高考滴定類試題的案例分析與解題思路

徐明利

摘要：滴定實驗是高考測試學生計算能力和解題能力的一個主要手段，是中學化學定量實驗的主要內容.文章據此總結了滴定計算相關的各類題目，并對其解答方法進行了討論.

關鍵詞：滴定方法；高考試題；高中化學

中圖分類號：G632文獻標識碼：A文章編號：1008-0333（2023）33-0102-04

滴定法是一種常用的化學分析手段，中學教材中對酸、堿的中和滴定法做了較多的論述，但是在目前的考試中，往往會出現其他幾種形式的滴定，是對考生知識遷移能力的一種考核.近年來，通過研究高考考題類型與計算方面來看，滴定分析相關的題目比重較大，學生的失分也較多，滴定方法逐漸被教師與學生重視，是一項重要考核內容[1].為進一步加強對滴定法的理解，本文對該部分內容進行研究，為今后的考試提供參考，使學生更好地掌握知識.

1 高考中有關滴定問題的分布及特點

高考中有關滴定問題的分布及特點，見表1.

2 滴定方法與例題解決

2.1 直接滴定

若標準溶液能與被測物質發生反應，則由測定標準液的用量來推算被測物質的量，稱為直接滴定.例如，還原性物質S2-、S2O2-3、SO2-3等，可以通過滴定來實現.在滴定分析中，直接滴定法是最常見也是最基礎的一種方法，其思維模式如圖1所示.

例1稱取混合堿（氫氧化鈉和碳酸鈉混合堿或碳酸鈉和碳酸氫鈉混合堿）試樣1.2 g，用去離子水溶解后用0.5 mol/L的鹽酸滴定至酚酞褪色，讀取消耗的鹽酸體積，即V1，V1=30.0 mL；接著添加甲基橙，持續滴加鹽酸至顏色變為橙色，結束滴定并讀取消耗的鹽酸體積，即V2， V2=5.0 mL.問樣品中的成分有哪些？計算其各自的質量分數？

分析

NaOH與NaHCO3不會同時存在，因為會發生反應.當酚酞變色時若有NaOH則已全部被中和，而Na2CO3只被滴定到NaHCO3.在此溶液中再加甲基橙指示劑，繼續滴定到終點，則生成的NaHCO3進一步被反應完.設酚酞變色時，消耗HCl溶液的體積為V1，此后，至甲基變色時又用去HCl溶液的體積為V2.根據V1-V2來計算NaOH含量，再根據V2計算Na2CO3含量.

已知V1=30.0 mL，V2=5.0 mL，當滴定混合堿至酚酞變色的過程中發生的反應為：

NaOH+HClNaCl+H2O

Na2CO3+HClNaHCO3+NaCl

當繼續滴定至甲基橙變色時此過程發生的反應為：

NaHCO3+HClNaCl+CO2+H2O

因此混合堿中碳酸鈉的含量為22.1％，氫氧化鈉的含量為41.7％.

2.2 間接滴定

間接滴定法是指待測樣品無法直接與標準溶液發生反應，而能通過其他化學反應被間接測定.圖2是具體的思維模式.

對于不能與待測物質直接反應的待測物質，可以采用其他化學方法進行測定.比如Ca2+在溶液中沒有可變價態，不能直接用氧化還原法滴定.但若先將Ca2+沉淀為CaC2O4，過濾洗滌后用H2SO4溶解，再用KMnO4標準溶液滴定與Ca2+結合的C2O2-4，便可間接測定鈣的含量.

2.3 返滴定

返回滴定法也叫“余量法”，還叫“返回滴定法”.在測定物與滴定液反應緩慢、反應物為固態或沒有適當的指示物質等情況下，按一定的比例添加滴定液，也不會馬上反應而結束[2]，在此情況下，將多余的滴定液精確地添加到被測物質中，并與被測物質充分發生反應，在此基礎上，將多余的滴定液用另外一種標準溶液進行滴定，即所謂的“返滴定法”.圖3顯示了思維模式.

比如，使用 EDTA標準液來對鋁鹽進行檢測，因為Al3+與 EDTA的反應比較緩慢，需加過量的

EDTA并加熱煮沸才能反應完成，將剩余EDTA用Zn2+標準液回滴，以此來確定鋁含量.

3 滴定方法解題應用

通過對最近幾年全國各地高考題的分析，可以看出，對于化學計量的考查，通常情況下，采用的是氧化還原滴定、酸堿中和滴定、沉淀滴定以及配位滴定的方法，在一次或多次的測量中，一次或者多次地完成測量，從而獲得與之有關的數據[3].最為重要的是，要運用化學計量關系來對數據進行處理，從而獲得正確的解決方案.在解決問題的時候，學生要理清實驗思維，以物質的量為核心，用守恒法來確定各物質之間的測量關系，之后用化學符號來定量地將這種關系進行表達，從而得到待測物質的相關量.

3.1 氧化還原滴定題型中的應用

在中學化學的解題過程中，氧化還原反應是非常普遍的一種題型.在化學題目中，得到的電子的總數等于失去的電子的總數，這就是守恒法的運用形式和解題思路.運用守恒原理，可以對許多化學題目進行簡單的解答，使學生理順思維，從而使解題精度得到進一步的提升.

例2三草酸合鐵酸鉀（K3[Fe（C2O4）3]·3H2O）是一種深綠色的晶體，可作為干法蒸煮圖紙的原料.測定K3[Fe（C2O4）3]·3H2O中鐵含量如下：

①在錐形瓶子中稱取試樣，即mg，去離子水溶解，加入H2SO4酸化，用c mol·L-1的KMnO4溶液一直滴到反應結束.結束時現象為：最后一滴高錳酸鉀溶液加入后，溶液呈淡紅色，顏色持續30秒不褪色.

