資源簡介

實驗課
第三章 水溶液中的離子反應與平衡
第6課時 酸堿中和滴定
【實驗目的】
1.練習中和滴定的實驗操作;理解中和滴定的原理;探究酸堿中和反應過程中pH的變化特點。 2.通過實驗進一步掌握數(shù)據(jù)分析的方法,體會定量實驗在化學研究中的作用。
【實驗活動】
實驗任務
【實驗原理】 (1)酸堿中和滴定：是利用中和反應，用已知濃度的酸(或堿)來測定未知濃度的堿(或酸)的實驗方法。 (2)原理：在中和反應中，酸提供的H＋與堿提供的OH－之間的物質的量相等。即c(H＋)·V酸＝c(OH－)·V堿，則c(H＋)＝或c(OH－)＝。 (3)實驗關鍵：①準確測定參加反應酸、堿溶液的體積。②準確判斷滴定終點。 【實驗用品】 主要儀器及使用 儀器:酸式滴定管、堿式滴定管、滴定管夾、燒杯、錐形瓶、鐵架臺。 試劑:標準0.1000 mol·L-1 HCl溶液、0.1000 mol·L-1左右的NaOH溶液、酚酞溶液、蒸餾水。 【實驗步驟】 一、練習使用滴定管 1.滴定管的構造 酸式滴定管(a):包括玻璃活塞、長玻璃管。可盛放酸性溶液、強氧化性溶液,不能盛放堿性溶液及氫氟酸。 堿式滴定管(b):包括長玻璃管、乳膠管、玻璃球。可盛放堿性溶液。 滴定管的上端都標有規(guī)格大小、使用溫度、“0”刻度;滴定管的精確讀數(shù)為0.01 mL。 2.滴定管的使用方法 (1)檢查儀器:使用前先檢查滴定管活塞是否漏水,在確保不漏水后方可使用。 (2)潤洗儀器:在加入反應液之前,潔凈的滴定管要用所要盛裝的溶液潤洗2~3遍。方法是從滴定管上口加入3~5 mL所要盛裝的酸溶液或堿溶液,傾斜著轉動滴定管,使液體潤濕滴定管內壁。然后,一手控制活塞(輕輕轉動酸式滴定管活塞,或者輕輕擠壓堿式滴定管中的玻璃球),將液體從滴定管下部放入預置的燒杯中。 (3)加入反應液:分別將反應液加入相應滴定管中,使液面位于滴定管“0”刻度線以上2~3 mL處,并將滴定管垂直固定在滴定管夾上。 (4)調節(jié)起始讀數(shù):在滴定管下方放一燒杯,調節(jié)活塞或擠壓玻璃球,使滴定管尖嘴部分充滿溶液(無氣泡),然后調節(jié)滴定管液面使其處于某一刻度,準確讀取數(shù)值并記錄。 (5)放出反應液：根據(jù)實驗需要從滴定管中逐滴放出一定量的反應液。 二、用已知濃度的強酸滴定未知濃度的強堿 1.盛、調:分別將酸、堿溶液注入酸式、堿式滴定管中,使液面位于滴定管“0”刻度以上2~3 mL處,并將滴定管固定在滴定管夾上,然后趕走滴定管內部氣泡,調節(jié)滴定管中液面高度處于某一刻度,并記下讀數(shù)。 2.取:從堿式滴定管中放出25.00 mL氫氧化鈉溶液于錐形瓶中,滴入2滴酚酞溶液,然后將錐形瓶置于酸式滴定管下方,并在瓶底襯一張白紙。 3.滴定:左手控制酸式滴定管活塞,右手拿住錐形瓶瓶頸,邊滴入鹽酸,邊不斷搖動錐形瓶,眼睛始終注意錐形瓶內溶液顏色變化。 4.記:當看到加一滴鹽酸后,錐形瓶中溶液由紅色突變?yōu)闊o色時,停止滴定,若半分鐘內不恢復原來的顏色,準確記下鹽酸讀數(shù)并求出滴定用去的鹽酸體積,填入下表中。 5.重:重復上述實驗兩次,并記錄相關數(shù)據(jù),也填入下表中。 滴定次數(shù)待測NaOH溶液體積/mL標準鹽酸體積/mL滴定前的刻度滴定后的刻度第一次第二次第三次
