40.酸碱中和滴定高二化学人教版选择性必修1

一、酸碱中和滴定原理在定量分析中，用已知物质的量浓度的酸或碱来测定未知物质的量浓度的碱或酸的方法叫做酸碱中和滴定。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。由，得这样我们就可以通过消耗已知浓度的酸溶液的体积，求出碱溶液的浓度。关键问题就是：第一，如何准确的测量参与反应的酸和碱的体积？（滴定管）第二，如何确定反应恰好反应完全？（指示剂）

二、中和滴定实验1.滴定管的构造酸碱中和滴定用到的主要仪器是滴定管，它可以精确的放出一定体积的液体。滴定管是内径均匀、带有刻度的细长玻璃管，一般分为酸式滴定管和碱式滴定管两种。酸式滴定管如右图A所示，下端是可以控制液体流量的玻璃旋塞；碱式滴定管如右图B所示，下端是由橡胶管和玻璃球组成的阀（如右图C所示）。滴定管上一般标有使用温度（20℃）、规格（25mL或50mL）和刻度。注意事项：①酸式滴定管用来盛装酸性溶液和强氧化性溶液，不能盛装碱性溶液。碱式滴定管用来盛装碱性溶液，不可用来盛装酸性或强氧化性溶液。氢氟酸及含有的溶液不能用玻璃材质的滴定管。见光易分解的溶液，在滴定时应装在相应的棕色玻璃滴定管中，比如溶液应该盛装在棕色玻璃的酸式滴定管中。②滴定管有“0”刻度，位于滴定管上方；“最大刻度”在滴定管下方；滴定管的总容积是大于其标注的规格的。例如，50mL的滴定管，从液面位于0.00mL的位置开始放出液体时，全部放出液体时，液体的体积大于50.00mL。③滴定管是精密量取液体体积的仪器，读数到0.01mL（精确到0.1，后一位估读）。2.滴定管的使用方法①查漏使用滴定管前，首先要检查是否漏水。检查滴定管是否漏水的方法：向滴定管内加水(对酸式滴定管，要先关闭活塞)至液面在“0”刻度线附近，用滴定管夹将滴定管固定在铁架台上，观察滴定管是否漏水。若不漏水，对酸式滴定管将活塞旋转180°；对碱式滴定管松动其阀门，放出少量液体，再次观察滴定管是否漏水，经两次检查都不漏水的滴定管是检漏合格的滴定管。（酸式滴定管的玻璃旋塞出如果漏水可以涂抹凡士林）②洗涤滴定管在使用前应该洗涤干净，先用自来水洗，再用蒸馏水洗，洗涤标准是管内壁不挂水珠。③润洗滴定管在加入酸、碱反应液之前，先用蒸馏水洗涤干净，然后分别用待装液润洗2～3次。润洗的方法：从滴定管上口加入3～5mL所要盛装的酸或碱，倾斜着转动滴定管，使液体润湿全部滴定管内壁。然后，一手控制活塞(轻轻转动酸式滴定管的活塞；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。④装液分别将酸、碱反应液加入酸式、碱式滴定管中，使液面位于“0”刻度以上2～3mL处，并将滴定管垂直固定在滴定管夹上。⑤赶气泡在滴定管下放一个烧杯，调节旋塞或玻璃球，使滴定管尖嘴部分充满反应液，如果滴定管内部有气泡，应快速放液以赶出气泡。赶气泡的方法：排气泡的方法——快速放液的方法酸式滴定管将酸式滴定管垂直夹持在滴定管夹上，旋转活塞，使溶液快速流出的同时使气泡排出碱式滴定管将碱式滴定管垂直夹持在滴定管夹上，使尖嘴向上，并捏住小球后上部的橡皮管，使溶液快速流出的同时使气泡排出⑥调节液面、读数调节滴定管液面使其处于“0”刻度或“0”刻度以下的某一刻度。准确读取数值并记录为。读数时应该平视、从小到大读，精确到小数点后一位，小数点第二位为估读，右图应体积应为25.92mL。3.