第三章第二节水的电离和溶液的酸碱性之酸碱中和滴定(原理)-副本.ppt
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1、 第一课时第一课时pHpH在化学分析中的应用在化学分析中的应用 酸碱中和滴定酸碱中和滴定一一.定义定义 酸碱中和滴定是利用酸碱中和滴定是利用中和反应中和反应,用,用已知已知浓度浓度的的酸酸(或(或碱碱)来测定)来测定未知浓度未知浓度的的碱碱(或或酸酸)的实验方法。的实验方法。怎么测呢?怎么测呢? 二二. .原理:原理:中和滴定以酸碱中和反应为基础,中和滴定以酸碱中和反应为基础, H+ + OH- = H2O在滴定达到终点在滴定达到终点( (即酸碱恰好反应即酸碱恰好反应) )时:时: 有有n(H+)=n(OH-) 当元数相同的酸和碱反应时(如当元数相同的酸和碱反应时(如NaOH和和HCl) c酸
2、酸 V酸酸=c碱碱V碱碱 如果酸或者碱的元数不相同呢?如:用如果酸或者碱的元数不相同呢?如:用NaOH标准溶液滴定标准溶液滴定 H2SO4,它们的关系式,它们的关系式如何书写?如何书写? c NaOH V NaOH =2c H2SO4 V H2SO4 总结:总结: x x 元酸和元酸和y y元碱恰好发生中和时,元碱恰好发生中和时,c c酸酸 , V V酸酸 , c c碱碱 , V V碱碱的关系式:的关系式:x c酸酸 V酸酸=yc碱碱V碱碱 也就是也就是 x c标准标准V标准标准=yc待测待测V待测待测 (其中其中c c标准标准为已知值,为已知值,V V待测待测或或V V标准标准在滴定前通过精
3、在滴定前通过精确量取而成为已知值,最后根据已知值和实验测定值确量取而成为已知值,最后根据已知值和实验测定值计算出计算出c c待测待测。)。) 练习练习1 1:用:用0.1032mol/L0.1032mol/L的的HClHCl溶液滴溶液滴定定25.00mL25.00mL未知氢氧化钠溶液,滴定完成时用去盐未知氢氧化钠溶液,滴定完成时用去盐酸溶液酸溶液27.84mL27.84mL。计算待测氢氧化钠溶液的物质的。计算待测氢氧化钠溶液的物质的量浓度。量浓度。 碱为未知液:碱为未知液:c碱碱=x c酸酸 V酸酸y V碱碱 酸为未知液:酸为未知液:c酸酸=xc碱碱 V碱碱yV酸酸( (答案:答案:0.114
4、9mol/L)0.1149mol/L) 练习练习2 2:用:用0.1230mol/L0.1230mol/L的的NaOHNaOH溶溶液滴定液滴定25.00mL25.00mL未知浓度的硫酸溶液,滴定完成未知浓度的硫酸溶液,滴定完成时用去时用去NaOHNaOH溶液溶液27.84mL27.84mL。计算待测硫酸溶液。计算待测硫酸溶液的物质的量浓度。的物质的量浓度。(答案:(答案:0.06849mol/L)0.06849mol/L) 你认为利用中和反应进行中和滴定必须解你认为利用中和反应进行中和滴定必须解决的关键问题是什么?决的关键问题是什么? 准确测量参加反应的两种溶液的体积准确测量参加反应的两种溶液
5、的体积选用更加精确仪器:酸式滴选用更加精确仪器:酸式滴定管、碱式滴定管、移液管。定管、碱式滴定管、移液管。 滴定管和移液管:精量仪,读数精确到滴定管和移液管:精量仪,读数精确到0.01mL,0.01mL,可准确量取一定量的试液。可准确量取一定量的试液。 准确判断中和反应什么时候准确判断中和反应什么时候“恰好恰好” 完全(即准完全(即准确判断滴定终点)确判断滴定终点) 方法:在待测溶液中加入酸碱指示剂(如酚酞,方法:在待测溶液中加入酸碱指示剂(如酚酞,甲基橙)。甲基橙)。 你认为用中和反应进行中和滴定必须解决你认为用中和反应进行中和滴定必须解决的关键问题是什么?的关键问题是什么?三三.指示剂的选
6、择:指示剂的选择:指示剂指示终点的原理:指示剂指示终点的原理:HInH+OH- In- + H酸色酸色碱色碱色几种常用指示剂的变色范围如下:几种常用指示剂的变色范围如下:指示剂变色范围(pH)颜色酸色碱色甲基橙3.14.4红黄石蕊5.08.0红蓝酚酞8.210.0无色红 选择原则:选择原则:终点时指示剂的颜色变化明显、灵终点时指示剂的颜色变化明显、灵敏、易观察。敏、易观察。 因为石蕊试剂变化不灵敏,所以一般不用石蕊作因为石蕊试剂变化不灵敏,所以一般不用石蕊作中和滴定的指示剂。中和滴定的指示剂。指示剂的选择:指示剂的选择: 在高中阶段用的最多的是酚酞。在高中阶段用的最多的是酚酞。四中和滴定实验仪
