2019-2020年高二化學(xué) 酸堿中和滴定教學(xué)案.doc

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2019-2020年高二化學(xué) 酸堿中和滴定教學(xué)案 [學(xué)習(xí)目標(biāo)] 初步了解酸堿中和滴定的操作方法。 掌握有關(guān)酸堿中和滴定的簡(jiǎn)單計(jì)算。 [學(xué)習(xí)重點(diǎn)] 1、酸堿中和滴定的原理 2、酸堿中和滴定的計(jì)量依據(jù)及計(jì)算 教學(xué)過(guò)程 一：酸堿中和滴定的原理： 1．酸、堿反應(yīng)的本質(zhì)為： H++OH－===H2O 例：HCl+NaOH===NaCl+H2O 則：（v為化學(xué)計(jì)量數(shù)）如用A代表酸，用B代表堿，則有： 又因c= 所以n=cV 則上式可表示為：，如為一元酸和一元堿中和時(shí)： 由于，則有：c(B)=，因此c(B)的大小就決定于V（A）的大小。 二、酸堿中和滴定的操作 2.實(shí)驗(yàn)操作 (1)儀器:滴定管(酸式,堿式),移液管,錐形瓶,燒杯,鐵架臺(tái),滴定管夾等. 注意:①酸式滴定管不能盛放堿液,氫氟酸以及Na2SiO3,Na2CO3等堿性溶液;堿式滴定管不能盛放酸性溶液和強(qiáng)氧化性溶液.②滴定管的刻度,O刻度在上,往下刻度標(biāo)數(shù)越來(lái)越大,全部容積大于它的最大刻度值,因?yàn)橄露擞幸徊糠譀](méi)有刻度.滴定時(shí),所用溶液不得超過(guò)最低刻度,不得一次滴定使用兩滴定管酸(或堿),也不得中途向滴定管中添加. (2)操作步驟: ①準(zhǔn)備:檢漏,洗滌,潤(rùn)洗,裝液,趕氣泡,調(diào)液面. ②滴定:移取待測(cè)液,加指示劑(2-3滴),滴定,判斷終點(diǎn),讀數(shù). ③數(shù)據(jù)處理:取兩次或多次消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液體積的平均值,依方程式求C待. 3.實(shí)驗(yàn)誤差分析 造成中和滴定的誤差原因很多,如讀數(shù)誤差,操作誤差,計(jì)算誤差,指示劑的選擇誤差,藥品不純引起的誤差等.因此,要做好本實(shí)驗(yàn),必須各個(gè)環(huán)節(jié)都要注意. 【操作要點(diǎn)】 以HCl滴定NaOH溶液為例，說(shuō)明滴定操作的要點(diǎn)以HCl滴定NaOH溶液為例，說(shuō)明滴定操作的要點(diǎn) (1) 在酸式滴定管內(nèi)注入已知濃度為C1的鹽酸標(biāo)準(zhǔn)液至刻度“0”以上，并固定在滴定臺(tái)上。在滴定管下放一小燒杯，調(diào)整液面到“0”或“0”以下某個(gè)刻度，記下起始讀數(shù)V始。注意滴定管下端尖嘴處不應(yīng)留存有氣泡。 (2) 用堿式滴定管或用移液管準(zhǔn)確量取一定體積的待測(cè)NaOH溶液(V2，C2)，注入錐形瓶中，滴入1～2滴酚甲基橙試劑，呈黃色。在錐形瓶下面墊一張白紙，以便觀察顏色變化。 (3)左手操縱酸式滴定管的活塞，使標(biāo)準(zhǔn)液逐滴滴入錐形瓶中；右手的拇、食、中三指拿住錐形瓶的頸部，不斷按同一方向旋轉(zhuǎn)作圓周運(yùn)動(dòng)。注意瓶口不能碰滴定管下端尖嘴，瓶底不碰下面墊的白紙。 (4)整個(gè)滴定過(guò)程，左手旋塞，右手搖瓶，眼睛始終注視錐形瓶?jī)?nèi)指示劑顏色的變化。要做到邊滴邊振蕩，邊觀察顏色變化。 (5)滴定開(kāi)始時(shí)，滴加鹽酸的速度可稍快些，但不能成為一股水流。隨著滴定的進(jìn)行，滴入鹽酸的速度也應(yīng)逐漸減慢。