資源簡介

(共31張PPT)
選 擇 性 必 修 一
學(xué)
化
J
S
第二單元 溶液的酸堿性
2 酸堿中和滴定
在工業(yè)生產(chǎn)中，溶液的pH常常是影響產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量的關(guān)鍵因素，人們經(jīng)常利用酸堿中和反應(yīng)來調(diào)節(jié)溶液的pH；在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，不同農(nóng)作物對土壤酸堿性的要求不同，有不同的最適宜生長的pH范圍（表3-7），人們也常用酸堿中和反應(yīng)來改良土壤；在環(huán)保領(lǐng)域，酸性廢水（或堿性廢水）也是通過投入堿性物質(zhì)（或酸性物質(zhì)）進行中和的方法進行處理的。
所以，測定和控制溶液的酸堿性，對生產(chǎn)、生活和科學(xué)研究等都具有重要意義。為測定溶液的酸堿性，常用酸堿中和滴定（acid-base titration）的方法。
學(xué)科提煉
酸堿中和滴定是一種快速、準確地測量未知濃度酸、堿溶液濃度的方法。將已知濃度的酸（或堿）溶液與一定體積、未知濃度的堿（或酸）溶液反應(yīng)，反應(yīng)完全時測定消耗的已知濃度酸（或堿）溶液的體積，根據(jù)參加反應(yīng)的酸、堿的物質(zhì)的量對應(yīng)關(guān)系，即可推算出未知濃度的堿（或酸）溶液的濃度。
酸堿中和滴定原理
在酸堿中和滴定的操作中，滴定管是最主要的儀器。滴定管可分為酸式滴定管和堿式滴定管，如圖3-14所示。
一般來說，酸式滴定管用于盛放酸性或中性溶液，堿式滴定管用于盛放堿性溶液。還有一種既能盛放酸性溶液又能盛放堿性溶液的滴定管，它的活塞由聚四氟乙烯制成，既耐酸又耐堿，如圖3-15所示。
若溶液中的物質(zhì)見光易分解，則可用棕色滴定管盛放，如圖3-16所示。
方法導(dǎo)引
1. 使用滴定管之前，應(yīng)檢查活塞是否漏水，確保活塞不漏水方可使用。
使用滴定管的注意事項
2. 加入酸、堿溶液之前，要用待裝的酸、堿溶液分別潤洗酸式滴定管、堿式滴定管內(nèi)壁2~3次。方法是：從滴定管上口加入3~5 mL待裝的酸或堿溶液，傾斜著轉(zhuǎn)動滴定管，使液體潤濕滴定管內(nèi)壁；再將液體從滴定管下部放入預(yù)置的燒杯中（對于酸式滴定管，輕輕轉(zhuǎn)動活塞；對于堿式滴定管，輕輕擠壓玻璃球）。
3. 注入待裝的酸、堿溶液至滴定管“0”刻度以上2~3 mL，用滴定管夾固定滴定管。輕輕轉(zhuǎn)動酸式滴定管的活塞，或輕輕擠壓堿式滴定管的玻璃球，使滴定管的尖嘴部分充滿溶液，并調(diào)整管中液面至“0”或“0”刻度以下，記錄讀數(shù)V0。
4. 使用酸式滴定管時，用左手控制活塞，拇指在管前，食指、中指在管后，手指略微彎曲，輕輕向內(nèi)扣住活塞，手心空握以免碰到活塞使其松動漏出溶液，旋轉(zhuǎn)活塞，溶液即可流出。使用堿式滴定管時，左手拇指在前，食指在后，捏住乳膠管中玻璃球的偏上部位，擠捏乳膠管，使其與玻璃球之間形成一條縫隙，溶液即可流出（圖3-17）
5. 滴定過程中，滴加溶液的速度不能過快，一般以每秒3~4滴為宜。接近終點時，應(yīng)逐漸減慢滴加的速度，減為每次加入1滴溶液。滴加完畢后記錄讀數(shù)V1，則反應(yīng)消耗溶液的體積為V1－V0。
依據(jù)中和滴定原理和滴定的操作要求，滴定時，應(yīng)選擇適宜濃度的標準溶液和恰當(dāng)?shù)闹甘緞皶r記錄實驗數(shù)據(jù)。實驗完成后，可繪制出滴定曲線，并根據(jù)酸與堿反應(yīng)的定量關(guān)系計算出待測溶液的物質(zhì)的量濃度。
實驗探究
按照如下步驟，小組合作完成中和滴定曲線的繪制。
