酸堿中和滴定:化學實驗-中文百科頻道

詳細内容

實驗儀器

酸式滴定管、堿式滴定管、酸堿滴定、滴定管夾、鐵架台、燒杯、錐形瓶

實驗過程

用已知濃度的鹽酸滴定未知濃度的NaOH溶液，以測定NaOH的物質的量濃度。在開始試驗之前，先檢查滴定管是否漏水，用蒸餾水洗滌2~3次，再用标準液潤洗2~3次。然後，裝入标準溶液并記錄初讀數。取一定待測液于錐形瓶中。到此，準備工作完成。

把已知物質的量濃度的鹽酸注入事先已用該鹽酸溶液潤洗過的酸式滴定管，至0刻度以下，把滴定管固定在滴定管夾上。輕輕轉動下面的活塞，使管的尖嘴部分充滿溶液且無氣泡。然後調整管内液面，使其保持在0或0以下的某一刻度，并記下準确讀數；把待測濃度的NaOH溶液注入事先已用該溶液潤洗過的堿式滴定管，也把它固定在滴定管夾上。輕輕擠壓玻璃球，使管的尖嘴部分充滿溶液且無氣泡，然後調整管内液面，使其保持在“ 0”或“ 0”以下某一刻度，并記下準确讀數。

在管下放一潔淨的錐形瓶，從堿式滴定管放出25.00 mL NaOH溶液，注入錐形瓶，加入 2滴甲基橙試液，溶液立即呈黃色。然後，把錐形瓶移到酸式滴定管下，左手調活塞逐滴加入已知物質的量濃度的鹽酸，同時右手按順時針方向不斷搖動錐形瓶，使溶液充分混合，眼睛注視錐形瓶内溶液顔色的變化。随着鹽酸逐滴加入，錐形瓶裡OH-濃度逐漸減小。最後，當看到加入1滴鹽酸時，溶液變成橙紅色，半分鐘後不再褪色。停止滴定，準确記下滴定管溶液液面的刻度，并準确求得滴定用去鹽酸的體積。為保證測定的準确性，上述滴定操作應重複二至三次，并求出滴定用去鹽酸體積的平均值。然後根據有關計量關系，計算出待測的NaOH溶液的物質的量濃度。

具體計量關系為C(A)*V(A)=C(B)*V(B），其中A(Acid）為酸，B(Base）為堿。

滴定管的構造

滴定管上的刻度分布是：自上而下由小到大，“0”刻度在上部但未到最上端，最大刻度在下但未到活塞（或閥）處。滴定管的全部容積大于它的最大刻度值。普通滴定管的規格有25mL和50mL，刻度的最小分度為0.1mL，可以估讀到0.01mL。滴定管上标有使用溫度（一般為20℃）和規格。酸式滴定管可裝酸性、中性或氧化性溶液，但不能裝堿性溶液；堿式滴定管可裝堿性、中性溶液，但不能裝酸性、氧化性溶液（會腐蝕橡膠）。

原理

酸堿指示劑的變色

用已知物質的量濃度的酸(或堿)來測定未知物質的量濃度的堿(或酸)的方法叫做酸堿中和滴定。人們在實踐中發現，有些有機染料在不同的酸堿性溶液中能顯示不同的顔色。于是，人們就利用它們來确定溶液的pH。這種借助其顔色變化來指示溶液pH的物質叫做酸堿指示劑。

酸堿指示劑一般是有機弱酸或有機弱堿。它們的變色原理是由于其分子和電離出來的離子的結構不同，因此分子和離子的顔色也不同。在不同pH的溶液裡，由于其分子濃度和離子濃度的比值不同，因此顯示出來的顔色也不同。例如，石蕊是一種有機弱酸，它是由各種地衣制得的一種藍色色素。

HIn在水中發生電離，如果用HIn代表石蕊分子，HIn在水中發生下列電離：HIn═In-+H+

如果在酸性溶液中，由于c（H+）增大，根據平衡移動原理可知，平衡将向逆反應方向移動，使c（HIn）增大，因此主要呈現紅色（酸色）。如果在堿性溶液中，由于c（OH-）增大，OH-與HIn電離生成的H+結合生成更難電離的H2O：

使石蕊的電離平衡向正反應方向移動，于是c（In-）增大，因此主要呈現藍色（堿色）。如果c（HIn）和c（In-）相等，則呈現紫色。

指示劑的顔色變化都是在一定的pH範圍内發生的，我們把指示劑發生顔色變化的pH範圍叫做指示劑的變色範圍。各種指示劑的變色範圍是由實驗測得的。

注意：強酸滴定弱堿時用甲基橙做指示劑；強堿滴定弱酸時用酚酞。其他情況可用紫色石蕊試劑。

酸堿特性

指示劑變色範圍

常見酸堿指示劑的變色範圍：

指示劑顔色變化變色範圍（pH)

