找準(zhǔn)計(jì)量關(guān)系，構(gòu)建滴定計(jì)算解題思維模型

羅歡綿

滴定法是化學(xué)中常用的定量分析方法,通過滴定可以測(cè)定某物質(zhì)或某元素的含量,故該方法常被廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)、醫(yī)藥制造、環(huán)境檢測(cè)等行業(yè)中．通過分析近幾年高考題可以發(fā)現(xiàn),滴定計(jì)算是化學(xué)試題的?？伎键c(diǎn)之一．該類題目常以解決實(shí)際問題為背景,情境新、綜合性強(qiáng),既考查學(xué)生對(duì)化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握情況,又考查學(xué)生的問題意識(shí)、計(jì)算能力以及證據(jù)推理、模型認(rèn)知等核心素養(yǎng),充分體現(xiàn)了以能力立意的命題思想．近3年高考全國卷化學(xué)試題關(guān)于滴定計(jì)算的題目統(tǒng)計(jì)如表1所示.

表1

為了提高學(xué)生對(duì)該類題目的分析能力,本文將結(jié)合典型例題進(jìn)行解析,逐步引導(dǎo)學(xué)生找準(zhǔn)滴定過程中重要物質(zhì)之間的計(jì)量關(guān)系,從而構(gòu)建出關(guān)于滴定計(jì)算的常見解題思維模型．

1 “單向一步滴定”思維模型的構(gòu)建與應(yīng)用

“單向一步滴定”是將已知準(zhǔn)確濃度的標(biāo)準(zhǔn)液滴加到被測(cè)物中,直到標(biāo)準(zhǔn)液和被測(cè)物按照一定的化學(xué)計(jì)量關(guān)系定量反應(yīng)為止,然后測(cè)出標(biāo)準(zhǔn)液消耗的體積,再根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)液的消耗量便可按照一定的化學(xué)計(jì)量關(guān)系計(jì)算出待測(cè)物的含量．在該過程中,往往只需要單向一步滴定就可完成實(shí)驗(yàn)?zāi)康模唧w思維模型如圖1所示．

圖1

圖2

取ag所得精制磷酸,加適量水稀釋,以百里香酚酞作指示劑,用bmol·L-1NaOH溶液滴定至終點(diǎn)時(shí)生成Na2HPO4,消耗NaOH溶液cmL．精制磷酸中H3PO4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是________．

n(NaOH)∶n(H3PO4)=2∶1．

接著,計(jì)算出NaOH的消耗量

n(NaOH)=c(NaOH)·V(NaOH)=
bmol·L-1×c×10-3L=bc×10-3mol．

然后,根據(jù)已推知的化學(xué)計(jì)量關(guān)系計(jì)算出H3PO4的物質(zhì)的量

最后,按照題目要求計(jì)算出精制磷酸中H3PO4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

2 “單向多步滴定”思維模型的構(gòu)建與應(yīng)用

在該過程中,往往需要進(jìn)行單向多步連續(xù)反應(yīng)才能實(shí)現(xiàn)滴定目的．一般情況下,上一步反應(yīng)的產(chǎn)物是下一步反應(yīng)的反應(yīng)物．解題時(shí),首先根據(jù)題意分析各步反應(yīng)中關(guān)鍵物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量關(guān)系;接著,將某中間產(chǎn)物作為中介物,確定被測(cè)物、中介物、已知物之間的化學(xué)計(jì)量關(guān)系;然后,將題目中已知用量代入,根據(jù)已推知的化學(xué)計(jì)量關(guān)系計(jì)算被測(cè)物的含量;最后,按題目要求進(jìn)行相關(guān)物理量的轉(zhuǎn)化計(jì)算．具體思維模型如圖3所示．

圖3

圖4

n(CuCl)∶n(FeCl2)∶n(K2Cr2O7)=6∶6∶1．

然后,將題目中已知用量

n(K2Cr2O7)=c(K2Cr2O7)·V(K2Cr2O7)=
amol·L-1×b×10-3L=ab×10-3mol

代入關(guān)系式,根據(jù)已推知的化學(xué)計(jì)量關(guān)系計(jì)算被測(cè)物CuCl的物質(zhì)的量

n(CuCl)=6n(K2Cr2O7)=6ab×10-3mol．

最后,按題目要求可算出樣品中CuCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

Ⅰ. 取樣、氧的固定.

