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探究化学滴定分析化解相关计算难题

探究化学滴定分析化解相关计算难题

摘要:有关化学滴定反应的内容是历年来学生学习的难点,同时这类题型又是高考的必考点,由于此类题目涉及公式、概念较多,计算量比较大,往往使得学生在面对这类题目时产生畏惧心理,因此,做好此类题目的总结和归纳工作,对学生非常重要。

关键词:滴定反应;络合滴定;沉淀滴定

一、 氧化还原滴定

例1现有0.200 g赤铁样品,该样品被溶解后,其中的Fe完全转变成Fe2+,另外称取7.9 g的2(NH4)2SO4Ce(SO4)2·2H2O(硫酸铈),将其溶解并稀释至250 mL,量取30.0 mL的该溶液恰好与Fe2+溶液反应。方程式为:Ce4++Fe2+Ce3++Fe3+。计算该样品中Fe2O3的百分含量。

分析:本题中Fe2O3的物质的量可以通过铁的物质的量计算,而铁又与硫酸铈中的Ce4+发生氧化还原反应,因此,二者之间存在一定的定量关系,题目中有给定了硫酸铈的质量,因此,可以求得Ce4+物质的量,进而求得铁的物质的量。

解:7.9 g的2(NH4)2SO4Ce(SO4)2·2H2O的物质的量为:7.90 g632 g/mol=0.0125 mol,c(Ce4+)=0.0125 mol0.25L=0.05 mol/L,根据离子方程式:Ce4++Fe2+Ce3++Fe3+,n(Fe2+)=0.05 mol/L×0.03 L=0.0015 mol,由Fe守恒得,Fe2O3的物质的量为12×0.0015=0.00075 mol,因此,w(Fe2O3)=0.00075 mol×160 g/mol0.200 g×100%=60%,因此Fe2O3的質量百分含量为60%。

评注:本题考查了氧化还原滴定分析,由Ce4+与Fe2+之间的氧化还原反应方程式,可知,二者是1∶1反应,又已知Ce4+的物质的量,因此可以求得Fe2+的量,进而求得三氧化二铁的质量。题目中又给定赤铁矿的总质量,因此可求得Fe2O3的百分含量。

二、 络合滴定

例2用0.02 mol/L的EDTA滴定浓度为0.02 mol/L的Zn2+和0.1 mol/L的Mg2+混合溶液中的Zn2+,问能否准确滴定Zn2+。

分析:本题考查了络合滴定中共存效应的影响,在滴定Zn2+的时候,溶液中的Mg2+会和Zn2+之间产生竞争,由于离子间的竞争,可能会导致Zn2+不能准确测定。在滴定分析中,我们一般要求随机误差Et≤0.1%,即lgK′MY≥5。

解:已知lgKZnY=16.5,lgKMgY=8.7,那么,lgK′ZnY=lg(KZnYcZn-lgKMgYcMg)=lg(1016.5×0.02)-lg(108.7×0.1)=7.1>5,Et≤0.1%,Mg2+不干扰,因此,可以准确滴定Zn2+。

评注:本题通过用EDTA滴定Zn2+测得Zn2+的浓度,因为混合溶液中的Mg2+也可以和EDTA络合,因此,对Zn2+的测定有一定的干扰,判断是否有干扰的依据是随机误差是否可以小于或者等于0.1%。

三、 沉淀滴定

例3用铁铵矾作该反应的指示剂,测定0.1 mol/L的Cl-,在AgCl存在下,用1 mol/L的KSCN标准液,反滴定0.1 mol/L的AgNO3溶液,最终消耗的体积为70 mL,[Fe3+]=0.015 mol/L。当到达终点时,([FeSCN2+]=6.0×10-6 mol/L),由于沉淀的转化所多加入的KSCN的体积是多少?(已知Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(AgSCN)=1.1×10-12,KFeSCN=200)

分析:本题可通过求出AgCl中的Cl-的物质的量,进而求得多消耗的AgNO3的体积,题目中给定AgCl和AgSCN的溶解度,又给出硫氰化银的稳定常数,根据这两个已知条件即可求得氯离子的物质的量,进而求得多消耗的AgNO3的体积。

解:[Cl-][SCN-]=Ksp(AgCl)Ksp(AgSCN)=1.8×10-101.1×10-12=164,[FeSCN2+][Fe3+][SCN-]=KFeSCN=200,题目中已知[Fe3+]=0.015 mol/L,因此,[SCN-]=6.0×10-60.015×200=2.0×10-6(mol/L),以此氯离子浓度为:

[Cl-]=164×2.0×10-6=3.28×10-4(mol/L),假设多消耗了V L的KSCN,那么,[Cl-]×70=0.1×V,V=3.28×10-4×700.1≈0.23 mL,因此,多消耗了0.23 mL的KSCN。

评注:本题考查了银量法在沉淀分析中的应用,银量法是应用较为广泛的一种方法。本题所用的指示剂是铁铵矾,即课本中的福尔哈德法。解决本题的关键是求得氯化银的量,根据题目给定的已知条件可知,氯化银中的氯离子可以根据氯化银和AgSCN的溶解度求得。

作者简介:

张红玲,云南省曲靖市富源县胜境中学。endprint

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