酸堿中和滴定是中學化學中典型的定量實驗,是高考的熱點之一,主要考查:
(1)酸(堿)式滴定管的使用;
(2)酸堿中和滴定的原理;
(3)運用酸堿中和滴定原理來計算未知濃度的強酸(堿)的濃度;
(4)酸堿中和滴定實驗的操作步驟和誤差分析。本文從以下四方面對該實驗的易錯點進行反思。
一、滴定管的使用
(1)酸式滴定管隻能盛放酸性溶液、強氧化性溶液及中性溶液;堿式滴定管隻能盛放堿性溶液和中性溶液。
(2)滴定管精确到0.01mL,“0”刻度在最上面,越往下數值越大,下端有一部分沒有刻度,實際容積大于它的标定容積。
(3)滴定管用水洗淨後一定要用相應待裝溶液潤洗,否則會稀釋溶液。使用步驟簡記為:查、洗、裝、調、放。(但使用錐形瓶裝待測液時,用蒸餾水洗滌錐形瓶後,切記不能用待測液潤洗,也無須幹燥。滴定時,眼睛注視錐形瓶内溶液顔色變化。)
示例:滴定結束時,酸式滴定管中的液面如圖所示,讀數時視線要與凹液面水平相切,滴定管的精确度為0.01 mL,讀數時不能由下而上讀為27.90,而是自上而下,應讀為26.10。
二、酸堿中和滴定的原理
該實驗的原理實質就是建立定量關系:反應中酸提供的H+與堿提供的OH-的物質的量相等,即n(H+)=n(OH-),故c(H+)·V酸=c(OH-)·V堿,從而根據已知的酸(堿)濃度、測量出的酸堿體積求出未知的堿(酸)濃度。據此,還可以進行氧化還原滴定、沉澱滴定等。示例:
(1)已知KMnO4在酸性條件下能将草酸鈉(Na2C2O4)氧化:
2MnO4(-)+5C2O4(2-)+16H+===2Mn2++10CO2↑+8H2O。為測定某含有雜質的草酸鈉純度(雜質不參加反應),取樣品2.68 g配制成250 mL溶液,從中取出25.00 mL待測液置于錐形瓶中,再用0.0200 mol·L-1KMnO4标準溶液進行滴定,當滴入20.00 mL KMnO4溶液時恰好完全反應。由于酸性高錳酸鉀溶液顯紫紅色,所以不需要指示劑,當看到加入最後1滴KMnO4溶液、錐形瓶中溶液立即由無色變成紫紅色,且半分鐘内不褪色時,即達到滴定終點。據此可求出草酸鈉的質量,從而求得純度。
(2)測定水的總硬度一般采用配位滴定法,在pH=10的氨性溶液中,以鉻黑T作為指示劑,用EDTA(乙二胺四乙酸)标準溶液直接滴定水中的Ca2 、Mg2 。測定中涉及的反應有:①M2 (金屬離子) Y4-(EDTA)=MY2-;②M2 (金屬離子) EBT(鉻黑T,藍色)=MEBT(酒紅色);③MEBT Y4-=MY2- EBT。達到滴定終點的現象是溶液恰好由酒紅色變為藍色,且半分鐘内不恢複原色。
三、運用酸堿中和滴定原理進行相關計算
計算公式為c待=,不過代入标準液的體積時,要注意題給幾組數據是否合理,應想到誤差有一定的範圍,把不合理數據舍去。示例:用0.1000 mol·L-1的鹽酸來滴定未知濃度的NaOH溶液,某學生根據三次實驗分别記錄有關數據如下:
滴定次數 |
NaOH溶液/mL |
0.1000 mol·L-1鹽酸的體積/mL | ||
滴定前 |
滴定後 |
消耗 | ||
第一次 |
25.00 |
0.00 |
26.11 |
26.11 |
第二次 |
25.00 |
1.56 |
30.30 |
28.74 |
第三次 |
25.00 |
0.22 |
26.31 |
26.09 |
進行數據處理時,要注意到合理可用的鹽酸體積之間應相差不能太大,第二次的測量結果和其他兩次相比差别太大,說明該次操作出現錯誤,該結果不可信。因此計算時,酸溶液的體積應取第一、三次的平均值,然後代入公式可得出c(NaOH)的值,c(NaOH)=0.1044 mol·L-1。
四、酸堿中和滴定實驗的誤差分析
(1)讀數的注意事項
根據計算式c待=分析:當用标準液滴定待測溶液時,c标、V待均為定值,c待的大小取決于V标的大小,代入的标準溶液體積大,結果偏高;代入的标準溶液體積小,結果偏低。對于仰視、俯視所造成的讀數誤差,可以用畫圖的形式來理解和記憶(如圖),仰視所讀的值比平視大,俯視所讀的值比平視小,即讀數可簡記為“仰高俯低”。
滴定終點的判斷取決于溶液顔色的變化,因而所選指示劑是否合理也影響V标的大小。常見指示劑的變色範圍如表:
指示劑 |
石蕊 |
甲基橙 |
酚酞 |
變色範圍(pH) |
5.0~8.0 |
3.1~4.4 |
8.2~10.0 |
①石蕊的變色範圍太大,不用做指示劑。
②強酸強堿生成的鹽顯中性,甲基橙或者酚酞均可作為指示劑。
③強酸弱堿生成的鹽顯酸性,如鹽酸滴定氨水,應選擇酸性下變色的指示劑甲基橙。
④強堿弱酸生成的鹽顯堿性,如NaOH滴定醋酸,應選擇堿性下變色的指示劑酚酞。
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