实验课
第三章 水溶液中的离子反应与平衡
第6课时 酸碱中和滴定
【实验目的】
1.练习中和滴定的实验操作;理解中和滴定的原理;探究酸碱中和反应过程中pH的变化特点。 2.通过实验进一步掌握数据分析的方法,体会定量实验在化学研究中的作用。
【实验活动】
实验任务
【实验原理】 (1)酸碱中和滴定：是利用中和反应，用已知浓度的酸(或碱)来测定未知浓度的碱(或酸)的实验方法。 (2)原理：在中和反应中，酸提供的H＋与碱提供的OH－之间的物质的量相等。即c(H＋)·V酸＝c(OH－)·V碱，则c(H＋)＝或c(OH－)＝。 (3)实验关键：①准确测定参加反应酸、碱溶液的体积。②准确判断滴定终点。 【实验用品】 主要仪器及使用 仪器:酸式滴定管、碱式滴定管、滴定管夹、烧杯、锥形瓶、铁架台。 试剂:标准0.1000 mol·L-1 HCl溶液、0.1000 mol·L-1左右的NaOH溶液、酚酞溶液、蒸馏水。 【实验步骤】 一、练习使用滴定管 1.滴定管的构造 酸式滴定管(a):包括玻璃活塞、长玻璃管。可盛放酸性溶液、强氧化性溶液,不能盛放碱性溶液及氢氟酸。 碱式滴定管(b):包括长玻璃管、乳胶管、玻璃球。可盛放碱性溶液。 滴定管的上端都标有规格大小、使用温度、“0”刻度;滴定管的精确读数为0.01 mL。 2.滴定管的使用方法 (1)检查仪器:使用前先检查滴定管活塞是否漏水,在确保不漏水后方可使用。 (2)润洗仪器:在加入反应液之前,洁净的滴定管要用所要盛装的溶液润洗2~3遍。方法是从滴定管上口加入3~5 mL所要盛装的酸溶液或碱溶液,倾斜着转动滴定管,使液体润湿滴定管内壁。然后,一手控制活塞(轻轻转动酸式滴定管活塞,或者轻轻挤压碱式滴定管中的玻璃球),将液体从滴定管下部放入预置的烧杯中。 (3)加入反应液:分别将反应液加入相应滴定管中,使液面位于滴定管“0”刻度线以上2~3 mL处,并将滴定管垂直固定在滴定管夹上。 (4)调节起始读数:在滴定管下方放一烧杯,调节活塞或挤压玻璃球,使滴定管尖嘴部分充满溶液(无气泡),然后调节滴定管液面使其处于某一刻度,准确读取数值并记录。 (5)放出反应液：根据实验需要从滴定管中逐滴放出一定量的反应液。 二、用已知浓度的强酸滴定未知浓度的强碱 1.盛、调:分别将酸、碱溶液注入酸式、碱式滴定管中,使液面位于滴定管“0”刻度以上2~3 mL处,并将滴定管固定在滴定管夹上,然后赶走滴定管内部气泡,调节滴定管中液面高度处于某一刻度,并记下读数。 2.取:从碱式滴定管中放出25.00 mL氢氧化钠溶液于锥形瓶中,滴入2滴酚酞溶液,然后将锥形瓶置于酸式滴定管下方,并在瓶底衬一张白纸。 3.滴定:左手控制酸式滴定管活塞,右手拿住锥形瓶瓶颈,边滴入盐酸,边不断摇动锥形瓶,眼睛始终注意锥形瓶内溶液颜色变化。 4.记:当看到加一滴盐酸后,锥形瓶中溶液由红色突变为无色时,停止滴定,若半分钟内不恢复原来的颜色,准确记下盐酸读数并求出滴定用去的盐酸体积,填入下表中。 5.重:重复上述实验两次,并记录相关数据,也填入下表中。 滴定次数待测NaOH溶液体积/mL标准盐酸体积/mL滴定前的刻度滴定后的刻度第一次第二次第三次