②向上述步驟中加入過量鋅粉至反應完全后，過濾、洗滌，濾液加稀H2SO4酸化，用c mol·L-1的KMnO4溶液滴定至終點，讀取消耗的KMnO4溶液，即V.則鐵的質量分數表達式為：5cV×56m×1 000×100%.

例3如圖4所示，C中盛有100 g原糧，E中盛有20.00 mL的1.13×10-3mol·L-1的KMnO4溶液（H2SO4酸化）.請回答下列問題：

采集E內的吸收物，加入水，稀釋到250 mL，取25.00 mL在錐形瓶中，將其余的KMnO4溶液用5.0×10-4mol·L-1的Na2SO3標準溶液進行滴定，數據見表2.

回答以下問題：①滴定終點現象是什么？

②數據處理：消耗Na2SO3標準溶液多少毫升;則該原糧中磷化物（以PH3計）的含量為多少毫克每千克？

解答①依據滴定反應：

2KMnO4+5Na2SO3+3H2SO4

2MnSO4+K2SO4+5Na2SO4+3H2O

實驗無需選擇指示劑，錐形瓶中溶液顏色由紫變為無色，半分鐘內不變色，即為滴定終點.

②收集E中吸收液，加水稀釋至250 mL，取25.00 mL于錐形瓶中用濃度為5×10-4 mol/L Na2SO3標準溶液滴定剩余的KMnO4溶液，消耗Na2SO3標準溶液11.00 mL;依據滴定反應：

2KMnO4+5Na2SO3+3H2SO4

2MnSO4+K2SO4+5Na2SO4+3H2O

可知2KMnO4～5Na2SO3；未反應的高錳酸鉀物質的量為25×5×10-4×11.00×10-3×25025 =2.2×10-5 mol;與PH3反應的高錳酸鉀物質的量為1.13×10-3×20.00×10-3-2.2×10-5 =6.0×10-7mol;根據反應

5PH3+8KMnO4+12H2SO4

5H3PO4+8MnSO4+4K2SO4+12H2O

得到定量關系為：

5PH3～8KMnO4

計算得到PH3物質量=6.0×10-7×58=3.75×10 -7mol;則PH3的含量=3.75×10-7×34×103 mg100×10-3 kg =0.127 5 mg/kg≈0.13 mg/kg，因此質量不合格.

3.2 沉淀滴定的應用

如確定生理鹽水中的 NaCl含量：

在中性條件下，硝酸銀鹽與氯化鈉發生化學反應，形成了一種磚紅色的沉淀.化學方程式是：

NaCl+AgNO3AgCl↓（白色）+NaNO3

2AgNO3+K2CrO4Ag2CrO4↓（磚紅色）+2KNO3

該方法需要在一種中性或弱堿（pH為6.5～10.5）條件下進行滴定，因為在酸中，鉻酸銀會溶解，使滴定的結果變得很高，同時在強堿中，銀離子會形成深灰色的氧化銀，從而對滴定及終點的判斷造成很大的干擾.在滴定時，由于產生的氯化銀可以吸附氯離子，會提前產生鉻酸銀的沉淀物，所以在滴定的時候，一定要大力搖動液體，促使吸收的氯離子發生反應，從而形成氯化銀的沉淀物.

4 “滴定實驗”命題相關思路

4.1 基本思路

（1）一個中心：

把“物質的量”作為中心，把“量”放在第一位，遇問設摩.

（2）兩類方法：

①守恒方法：包括電子、原子、電荷等的獲?。?/p>

②關系式法.

4.2 高考考查內容

（1）考儀器：

酸性滴定管、堿性滴定管、吸管、錐形瓶.

（2）考步驟：

檢查滲漏、清洗、浸潤、注入（驅除氣泡）、調整液面、讀數、滴加指示劑、滴定結束.

（3）考如何選用測驗指標

①酸堿滴定：

指示劑的顏色變化范圍盡可能與反應結束時的酸堿度相符合，以甲基橙為指示劑進行強酸、弱堿滴定，以酚酞為指示劑進行強堿、弱酸滴定，以酚酞或甲基橙進行強酸、強堿滴定.

②淀粉：

與碘素元素的測定有關.

③如果反應自身變色比較顯著，可以不加入指示物質，例如，高錳酸鉀和草酸的反應.

（4）考滴定結束的判定

即：在將一滴xx溶液放入液體中時，液體將由xx顏色變成 xx顏色，在此過程中，液體的顏色將在30秒內保持不變.

（5）考運算（困難）

思路就像圖5所示一樣，按照方程→尋找關系（方程度量關系/得失電子守恒/原子守恒）公式來進行計算.

特殊說明：在被測定的溶液被稀釋之前，能否進行定量？單位是否換算？等

（6）考誤差分析：

cB=cA·VAVB （VB為被測液體的精確計量容積， cA為被測液體的濃度），如果VA偏大， cB就會偏大；如果VA偏小，則 cB偏小.

需要說明的是：這些誤差主要來自于滴定管中的液體（可以是標準液，也可以是待測液）的體積變化，要先對滴定管中的液體用量發生的變化進行分析，然后以此為基礎，對誤差進行分析.

參考文獻：

［1］?張英鋒，于浩.新高考形勢下化學實驗試題的分析及備考策略[J].高中數理化，2022（11）：110-114.

［2］ 安金利，韓曉雨.應用化學計量解決滴定實驗中的實際問題[J].高中數理化，2022（16）：3.

［3］ 黃小斌.指向學科核心素養的生物高考試題分析與備考策略[J].基礎教育研究，2021（13）：87-90.

［責任編輯：季春陽］