①取水樣10.0 mL于錐形瓶中,加入10.0 mL KI溶液(足量),滴入指示劑2~3滴。 ②取一滴定管依次用自來水、蒸餾水洗凈,然后注入0.01 molL-1 Na2S2O3溶液,調整液面,記下讀數。 ③將錐形瓶置于滴定管下進行滴定,發(fā)生的反應為: I2+2Na2S2O3===2NaI+Na2S4O6 試回答下列問題: (1)步驟①加入的指示劑是_____________________________________。 (2)步驟②應使用________式滴定管。 (3)步驟③當待測液由________色變?yōu)開_______色且不再變化即達終點,若耗去Na2S2O3溶液20.0 mL,則廢水中Cl2的物質的量濃度為_____________。 (4)Cl2的實際濃度比所測濃度應________(“偏大”、“偏小”或“相等”)。 解析 (1)根據“單質碘遇淀粉變藍”知,可選用淀粉溶液作指示劑,當待測液由藍色變?yōu)闊o色且半分鐘內不再恢復原來顏色時,即達終點。(2)由于Na2S2O3水解使溶液呈堿性,所以Na2S2O3溶液應盛裝在堿式滴定管中。(3)由“Cl2+2KI===2KCl+I2、I2+2Na2S2O3===2NaI+Na2S4O6”得:Cl2~2Na2S2O3,則n(Cl2)=n(Na2S2O3)=0.01 molL-10.02 L=1.0010-4 mol,c(Cl2)==0.01 molL-1。(4)由于步驟②滴定管用蒸餾水洗凈后未用待測液潤洗,所以測出的c(Cl2)大于實際濃度。 答案 (1)淀粉溶液 (2)堿 (3)藍 無 0.01 molL-1 (4)偏小- 配套講稿:
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