16酸碱中和滴定

1酸碱中和滴定【学习目标】1、掌握酸碱中和滴定的仪器、原理、操作及误差分析，并迁移应用于其他滴定2、酸碱中和滴定过程中误差分析【主干知识梳理】一、酸碱中和滴定的原理1、定义：用已知物质的量的浓度的酸或碱(标准溶液)来测定未知物质的量浓度的碱或酸(待测溶液或未知溶液)的方法叫做酸碱中和滴定。以标准盐酸溶液滴定待测的NaOH溶液，待测的NaOH溶液的物质的量浓度为c(NaOH)＝cHCl·VHClVNaOH2、原理：在中和反应中虽然表面上没有明显现象，但溶液的pH会发生很大的变化，在滴定过程中会发生pH突变而使指示剂发生颜色变化。借助酸碱指示剂通过溶液的颜色变化判断反应的终点，测出酸(或碱)溶液的体积，根据化学方程式中酸碱物质的量之比求出未知溶液的浓度(1)酸碱中和反应的实质为：H+＋OH—H2O(2)酸碱中和滴定的计量依据和计算：在滴定达到终点(即酸碱恰好反应)时：n(H+)n(OH-)3、中和滴定的关键问题①准确测出参加反应的酸和碱溶液的体积②准确判断中和反应是否恰好进行完全二、中和滴定的仪器及试剂1、仪器：图(A)是酸式滴定管、图B是碱式滴定管、滴定管夹、铁架台、锥形瓶、烧杯、pH计2、试剂：标准溶液、待测溶液、酸碱指示剂、蒸馏水3、滴定管的认识：滴定管分为酸式滴定管和碱式滴定管(1)构造：滴定管的管身是内径均匀、带有刻度的细长玻璃管，酸式滴定管的下端是玻璃活塞，碱式滴定管的下端是由橡皮管和玻璃球构成的阀(2)滴定管的使用①酸式滴定管不能盛放碱液、水解呈碱性的溶液和氢氟酸，可以呈酸液、氧化性溶液和中性溶液，因为酸性和氧化性物质易腐蚀橡胶管②碱式滴定管不能盛放酸液和强氧化性溶液，可以呈碱液和中性溶液，因为碱性物质易腐蚀玻璃，致使活塞无法打开(3)规格：滴定管的最小分度是0.1mL，实验室中常用滴定管的规格有25mL和50mL两种(4)用途：滴定管主要是用来精确地量取一定体积的液体(5)滴定管的读数方法：0刻度在上，从上往下读，最大量程有25mL、50mL(注意与量筒比较)(6)精确度：取到小数点后两位，即：读数时应估读至0.01mL；如：24.00mL、23.38mL最后一位是估计值(7)滴定管的固定：固定并垂直于桌面，高度以滴定管尖伸入锥形瓶约1cm为宜(8)滴定管的洗涤：先用自来水冲洗，再用蒸馏水洗涤，然后用标准液(或待测液)来润洗2~3次【思考】若为50mL滴定管,按照装液体的正确方法将溶液装至零刻度,将溶液全部放出，体积(填大于、小于、等于)50mL?三、酸碱中和滴定的实验操作(以标准盐酸滴定NaOH溶液为例)1、实验操作(1)查漏：检查滴定管是否漏水的方法是：向滴定管内加水(对酸式滴定管，要先关闭活塞)至液面在“0”刻度线附近，用滴定管夹将滴定管固定在铁架台上，观察滴定管是否漏水。若不漏水，对酸式滴定管将活塞旋转180°，对碱式滴定管松动其阀门，放出少量液体，再次观察滴定管是否漏水，经两次检查都不漏水的滴定管是检漏合格的滴定管。只有不漏水的滴定管才能使用，若滴定管漏水，则不能使用(2)洗涤①锥形瓶只能用蒸馏水洗涤，不能用待测溶液润洗②滴定管洗涤时，应先用自来水，再用蒸馏水，然后再用标准溶液(或待测溶液)润洗2~3次，以避免溶液被滴定管内壁上附着的蒸馏水稀释而导致浓度变小③滴定管的润洗方法是：从滴定管夹上取下滴定管，从滴定管上口倒入少量所要盛装的溶液，并使滴定管缓慢倾斜、转动，使溶液润湿全部滴定管内壁。