6.計算:取三次測定溶液體積的平均值,根據(jù)cB=計算待測NaOH溶液中NaOH的物質的量濃度。 【問題和討論】 1.中和滴定中使用滴定管有什么優(yōu)點 2．滴定管在裝反應液之前，是否需要用待裝液潤洗？錐形瓶在裝待測液前，是否需要用待測液潤洗？ 3．中和滴定原理是酸的物質的量與堿的物質的量相等時，二者恰好反應嗎？ 4．酸式滴定管只能盛放酸性溶液，堿式滴定管只能盛放堿性溶液對嗎？ 5．用規(guī)格為25 mL的酸式滴定管量取鹽酸，開始凹液面在0刻度，全部放出后所得的溶液是25 mL嗎？ 6．當達到滴定終點酚酞溶液變色時，酸堿反應后溶液的pH是否等于7 7.某小組同學用pH傳感器檢測上述實驗過程中溶液pH的變化，得到的pH變化曲線。如圖——用NaOH溶液滴定鹽酸過程中pH的變化曲線： ①什么叫化學計量點 什么叫滴定終點 ②什么是滴定突躍 ③指示劑選擇依據(jù)是什么 ④指示劑滴定終點變色如何確定 【誤差分析】 1.滴定過程誤差分析基本思路是什么 2．滴定管讀數(shù)誤差分析 滴定管正確的讀數(shù)方法是視線、刻度線、凹液面最低點在同一水平線上。試分析下列圖示讀數(shù)對滴定結果的影響： 3.常見的誤差分析 以用標準鹽酸滴定待測氫氧化鈉溶液為例： 步驟操作c(NaOH)洗滌未用標準溶液潤洗滴定管錐形瓶用待測溶液潤洗未用待測溶液潤洗取用待測液的滴定管錐形瓶洗凈后瓶內還殘留有少量蒸餾水讀數(shù)滴定前仰視讀數(shù)或滴定后俯視讀數(shù)滴定前俯視讀數(shù)或滴定后仰視讀數(shù)滴定滴定完畢后立即讀數(shù)，半分鐘后顏色又褪去滴定前滴定管尖嘴部分有氣泡，滴定后氣泡消失滴定過程中振蕩時有液滴濺出滴定過程中，錐形瓶內加少量蒸餾水
【實驗拓展】 氧化還原滴定法 1．原理 以氧化劑或還原劑為滴定劑，滴定一些具有還原性或氧化性的物質。 2．試劑 常見的用于氧化還原滴定的氧化劑有KMnO4、K2Cr2O7以及I2等；還原劑有亞鐵鹽、草酸與維生素C等。 3．指示劑 氧化還原滴定的指示劑有三類： (1)氧化還原指示劑。 (2)專屬指示劑。如在碘量法滴定中，可溶性淀粉溶液遇碘標準溶液變藍，故用淀粉溶液做指示劑。 (3)自身指示劑。如高錳酸鉀標準溶液滴定草酸時，滴定終點為溶液由無色變?yōu)闇\紅色，且半分鐘內不褪色。該反應中，高錳酸鉀為自身指示劑。 4．實例 (1)酸性KMnO4溶液滴定H2C2O4溶液 原理：2MnO＋6H＋＋5H2C2O4===10CO2↑＋2Mn2＋＋8H2O。 指示劑：酸性KMnO4溶液本身呈紫色，不用另外加入指示劑，當?shù)稳胱詈笠坏嗡嵝訩MnO4溶液后，溶液由無色變?yōu)闇\紅色，且半分鐘內不褪色，說明達到滴定終點。 (2)Na2S2O3溶液滴定碘水 原理：2Na2S2O3＋I2===Na2S4O6＋2NaI。 指示劑：用淀粉做指示劑，當?shù)稳胱詈笠坏蜰a2S2O3溶液后，溶液的藍色褪去，且半分鐘內不恢復原色，說明達到滴定終點。
