酸碱中和滴定(原理)

pH的应用——酸碱中和滴定第一课时pH在化学分析中的应用——酸碱中和滴定一.定义酸碱中和滴定是利用中和反应，用已知浓度的酸（或碱）来测定未知浓度的碱(或酸)的实验方法。怎么测呢？二.原理：中和滴定以酸碱中和反应为基础，H++OH-=H2O在滴定达到终点(即酸碱恰好反应)时：有n(H+)=n(OH-)当元数相同的酸和碱反应时（如NaOH和HCl）c酸V酸=c碱V碱如果酸或者碱的元数不相同呢？如：用NaOH标准溶液滴定H2SO4，它们的关系式如何书写？cNaOHVNaOH=2cH2SO4VH2SO4总结：x元酸和y元碱恰好发生中和时，c酸，V酸，c碱，V碱的关系式：xc酸V酸=yc碱V碱也就是xc标准V标准=yc待测V待测（其中c标准为已知值，V待测或V标准在滴定前通过精确量取而成为已知值，最后根据已知值和实验测定值计算出c待测。）练习1：用0.1032mol/L的HCl溶液滴定25.00mL未知氢氧化钠溶液，滴定完成时用去盐酸溶液27.84mL。计算待测氢氧化钠溶液的物质的量浓度。碱为未知液：c碱=xc酸V酸yV碱酸为未知液：c酸=xc碱V碱yV酸(答案：0.1149mol/L)练习2：用0.1230mol/L的NaOH溶液滴定25.00mL未知浓度的硫酸溶液，滴定完成时用去NaOH溶液27.84mL。计算待测硫酸溶液的物质的量浓度。（答案：0.06849mol/L)你认为利用中和反应进行中和滴定必须解决的关键问题是什么？①准确测量参加反应的两种溶液的体积——选用更加精确仪器：酸式滴定管、碱式滴定管、移液管。滴定管和移液管：精量仪，读数精确到0.01mL,可准确量取一定量的试液。②准确判断中和反应什么时候“恰好”完全（即准确判断滴定终点）方法：在待测溶液中加入酸碱指示剂（如酚酞，甲基橙）。你认为用中和反应进行中和滴定必须解决的关键问题是什么？三.指示剂的选择：指示剂指示终点的原理：HInH+OH-In-+H＋酸色碱色几种常用指示剂的变色范围如下：指示剂变色范围（pH）颜色酸色碱色甲基橙3.1～4.4红黄石蕊5.0～8.0红蓝酚酞8.2～10.0无色红选择原则：终点时指示剂的颜色变化明显、灵敏、易观察。因为石蕊试剂变化不灵敏，所以一般不用石蕊作中和滴定的指示剂。指示剂的选择：在高中阶段用的最多的是酚酞。四．中和滴定实验仪器介绍：酸式滴定管、碱式滴定管、锥形瓶、烧杯、滴定管夹、滴定台。种类：酸式滴定管——下端玻璃活塞碱式滴定管——下端连接一橡皮管（内有玻璃小球控制流速）下端尖嘴玻璃管酸式滴定管——用来盛放酸性或具有氧化性的溶液。（酸、Br2、KMnO4、等，不能盛放NaOH、）碱式滴定管——用来盛放碱性物质或无氧化性的物质为什么酸式滴定管与碱式滴定管结构上不同呢？0刻度在上，从上往下读，最大量程有25mL、50mL精确度：取到小数点后两位，如：24.00mL、23.38mL最后一位是估计值。滴定管的读数方法:滴定管的洗涤：先用蒸馏水洗涤，再用标准液（或待测液）来润洗。滴定管的固定:垂直于桌面，高度以滴定管尖伸入锥形瓶约1cm为宜。第二课时实验——酸碱中和滴定pH突跃曲线的绘制实验用品：试剂：0.1000mol/L的HCl溶液，0.1000mol/LNaOH溶液，酚酞溶液，蒸馏水。仪器：碱式滴定管，酸式滴定管，滴定管夹，烧杯，铁架台，pH计，磁力搅拌器，磁子。实验内容：用0.1000mol/L的HCl溶液滴定20ml0.1000mol/LNaOH溶液，测定酸碱滴定曲线。实验——酸碱中和滴定pH突跃曲线的绘制实验过程：①取20ml0.1000mol/LNaOH溶液于100ml烧杯中，滴入两滴酚酞溶液，放入磁子，将pH计放入烧杯中，确保pH计的小玻璃球全部没入溶液中。②开动磁力搅拌器，读取滴定过程中溶液的pH值，同时打开酸式滴定管的活塞，控制滴速为3滴/秒，观察烧杯中溶液的变化以及pH随滴定进行的变化规律。酸碱中和滴定过程中pH的突跃曲线pH值的变化规律如何？