指示剂酸碱指示剂本身是一种弱酸或弱碱，其平衡体系中不同微粒具有不同的颜色，随着滴定过程溶液的变化，指示剂中不同颜色的组分含量随之变化而呈现出不同的颜色。因此指示剂不能滴加过多，2～3滴即可，否则会影响滴定的准确性。下表是常见的酸碱指示剂，以及它们的变色范围。指示剂变色范围(颜色与的关系)石蕊<5.0红色5.0～8.0紫色>8.0蓝色酚酞<8.2无色8.2～10.0浅红色>10.0红色甲基橙<3.1红色3.1～4.4橙色>4.4黄色甲基红<4.4红色4.4～6.2橙色>6.2黄色溴百里酚蓝<6.0红色6.0～7.6橙色>7.6黄色高中阶段，我们常用酚酞和甲基橙做指示剂。概念辨析：反应终点与滴定终点。反应终点指的是酸碱恰好完全反应；滴定终点指的是在指示剂存在时，滴加酸或碱时指示剂颜色发生变化的点。严格的讲，反应终点和滴定终点并不是同一个概念，用滴定终点来表示反应终点会存在一定的误差，所以我们在选择指示剂时应该选择合适的指示剂，尽量的降低这个误差。为了减少误差，滴定终点若溶液呈酸性，一般选用甲基橙做指示剂；滴定终点若溶液呈碱性，一般选用酚酞做指示剂；滴定终点呈中性，选用甲基橙或酚酞均可以。溶液的颜色由浅到深时，比较容易观察，所以强酸滴定强碱时常选用甲基橙做指示剂（颜色由黄色变为橙色）；强碱滴定强酸时常选用酚酞做指示剂（颜色由无色变为浅红色）。例如，用盐酸滴定溶液，第一步生成时，溶液显碱性，可选用酚酞为指示剂（浅红色变为无色）；第二步生成，溶液显酸性，可以选用甲基橙做指示剂（黄色变为橙色）。滴定终点的判断：当最后半滴×××标准液滴入锥形瓶后，溶液的颜色由×××颜色变为×××颜色，且半分钟内不发生变化，则达到滴定终点。4.滴定操作读取起始读数后，立即将滴定管下端插入锥形瓶口内约1cm处，进行滴定。操作酸式滴定管时，左手拇指与食指跨握滴定管的活塞处，与中指一起控制活塞到的转动，将三手指略向手心回力，以塞紧活塞。操作碱式滴定管时，用左手的拇指与食指捏住玻璃珠外侧的乳胶管向外捏，形成一条缝隙，溶液即可流出，控制缝隙的大小即可控制液体的流速，在捏乳胶管时不能使玻璃珠上下移动，更不能捏玻璃珠的下部，以免产生气泡。右手要拿住锥形瓶的瓶颈，单方向旋摇溶液。眼睛要时刻注视着锥形瓶内溶液的颜色变化，为了方便观察可以在锥形瓶下方放一张白纸。滴定时，开始可以稍快一点，但不能让溶液成股流下，越接近滴定终点要越慢。对于最后半滴，我们的处理办法是：将旋塞稍稍转动，使半滴溶液悬于管口，用锥形瓶内壁将半滴溶液沾落，再用洗瓶以少量蒸馏水吹洗锥形瓶内壁，继续摇动锥形瓶，观察颜色变化。5.数据处理滴定实验一般重复进行2～3次，，将无效数据删去，求体积平均值，列式计算浓度。6.误差分析滴定计算的公式一般为：滴定过程中的各个环节的操作失误都有可能导致最终结果出现误差，分析误差时，将错误归到体积上，即代入公式计算时的或数值与正确实验实际消耗体积数值的大小关系，进而得出的误差。常见的滴定误差分析类别可能造成误差的操作该误差对或的影响的误差润洗装液前，盛放标准液的滴定管未用标准液润洗滴定管盛放标准液的滴定管内残留有蒸馏水，导致标准液稀释，导致计算时消耗标准液体积偏大偏高装液前，盛放待测液的滴定管未用待测液润洗滴定管盛放待测液的滴定管内残留有蒸馏水，导致计算时待测液的体积偏大偏低盛放待测液的锥形瓶洗涤后未干燥锥形瓶内残留少量的蒸馏水不影响待测液中溶质的物质的量，不影响标准液的体积无影响盛放待测液的锥形瓶用待测液润洗锥形瓶内额外多了一些待测液，导致计算时待测液的体积偏小偏高读数读取标准液