羅歡綿

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

表1

為了提高學生對該類題目的分析能力,本文將結合典型例題進行解析,逐步引導學生找準滴定過程中重要物質之間的計量關系,從而構建出關于滴定計算的常見解題思維模型．

1 “單向一步滴定”思維模型的構建與應用

“單向一步滴定”是將已知準確濃度的標準液滴加到被測物中,直到標準液和被測物按照一定的化學計量關系定量反應為止,然后測出標準液消耗的體積,再根據(jù)標準液的消耗量便可按照一定的化學計量關系計算出待測物的含量．在該過程中,往往只需要單向一步滴定就可完成實驗目的．具體思維模型如圖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溶液滴定至終點時生成Na2HPO4,消耗NaOH溶液cmL．精制磷酸中H3PO4的質量分數(shù)是________．

n(NaOH)∶n(H3PO4)=2∶1．

接著,計算出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)已推知的化學計量關系計算出H3PO4的物質的量

最后,按照題目要求計算出精制磷酸中H3PO4的質量分數(shù)

2 “單向多步滴定”思維模型的構建與應用

在該過程中,往往需要進行單向多步連續(xù)反應才能實現(xiàn)滴定目的．一般情況下,上一步反應的產物是下一步反應的反應物．解題時,首先根據(jù)題意分析各步反應中關鍵物質的化學計量關系;接著,將某中間產物作為中介物,確定被測物、中介物、已知物之間的化學計量關系;然后,將題目中已知用量代入,根據(jù)已推知的化學計量關系計算被測物的含量;最后,按題目要求進行相關物理量的轉化計算．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

代入關系式,根據(jù)已推知的化學計量關系計算被測物CuCl的物質的量

n(CuCl)=6n(K2Cr2O7)=6ab×10-3mol．

最后,按題目要求可算出樣品中CuCl的質量分數(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,反應生成MnO(OH)2,實現(xiàn)氧的固定．

Ⅱ. 酸化、滴定.

回答下列問題: 取100.00mL水樣經固氧、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“酸化”有關系式

MnO(OH)2～2I-～Mn2+～I2,

第3步反應“滴定”有關系式

接著,將中間產物MnO(OH)2和I2作為中介物,確定被測物O2、中介物MnO(OH)2和I2、已知物Na2S2O3之間的化學計量關系為

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

代入關系式,根據(jù)已推知的化學計量關系計算被測物O2的物質的量

最后,按題目要求進行相關物理量的轉化計算,即可得100.00mL水樣中溶解氧的質量

所以水樣中溶解氧的含量為

3 “剩余量返滴定”思維模型的構建與應用

在該過程中,被測物會先和某一過量滴定劑進行反應,滴定劑的剩余量會通過后續(xù)加入的另一已知準確濃度的標準液進行返滴定．在解決該類題型時,首先根據(jù)題意分析各步反應中關鍵物質的化學計量關系;其次,找出被返滴定的過量滴定劑,由已知標準液的用量計算滴定劑的剩余量;接著,由滴定劑的總量減去剩余量,即可得出一開始與被測物反應的滴定劑消耗量;然后,根據(jù)已推知的化學計量關系計算被測物的含量;最后,按題目要求進行相關物理量的轉化計算．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,

可計算出,在第1步反應后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-反應的I2消耗量

然后,根據(jù)已推知的化學計量關系計算S2-的含量

最后,按題目要求可算出S2-的質量分數(shù)

關于滴定計算的題目常集真實性、綜合性、新穎性為一體,對學生的能力提出了較高的要求．該類題目的解題關鍵在于要求學生能夠快速、準確找出滴定過程中各種重要物質之間的計量關系,常可從以下幾個方面作為分析的切入點:

1)依據(jù)物質性質及反應條件等題目信息判斷出反應物和生成物;

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

3)依據(jù)物理量定義及計量關系進行相應計算．

在各種思維模型的構建與應用過程中,要抓重點，不斷積累模型構建的經驗,真正實現(xiàn)知識學習和能力培養(yǎng)的雙重突破．