《酸碱滴定与指示剂》PPT课件.ppt

酸鹼滴定與指示劑 只要一滴 濃度搞定 2 我們已經學會的有 能分辨酸與鹼 了解電解質之定義 知道並會計算pH值 了解 酸鹼中和 的意義 會計算 莫耳數 與體積莫耳濃度 3 緊接著 我們要學的有 何謂酸鹼滴定 如何酸鹼滴定 酸鹼滴定計算 認識酸鹼指示劑 酸鹼滴定評量 4 何謂酸鹼滴定 定義 利用已知濃度的 酸 為標準溶液 以滴定的方式 藉著指示劑之顏色改變 來決定 鹼 的濃度 這樣的過程稱為 酸鹼滴定 亦稱為 中和滴定 酸鹼滴定是一種測量體積的定量分析法 也是分析化學的基礎 酸鹼滴定可以是酸滴定鹼 也可以是鹼滴定酸 5 如何酸鹼滴定 實驗器材鐵架與滴定管夾 漏斗 滴定管 錐形瓶實驗裝置完整圖 6 主要工具 滴定管 如何酸鹼滴定 7 如何酸鹼滴定 若以酸式滴定管盛裝鹼性溶液 則其 玻璃活栓 會逐漸被腐蝕而卡住 所以盛裝鹼性溶液的鹼式滴定管才以橡皮管內含玻璃珠來取代玻璃活栓 改良 現今滴定管上的活栓已採用鐵氟龍 Teflon 為材質 圖片來源 http www2 nsysu edu tw sysuchem expt meas buret htm 8 過程 以0 1M的氫氧化鈉溶液滴定一杯100mL未知濃度的鹽酸溶液 酚酞為指示劑 為例 製備0 1M的氫氧化鈉溶液 並進行 標定 滴定管須先用蒸餾水洗淨 再用少許的氫氧化鈉溶液 潤洗 然後裝入滴定管中 量取 一定體積未知濃度的鹽酸溶液放入錐形瓶內 加2 3滴酚酞指示劑 酚酞在酸中為無色 如何酸鹼滴定 9 過程 續 在錐形瓶下墊一張白紙 記錄起始刻度後開始滴定 調整滴定管流量 左手輕輕地搖晃錐形瓶使溶液均勻混合 當指示劑變色 維持10秒以上 即達到 滴定終點 記錄終點刻度 將兩個刻度相減 即可知氫氧化鈉溶液用掉的體積 計算鹽酸溶液的濃度 如何酸鹼滴定 10 如何酸鹼滴定 標定 Standardization 滴定液的正確性決定了滴定分析的準確性 配好的氫氧化鈉溶液可能因為長時間暴露在空氣中潮解或揮發而改變其濃度 在使用前必須施以濃度校正 這個過程稱為 標定 標定後的滴定液即為 標準溶液 常用來標定氫氧化鈉溶液的物質是 KHP potassiumbiphthalate 學名為鄰苯二甲酸氫鉀 我們將KHP這類的物質稱為 一級標準品 其特性有 純度高 穩定性佳 易取得等 11 如何酸鹼滴定 潤洗 Rinse 目的 滴定液的正確性決定了滴定分析的準確性 潤洗的過程可除去殘留在滴定管中的水 可避免標準溶液的濃度被稀釋 用以滴定時可求得準確的 未知濃度 方法 少量多次將標準溶液倒入並潤洗滴定管 而後去除之 然後將標準溶液填充至滴定管尖端 並避免氣泡殘留 因為氣泡也會影響滴定體積 影片來源 http www2 nsysu edu tw sysuchem expt meas buret htm 12 法一 直接利用 酸式滴定管 量取固定體積的鹽酸溶液 法二 利用安全吸球和移液管 或吸量管 吸取固定體積的鹽酸溶液 移入錐形瓶中 量取方式 如何酸鹼滴定 為了防止滴定液濺出瓶外 所以使用窄口的設計 用手握住瓶頸可方便使溶液均勻地混合 13 1 排氣閥2 吸液閥3 放液閥4 完全放液閥 安全吸球與吸量管 移液管 如何酸鹼滴定 左 移液管 無細微刻度 右 吸量管 有細微刻度 排氣吸液放液完全放液 14 滴定過程與終點 Endpoint 如何酸鹼滴定 酸鹼指示劑恰好變色的瞬間 稱為 滴定終點 酸的克當量數等於鹼的克當量數的瞬間 稱為 當量點 習慣上常將滴定終點視為當量點 滴定過程中溶液恰好呈中性的點 稱為 中性點 15 問題思考 在25 時 不論酸鹼強弱的滴定 達到滴定終點時 混合溶液的pH值必定等於7 中性 嗎 答案 不一定 如何酸鹼滴定 16 記錄刻度 如何酸鹼滴定 眼睛平視滴定管 正確地讀取刻度 滴定管上方的刻度讀數較小 下方的讀數較大 實驗時將終點刻度減去起始刻度 即為滴定過程中消耗之體積 17 12 0 11 7 如何酸鹼滴定 酸鹼滴定曲線 綜合以上所學 若以NaOH溶液之消耗體積為橫座標 