滴定中甲基橙由黃色逐漸變?yōu)槌壬?，?dāng)接近等當(dāng)點(diǎn)時(shí)，應(yīng)滴入一滴停下來(lái)振蕩一會(huì)兒，再滴入一滴再停下來(lái)振蕩一會(huì)兒。當(dāng)?shù)稳胍坏嘻}酸黃色變?yōu)槌壬?，且在半分鐘?nèi)不變色時(shí)，即達(dá)到滴定終點(diǎn)。 (6)滴定達(dá)終點(diǎn)后，必須等待1～2min，讓附著在滴定管內(nèi)壁的溶液流下后，再行讀數(shù)。記下滴定管內(nèi)鹽酸的讀數(shù)V終。則消耗鹽酸標(biāo)準(zhǔn)液的體積為V1=V終-V始。 (7)按上述要求重新操作一次。兩次滴定所用鹽酸的體積相差不能超過(guò)0 關(guān)于酸堿中和滴定的一些問(wèn)題 1．等當(dāng)點(diǎn) 當(dāng)?shù)渭拥臉?biāo)準(zhǔn)溶液和被測(cè)物質(zhì)恰好反應(yīng)時(shí)，這一時(shí)刻稱(chēng)為等當(dāng)點(diǎn)。在酸堿中和滴定中，到達(dá)等當(dāng)點(diǎn)時(shí)溶液不一定都是中性的，有時(shí)呈酸性、有時(shí)呈堿性，這要看中和后生成鹽的性質(zhì)。強(qiáng)酸和強(qiáng)堿的中和滴定，在等當(dāng)點(diǎn)時(shí)溶液呈中性；強(qiáng)堿滴定弱酸，因生成的鹽又要水解，在等當(dāng)點(diǎn)時(shí)溶液呈堿性；同理，強(qiáng)酸滴定弱堿，在等當(dāng)點(diǎn)時(shí)溶液呈酸性。 2．滴定終點(diǎn) 酸堿中和滴定是否達(dá)到等當(dāng)點(diǎn)，在實(shí)際操作中通常是用酸堿指示劑的顏色變化來(lái)表示滴定的終點(diǎn)。酸堿指示劑顏色變化半分鐘不褪色的時(shí)刻，即為滴定終點(diǎn)。等當(dāng)點(diǎn)和滴定終點(diǎn)一般很難吻合，為了減少滴定誤差，需要選擇合適的指示劑，使滴定終點(diǎn)盡可能接近等當(dāng)點(diǎn)，這就涉及酸堿中和滴定指示劑選擇問(wèn)題。 3．指示劑的選擇 酸堿中和滴定是通過(guò)指示劑顏色的變化來(lái)確定滴定終點(diǎn). 指示劑的選擇要求:變色要明顯,靈敏,且指示劑的變色范圍要盡可能在滴定過(guò)程中的pH值突變實(shí)范圍內(nèi). 一般地,強(qiáng)酸和強(qiáng)堿的中和滴定,常選用酚酞或甲基橙作指示劑,石蕊試液由于變色的pH值范圍較大且變化不明顯,所以通常不選用. 酸堿中和和滴定指示劑的選擇之一 (1) 酚酞：酸滴定堿時(shí)：顏色由紅剛好褪色。堿滴定酸時(shí)：顏色由無(wú)色到淺紅色 (2)甲基橙：酸滴定堿時(shí)：顏色由黃到橙色。堿滴定酸時(shí)：顏色由紅到橙色 一般不選用石蕊 酸堿中和和滴定指示劑的選擇之二 為了減小方法誤差，使滴定終點(diǎn)和等當(dāng)點(diǎn)重合，需要選擇適當(dāng)?shù)闹甘緞? 強(qiáng)酸與弱堿相互滴定時(shí)，應(yīng)選用甲基橙。強(qiáng)堿與弱酸相互滴定時(shí)，應(yīng)選用酚酞。 強(qiáng)酸與強(qiáng)堿相互滴定時(shí)，既可選用甲基橙，也可選用酚酞作指示劑。 注意，中和滴定不能用石蕊作指示劑。原因是石蕊的變色范圍(pH5.0～8.0)太寬，到達(dá)滴定終點(diǎn)時(shí)顏色變化不明顯，不易觀察。 酸堿中和滴定指示劑的選擇之三 常用的指示劑多是弱酸或弱堿，如石蕊；酚酞和甲基橙是比較復(fù)雜的有機(jī)酸。指示劑的分子和離子具有不同的顏色，酸或堿溶液能影響指示劑的電離平衡，因此在酸或堿溶液中指示劑會(huì)顯示不同的顏色。