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[转载]强酸与强碱的中和滴定

(2015-12-29 00:16:04)
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一.浓度是溶液之魂

盐酸与氢氧化钠溶液1:1反应。什么一比一?质量?体积?H+OH-的物质的量。

溶液最重要的数据莫过于“浓度”(m)。比如:雷雨所含低浓度的HNO3是原始森林生存的必要条件,但高浓度的“酸雨”让人深恶痛绝;浓硫酸与稀硫酸的化学性质具有重大的不同;生理盐水对浓度有极严格的要求……

所以上述1:1的实际表示是:m1V1 = m2V2

说一瓶溶液是“已知溶液”,已知什么?浓度。说一瓶溶液是“未知溶液”,未知什么?还是浓度。特制的精度很高的已知溶液被称为“标准溶液”,上式变为

m?V1 = m标准V2

滴定实验的任务就是由已知浓度溶液测定未知溶液浓度。要通过这个等式测定,自然需要测两种溶液的体积。怎么测?

各归各测?随手抓起两瓶溶液放到量器中测量,一瓶19mL,一瓶23mL,这两个数据能用吗?能保证1:1吗?所以这里的体积必须是边反应(实验)边测,一边看着它中和到点,一边测所用体积。当然某一方的体积可以先测量,比如主动定18mL,另一方则在“看着反应”的前提下被动测量(比如实测需22mL)。

m?V先量 = m标准V被量

V先量可以指未知液,也可以指标准液。“先量”比被量简单得多,因为数据可以自定,找个量器(比如滴定管)一次量取即可。“被量”则是对先量的小心迁就,注定是个细致的“技术活”。

不妨将这个基于一比一关系式的测定原理记作“2+1=4”。“2”指两个已知,m标准V先量,“1”指被动测量的体积V被量,第4个数据m?自然就在其中了。

 

二.“滴”是滴定之魂

拿一瓶溶液往另一瓶溶液中倾倒,这样配制的溶液或许可以喂虎,喂人不行。定量实验的要义是精确。

1.保证滴定

定是测定;滴不是灌、倒,对滴的保证就是对精确的保证。

[学生实验]普通滴瓶上有支带橡皮头的滴管,一滴管溶液大约1mL。将滴管吸满蒸馏水,后将其逐滴全部滴出,计数共多少滴。

实验表明水溶液的“一滴”大约是0.05mL。这个必须的细致数量是任何其它手工操作做不到的。

带活塞的滴定管能保证滴。

2.保证读出那一滴

一滴不仅能滴,还须能读,大至脸盆小至烧杯都读不出来,所用仪器必须足够细长,并有细至0.1mL精度的刻度。

截面很小的滴定管能读出那一滴。

3.保证最后那一滴

假定被量体积是22mL,至少前20mL可以大胆注入,最后1-2mL则需小心滴加,尤其是最后一滴,少了或多了都会造成误差。那么谁来保证最后那一滴?指示剂。

指示剂:在化学反应等当点发生颜色突变的试剂。比如忽然从黄色变成橙色、忽然从无色变成红色等。

[计算]

40mL NaCl稀溶液中加10.1mol/L HCl溶液,求溶液的pH

[H+]=0.1×0.05/40 = 1.25×10-4mol/L  pH=3.9

40mL NaCl稀溶液中加10.1mol/L NaOH溶液,求溶液的pH

[OH-]=0.1×0.05/40 = 1.25×10-4mol/L  pH=10.1

40mLNaCl溶液就是HClNaOH溶液“恰好”完全反应的结果(pH=7)。计算表明多一滴盐酸即可使其突变为pH=3.9,多一滴氢氧化钠溶液即可使其突变为pH=10.1。这就是中性NaCl溶液的pH“突变”。

所用指示剂的相应颜色突变范围在pH4左右或10左右即可,未必强求在pH=7左右。

最常见的两种指示剂是甲基橙和酚酞。

(表中数据指溶液的pH)

 

酸色

变色范围

碱色

甲基橙

pH<3.1 红色

pH3.14.4 橙色

pH>4.4 黄色

酚酞

pH<8.0 无色

pH8.010.0 粉红色

pH>10.0  深红色

[学生实验]在盛NaCl溶液(或蒸馏水)的烧杯中加2滴甲基橙溶液,显黄色。滴加1滴盐酸,突变为橙色。

在盛NaCl溶液(或蒸馏水)的烧杯中加2滴酚酞溶液,无色。滴加1滴氢氧化钠溶液,突变为红色。

颜色突变时立即停止滴加,合适的指示剂能保证滴定误差不超过那一滴。

 

三.精确是定量实验之魂

问题1:滴定管用水洗净后,在装入标准液前还必需执行哪项操作?

问题2:为什么盛待测液(体积先量液)的容器要改烧杯为锥形瓶?用蒸馏水洗净的锥形瓶在装液前该不该用待测液润洗?

……

[学生实验]用滴定管量取15mL蒸馏水置于一个锥形瓶,始终两个读数及其差值精确至0.05mL

 

不仅要理解滴定的工作原理,更需要对滴定操作进行实际练习,前面说过它是细致的技术活。实际操作将在下节课以及课外时间进行。

我们将进行的具体操作是:用氢氧化钠溶液滴定盐酸(以酚酞为指示剂);用盐酸滴定氢氧化钠溶液(以甲基橙为指示剂)。

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