将溶液从滴定管尖嘴放出，再进行下一次的润洗④洗涤的原则：少量多次⑤洗涤的标准：管内壁不挂水珠2(3)取液：①用碱式滴定管取待测NaOH溶液，调节液面使尖嘴部分充满溶液而不留有气泡，准确放出一定体积的溶液至锥形瓶中，加入2~3滴酚酞指示剂②向酸式滴定管中注入标准盐酸至“0”刻度以上，调节液面至“0”或“0”刻度以下，使尖嘴部分充满溶液且不留有气泡，记下标准盐酸读数V1ml排气泡的方法——快速放液的方法酸式滴定管：将酸式滴定管垂直夹持在滴定管夹上，旋转活塞，使溶液快速流出的同时使气泡排出碱式滴定管：将碱式滴定管垂直夹持在滴定管夹上，使尖嘴向上，并捏住小球后上部的橡皮管，使溶液快速流出的同时使气泡排出(4)滴定在锥形瓶下垫一张白纸，滴定过程中，左手旋转活塞，右手不断旋转振荡锥形瓶，眼睛注视锥形瓶内溶液颜色变化，至加入一滴盐酸，使溶液由红色褪为无色，停止滴定①滴定时，左手控制活塞，右手摇动锥形瓶，眼睛注视锥形瓶内液体的颜色变化②滴定终点的判断：当最后一滴液体滴下后，锥形瓶内溶液颜色发生变化，且在半分钟内不变色，说明达到滴定终点③操作可概括为五句话：右手把瓶摇，左手把管控，眼睛注视锥形瓶，半分钟色不褪，滴定才完成(5)读数：平视滴定管中凹液面最低点，读取溶液体积，记下标准盐酸读数V2ml(6)计算：重复滴定2~3次，要求每次滴定所消耗溶液的体积误差不超过0.2ml，取几次结果的平均值进行计算计算原理：c(NaOH)＝cHCl·VHClVNaOH【操作注意事项】①滴速：先快后慢，当接近终点时，应一滴一摇②终点：最后一滴恰好使指示剂颜色发生明显的改变且半分钟内不褪色，读出V(标)并记录③在滴定过程中瓶口不能碰滴定管下端尖嘴(7)示例：某学生用0.1032mol·L－1盐酸溶液滴定未知浓度的NaOH溶液，依据表中数据计算该NaOH溶液的物质的量浓度滴定次数待测NaOH溶液的体积/mL0.1000mol·L－1盐酸的体积/mL滴定前刻度滴定后刻度溶液体积/mL第一次25.000.0026.11第二次25.001.5630.30第三次25.000.2226.312、常用酸碱指示剂及变色范围指示剂变色范围的pH石蕊5.0红色5.0～8.0紫色8.0蓝色甲基橙3.1红色3.1～4.4橙色4.4黄色酚酞8.2无色8.2～10.0浅红色10.0红色3、指示剂的选择(1)滴定终点：酸碱恰好完全中和的时刻叫滴定终点，为准确判定滴定终点，须选用变色明显，变色范围的pH与恰好中和时的pH吻合的酸碱指示剂(指示剂的变色范围要尽可能在滴定过程中的pH突变的实范围内)(2)指示剂选择的基本原则：变色要明显、灵敏，变色范围要小，使变色范围尽量与滴定终点溶液的酸碱性一致中和情况指示剂变色情况强碱滴定强酸酚酞无色—粉红色强酸滴定强碱粉红色—无色强碱滴定强酸甲基橙红色—橙色强酸滴定强碱黄色—红色强酸滴定弱碱甲基橙黄色—红色强碱滴定弱酸酚酞无色—粉红色(3)不能用石蕊作指示剂(4)并不是所有的滴定都须使用指示剂，如用标准的Na2SO3溶液滴定KMnO4溶液时，KMnO4颜色褪去时即为滴定终点(5)用HCl滴定0.1mol/LNa2CO3溶液，第一步生成NaHCO3时，可选用酚酞为指示剂，由红色→浅红→无色。化学方程式为：Na2CO3+HCl===NaHCO3+NaOH；第二步生成碳酸（CO2↑+H2O），可选用甲基橙为指示剂，由黄色→橙色，化学方程式为：NaHCO3+HCl===NaCl+H2O+CO2↑4、注意的问题(1)强酸与强碱完全中和时，溶液的pH就为7，但指示剂变色时，溶液的pH不等于7。是因为：强酸强碱完全中和时溶液的pH就为7，而滴定的终点则是通过指示剂颜色的变化来观察，此时溶液的pH往往不是7，但由滴定曲线可知：在滴定过程中开始一段时间溶液的pH变化不大，处于量变过程中，而在接近完全中和时，滴入0.02ml的碱溶液时，溶液的pH变化很大，溶液由酸性变中性再变成碱性发生了突变，之后再滴入碱溶液，溶液的pH变化又比较缓慢，说明滴定过程中，溶液的酸碱性变化经过了3由量变引起质变的过程，有一段发生了pH突变的过程，完全中和和酚酞或甲基橙指示剂变色的pH虽不同，但只相差半滴，即只有0.02ml左右，这种误差在许可的范围之内(2)在酸碱中和滴定的实验中，不用石蕊作指示剂，主要原因是：石蕊的“红色→紫色”、“紫色→蓝色”的颜色变化不够明显，不利于及时、准确地作出酸碱是否恰好完全中和的判断(3)指示剂的用量一般是2～3滴。