2實驗課
第三章 水溶液中的離子反應與平衡
第6課時 酸堿中和滴定
【實驗目的】
1.練習中和滴定的實驗操作;理解中和滴定的原理;探究酸堿中和反應過程中pH的變化特點。 2.通過實驗進一步掌握數(shù)據(jù)分析的方法,體會定量實驗在化學研究中的作用。
【實驗活動】
實驗任務
【實驗原理】 (1)酸堿中和滴定：是利用中和反應，用已知濃度的酸(或堿)來測定未知濃度的堿(或酸)的實驗方法。 (2)原理：在中和反應中，酸提供的H＋與堿提供的OH－之間的物質的量相等。即c(H＋)·V酸＝c(OH－)·V堿，則c(H＋)＝或c(OH－)＝ 。 (3)實驗關鍵：①準確測定參加反應酸、堿溶液的體積。②準確判斷滴定終點。 【實驗用品】 主要儀器及使用 儀器:酸式滴定管、堿式滴定管、滴定管夾、燒杯、錐形瓶、鐵架臺。 試劑:標準0.1000 mol·L-1 HCl溶液、0.1000 mol·L-1左右的NaOH溶液、酚酞溶液、蒸餾水。 【實驗步驟】 一、練習使用滴定管 1.滴定管的構造 酸式滴定管(a):包括玻璃活塞、長玻璃管。可盛放酸性溶液、強氧化性溶液,不能盛放堿性溶液及氫氟酸。 堿式滴定管(b):包括長玻璃管、乳膠管、玻璃球。可盛放堿性溶液。 滴定管的上端都標有規(guī)格大小、使用溫度、“0”刻度;滴定管的精確讀數(shù)為0.01 mL。 2.滴定管的使用方法 (1)檢查儀器:使用前先檢查滴定管活塞是否漏水,在確保不漏水后方可使用。 (2)潤洗儀器:在加入反應液之前,潔凈的滴定管要用所要盛裝的溶液潤洗2~3遍。方法是從滴定管上口加入3~5 mL所要盛裝的酸溶液或堿溶液,傾斜著轉動滴定管,使液體潤濕滴定管內壁。然后,一手控制活塞(輕輕轉動酸式滴定管活塞,或者輕輕擠壓堿式滴定管中的玻璃球),將液體從滴定管下部放入預置的燒杯中。 (3)加入反應液:分別將反應液加入相應滴定管中,使液面位于滴定管“0”刻度線以上2~3 mL處,并將滴定管垂直固定在滴定管夾上。 (4)調節(jié)起始讀數(shù):在滴定管下方放一燒杯,調節(jié)活塞或擠壓玻璃球,使滴定管尖嘴部分充滿溶液(無氣泡),然后調節(jié)滴定管液面使其處于某一刻度,準確讀取數(shù)值并記錄。 (5)放出反應液：根據(jù)實驗需要從滴定管中逐滴放出一定量的反應液。 二、用已知濃度的強酸滴定未知濃度的強堿 1.盛、調:分別將酸、堿溶液注入酸式、堿式滴定管中,使液面位于滴定管“0”刻度以上2~3 mL處,并將滴定管固定在滴定管夾上,然后趕走滴定管內部氣泡,調節(jié)滴定管中液面高度處于某一刻度,并記下讀數(shù)。 2.取:從堿式滴定管中放出25.00 mL氫氧化鈉溶液于錐形瓶中,滴入2滴酚酞溶液,然后將錐形瓶置于酸式滴定管下方,并在瓶底襯一張白紙。 3.滴定:左手控制酸式滴定管活塞,右手拿住錐形瓶瓶頸,邊滴入鹽酸,邊不斷搖動錐形瓶,眼睛始終注意錐形瓶內溶液顏色變化。 4.記:當看到加一滴鹽酸后,錐形瓶中溶液由紅色突變?yōu)闊o色時,停止滴定,若半分鐘內不恢復原來的顏色,準確記下鹽酸讀數(shù)并求出滴定用去的鹽酸體積,填入下表中。 5.重:重復上述實驗兩次,并記錄相關數(shù)據(jù),也填入下表中。 滴定次數(shù)待測NaOH溶液體積/mL標準鹽酸體積/mL滴定前的刻度滴定后的刻度第一次第二次第三次