(a)滴定前，加入滴定剂(HCl)的体积为0.00ml时：0.1000mol/L的NaOH溶液中的氢离子浓度：知识支持：pH＝－lgc(H+)室温下，在溶液中c(H+)c(OH-)=1.0×10-14通过计算了解不同滴定过程中的pH。pH=-lg(1.0×10-13)=13c(H+)=1.0×10-14/1.0×10-1=1.0×10-13(b)滴定中(pH取决于剩余NaOH的量）如：加入滴定剂体积为18.00ml时：c(OH-)＝0.1000×（20.00－18.00）20.00+18.00＝5.3×10-3mol/L知识支持：pH＝－lgc(H+)室温下，在溶液中c(H+)c(OH-)=1.0×10-14c(H+)=1.0×10-14/5.3×10-3=1.9×10-11pH=-lg(1.9×10-11)=11.72c(OH-)＝0.1000×（20.00－19.96）20.00+19.96＝1.0×10-4mol/L当加入滴定剂体积为19.96ml时（滴定时，每滴溶液的体积约为0.04ml）：知识支持：pH＝－lgc(H+)室温下，在溶液中c(H+)c(OH-)=1.0×10-14c(H+)=1.0×10-14/1.0×10-4=1.0×10-10pH=-lg(1.0×10-10)=10知识支持：pH＝－lgc(H+)室温下，在溶液中c(H+)c(OH-)=1.0×10-14(c)当酸和碱刚好反应完全时(即加入滴定剂HCl的体积刚好为20.00ml时)：pH=7c(H+)＝0.1000×0.0420.00+20.04＝1.0×10-4mol/LpH=-lg(1.0×10-10)=4知识支持：pH＝－lgc(H+)室温下，在溶液中c(H+)c(OH-)=1.0×10-14(d)当滴定剂HCl过量时假设刚好多滴加一滴HCl（即HCl过量0.04ml）由于指示剂的变色范围不是7所引起的误差是很小的。滴加体积：0.00～19.96ml,△pH=13-10=3滴加体积：19.96～20.04ml,△pH=10-4=6，发生滴定突越。如果是用碱滴定酸，在滴定过程中，溶液pH随着体积变化的趋势又如何？想一想请以氢氧化钠滴定盐酸为例，回答上述问题。计算出不同滴定点时溶液的pH值，部分结果列于表V（加入NaOH）ml被滴定HCl的百分含量%V（剩余HCl）mlV(过量NaOH)ml[H3O+]mol·L-1pH0020.001.00×10-11.0019.0090.002.005.26×10-32.2819.8099.000.205.02×10-43.3019.9899.900.025.00×10-54.3020.00100.000.001.00×10-77.0020.02100.10.022.00×10-109.7020.20101.00.202.01×10-1110.70滴定曲线不仅说明了滴定时溶液pH值的变化方向，而且也说明了各个阶段的变化速度。在化学计量点附近pH值有一个突变过程,这种pH值突变称之为滴定突跃，突跃所在的pH值范围称为滴定突跃范围(常用化学计量点前后各0.1%的pH范围表示)，本例的突跃范围是（4.30-9.70）二、指示剂的选择最理想的指示剂应该能恰好在反应的化学计量点发生颜色变化。指示剂的选择主要以滴定的突跃范围为依据，通常选取变色范围全部或部分处在突跃范围内的指示剂滴定终点，这样产生的误差不会超过±0.1%在上述滴定中，甲基橙（pH3.1-4.4）和酚酞(pH8.0-10.0)的变色范围均有一部分在滴定的突跃范围内,所以都可以用来指示这一滴定终点用碱滴定酸的情况下12.283.34.379.710.711.712.502468101214051015202530354045突跃范围20.02mL19.98mL加入NaOH溶液的体积V(mL)溶液的pH练习1.酸碱完全中和时()A、酸与碱的物质的量一定相等B、酸所能提供的H+和碱所能提供的OH-的物质的量相等C、酸与碱的质量相等D、溶液呈中性B练习2.