当指示剂刚好变色，并在半分钟内不褪色，即认为已达到滴定终点。酸碱中和滴定是通过指示剂颜色的变化来确定滴定终点(4)酸和碱的中和能力是指一定物质的量的酸（或碱）完全中和所消耗的碱（或酸）的能力，而不是指酸碱中和后溶液的pH＝75、滴定终点的判断答题模板：当滴入最后一滴×××××标准溶液后，溶液变成×××××色，且半分钟内不恢复原来的颜色解答此类题目注意三个关键点：(1)最后一滴：必须说明是滴入“最后一滴”溶液(2)颜色变化：必须说明滴入“最后一滴”溶液后溶液“颜色的变化”(3)半分钟：必须说明溶液颜色变化后“半分钟内不再恢复原来的颜色”6、图解量器的读数方法(1)平视读数(如图1)：实验室中用量筒、移液管或滴定管量取一定体积的液体，读取液体体积时，视线应与凹液面最低点保持水平，视线与刻度的交点即为读数(即凹液面定视线，视线定读数)(2)俯视读数(如图2)：当用量筒测量液体的体积时，由于俯视视线向下倾斜，寻找切点的位置在凹液面的上侧，读数高于正确的刻度线位置，即读数偏大(3)仰视读数(如图3)：读数时，由于视线向上倾斜，寻找切点的位置在液面的下侧，因滴定管刻度标法与量筒不同，这样仰视读数偏大(4)至于俯视和仰视的误差，还要结合具体仪器进行分析，因为量筒刻度从下到上逐渐增大；而滴定管刻度从下到上逐渐减小，并且滴定管中液体的体积是两次体积读数之差，在分析时还要看滴定前读数是否正确，然后才能判断实际量取的液体体积是偏大还是偏小三、酸碱中和滴定的误差分析：(一)理论依据：依据原理c(标准)·V(标准)＝c(待测)·V(待测)，所以c(待测)＝c标准·V标准V待测，因为c(标准)与V(待测)已确定，所以只要分析出不正确操作引起V(标准)的变化，即分析出结果(二)实例：以标准盐酸滴定未知浓度氢氧化钠为例，完全中和时，下操作会使滴定结果偏高、偏低还是无影响？步骤操作V标c(NaOH)洗涤酸式滴定管未用标准溶液润洗偏大偏高碱式滴定管未用待测液润洗偏小偏低锥形瓶用待测液润洗偏大偏高锥形瓶洗净后还留有蒸馏水不变无影响取液放出碱液的滴定管开始有气泡，放出液体后气泡消失偏小偏低滴定酸式滴定管滴定前有气泡，滴定终点时气泡消失偏大偏高滴定过程中振荡锥形瓶时部分液体溅出偏小偏低滴定时，部分酸液滴出锥形瓶外偏大偏高滴定时有几滴标准溶液滴在锥形瓶的内壁上而未用蒸馏水冲入瓶内偏大偏高溶液颜色较浅时滴入盐酸过快，停止滴定后反加一滴NaOH溶液无变化偏大偏高读数滴定前仰视读数或滴定后俯视读数偏小偏低滴定前俯视读数或滴定后仰视读数偏大偏高【练习】1、酸式滴定管怎样查漏？2、KMnO4(H＋)溶液、溴水、Na2CO3溶液、稀盐酸应分别盛放在哪种滴定管中？3、滴定管盛标准溶液时，其液面一定要在0刻度吗？4、滴定终点就是酸碱恰好中和的点吗？5、用标准盐酸溶液滴定未知浓度的NaOH溶液(酚酞作指示剂)，用“偏高”、“偏低”或“无影响”填空。(1)酸式滴定管未用标准溶液润洗()(2)锥形瓶用待测溶液润洗()(3)锥形瓶洗净后还留有蒸馏水()(4)放出碱液的滴定管开始有气泡，放出液体后气泡消失()(5)酸式滴定管滴定前有气泡，滴定终点时气泡消失()(6)部分酸液滴出锥形瓶外()(7)酸式滴定管滴定前读数正确，滴定后俯视读数(或前仰后俯)()(8)酸式滴定管滴定前读数正确，滴定后仰视读数(或前俯后仰)()4五、滴定曲线和指示剂的选择【思考】随着标准液的滴入，溶液的PH在发生变化，这种变化有何特征？为何能用指示剂判定终点是否到达？如何选用合适的指示剂？1、滴定曲线：酸碱滴定曲线以滴加酸液或碱液的量为横坐标，以溶液的pH为纵坐标，描述酸碱中和滴定过程中溶液pH的变化情况的曲线2、酸碱中和滴定的突跃范围：酸碱恰好中和的最后一滴酸或碱引起溶液pH的突变【例1】用0.10mol/LNaOH溶液滴定0.10mol/LHCl溶液20.00mL加入的VNaOH(mL)余VHCl(mL)过量VNaOH(mL)pH画出溶液pH随后加入NaOH溶液的变化图0.0020.