6.计算:取三次测定溶液体积的平均值,根据cB=计算待测NaOH溶液中NaOH的物质的量浓度。 【问题和讨论】 1.中和滴定中使用滴定管有什么优点 2．滴定管在装反应液之前，是否需要用待装液润洗？锥形瓶在装待测液前，是否需要用待测液润洗？ 3．中和滴定原理是酸的物质的量与碱的物质的量相等时，二者恰好反应吗？ 4．酸式滴定管只能盛放酸性溶液，碱式滴定管只能盛放碱性溶液对吗？ 5．用规格为25 mL的酸式滴定管量取盐酸，开始凹液面在0刻度，全部放出后所得的溶液是25 mL吗？ 6．当达到滴定终点酚酞溶液变色时，酸碱反应后溶液的pH是否等于7 7.某小组同学用pH传感器检测上述实验过程中溶液pH的变化，得到的pH变化曲线。如图——用NaOH溶液滴定盐酸过程中pH的变化曲线： ①什么叫化学计量点 什么叫滴定终点 ②什么是滴定突跃 ③指示剂选择依据是什么 ④指示剂滴定终点变色如何确定 【误差分析】 1.滴定过程误差分析基本思路是什么 2．滴定管读数误差分析 滴定管正确的读数方法是视线、刻度线、凹液面最低点在同一水平线上。试分析下列图示读数对滴定结果的影响： 3.常见的误差分析 以用标准盐酸滴定待测氢氧化钠溶液为例： 步骤操作c(NaOH)洗涤未用标准溶液润洗滴定管锥形瓶用待测溶液润洗未用待测溶液润洗取用待测液的滴定管锥形瓶洗净后瓶内还残留有少量蒸馏水读数滴定前仰视读数或滴定后俯视读数滴定前俯视读数或滴定后仰视读数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
【实验拓展】 氧化还原滴定法 1．原理 以氧化剂或还原剂为滴定剂，滴定一些具有还原性或氧化性的物质。 2．试剂 常见的用于氧化还原滴定的氧化剂有KMnO4、K2Cr2O7以及I2等；还原剂有亚铁盐、草酸与维生素C等。 3．指示剂 氧化还原滴定的指示剂有三类： (1)氧化还原指示剂。 (2)专属指示剂。如在碘量法滴定中，可溶性淀粉溶液遇碘标准溶液变蓝，故用淀粉溶液做指示剂。 (3)自身指示剂。如高锰酸钾标准溶液滴定草酸时，滴定终点为溶液由无色变为浅红色，且半分钟内不褪色。该反应中，高锰酸钾为自身指示剂。 4．实例 (1)酸性KMnO4溶液滴定H2C2O4溶液 原理：2MnO＋6H＋＋5H2C2O4===10CO2↑＋2Mn2＋＋8H2O。 指示剂：酸性KMnO4溶液本身呈紫色，不用另外加入指示剂，当滴入最后一滴酸性KMnO4溶液后，溶液由无色变为浅红色，且半分钟内不褪色，说明达到滴定终点。 (2)Na2S2O3溶液滴定碘水 原理：2Na2S2O3＋I2===Na2S4O6＋2NaI。 指示剂：用淀粉做指示剂，当滴入最后一滴Na2S2O3溶液后，溶液的蓝色褪去，且半分钟内不恢复原色，说明达到滴定终点。
2实验课
第三章 水溶液中的离子反应与平衡
第6课时 酸碱中和滴定
【实验目的】
1.练习中和滴定的实验操作;理解中和滴定的原理;探究酸碱中和反应过程中pH的变化特点。 2.通过实验进一步掌握数据分析的方法,体会定量实验在化学研究中的作用。
【实验活动】
实验任务
【实验原理】 (1)酸碱中和滴定：是利用中和反应，用已知浓度的酸(或碱)来测定未知浓度的碱(或酸)的实验方法。 (2)原理：在中和反应中，酸提供的H＋与碱提供的OH－之间的物质的量相等。即c(H＋)·V酸＝c(OH－)·V碱，则c(H＋)＝或c(OH－)＝ 。 (3)实验关键：①准确测定参加反应酸、碱溶液的体积。②准确判断滴定终点。 【实验用品】 主要仪器及使用 仪器:酸式滴定管、碱式滴定管、滴定管夹、烧杯、锥形瓶、铁架台。 试剂:标准0.1000 mol·L-1 HCl溶液、0.1000 mol·L-1左右的NaOH溶液、酚酞溶液、蒸馏水。 【实验步骤】 一、练习使用滴定管 1.滴定管的构造 酸式滴定管(a):包括玻璃活塞、长玻璃管。可盛放酸性溶液、强氧化性溶液,不能盛放碱性溶液及氢氟酸。 碱式滴定管(b):包括长玻璃管、乳胶管、玻璃球。可盛放碱性溶液。 滴定管的上端都标有规格大小、使用温度、“0”刻度;滴定管的精确读数为0.01 mL。 2.滴定管的使用方法 (1)检查仪器:使用前先检查滴定管活塞是否漏水,在确保不漏水后方可使用。 (2)润洗仪器:在加入反应液之前,洁净的滴定管要用所要盛装的溶液润洗2~3遍。方法是从滴定管上口加入3~5 mL所要盛装的酸溶液或碱溶液,倾斜着转动滴定管,使液体润湿滴定管内壁。然后,一手控制活塞(轻轻转动酸式滴定管活塞,或者轻轻挤压碱式滴定管中的玻璃球),将液体从滴定管下部放入预置的烧杯中。 (3)加入反应液:分别将反应液加入相应滴定管中,使液面位于滴定管“0”刻度线以上2~3 mL处,并将滴定管垂直固定在滴定管夹上。 (4)调节起始读数:在滴定管下方放一烧杯,调节活塞或挤压玻璃球,使滴定管尖嘴部分充满溶液(无气泡),然后调节滴定管液面使其处于某一刻度,准确读取数值并记录。 (5)放出反应液：根据实验需要从滴定管中逐滴放出一定量的反应液。 二、用已知浓度的强酸滴定未知浓度的强碱 1.盛、调:分别将酸、碱溶液注入酸式、碱式滴定管中,使液面位于滴定管“0”刻度以上2~3 mL处,并将滴定管固定在滴定管夹上,然后赶走滴定管内部气泡,调节滴定管中液面高度处于某一刻度,并记下读数。 2.取:从碱式滴定管中放出25.00 mL氢氧化钠溶液于锥形瓶中,滴入2滴酚酞溶液,然后将锥形瓶置于酸式滴定管下方,并在瓶底衬一张白纸。 3.滴定:左手控制酸式滴定管活塞,右手拿住锥形瓶瓶颈,边滴入盐酸,边不断摇动锥形瓶,眼睛始终注意锥形瓶内溶液颜色变化。 4.记:当看到加一滴盐酸后,锥形瓶中溶液由红色突变为无色时,停止滴定,若半分钟内不恢复原来的颜色,准确记下盐酸读数并求出滴定用去的盐酸体积,填入下表中。 5.重:重复上述实验两次,并记录相关数据,也填入下表中。 滴定次数待测NaOH溶液体积/mL标准盐酸体积/mL滴定前的刻度滴定后的刻度第一次第二次第三次
6.计算:取三次测定溶液体积的平均值,根据cB=计算待测NaOH溶液中NaOH的物质的量浓度。 【问题和讨论】 1.中和滴定中使用滴定管有什么优点 参考答案：易于控制所滴加液体的流量,读数可精确到小数点后两位,如24.00 mL、23.38 mL,最后一位是估读值。 2．滴定管在装反应液之前，是否需要用待装液润洗？锥形瓶在装待测液前，是否需要用待测液润洗？ 参考答案：滴定管在装反应液之前，需要用待装液润洗，否则相当于将待装液稀释了，而锥形瓶在装待测液前，不需要用待测液润洗，否则相当于多加了待测液。如用NaOH溶液滴定未知浓度的盐酸溶液，如果用盐酸提前润洗锥形瓶，相当于多加了盐酸，会多消耗NaOH溶液，造成误差。 3．中和滴定原理是酸的物质的量与碱的物质的量相等时，二者恰好反应吗？ 参考答案：不是。酸碱完全反应时，n(H＋)＝n(OH－)，但酸与碱的物质的量不一定相等，因为酸有一元酸、多元酸之分，碱也有一元碱和多元碱之分。 4．酸式滴定管只能盛放酸性溶液，碱式滴定管只能盛放碱性溶液对吗？ 参考答案：不对。 酸式滴定管带有玻璃活塞，可装酸性、中性或强氧化性溶液；碱式滴定管带有装玻璃球的胶管，只能装碱性溶液。 5．用规格为25 mL的酸式滴定管量取盐酸，开始凹液面在0刻度，全部放出后所得的溶液是25 mL吗？ 参考答案：不是。滴定管的0刻度在上面，越往下刻度越大，而尖嘴处没有刻度。25.00 mL 刻度线下仍有一定量的液体，故全部放出后所得溶液大于25 mL。 6．当达到滴定终点酚酞溶液变色时，酸碱反应后溶液的pH是否等于7 参考答案：不等于。因为酚酞的变色范围是8.2～10；但由于滴定突变的存在，造成的误差很小。 7.某小组同学用pH传感器检测上述实验过程中溶液pH的变化，得到的pH变化曲线。