酸堿中和滴定圖象題目在近幾年高考中出現頻繁,這是由于它不但能夠考查學生的微粒觀和量的思想,而且對學生數形結合能力也是一個很好考查。加上學生不善于結合圖形分析其中的化學過程,因此在近幾年高考中學生普遍認為酸堿中和滴定圖象題目較難。
【原題呈現】(2010年浙江省高考理綜樣卷第12題)在25mL,0.10mol/L的NaOH溶液中逐滴加入0.20mol/L醋酸溶液,溶液pH與加入醋酸溶液的關系圖如下圖所示,則下列關系正確的是:
A.在AB間任意點的溶液中,c(Na+)>
c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)
B.在B點,a>12.5且有c(Na+) =
c(CH3COO-) = c(OH-)=c(H+)
C.在C點有c(CH3COO-)>c(Na+)>
c(H+)>c(OH-)
D.在D點有c(CH3COO-)+ c(CH3COOH)=c(Na+)
【鏈接教材】蘇教版《實驗化學》《食醋總酸含量的測定》:用0.10mol/L的NaOH溶液滴定20.0mL,0.10mol/L醋酸溶液,滴定過程中溶液pH的變化曲線圖所示:
問題1:在A、B、C、D四點溶液中溶質分別是什么?
問題2:判斷下列說法正誤:
①在AB間任意點溶液中,c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)
②在AD間任意點溶液中,c(Na+) + c(H+) =
c(OH-) + c(CH3COO-)
在課堂問題解決過程中,我們會引導學生這樣分析。
問題1:A點沒滴加NaOH溶液,溶液中溶質只有醋酸;B點10mL,0.10mol/L的NaOH溶液與20mL,0.10mol/L醋酸溶液反應,可以看出醋酸溶液過量;C點pH值為7,溶液為中性,如果剛好完全反應生成醋酸鈉,醋酸鈉水解會顯堿性,實際為中性,說明其中有醋酸過量;D點NaOH溶液所用體積為20mL,剛好完全反應生成醋酸鈉。
問題2:在AB間任意點溶液中,溶液呈酸性,所以c(H+)>c(OH-),而在滴定的過程中,溶液都呈電中性的,一定有
c(Na+)+c(H+) =c(OH-)+c(CH3COO-),所以c(CH3COO-)>c(Na+),但是Na+與H+的大小關系是無法確定的,在最開始階段,NaOH是少量的,c(H+)>c(Na+),隨著溶液的滴加,鈉離子的量增加,氫離子的量減小,c(Na+)>c(H+)。在AD間任意點溶液中,電荷守恒 c(Na+) + c(H+) =c(OH-) + c(CH3COO-)。
【方法歸納】從上面的解答過程看,解這種類型圖像題的基本方法:
要理解坐標的意義,曲線的趨勢,特殊點的含義。在2010年浙江省高考理綜樣卷第12題中我們先觀察坐標的物理意義:縱坐標表示pH值,橫坐標表示滴加醋酸的體積。隨著醋酸的滴加,溶液的pH值降低。有兩個特殊點,一個是C點,溶液pH值為7,一個是D點,加入醋酸的物質的量恰好是NaOH物質的量的兩倍。
【題型拓展】酸堿中和滴定圖象題近年試題中還經常出現與電導率聯系的一種題型。
2008廣東高考題: 電導率是衡量電解質溶液導電能力大小的物理量,根據溶液電導率變化可以確定滴定反應的終點。下圖是KOH溶液分別滴定鹽酸和醋酸的滴定曲線示意圖。下列示意圖中,能正確表示用NH3·H2O溶液滴定HCl和醋酸混合溶液的滴定曲線的是
處理這種類型圖象題關鍵要掌握“比較電解質溶液導電性”的基本方法:
1.弄清“離子數目變化”與“溶液體積變化”誰起主導作用。我們先分開討論,當KOH滴定鹽酸時,開始鹽酸導電性強,反應生成了KCl,導電性也很強,在此時起主導作用的是溶液的體積變化,體積增加,導電能力降低;當滴定醋酸時,醋酸為弱電解質,隨著KOH的滴加,生成了強電解質醋酸鉀,此時起主導作用又是溶液中導電離子數目的變化,導電能力會增強。
2.滴定混合溶液時,要關注溶液中反應的先后次序。在KOH滴定HCl和醋酸的混合溶液時,開始KOH與鹽酸反應,起主導作用的是溶液體積的變化,電導率降低;當HCl反應完后,KOH與醋酸反應,起主導作用的是離子數目的變化,電導率升高;當最后KOH與醋酸和鹽酸反應完后,就相當是滴加KOH溶液了,這時電導率的變化就比較平緩了。所以答案為D。
(作者單位:北京師范大學南湖附屬學校)