中和滴定時(shí)選擇指示劑應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面： (1)指示劑的變色范圍越窄越好，pH稍有變化，指示劑就能改變顏色。石蕊溶液由于變色范圍較寬，且在等當(dāng)點(diǎn)時(shí)顏色的變化不易觀察，所以在中和滴定中不采用。 (2)溶液顏色的變化由淺到深容易觀察，而由深變淺則不易觀察。因此應(yīng)選擇在滴定終點(diǎn)時(shí)使溶液顏色由淺變深的指示劑。強(qiáng)酸和強(qiáng)堿中和時(shí)，盡管酚酞和甲基橙都可以用，但用酸滴定堿時(shí)，甲基橙加在堿里，達(dá)到等當(dāng)點(diǎn)時(shí)，溶液顏色由黃變紅，易于觀察，故選擇甲基橙。用堿滴定酸時(shí)，酚酞加在酸中，達(dá)到等當(dāng)點(diǎn)時(shí)，溶液顏色由無(wú)色變?yōu)榧t色，易于觀察，故選擇酚酞 (3)強(qiáng)酸和弱堿、強(qiáng)堿和弱酸中和達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)，前者溶液顯酸性，后者溶液顯堿性，對(duì)后者應(yīng)選擇堿性變色指示劑(酚酞)，對(duì)前者應(yīng)選擇酸性變色指示劑(甲基橙)。 (4)為了使指示劑的變色不發(fā)生異常導(dǎo)致誤差，中和滴定時(shí)指示劑的用量不可過(guò)多，溫度不宜過(guò)高，強(qiáng)酸或強(qiáng)堿的濃度不宜過(guò)大。 【誤差分析】 n酸c酸V酸=n堿c堿V堿 式中：n——酸或堿中氫原子或氫氧根離子數(shù)； c——酸或堿的物質(zhì)的量濃度； V——酸或堿溶液的體積。 當(dāng)用酸去滴定堿確定堿的濃度時(shí)，則： c堿= 上述公式在求算濃度時(shí)很方便，而在分析誤差時(shí)起主要作用的是分子上的V酸的變化，因?yàn)樵诘味ㄟ^(guò)程中c酸為標(biāo)準(zhǔn)酸，其數(shù)值在理論上是不變的，若稀釋了雖實(shí)際值變小，但體現(xiàn)的卻是V酸的增大，導(dǎo)致c酸偏高；V堿同樣也是一個(gè)定值，它是用標(biāo)準(zhǔn)的量器量好后注入錐形瓶中的，當(dāng)在實(shí)際操作中堿液外濺，其實(shí)際值減小，但引起變化的卻是標(biāo)準(zhǔn)酸用量的減少，即V酸減小，則c堿降低了；對(duì)于觀察中出現(xiàn)的誤差亦同樣如此。綜上所述，當(dāng)用標(biāo)準(zhǔn)酸來(lái)測(cè)定堿的濃度時(shí)，c堿的誤差與V酸的變化成正比，即當(dāng)V酸的實(shí)測(cè)值大于其理論值時(shí)，c堿偏高，反之則偏低。即：c堿==BV酸 同理，用標(biāo)準(zhǔn)堿來(lái)滴定未知濃度的酸時(shí)亦然，即c酸=BV堿。 問(wèn)題和討論 1．在進(jìn)行中和滴定時(shí)，為什么要用標(biāo)準(zhǔn)液潤(rùn)洗酸式滴定管2～3次？用酸液潤(rùn)洗后，如果再用蒸餾水潤(rùn)洗一次，這種操作是否正確？ 答：防止滴定管內(nèi)可能存有水，當(dāng)加入標(biāo)準(zhǔn)液時(shí)將標(biāo)準(zhǔn)液的濃度降低，影響結(jié)果準(zhǔn)確性。 如果用蒸餾水潤(rùn)洗滴定管后，當(dāng)加入酸溶液后，滴定管中殘存的水會(huì)使酸的濃度降低，使實(shí)驗(yàn)中所消耗的酸的實(shí)際體積較理論值大，即使所測(cè)的濃度較實(shí)際值偏高。 2．滴定用的錐形瓶是否也要用待測(cè)的堿溶液潤(rùn)洗？錐形瓶裝待測(cè)液前是否必須保持干燥？為什么？ 