时，起始仰视，终点时平视或俯视读数起始读数在仰视时偏大，终点读数平视时正确、俯视时偏小，导致计算的标准液体积偏小偏低读取待测液时，起始仰视，终点时平视或俯视读数起始读数在仰视时偏大，终点读数平视时正确、俯视时偏小，导致计算的待测液体积偏小偏高读取标准液时，起始俯视，终点时平视或仰视读数起始读数在俯视时偏小，终点读数平视时正确、仰视时偏大，导致计算的标准液体积偏大偏高读取待测液时，起始俯视，终点时平视或仰视读数起始读数在俯视时偏小，终点读数平视时正确、仰视时偏大，导致计算的待测液体积偏大偏低气泡盛放标准液的滴定管滴定前尖嘴处有气泡，滴定后气泡消失标准液的起始读数偏小，终点读数准确，导致计算时标准液体积偏大偏高盛放标准液的滴定管滴定前尖嘴处无气泡，滴定后出现气泡标准液的起始读数正确，终点读数偏小，导致计算时标准液体积偏小偏低盛放待测液的滴定管滴定前尖嘴处有气泡，滴定后气泡消失待测液的起始读数偏小，终点读数准确，导致计算的待测液的体积偏大偏低盛放待测液的滴定管滴定前尖嘴处无气泡，滴定后出现气泡待测液的起始读数正确，终点读数偏小，导致计算的待测液的体积偏小偏高操作盛放标准液的滴定管在滴定终点时，尖嘴处有半滴悬而未落标准液的起始读数正确，终点读数偏大，导致计算时标准液体积偏大偏高盛放待测液的滴定管在转移液体时，尖嘴处有半滴悬而未落待测液的起始读数正确，终点读数偏大，导致计算时待测液的体积偏大偏低滴定终点前，振荡锥形瓶时，有待测液溅出待测液未被全部反应，导致计算时待测液的体积偏大偏低滴定时，部分标准液滴到锥形瓶外标准液有部分未参与反应，并被计入消耗的体积，使计算的标准液体积偏大偏高达到滴定终点时，有一滴标准液附在锥形瓶上，未被冲下标准液有部分未参与反应，并被计入消耗的体积，使计算的标准液体积偏大偏高达到滴定终点时，用少量蒸馏水冲洗锥形瓶内壁不改变酸碱的物质的量无影响滴定终点时变色后立刻读数，未等待30s反应可能未达到终点，导致计算时消耗标准液的体积可能偏小可能偏低若标准液为NaOH溶液，配制时混有部分KOH杂质配制的标准溶液的浓度会偏小，导致计算时消耗标准液体积偏大偏高

三、酸碱滴定曲线酸碱滴定过程中，溶液的值会随着标准液的加入而发生变化，以加入标准液的体积为横坐标，以溶液的为纵坐标，可以绘制出滴定曲线。我们以强碱滴定强酸和强碱滴定弱酸为例进行分析说明。1.强碱滴定强酸的滴定曲线以溶液滴定溶液为例进行分析：下表为滴定时的相关数据（1滴液体体积约为0.04mL）：加入NaOH溶液的体积/mL剩余HCl溶液的体积/mL过量NaOH溶液的体积/mL0.0020.001.0018.002.002.2819.800.203.3019.960.044.0019.980.024.3020.000.000.007.0020.020.029.7020.040.0410.0020.200.2010.7022.002.0011.7040.0020.0012.50根据上表数据可以绘制出如右图的滴定曲线。可以看出，在滴定过程中的不同阶段，加入不同体积的NaOH溶液时，溶液的变化的快慢是不同的。在反应终点前少滴一滴到反应终点后多滴一滴时溶液的变化非常大，其余变化比较小。特别是反应终点前后各半滴时，溶液的由4.30突然变到9.70，我们将这个现象叫做“滴定突跃滴定突跃对应的值叫突跃范围，它是在反应终点前后标准液少半滴和多半滴时对应的值，用溶液滴定溶液的实验，突跃范围是4.3～9.7，随着溶液浓度的增大突跃范围变宽，溶液的浓度变小突跃范围会变窄。”