用标准NaOH滴定盐酸时，若配制标准溶液称取的NaOH固体中含有下列杂质时，会引起滴定结果偏低的是()A．NaCl,B．Na2OC．Na2CO3D．NaHCO3A练习3.用物质的量浓度相同的盐酸、硫酸、磷酸溶液，分别中和质量相同、浓度相同的NaOH溶液生成正盐，消耗这三种酸的体积比是（）A、1:1:1B、3:2:1C、6:3:2D、1:2:3练习4.中和相同体积、相同pH的Ba(OH)2、NaOH两种稀溶液，所用相同浓度的盐酸的体积分别为V1、V2，则二者的大小关系为。V1=V2C练习5.氢氧化钾样品中含有不与酸反应的杂质，为了测定氢氧化钾的纯度，取样品0.56g溶于水制成1L溶液。取此溶液25.00mL，用0.005mol/LH2SO4标准液滴定，用去24mL，则氢氧化钾的质量分数为（）A、96%B、48%C、9.6%D、56%A第三课时一.酸碱中和滴定的定义二.原理：重要关系式：cH+V酸=cOH-V碱，c待测＝xV待测yc标准V标准三.正确选用酸碱滴定的仪器和指示剂指示剂：终点时指示剂的颜色变化明显、灵敏、易观察；酸碱中和滴定中，常用酚酞、甲基橙。仪器：酸式滴定管和碱式滴定管。试剂：HCl溶液（未知浓度）、0.1000mol/LNaOH溶液、酚酞溶液、蒸馏水。仪器：酸式滴定管、碱式滴定管、滴定管夹、锥形瓶、洗瓶、铁架台、烧杯等。一.实验任务：实验室里面有一瓶未知浓度的HCl溶液，请你用酸碱中和滴定的方法测定出盐酸的浓度。二.仪器和试剂三.实验操作过程：检漏---润洗---注液---赶气泡---调零1.滴定准备过程：（1）滴定管的准备（2）锥形瓶的准备盛液---滴加2～3滴指示剂（锥形瓶可以用蒸馏水润洗，但绝对不能用待测液润洗，本次实验使用滴定管量取待测液）2.滴定左手控制滴定管活塞，右手不断摇动锥形瓶，眼睛注视锥形瓶色中溶液颜色的变化。（如右图）（碱式）（酸式）仪器的正确使用3.终点的判断所谓的终点是酸和碱恰好中和完全的那个时刻。溶液颜色刚好发生变化且在半分钟内不再退色。4.读数读取滴定管内液面所在体积数时，应使滴定管与水平的实验台面保持垂直，并使视线与滴定管内液体的凹液面最低处水平相切。正确错误错误俯视图仰视图正确视线仰视视线正确读数仰视读数读数偏大正确视线俯视视线正确读数俯视读数读数偏小4.数据记录重复滴定一次。设计表格，将两次读取的数据记录在自己设计的表格中，求出两次滴定消耗NaOH体积的平均值，并利用平均值计算得出待测液HCl的浓度。（设计表格要求：保留原始数据，再利用原始数据计算得到测量结果，可参考课本49页例题。）5.滴定结果的计算c待测＝xV待测yc标准V标准计算公式：其中，x＝y＝1，V标准＝，2V1＋V2V待测＝20.00ml,c标准＝0.1000mol/Lc待测＝V待测c标准V标准根据实验结果，请同学分析误差产生的原因：•指示剂引起的误差;•滴定操作过程中引起的误差；•读数不准引起的误差。利用中和滴定原理：C待=—————C标.V标V待滴定过程中任何错误操作都有可能导致C标、V标、V待的误差但在实际操作中认为C标是已知的，V待是固定的，所以一切的误差都归结为对V标的影响，V标偏大则C待偏大，V标偏小则C待偏小。误差分析的依据：实验过程中的三个部分：•滴定前的准备工作；•从滴定开始到滴定结束；•读数•滴定前实验准备过程中产生的误差：错误操作引起待测液氢氧化钠浓度值的变化情况误差分析直接利用中和滴定原理：C待=—————C标.V标V待•滴定前实验准备过程中产生的误差：错误操作引起待测液氢氧化钠浓度值的变化情况滴定管未用待装液润洗：装待测液装标准液锥形瓶用待测液润洗偏小偏大偏大误差分析直接利用中和滴定原理：C待=—————C标.V标V待误差分析直接利用中和滴定原理：C待=—————C标.V标V待错误操作引起待测液氢氧化钠浓度值的变化情况滴定管中有气泡，尖嘴未充满，滴定后消失：装待测液装标准液偏小偏大误差分析直接利用中和滴定原理：