高考滴定类试题的案例分析与解题思路

2023-12-19徐明利

数理化解题研究·综合版 2023年11期

徐明利

摘要：滴定实验是高考测试学生计算能力和解题能力的一个主要手段，是中学化学定量实验的主要内容.文章据此总结了滴定计算相关的各类题目，并对其解答方法进行了讨论.

关键词：滴定方法；高考试题；高中化学

中图分类号：G632文献标识码：A文章编号：1008-0333（2023）33-0102-04

滴定法是一种常用的化学分析手段，中学教材中对酸、碱的中和滴定法做了较多的论述，但是在目前的考试中，往往会出现其他几种形式的滴定，是对考生知识迁移能力的一种考核.近年来，通过研究高考考题类型与计算方面来看，滴定分析相关的题目比重较大，学生的失分也较多，滴定方法逐渐被教师与学生重视，是一项重要考核内容[1].为进一步加强对滴定法的理解，本文对该部分内容进行研究，为今后的考试提供参考，使学生更好地掌握知识.

1 高考中有关滴定问题的分布及特点

高考中有关滴定问题的分布及特点，见表1.

2 滴定方法与例题解决

2.1 直接滴定

若标准溶液能与被测物质发生反应，则由测定标准液的用量来推算被测物质的量，称为直接滴定.例如，还原性物质S2-、S2O2-3、SO2-3等，可以通过滴定来实现.在滴定分析中，直接滴定法是最常见也是最基础的一种方法，其思维模式如图1所示.

例1称取混合碱（氢氧化钠和碳酸钠混合碱或碳酸钠和碳酸氢钠混合碱）试样1.2 g，用去离子水溶解后用0.5 mol/L的盐酸滴定至酚酞褪色，读取消耗的盐酸体积，即V1，V1=30.0 mL；接着添加甲基橙，持续滴加盐酸至颜色变为橙色，结束滴定并读取消耗的盐酸体积，即V2， V2=5.0 mL.问样品中的成分有哪些？计算其各自的质量分数？

分析

NaOH与NaHCO3不会同时存在，因为会发生反应.当酚酞变色时若有NaOH则已全部被中和，而Na2CO3只被滴定到NaHCO3.在此溶液中再加甲基橙指示剂，继续滴定到终点，则生成的NaHCO3进一步被反应完.设酚酞变色时，消耗HCl溶液的体积为V1，此后，至甲基变色时又用去HCl溶液的体积为V2.根据V1-V2来计算NaOH含量，再根据V2计算Na2CO3含量.

已知V1=30.0 mL，V2=5.0 mL，当滴定混合碱至酚酞变色的过程中发生的反应为：

NaOH+HClNaCl+H2O

Na2CO3+HClNaHCO3+NaCl

当继续滴定至甲基橙变色时此过程发生的反应为：

NaHCO3+HClNaCl+CO2+H2O

因此混合碱中碳酸钠的含量为22.1％，氢氧化钠的含量为41.7％.

2.2 间接滴定

间接滴定法是指待测样品无法直接与标准溶液发生反应，而能通过其他化学反应被间接测定.图2是具体的思维模式.

对于不能与待测物质直接反应的待测物质，可以采用其他化学方法进行测定.比如Ca2+在溶液中没有可变价态，不能直接用氧化还原法滴定.但若先将Ca2+沉淀为CaC2O4，过滤洗涤后用H2SO4溶解，再用KMnO4标准溶液滴定与Ca2+结合的C2O2-4，便可间接测定钙的含量.

2.3 返滴定

返回滴定法也叫“余量法”，还叫“返回滴定法”.在测定物与滴定液反应缓慢、反应物为固态或没有适当的指示物质等情况下，按一定的比例添加滴定液，也不会马上反应而结束[2]，在此情况下，将多余的滴定液精确地添加到被测物质中，并与被测物质充分发生反应，在此基础上，将多余的滴定液用另外一种标准溶液进行滴定，即所謂的“返滴定法”.图3显示了思维模式.

比如，使用 EDTA标准液来对铝盐进行检测，因为Al3+与 EDTA的反应比较缓慢，需加过量的

EDTA并加热煮沸才能反应完成，将剩余EDTA用Zn2+标准液回滴，以此来确定铝含量.

3 滴定方法解题应用

通过对最近几年全国各地高考题的分析，可以看出，对于化学计量的考查，通常情况下，采用的是氧化还原滴定、酸碱中和滴定、沉淀滴定以及配位滴定的方法，在一次或多次的测量中，一次或者多次地完成测量，从而获得与之有关的数据[3].最为重要的是，要运用化学计量关系来对数据进行处理，从而获得正确的解决方案.在解决问题的时候，学生要理清实验思维，以物质的量为核心，用守恒法来确定各物质之间的测量关系，之后用化学符号来定量地将这种关系进行表达，从而得到待测物质的相关量.