如图——用NaOH溶液滴定盐酸过程中pH的变化曲线： ①什么叫化学计量点 什么叫滴定终点 参考答案：酸碱完全中和的pH叫化学计量点,强酸碱滴定pH=7时是理论上反应完全的点。所以强酸碱滴定“化学计量点”是pH=7。因为借助指示剂判断反应终点,所以指示剂变色点即为滴定终点。 ②什么是滴定突跃 参考答案：化学计量点前后±0.1%的pH范围内,往往pH变化剧烈,其图像表现为“直线拉升”。此现象叫滴定突跃,此范围叫突跃范围。 例: ③指示剂选择依据是什么 参考答案：理论上指示剂变色范围在突跃范围内即可选择。 强酸强碱相互滴定,由于生成的盐溶液呈中性,故可选择酚酞或甲基橙作指示剂;强酸弱碱相互滴定,由于生成的盐溶液呈酸性,故应选择甲基橙作指示剂;强碱弱酸相互滴定,由于生成的盐溶液呈碱性,故应选择酚酞作指示剂。 ④指示剂滴定终点变色如何确定 参考答案：变色点越接近“化学计量点”越好。比如强酸滴定强碱,用酚酞做指示剂。酚酞:pH<8.2无色、pH在8.2～10.0之间浅红色、pH>10.0红色。会出现两次变色,第一次是在pH=10附近,由红色变浅红色,第二次是在pH=8.2附近,由浅红色变无色。显然8.2更靠近“化学计量点”且颜色变化也更明显。所以滴定终点是由浅红色变无色。 【误差分析】 1.滴定过程误差分析基本思路是什么 参考答案：中和滴定实验中，产生误差的途径主要有操作不当、读数不准等，分析误差要根据计算式分析，V标·c标=V待·c待→c待测＝，当用标准酸溶液滴定待测碱溶液时，c标准、V待测均为定值，c待测的大小取决于V标准的大小。 2．滴定管读数误差分析 滴定管正确的读数方法是视线、刻度线、凹液面最低点在同一水平线上。试分析下列图示读数对滴定结果的影响： (1)如图Ⅰ，开始时仰视读数，滴定完毕俯视读数，滴定结果会偏小。 (2)如图Ⅱ，开始时俯视读数，滴定完毕仰视读数，滴定结果会偏大。 3.常见的误差分析 以用标准盐酸滴定待测氢氧化钠溶液为例： 步骤操作c(NaOH)洗涤未用标准溶液润洗滴定管偏高锥形瓶用待测溶液润洗偏高未用待测溶液润洗取用待测液的滴定管偏低锥形瓶洗净后瓶内还残留有少量蒸馏水无影响读数滴定前仰视读数或滴定后俯视读数偏低滴定前俯视读数或滴定后仰视读数偏高滴定滴定完毕后立即读数，半分钟后颜色又褪去偏低滴定前滴定管尖嘴部分有气泡，滴定后气泡消失偏高滴定过程中振荡时有液滴溅出偏低滴定过程中，锥形瓶内加少量蒸馏水无影响
【实验拓展】 氧化还原滴定法 1．原理 以氧化剂或还原剂为滴定剂，滴定一些具有还原性或氧化性的物质。 2．试剂 常见的用于氧化还原滴定的氧化剂有KMnO4、K2Cr2O7以及I2等；还原剂有亚铁盐、草酸与维生素C等。 3．指示剂 氧化还原滴定的指示剂有三类： (1)氧化还原指示剂。 (2)专属指示剂。如在碘量法滴定中，可溶性淀粉溶液遇碘标准溶液变蓝，故用淀粉溶液做指示剂。 (3)自身指示剂。如高锰酸钾标准溶液滴定草酸时，滴定终点为溶液由无色变为浅红色，且半分钟内不褪色。该反应中，高锰酸钾为自身指示剂。 4．实例 (1)酸性KMnO4溶液滴定H2C2O4溶液 原理：2MnO＋6H＋＋5H2C2O4===10CO2↑＋2Mn2＋＋8H2O。 指示剂：酸性KMnO4溶液本身呈紫色，不用另外加入指示剂，当滴入最后一滴酸性KMnO4溶液后，溶液由无色变为浅红色，且半分钟内不褪色，说明达到滴定终点。 (2)Na2S2O3溶液滴定碘水 原理：2Na2S2O3＋I2===Na2S4O6＋2NaI。 指示剂：用淀粉做指示剂，当滴入最后一滴Na2S2O3溶液后，溶液的蓝色褪去，且半分钟内不恢复原色，说明达到滴定终点。
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