6.計算:取三次測定溶液體積的平均值,根據(jù)cB=計算待測NaOH溶液中NaOH的物質的量濃度。 【問題和討論】 1.中和滴定中使用滴定管有什么優(yōu)點 參考答案：易于控制所滴加液體的流量,讀數(shù)可精確到小數(shù)點后兩位,如24.00 mL、23.38 mL,最后一位是估讀值。 2．滴定管在裝反應液之前，是否需要用待裝液潤洗？錐形瓶在裝待測液前，是否需要用待測液潤洗？ 參考答案：滴定管在裝反應液之前，需要用待裝液潤洗，否則相當于將待裝液稀釋了，而錐形瓶在裝待測液前，不需要用待測液潤洗，否則相當于多加了待測液。如用NaOH溶液滴定未知濃度的鹽酸溶液，如果用鹽酸提前潤洗錐形瓶，相當于多加了鹽酸，會多消耗NaOH溶液，造成誤差。 3．中和滴定原理是酸的物質的量與堿的物質的量相等時，二者恰好反應嗎？ 參考答案：不是。酸堿完全反應時，n(H＋)＝n(OH－)，但酸與堿的物質的量不一定相等，因為酸有一元酸、多元酸之分，堿也有一元堿和多元堿之分。 4．酸式滴定管只能盛放酸性溶液，堿式滴定管只能盛放堿性溶液對嗎？ 參考答案：不對。 酸式滴定管帶有玻璃活塞，可裝酸性、中性或強氧化性溶液；堿式滴定管帶有裝玻璃球的膠管，只能裝堿性溶液。 5．用規(guī)格為25 mL的酸式滴定管量取鹽酸，開始凹液面在0刻度，全部放出后所得的溶液是25 mL嗎？ 參考答案：不是。滴定管的0刻度在上面，越往下刻度越大，而尖嘴處沒有刻度。25.00 mL 刻度線下仍有一定量的液體，故全部放出后所得溶液大于25 mL。 6．當達到滴定終點酚酞溶液變色時，酸堿反應后溶液的pH是否等于7 參考答案：不等于。因為酚酞的變色范圍是8.2～10；但由于滴定突變的存在，造成的誤差很小。 7.某小組同學用pH傳感器檢測上述實驗過程中溶液pH的變化，得到的pH變化曲線。如圖——用NaOH溶液滴定鹽酸過程中pH的變化曲線： ①什么叫化學計量點 什么叫滴定終點 參考答案：酸堿完全中和的pH叫化學計量點,強酸堿滴定pH=7時是理論上反應完全的點。所以強酸堿滴定“化學計量點”是pH=7。因為借助指示劑判斷反應終點,所以指示劑變色點即為滴定終點。 ②什么是滴定突躍 參考答案：化學計量點前后±0.1%的pH范圍內,往往pH變化劇烈,其圖像表現(xiàn)為“直線拉升”。此現(xiàn)象叫滴定突躍,此范圍叫突躍范圍。 例: ③指示劑選擇依據(jù)是什么 參考答案：理論上指示劑變色范圍在突躍范圍內即可選擇。 強酸強堿相互滴定,由于生成的鹽溶液呈中性,故可選擇酚酞或甲基橙作指示劑;強酸弱堿相互滴定,由于生成的鹽溶液呈酸性,故應選擇甲基橙作指示劑;強堿弱酸相互滴定,由于生成的鹽溶液呈堿性,故應選擇酚酞作指示劑。 ④指示劑滴定終點變色如何確定 參考答案：變色點越接近“化學計量點”越好。比如強酸滴定強堿,用酚酞做指示劑。酚酞:pH<8.2無色、pH在8.2～10.0之間淺紅色、pH>10.0紅色。會出現(xiàn)兩次變色,第一次是在pH=10附近,由紅色變淺紅色,第二次是在pH=8.2附近,由淺紅色變無色。顯然8.2更靠近“化學計量點”且顏色變化也更明顯。所以滴定終點是由淺紅色變無色。 【誤差分析】 1.滴定過程誤差分析基本思路是什么 參考答案：中和滴定實驗中，產生誤差的途徑主要有操作不當、讀數(shù)不準等，分析誤差要根據(jù)計算式分析，V標·c標=V待·c待→c待測＝，當用標準酸溶液滴定待測堿溶液時，c標準、V待測均為定值，c待測的大小取決于V標準的大小。 2．滴定管讀數(shù)誤差分析 滴定管正確的讀數(shù)方法是視線、刻度線、凹液面最低點在同一水平線上。試分析下列圖示讀數(shù)對滴定結果的影響： (1)如圖Ⅰ，開始時仰視讀數(shù)，滴定完畢俯視讀數(shù)，滴定結果會偏小。 (2)如圖Ⅱ，開始時俯視讀數(shù)，滴定完畢仰視讀數(shù)，滴定結果會偏大。 3.常見的誤差分析 以用標準鹽酸滴定待測氫氧化鈉溶液為例： 步驟操作c(NaOH)洗滌未用標準溶液潤洗滴定管偏高錐形瓶用待測溶液潤洗偏高未用待測溶液潤洗取用待測液的滴定管偏低錐形瓶洗凈后瓶內還殘留有少量蒸餾水無影響讀數(shù)滴定前仰視讀數(shù)或滴定后俯視讀數(shù)偏低滴定前俯視讀數(shù)或滴定后仰視讀數(shù)偏高滴定滴定完畢后立即讀數(shù)，半分鐘后顏色又褪去偏低滴定前滴定管尖嘴部分有氣泡，滴定后氣泡消失偏高滴定過程中振蕩時有液滴濺出偏低滴定過程中，錐形瓶內加少量蒸餾水無影響
【實驗拓展】 氧化還原滴定法 1．原理 以氧化劑或還原劑為滴定劑，滴定一些具有還原性或氧化性的物質。 2．試劑 常見的用于氧化還原滴定的氧化劑有KMnO4、K2Cr2O7以及I2等；還原劑有亞鐵鹽、草酸與維生素C等。 3．指示劑 氧化還原滴定的指示劑有三類： (1)氧化還原指示劑。 (2)專屬指示劑。如在碘量法滴定中，可溶性淀粉溶液遇碘標準溶液變藍，故用淀粉溶液做指示劑。 (3)自身指示劑。如高錳酸鉀標準溶液滴定草酸時，滴定終點為溶液由無色變?yōu)闇\紅色，且半分鐘內不褪色。該反應中，高錳酸鉀為自身指示劑。 4．實例 (1)酸性KMnO4溶液滴定H2C2O4溶液 原理：2MnO＋6H＋＋5H2C2O4===10CO2↑＋2Mn2＋＋8H2O。 指示劑：酸性KMnO4溶液本身呈紫色，不用另外加入指示劑，當?shù)稳胱詈笠坏嗡嵝訩MnO4溶液后，溶液由無色變?yōu)闇\紅色，且半分鐘內不褪色，說明達到滴定終點。 (2)Na2S2O3溶液滴定碘水 原理：2Na2S2O3＋I2===Na2S4O6＋2NaI。 指示劑：用淀粉做指示劑，當?shù)稳胱詈笠坏蜰a2S2O3溶液后，溶液的藍色褪去，且半分鐘內不恢復原色，說明達到滴定終點。
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