1. 向酸式滴定管中注入0.100 0 mol ·L－1鹽酸，向堿式滴定管中注入0.100 0 mol·L－1氫氧化鈉溶液。
2. 認真閱讀pH計的使用說明，熟悉pH計的使用方法，并進行操作練習(xí)。
3. 從酸式滴定管放出20.00 mL鹽酸至錐形瓶中，再滴加2滴酚酞試液作為指示劑，用pH計測定其pH并記錄在表3-8中。
4. 通過堿式滴定管向鹽酸中滴加氫氧化鈉溶液，并不斷振蕩。邊滴定邊測定錐形瓶內(nèi)溶液的pH，記錄在表3-8中。反應(yīng)開始時記錄的間隔可稍大，接近終點時逐漸減小間隔，最終每加一滴溶液記錄一次數(shù)據(jù)［可參考下列滴加溶液的間隔（單位：mL）：5.00、10.00、15.00、18.00、19.00、19.60、19.95、20.00、20.05、21.00、22.00、30.00］。
5. 根據(jù)表3-8的數(shù)據(jù)，以氫氧化鈉溶液的體積V為橫坐標，溶液的pH為縱坐標，在下圖中繪制滴定曲線。
不少酸堿中和反應(yīng)無明顯現(xiàn)象，無法通過肉眼觀察來判斷它們是否恰好完全反應(yīng)。因此，在滴定過程中，應(yīng)當(dāng)使用恰當(dāng)?shù)闹甘緞﹣碇甘痉磻?yīng)的終點。對于不同的酸堿中和反應(yīng)，我們應(yīng)根據(jù)實際情況選用指示劑。指示劑的選擇可依據(jù)中和滴定曲線來確定。
拓展視野
一般來說，酸堿指示劑通常是一些有機弱酸或有機弱堿，它們在水溶液中存在著電離平衡。例如，某一弱酸型酸堿指示劑（用HIn表示）在溶液中存在著如下電離平衡：
酸堿指示劑的作用原理
HIn和In－的顏色不同。當(dāng)溶液的酸堿性改變時，氫離子濃度發(fā)生變化，HIn的電離平衡發(fā)生移動，HIn和In－的濃度隨之改變，顏色就會出現(xiàn)變化。表3-9給出了幾種常見酸堿指示劑的變色范圍。
從理論上來說，強酸、強堿完全反應(yīng)時，溶液的pH應(yīng)為7，滴定時應(yīng)選用在pH=7時變色的指示劑。但從圖3-20所示的中和滴定曲線上可以看出，當(dāng)氫氧化鈉溶液的體積從19.98 mL變?yōu)?0.02 mL時，溶液的pH從4.3突躍至9.7。因此，只要選擇變色范圍在這一范圍內(nèi)的指示劑就不會造成較大的誤差。
利用pH傳感器技術(shù)，可以即時采集酸堿滴定過程中溶液pH的數(shù)據(jù)，并借助計算機以圖像形式直觀顯示出來，得到反應(yīng)過程中pH隨加入標準溶液體積而發(fā)生變化的曲線圖
（圖3-21）。
基礎(chǔ)實驗
按照如下步驟測定未知濃度鹽酸的物質(zhì)的量濃度。
1. 向已潤洗過的堿式滴定管中注入0.100 0 mol·L－1 NaOH標準溶液，調(diào)節(jié)管內(nèi)液面至“0”或“0”刻度以下，記錄讀數(shù)V1。
2. 向已潤洗過的酸式滴定管中注入未知濃度的鹽酸，調(diào)節(jié)管內(nèi)液面至“0”或“0”刻度以下，記錄讀數(shù)V2。
強酸與強堿的中和滴定
3. 取一只潔凈的錐形瓶，從酸式滴定管中放出約25 mL鹽酸于瓶中，記錄讀數(shù)V3。
4. 向盛放鹽酸的錐形瓶中滴加2滴酚酞試液，將錐形瓶移至堿式滴定管下，輕輕擠壓玻璃球，向錐形瓶中緩慢滴加NaOH溶液，邊滴加邊振蕩錐形瓶。在接近終點時，半滴半滴地滴入溶液，當(dāng)加入半滴后溶液恰好出現(xiàn)淺紅色且30 s內(nèi)紅色不褪去，則達到滴定終點，記錄滴定管讀數(shù)V4。
5. 重復(fù)上述操作，并將數(shù)據(jù)填入表3-10。
6. 計算待測鹽酸的物質(zhì)的量濃度，求出三次測定數(shù)值的平均值。若幾次測定結(jié)果相差較大，應(yīng)重新進行測定。
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