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文档简介
第三章水溶液中的离子反应与平衡第二节水的电离和溶液的pH第三课时酸碱中和滴定学习目标1.了解酸碱中和滴定的原理,了解指示剂的选择方法。通过分析滴定中溶液pH的变化,掌握判断滴定终点的依据,并能将其在定量测定中迁移应用。2.掌握酸碱中和滴定的实验操作、数据处理、误差分析。2.原理:中和反应中:H++OH-===H2O当n(H+)
=n(OH-),完全中和一、酸碱中和滴定原理1.概念:依据中和反应,用已知浓度的酸(或碱)测定未知浓度的碱(或酸)的方法c(H+)·V(酸)=c(OH-)·V(碱)cH+
=—————cOH-
.VOH-
VH+
cOH-=—————cH+
.VH+
VOH-标准溶液待测溶液c待测=c标准V标准
V待测3.滴定实验:首先准确量取待测溶液的体积,然后用标准溶液进行滴定,当酸和碱恰好完全反应时达到化学计量点。选用合适的酸碱指示剂,根据指示剂颜色的变化判断中和反应的完成,并确定它为滴定终点。一、酸碱中和滴定原理cOH-=—————cH+
.VH+
VOH-待算移液管(或滴定管)移取待测溶液于烧杯或锥形瓶内容量瓶配置标准溶液主要试剂:标准溶液、待测溶液、指示剂、蒸馏水滴定管测定标准溶液的体积测标准溶液体积实验关键:①准确测定参加反应酸、碱的体积;②准确判断滴定终点;碱式滴定管酸式滴定管滴定管夹(蝴蝶夹)铁架台锥形瓶如何准确测定参加反应酸、碱的体积?滴定管是一种细长、内径均匀、具有刻度的玻璃管,管的下端有玻璃尖嘴。选用更加精确的仪器最小分刻度:0.1mL可估读到0.01mL一滴约:0.02~0.05mL酸式滴定管下端是玻璃活塞可装入酸性(HF除外)或氧化性滴定液,不能装入碱性滴定液,因为久放碱性溶液能腐蚀玻璃,导致旋塞无法转动。碱式滴定管下端是由橡皮管和玻璃球构成的阀口,不宜装强氧化性、酸性对橡皮管有腐蚀性的溶液,如碘、高锰酸钾、硝酸银、盐酸等碱式滴定管使用方法:左手的拇指和食指捏住玻璃珠靠上部位,向手心方向捏挤橡皮管,形成缝隙,溶液流出。四氟滴定管下端活塞是聚四氟乙烯(PTFE)酸碱溶液通用。四氟滴定管具有极强的耐腐蚀性,能耐受强酸、强碱及各种有机溶剂等强腐蚀性物质。一般红色装酸,蓝色装碱常用规格:50mL和25mL棕色滴定管用来装见光易分解的物质,比如高锰酸钾、硝酸银等。标识:温度、量程、刻度刻度:0刻度在上,最大读数在下,还有一段没有刻度的区域读数:读数平视,精确度为0.01mL;量取液体时,V=V末—V初量取液体时无需每次都量取到0刻度V初V末V
=
V末-V初
1.实验准备(2)洗涤(水洗,润洗):用水洗净后,各用少量待装液润洗滴定管2~3次(3)装液:用倾倒法将盐酸注入酸式滴定管中,使液面高于刻度2~3cm(4)赶气泡:酸式滴定管:快速放液碱式滴定管:橡皮管向上翘起(5)调液:调节滴定管中液面高度,记下读数。(1)查漏:检查两滴定管是否漏水、堵塞和活塞转动是否灵活二、酸碱中和滴定实验3.数据处理:为减少实验误差,滴定时,要求重复实验2~3次,多次测量取平均值2.滴定终点的判断:滴入最后半滴标准液,指示剂变色,且半分钟内不变为原色,视为滴定终点并记录标准液的体积。控制活塞锥形瓶内溶液颜色变化摇动锥形瓶滴定速度:先快后慢,接近终点时,改为半滴操作,使锥形瓶内壁接触滴定管的尖嘴,用锥形瓶内壁“刮”下半滴标准液,用洗瓶冲洗锥形瓶;二、酸碱中和滴定实验手持技术实时动态直观快速滴定前,溶液的pH取决于盐酸的浓度,pH为1.0。随着氢氧化钠溶液的滴入,盐酸被逐渐中和,H+
浓度减少,pH升高。当滴加的氢氧化钠溶液与盐酸的物质的量恰好相同时,达到化学计量点,此时溶液的pH=7.0当滴定到盐酸还有0.02mL(约半滴)未被中和时,溶液为酸性(pH=4.3);当滴加的氢氧化钠溶液过量0.02mL时,溶液为碱性(pH=9.7),溶液的pH发生了突变,该pH范围也就是滴定突跃范围。我们可以根据滴定突跃范围来选择酸碱指示剂。这里选用酚酞做指示剂,当溶液从无色突变为浅红色时,达到滴定终点。稍微加半滴0.02ml溶液就会变成碱性,立马从无色变为红色,多加的体积太小,在误差允许范围内,所以即使酚酞溶液的变色不在恰好中和的pH=7的点上,但体积差距很小,可以忽略不计。如何准确判断酸碱恰好完全反应?选用选择颜色变化明显的指示剂。酚酞:石蕊:甲基橙:012345678910111213148.210583.14.4总之:强酸滴(弱)碱用甲基橙,强碱滴(弱)酸用酚酞,两强互滴(甲基橙酚酞)都可以;一般不选择石蕊,变色范围大,现象不明显1.变色明显,变色范围越窄越好2.变色范围恰好在滴定曲线的突跃范围内,或至少占滴定曲线突跃范围的一部分突变范围4.3~9.7石蕊(5~8);酚酞(8.2~10);甲基橙(3.1~4.4)(不选石蕊)计算:滴定误差允许范围为0.1%,用0.100mol/LNaOH溶液滴20.00mL0.100mol/L盐酸,计算误差允许范围内溶液的pH是多少?(标准碱溶液滴入误差允许范围19.98mL~20.02mL)20.02mL碱溶液:pH=9.7;19.98mL碱溶液:pH=4.3当氢氧化钠溶液的体积从19.98mL变为20.02mL时,pH从4.3突跃至9.7。★选择变色范围在这一范围内的指示剂就不会造成很大误差。突跃范围20.02mL19.98mLpHVNaOH/(mL)c(测)=c(标)×