，我们将这最后半滴溶液的加入引起溶液的颜色变化的点叫做“滴定终点”。此时NaOH溶液加入的体积分别为19.98mL和20.02mL，滴定终点和反应终点的误差在左右，属于可以接受的范围，所以可以认为滴定终点就是反应终点。那么对滴定终点的判断就需要靠指示剂来判断，我们只需要在加入指示剂后发生突跃的两个值对应的颜色不一样就可。即指示剂的变色范围和滴定突跃的有交叉即可，如右图所示，所以强酸强碱反应的指示剂选择甲基橙和酚酞均可。滴定突跃对应的值叫突跃范围，它是在反应终点前后标准液少半滴和多半滴时对应的值，用溶液滴定溶液的实验，突跃范围是4.3～9.7，随着溶液浓度的增大突跃范围变宽，溶液的浓度变小突跃范围会变窄。2.强碱滴定弱酸的滴定曲线以溶液滴定溶液为例进行分析：下表为滴定时的相关数据（1滴液体体积约为0.04mL）：加入NaOH溶液的体积/mL剩余HAc溶液的体积/mL过量NaOH溶液的体积/mL0.0020.002.8910.0010.004.7518.002.005.7019.800.206.7419.980.027.7420.000.000.008.7220.020.029.7020.200.2010.7022.002.0011.7040.0020.0012.50根据上表数据可以绘制出如右图的滴定曲线。与滴定盐酸相比，氢氧化钠滴定醋酸的滴定曲线需要我们注意的事项更多，我们主要关注以下几点：①起点：溶液在滴定前，其为2.89，说明是一种弱酸。根据起点的，我们可以估算出的电离常数。根据得出，。②半滴定点：当滴定进行到一半时，此时溶液的溶质是物质的量1:1的，溶液显酸性。③中性点：与强碱滴定强酸不同，强碱滴定弱酸在达到滴定终点之前，溶液的已经达到中性，此时溶液中还有少量的弱酸剩余，可以猜想出强碱弱酸盐（）溶液应该为碱性。所以若酸碱恰好完全反应时，溶液应该呈碱性。④反应终点：反应终点时，证实了我们上面的猜想。⑤指示剂选择：根据上表数据可知，该反应的突跃范围是7.74～9.7，与强酸强碱滴定的突跃范围相比变窄并上移了（如上图所示），所以指示剂我们只能选择酚酞做指示剂，而不能选择甲基橙做指示剂。将强碱滴定强酸和弱酸的图像进行合并，我们可以得到右图，对图像进行分析我们可以得出以下结论：①酸的酸性越弱，突跃范围越窄。②酸的酸性越弱，达到反应终点时越大。③酸的酸性越弱，达到中性点时消耗的碱越少。

四、其他类型滴定常见的滴定还有氧化还原滴定和沉淀滴定，这里我们主要讨论氧化还原滴定。氧化还原滴定是发生氧化还原反应，选取合适指示剂来判断反应终点，最终计算出待测液的量。常用的滴定方法有：直接滴定法、返滴定法和产物滴定法。我们以“碘量法”为例进行分析：碘量法是以碘单质作为氧化剂或以碘化物（如碘化钾）作为还原剂进行滴定的方法。极微量的碘与多羟基化合物淀粉相遇，能立即形成深蓝色的配合物，碘的这一性质使碘量法得到应用。1.直接碘量法直接碘量法就是氧化还原滴定的直接滴定法，用标准碘滴定液直接滴定还原性物质的方法，溶液中有过量的碘，碘与淀粉结合显蓝色而指示终点到达。例如，用标准碘滴定液滴定还原性较强的，离子方程式为：指示剂是淀粉溶液，滴定终点的判断是：最后半滴标准碘滴定液滴入锥形瓶后，锥形瓶内溶液的颜色由无色变为蓝色，且半分钟内颜色不发生变化，则达到滴定终点。例如用酸性高锰酸钾标准液滴定溶液中的草酸或硫酸亚铁也是直接滴定法，发生的氧化还原反应方程式分别为：因为高锰酸钾本身有颜色（紫红色），所以这里我们不用加别的物质做