3.1 氧化还原滴定题型中的应用

在中学化学的解题过程中，氧化还原反应是非常普遍的一种题型.在化学题目中，得到的电子的总数等于失去的电子的总数，这就是守恒法的运用形式和解题思路.运用守恒原理，可以对许多化学题目进行简单的解答，使学生理顺思维，从而使解题精度得到进一步的提升.

例2三草酸合铁酸钾（K3[Fe（C2O4）3]·3H2O）是一种深绿色的晶体，可作为干法蒸煮图纸的原料.测定K3[Fe（C2O4）3]·3H2O中铁含量如下：

①在锥形瓶子中称取试样，即mg，去离子水溶解，加入H2SO4酸化，用c mol·L-1的KMnO4溶液一直滴到反应结束.结束时现象为：最后一滴高锰酸钾溶液加入后，溶液呈淡红色，颜色持续30秒不褪色.

②向上述步骤中加入过量锌粉至反应完全后，过滤、洗涤，滤液加稀H2SO4酸化，用c mol·L-1的KMnO4溶液滴定至终点，读取消耗的KMnO4溶液，即V.则铁的质量分数表达式为：5cV×56m×1 000×100%.

例3如图4所示，C中盛有100 g原粮，E中盛有20.00 mL的1.13×10-3mol·L-1的KMnO4溶液（H2SO4酸化）.请回答下列问题：

采集E内的吸收物，加入水，稀释到250 mL，取25.00 mL在锥形瓶中，将其余的KMnO4溶液用5.0×10-4mol·L-1的Na2SO3标准溶液进行滴定，数据见表2.

回答以下问题：①滴定终点现象是什么？

②数据处理：消耗Na2SO3标准溶液多少毫升;则该原粮中磷化物（以PH3计）的含量为多少毫克每千克？

解答①依据滴定反应：

2KMnO4+5Na2SO3+3H2SO4

2MnSO4+K2SO4+5Na2SO4+3H2O

实验无需选择指示剂，锥形瓶中溶液颜色由紫变为无色，半分钟内不变色，即为滴定终点.

②收集E中吸收液，加水稀释至250 mL，取25.00 mL于锥形瓶中用浓度为5×10-4 mol/L Na2SO3标准溶液滴定剩余的KMnO4溶液，消耗Na2SO3标准溶液11.00 mL;依据滴定反应：

2KMnO4+5Na2SO3+3H2SO4

2MnSO4+K2SO4+5Na2SO4+3H2O

可知2KMnO4～5Na2SO3；未反应的高锰酸钾物质的量为25×5×10-4×11.00×10-3×25025 =2.2×10-5 mol;与PH3反应的高锰酸钾物质的量为1.13×10-3×20.00×10-3-2.2×10-5 =6.0×10-7mol;根據反应

5PH3+8KMnO4+12H2SO4

5H3PO4+8MnSO4+4K2SO4+12H2O

得到定量关系为：

5PH3～8KMnO4

计算得到PH3物质量=6.0×10-7×58=3.75×10 -7mol;则PH3的含量=3.75×10-7×34×103 mg100×10-3 kg =0.127 5 mg/kg≈0.13 mg/kg，因此质量不合格.

3.2 沉淀滴定的应用

如确定生理盐水中的 NaCl含量：

在中性条件下，硝酸银盐与氯化钠发生化学反应，形成了一种砖红色的沉淀.化学方程式是：

NaCl+AgNO3AgCl↓（白色）+NaNO3

2AgNO3+K2CrO4Ag2CrO4↓（砖红色）+2KNO3

该方法需要在一种中性或弱碱（pH为6.5～10.5）条件下进行滴定，因为在酸中，铬酸银会溶解，使滴定的结果变得很高，同时在强碱中，银离子会形成深灰色的氧化银，从而对滴定及终点的判断造成很大的干扰.在滴定时，由于产生的氯化银可以吸附氯离子，会提前产生铬酸银的沉淀物，所以在滴定的时候，一定要大力摇动液体，促使吸收的氯离子发生反应，从而形成氯化银的沉淀物.

4 “滴定实验”命题相关思路

4.1 基本思路

（1）一个中心：

把“物质的量”作为中心，把“量”放在第一位，遇问设摩.

（2）两类方法：

①守恒方法：包括电子、原子、电荷等的获取；

②关系式法.

4.2 高考考查内容

（1）考仪器：

酸性滴定管、碱性滴定管、吸管、锥形瓶.

（2）考步骤：

检查渗漏、清洗、浸润、注入（驱除气泡）、调整液面、读数、滴加指示剂、滴定结束.