石蕊(一般不用) 紅—藍 5.0~8.0<5.0呈紅色5.0~8.0呈紫色>8.0呈藍色

甲基橙(一般用于酸式滴定) 紅—黃 3.1~4.4<3.1呈紅色3.1~4.4呈橙色>4.4呈黃色

酚酞無—紅 8.2~10.0（注意：酚酞遇濃硫酸變橙色,一般用于堿性滴定）<8.2呈無色8.2~10.0呈淺紅色>10.0呈深紅色

指示劑的選擇

酸堿中和和滴定指示劑的選擇之一：

⑴酚酞：堿滴定酸時：顔色由無色恰好變為淺紅色

⑵甲基橙：酸滴定堿時：顔色由黃恰好變為橙色。一般不選用石蕊。

酸堿中和和滴定指示劑的選擇之二：為了減小方法誤差，使滴定終點和等當點重合，需要選擇适當的指示劑。強酸與弱堿相互滴定時，應選用甲基橙。強堿與弱酸相互滴定時，應選用酚酞。強酸與強堿相互滴定時，既可選用甲基橙，也可選用酚酞作指示劑。注意，中和滴定不能用石蕊作指示劑。原因是石蕊的變色範圍（pH5.0～8.0）太寬，到達滴定終點時顔色變化不明顯，不易觀察。

酸堿中和滴定指示劑的選擇之三：常用的指示劑多是弱酸或弱堿，如石蕊；酚酞和甲基橙是比較複雜的有機酸。指示劑的分子和離子具有不同的顔色，酸或堿溶液能影響指示劑的電離平衡，因此在酸或堿溶液中指示劑會顯示不同的顔色。

中和滴定時選擇指示劑應考慮以下幾個方面：

⑴指示劑的變色範圍越窄越好，pH稍有變化，指示劑就能改變顔色。石蕊溶液由于變色範圍較寬，且在滴定終點時顔色的變化不易觀察，所以在中和滴定中不采用。

⑵溶液顔色的變化由淺到深容易觀察，而由深變淺則不易觀察。因此應選擇在滴定終點時使溶液顔色由淺變深的指示劑。強酸和強堿中和時，盡管酚酞和甲基橙都可以用，但用酸滴定堿時，甲基橙加在堿裡，達到滴定終點時，溶液顔色由黃變紅，易于觀察，故選擇甲基橙。用堿滴定酸時，酚酞加在酸中，達到滴定終點時，溶液顔色由無色變為紅色，易于觀察，故選擇酚酞。

⑶強酸和弱堿、強堿和弱酸中和達到滴定終點時，前者溶液顯酸性，後者溶液顯堿性，對後者應選擇堿性變色指示劑（酚酞），對前者應選擇酸性變色指示劑（甲基橙）。

⑷為了使指示劑的變色不發生異常導緻誤差，中和滴定時指示劑的用量不可過多，溫度不宜過高，強酸或強堿的濃度不宜過大。

注意事項

一搖瓶時，應微動腕關節，使溶液向一個方向做圓周運動，但是勿使瓶口接觸滴定管，溶液也不得濺出。

二滴定時左手不能離開旋塞讓液體自行流下。

三注意觀察液滴落點周圍溶液顔色變化。開始時應邊搖邊滴，滴定速度可稍快（每秒3~4滴為宜），但是不要形成連續水流。接近終點時應改為加一滴，搖幾下，最後，毎加半滴，即搖動錐形瓶，直至溶液出現明顯的顔色變化，而且半分鐘内不褪色，準确到達終點為止。滴定時不要去看滴定管上方的體積，而不顧滴定反應的進行。加半滴溶液的方法如下：微微轉動活塞，使溶液懸挂在出口嘴上，形成半滴（有時還不到半滴），用錐形瓶内壁将其刮落。

四每次滴定最好從“0.00”ML處開始（或者從0ML附近的某一段開始），這也可以固定使用滴定管的某一段，以減小體積誤差。

五計算時應注意

A、堿式滴定管沒有用待測液潤濕，結果偏低。

B、酸式滴定管沒用标準液潤濕，結果偏高。

六數據處理

為減少實驗誤差，滴定時，要求重複試驗2~3次，求出所用标準溶液體積的平均值，然後在計算待測液的物質的量濃度。