V(标)V(测)c(标)、V(测)是已知的数据c(测)的大小只由V(标)——“读数”决定,二者之间成正比例关系已知已知读数1.产生误差的原因数据处理与误差分析2.误差分析用标准盐酸滴定待测氢氧化钠溶液为例:步骤操作c(NaOH)洗涤未用标准液润洗滴定管_____锥形瓶用待测液润洗_____未用待测液润洗取用待测液的滴定管_____锥形瓶洗净后瓶内残留有少量蒸馏水_______偏高偏高偏低无影响c待测=c标准V标准
V待测步骤操作c(NaOH)读数滴定前仰视读数或滴定后俯视读数(图Ⅰ)_____滴定前俯视读数或滴定后仰视读数(图Ⅱ)_____偏低偏高c待测=c标准V标准
V待测步骤操作c(NaOH)滴定滴定完毕后立即读数,半分钟后颜色又褪去_____滴定前滴定管尖嘴部分有气泡,滴定后气泡消失_____滴定过程中振荡时有液滴溅出_____滴定过程中,锥形瓶内加少量蒸馏水_______偏低偏高偏低无影响步骤操作V标准c待测洗涤酸式滴定管未用标准溶液润洗变大偏高碱式滴定管未用标准溶液润洗变小偏低锥形瓶用待测溶液润洗变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变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变大偏高振荡锥形瓶时部分液体溅出变小偏低部分酸液滴出锥形瓶外变大偏高溶液颜色较浅时滴入酸液过快,停止滴定后再加一滴NaOH溶液无变化变大偏高读数滴定前读数正确,滴定后俯视读数(或前仰后俯)变小偏低滴定前读数正确,滴定后仰视读数(或前俯后仰)变大偏高c待测=c标准V标准
V待测成正比例关系酸碱指示剂:有机弱酸或弱碱,当溶液中的pH值改变时,指示剂由于结构的改变而发生颜色的改变。以HIn表示弱酸型指示剂,其在溶液中的平衡移动过程,
HIn⇌H++In-指示剂的颜色转变依赖于[In-]代表碱式色,[HIn]代表酸式色KHIn=c(In-)·c(H+)(HIn)c(In-)c(HIn)
pH=pKHIn+lg([In-]/[HIn])
KHIn一定,指示剂颜色随溶液[H+]浓度改变而变化[In-]=[HIn],pH=pKHIn,溶液的颜色是酸色和碱色的中间色[In-]/[HIn]=1/10时,则pH1=pKHIn–1,酸色,勉强辨认出碱色[In-]/[HIn]=10/1时,则pH2=pKHIn+1,碱色勉强辨认出酸色1.酸碱指示剂的变色范围取决于指示剂常数值KHIn,指示剂的理论变色范围为:pH=pKHIn±1,指示剂的变色点为:pH=pKHIn2.各种指示剂在变色范围内显示出过渡色3.指示剂变色间隔不会大于2个pH单位(实际变色范围)4.指示剂加入量影响:适当少,颜色明显;过多,消耗滴定剂,同时引起单色指示剂的变色点向低pH值方向移动。移液管洗耳球1.用标准KOH溶液滴定未知浓度的硫酸,若测定结果偏低,则原因可能是()A.配制标准溶液的固体KOH中混有KCl杂质B.滴定到终点时,俯视读数,其他操作正确C.盛装未知液的锥形瓶用蒸馏水洗过后再用未知液润洗
D.滴定到终点读数时,发现滴定管尖嘴处悬挂了一滴溶液A.标准液的c(OH-)偏小,滴定时消耗的V(标)偏大,导致c(硫酸)偏高;B.滴定终点时俯视读数,使读取的标准液体积偏小,测定的c(硫酸)偏低;C.用未知液润洗锥形瓶,滴定时消耗的V(标)偏大,测定的c(硫酸)偏高;D.尖嘴处悬挂溶液,使读取的V(标)偏大,测定c(硫酸)偏高。大小B2.某同学欲用已知物质的量浓度为0.1000mol/L的盐酸测定未知物质的量浓度的氢氧化钠溶液时,选择酚酞作指示剂。结合下表数据,计算被测氢氧化钠溶液的物质的量浓度。滴定次数待测溶液体积/mL标准酸溶液体积滴定前的刻度/mL滴定后的刻度/mL第一次10.003.2020.30第二次10.004.1021.10第三次10.000.4017.60V(HCl)17.1017.0017.20
对于一元酸与碱反应时:c(H+)·V(酸)=c(OH-)·V(碱
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