pH值為縱座標作圖 可得酸鹼滴定曲線 10 7 2 0 10 11 101 4 3 5 0 10 5 99 9 9 7 2 0 10 10 100 1 7 1 0 10 7 100 3 3 5 0 10 4 99 2 3 5 0 10 3 90 1 0 1 M 0 mL pH H NaOH 2 0 10 12 110 120 1 0 10 12 18 酸鹼滴定計算 目的 欲知被滴定液的 未知濃度 原理 行話 酸的克當量數 鹼的克當量數 白話文 溶液中酸的全部數量 溶液中鹼的全部數量 19 說明 鹽酸 HCl 是單質子酸 只能提供一個所以若有1莫耳的HCl 就有1莫耳的硫酸 H2SO4 是二質子酸 可以提供二個所以若有1莫耳的H2SO4 就有2莫耳的因此 就的數量來看 H2SO4是HCl的2倍而這裡所表達的 數量 也就是說 克當量數 酸鹼滴定計算 20 說明 續 原來 克當量數和莫耳數之間的關係是這樣的 酸的克當量數 酸的莫耳數 的個數鹼的克當量數 鹼的莫耳數 的個數承上 以相同濃度的氫氧化鈉溶液滴定而中和時 H2SO4所需NaOH aq 的體積是HCl所需體積的2倍 酸鹼滴定計算 21 公式整理 已知 酸鹼滴定計算 先類推 後代入 所以 克當量數 莫耳數 H 的個數 22 示例說明 1 如何計算克當量數以硫酸 H2SO4 為例 可以提供二個 分子量 98 克當量 49克 例 若有196克的硫酸 則克當量數為若干 可以直接這麼算 也可以這麼算 酸鹼滴定計算 23 示例說明 2 以實際的滴定數據計算濃度以0 36M的氫氧化鈉標準溶液滴定30mL未知濃度的稀硫酸 達到滴定終點時 用掉25mL氫氧化鈉標準溶液 試計算稀硫酸的體積莫耳濃度 酸鹼滴定計算 NaOH的莫耳數 NaOH的克當量數 H2SO4的莫耳數 H2SO4的克當量數 24 公式延伸 已知 克當量數 莫耳數 的個數所以 CN CM 的個數 酸鹼滴定計算 CN 當量濃度CM 體積莫耳濃度 同除以溶液體積 L 25 問題思考 以0 1M的氫氧化鈉溶液滴定同體積的鹽酸 HCl 和醋酸 CH3COOH 溶液 請問何者所需的體積較多 酸鹼滴定計算 答案 一樣多 中和滴定和酸的強弱無關 鹽酸 HCl 和醋酸 CH3COOH 都是單質子酸 酸的克當量數相等 所以滴定所需的氫氧化鈉溶液體積相等 26 發現酸鹼指示劑時間 17世紀 發現者 羅伯特 波義耳 英國 動機 農民把泥土放進嘴裡 來判斷泥土的酸鹼性 愛情的力量 認識酸鹼指示劑 27 酸鹼指示劑定義 酸鹼指示劑是一種弱酸或弱鹼的天然色素或合成色素 在不同的pH值變色範圍會呈現不同的顏色 註 In是indicator的縮寫 認識酸鹼指示劑 28 分類 僅列出較為常見者 認識酸鹼指示劑 29 指示劑選用及注意事項 認識酸鹼指示劑 滴定時 應選擇適合的酸鹼指示劑 最佳選擇 溶液當量點之pH值正好在酸鹼指示劑的變色範圍內 酸鹼指示劑的用量不能多也不能少 因為酸鹼指示劑本身就是一種弱酸或弱鹼 用量如果過多反而會影響原滴定液的濃度 故通常只須添加2 3滴 30 生活中的實例 1 紫色高麗菜 甘藍菜 認識酸鹼指示劑 生活中的實例 2 葡萄皮 31 請問 下圖滴定管中的溶液體積約為若干毫升 酸鹼滴定評量 答案 24 19mL 32 請問 在酸鹼滴定的實驗過程中 不會用到下列哪一個器材 答案 C 酸鹼滴定評量 薊頭漏斗圖片來源 http www2 nsysu edu tw sysuchem expt reac funnelhead htm 33 甲基橙的變色範圍pH 3 0 4 0 顏色 紅 黃 則下列溶液各滴入2滴甲基橙 請問呈什麼顏色 A 0 1M的鹽酸溶液 B 25 的純水 C 0 1M的氨水溶液 D 食鹽水溶液 酸鹼滴定評量 pH 7 D pH 7 C pH 7 B pH 1 A 答案 34 以0 1M的鹽酸溶液滴定一未知濃度的NaOH溶液 則下列操作對 未知濃度 的影響如何 請填偏高 偏低或無影響 A 鹼式滴定管用蒸餾水洗淨後 未用NaOH溶液潤洗 B 滴定過程中