用溶解氧瓶采集水樣．記錄大氣壓及水體溫度．將水樣與Mn(OH)2堿性懸濁液(含有KI)混合,反應(yīng)生成MnO(OH)2,實(shí)現(xiàn)氧的固定．

Ⅱ. 酸化、滴定.

回答下列問題: 取100.00mL水樣經(jīng)固氧、酸化后,用amol·L-1Na2S2O3溶液滴定,以淀粉溶液作指示劑,若消耗Na2S2O3溶液的體積為bmL,則水樣中溶解氧的含量為________mg·L-1．

O2～2Mn(OH)2～2MnO(OH)2,

第2步反應(yīng)“酸化”有關(guān)系式

MnO(OH)2～2I-～Mn2+～I(xiàn)2,

第3步反應(yīng)“滴定”有關(guān)系式

接著,將中間產(chǎn)物MnO(OH)2和I2作為中介物,確定被測(cè)物O2、中介物MnO(OH)2和I2、已知物Na2S2O3之間的化學(xué)計(jì)量關(guān)系為

n(O2)∶n[MnO(OH)2]∶n(I2)∶n(Na2S2O3)=
1∶2∶2∶4．

然后,將題目中已知用量

n(Na2S2O3)=c(Na2S2O3)·V(Na2S2O3)=
amol·L-1×b×10-3L=ab×10-3mol

代入關(guān)系式,根據(jù)已推知的化學(xué)計(jì)量關(guān)系計(jì)算被測(cè)物O2的物質(zhì)的量

最后,按題目要求進(jìn)行相關(guān)物理量的轉(zhuǎn)化計(jì)算,即可得100.00mL水樣中溶解氧的質(zhì)量

所以水樣中溶解氧的含量為

3 “剩余量返滴定”思維模型的構(gòu)建與應(yīng)用

在該過程中,被測(cè)物會(huì)先和某一過量滴定劑進(jìn)行反應(yīng),滴定劑的剩余量會(huì)通過后續(xù)加入的另一已知準(zhǔn)確濃度的標(biāo)準(zhǔn)液進(jìn)行返滴定．在解決該類題型時(shí),首先根據(jù)題意分析各步反應(yīng)中關(guān)鍵物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量關(guān)系;其次,找出被返滴定的過量滴定劑,由已知標(biāo)準(zhǔn)液的用量計(jì)算滴定劑的剩余量;接著,由滴定劑的總量減去剩余量,即可得出一開始與被測(cè)物反應(yīng)的滴定劑消耗量;然后,根據(jù)已推知的化學(xué)計(jì)量關(guān)系計(jì)算被測(cè)物的含量;最后,按題目要求進(jìn)行相關(guān)物理量的轉(zhuǎn)化計(jì)算．具體思維模型如圖5所示．

圖5

n(Na2S2O3)=c(Na2S2O3)·V(Na2S2O3)=
0.100 0mol·L-1×V×10-3L=0.100 0 V×10-3mol,

可計(jì)算出,在第1步反應(yīng)后I2的剩余量

接著,由I2的總量減去剩余量,即可得出一開始與S2-反應(yīng)的I2消耗量

然后,根據(jù)已推知的化學(xué)計(jì)量關(guān)系計(jì)算S2-的含量

最后,按題目要求可算出S2-的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

關(guān)于滴定計(jì)算的題目常集真實(shí)性、綜合性、新穎性為一體,對(duì)學(xué)生的能力提出了較高的要求．該類題目的解題關(guān)鍵在于要求學(xué)生能夠快速、準(zhǔn)確找出滴定過程中各種重要物質(zhì)之間的計(jì)量關(guān)系,常可從以下幾個(gè)方面作為分析的切入點(diǎn):

1)依據(jù)物質(zhì)性質(zhì)及反應(yīng)條件等題目信息判斷出反應(yīng)物和生成物;

2)依據(jù)原子守恒、電子得失守恒、電荷守恒找到反應(yīng)物與生成物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系;

3)依據(jù)物理量定義及計(jì)量關(guān)系進(jìn)行相應(yīng)計(jì)算．

在各種思維模型的構(gòu)建與應(yīng)用過程中,要抓重點(diǎn)，不斷積累模型構(gòu)建的經(jīng)驗(yàn),真正實(shí)現(xiàn)知識(shí)學(xué)習(xí)和能力培養(yǎng)的雙重突破．