答：滴定用的錐形瓶不能用被滴定的堿溶液潤(rùn)洗。因?yàn)槿粲脡A溶液潤(rùn)洗，會(huì)使錐形瓶中殘留有堿液，在滴定時(shí)消耗的酸量會(huì)加大，使實(shí)驗(yàn)測(cè)得的結(jié)果比理論值大。 錐形瓶不必保持干燥。因?yàn)樵诘味〞r(shí)，當(dāng)酸與堿的物質(zhì)的量正好符合化學(xué)反應(yīng)式所表示的化學(xué)計(jì)量關(guān)系時(shí)，即達(dá)到滴定終點(diǎn)。這與錐形瓶中是否有水沒(méi)有關(guān) 下面是用標(biāo)準(zhǔn)酸滴定待測(cè)堿而引起的結(jié)果變化情況 ： 實(shí)驗(yàn)操作情況 對(duì)c堿的影響 ①開(kāi)始滴定時(shí)滴定管尖嘴處留有氣泡 偏高 ②讀數(shù)開(kāi)始時(shí)仰視，終止時(shí)俯視 偏低 ③到滴定終點(diǎn)時(shí)尚有一滴酸掛在滴定管尖嘴外而未滴入錐瓶 偏高 ④洗凈的酸管未用標(biāo)準(zhǔn)液潤(rùn)洗 偏高 ⑤洗凈的錐瓶用待測(cè)堿潤(rùn)洗 偏高 ⑥不小心將標(biāo)準(zhǔn)液滴至錐瓶外 偏高 ⑦不小心將待測(cè)堿液濺至錐瓶外 偏低 ⑧滴定前向錐形瓶中加入10 mL蒸餾水，其余操作正常 無(wú)影響 分析：對(duì)于表中①③④⑤⑥各項(xiàng)，標(biāo)準(zhǔn)液的實(shí)際用量V酸均超出其理論所需用量，即體積讀數(shù)增大。 V酸增大，根據(jù)c堿=BV酸，則所得待測(cè)堿液的濃度c堿的數(shù)據(jù)較其實(shí)際濃度偏高；對(duì)于第⑦項(xiàng)V酸實(shí)際用量減少，則c堿偏低；對(duì)于⑧項(xiàng)，向待測(cè)液中加水稀釋?zhuān)m然稀釋后原待測(cè)液的濃度減小了，但溶液中OH－的物質(zhì)的量并未發(fā)生變化，因而所需標(biāo)準(zhǔn)酸的體積亦不發(fā)生變化，對(duì)待測(cè)堿液的濃度便不產(chǎn)生影響。 在讀數(shù)時(shí)，應(yīng)將滴定管放正，兩眼平視，視線(xiàn)與溶液凹面最低處水平相切。但在實(shí)際操作中，可能會(huì)出現(xiàn)視線(xiàn)偏高（俯視）或視線(xiàn)偏低（仰視）的情況 ，從而使數(shù)據(jù)不準(zhǔn)而造成誤差。值得注意的是，這種情況在量筒、容量瓶和滴定管的讀數(shù)時(shí)均有可能出現(xiàn)，只不過(guò)滴定管的零刻度與前兩種不同，與量筒恰好相反，讀數(shù)結(jié)果亦相反，先仰視后俯視則導(dǎo)致V酸數(shù)據(jù)偏小，c堿偏低。 現(xiàn)以標(biāo)準(zhǔn)NaOH溶液滴定HCl溶液為例，在分析某一錯(cuò)誤操作所得到的結(jié)果時(shí)，假設(shè)其它操作都是正確的。 錯(cuò)誤操作 測(cè)定結(jié)果 錯(cuò)誤原因 ①未潤(rùn)洗堿式滴定管 偏高 標(biāo)準(zhǔn)堿被稀釋?zhuān)琕堿變大 ②用待測(cè)酸液潤(rùn)洗錐形瓶 偏高 增加了待測(cè)酸量，V堿變大 ③未潤(rùn)洗移液管或未潤(rùn)洗用 偏低 待測(cè)酸液被稀釋?zhuān)瑴p小了待測(cè)酸 于量取酸液的酸式滴定管 液的量，V堿變小 ④未排除堿式滴定管尖嘴里的氣泡 偏高 空氣體積代替堿耗體積，V堿變大 ⑤滴定中錐形瓶?jī)?nèi)的液體濺出 偏低 待測(cè)酸液減少，V堿變小 ⑥滴定剛停止就讀數(shù) 偏高 附著在管壁上的堿未流下，V堿變大 ⑦滴定結(jié)束時(shí)俯視讀數(shù) 偏低 V堿變小 ⑧滴定結(jié)束時(shí)仰視讀數(shù) 偏高 V堿變大