7、器介绍:四中和滴定实验仪器介绍:酸式滴定管、碱式滴定管、锥形瓶、酸式滴定管、碱式滴定管、锥形瓶、烧杯、滴定管夹、滴定台。烧杯、滴定管夹、滴定台。 种类:种类:酸式滴定管酸式滴定管下端玻璃活塞下端玻璃活塞碱式滴定管碱式滴定管下端连接一橡皮管(内有玻璃小下端连接一橡皮管(内有玻璃小球控制流速)下端尖嘴玻璃管球控制流速)下端尖嘴玻璃管酸式滴定管酸式滴定管用来盛放酸性或具有氧化性的用来盛放酸性或具有氧化性的溶液。(酸、溶液。(酸、Br2、KMnO4、等,、等,不能盛放不能盛放NaOH、)碱式滴定管碱式滴定管用来盛放碱性物质或无氧化性用来盛放碱性物质或无氧化性的物质的物质为什么酸式滴定管与碱式滴定管结构
8、上为什么酸式滴定管与碱式滴定管结构上不同呢?不同呢? 0刻度在上,从上往下读,最大量程有刻度在上,从上往下读,最大量程有25mL、50mL精确度:取到小数点后两位,精确度:取到小数点后两位, 如:如:24.00mL、23.38mL 最后一位是估计值。最后一位是估计值。滴定管的读数方法滴定管的读数方法:滴定管的洗涤:滴定管的洗涤:先用蒸馏水洗涤,再用标准液先用蒸馏水洗涤,再用标准液(或待测液)来润洗。(或待测液)来润洗。滴定管的固定滴定管的固定: :垂直于桌面,高度以滴定管尖伸垂直于桌面,高度以滴定管尖伸入锥形瓶约入锥形瓶约1cm为宜。为宜。 第二课时第二课时实验实验酸碱中和滴定酸碱中和滴定pH
9、突跃曲线的绘制突跃曲线的绘制实验用品:实验用品: 试剂:试剂:0.1000mol/L0.1000mol/L的的HClHCl溶液溶液,0.1000mol/L NaOH0.1000mol/L NaOH溶液,溶液,酚酞溶液,蒸馏水。酚酞溶液,蒸馏水。 仪器:仪器:碱式滴定管,酸式滴定管,滴定管夹,烧杯,铁架碱式滴定管,酸式滴定管,滴定管夹,烧杯,铁架台,台, pHpH计,磁力搅拌器,磁子。计,磁力搅拌器,磁子。实验内容:实验内容: 用用 0.1000mol/L的的HCl溶液滴定溶液滴定20ml0.1000mol/L NaOH溶液,测定酸碱滴定曲线。溶液,测定酸碱滴定曲线。实验实验酸碱中和滴定酸碱中和
10、滴定pH突跃曲线的绘制突跃曲线的绘制 实验过程:实验过程: 取取20ml 0.1000mol/L NaOH溶液于溶液于100ml烧杯中,滴入两烧杯中,滴入两滴酚酞溶液,放入磁子,将滴酚酞溶液,放入磁子,将pH计放入烧杯中,确保计放入烧杯中,确保pH计的计的小玻璃球全部没入溶液中。小玻璃球全部没入溶液中。 开动磁力搅拌器开动磁力搅拌器 , 读取滴定过程中溶液的读取滴定过程中溶液的pH值,同时值,同时打开酸式滴定管的活塞,控制滴速为打开酸式滴定管的活塞,控制滴速为3滴滴/秒,观察烧杯中溶秒,观察烧杯中溶液的变化以及液的变化以及pH随滴定进行的变化规律。随滴定进行的变化规律。酸碱中和滴定过程中酸碱中
11、和滴定过程中pHpH的突跃曲线的突跃曲线 pHpH值的值的变化规律如何?变化规律如何?(a)(a)滴定前滴定前,加入滴定剂,加入滴定剂(HCl(HCl) )的体积为的体积为0.00ml0.00ml时:时: 0.1000mol/L0.1000mol/L的的NaOHNaOH溶液中的氢离子浓度:溶液中的氢离子浓度:知识支持:知识支持:pHpHlglg c(Hc(H+ +) )室温下,在溶液中室温下,在溶液中c(Hc(H+ +)c(OH)c(OH- -)=1.0)=1.01010-14-14通过计算了解不同滴定过程中的通过计算了解不同滴定过程中的pHpH。pH = -lg(1.010-13) = 13
12、c(H+) = 1.010-14 / 1.010- 1 =1.010-13(b)(b)滴定中滴定中(pH(pH取决于剩余取决于剩余NaOHNaOH的量)的量) 如:加入滴定剂体积为如:加入滴定剂体积为18.00ml18.00ml时:时:c(OH-) 0.1000(20.0018.00)20.00+18.00 5.310-3 mol/L知识支持:知识支持:pHpHlglg c(Hc(H+ +) )室温下,在溶液中室温下,在溶液中c(Hc(H+ +)c(OH)c(OH- -)=1.0)=1.01010-14-14c(H+) = 1.010-14 / 5.310- 3 =1.910-11pH = -
13、lg(1.910-11) = 11.72c(OH-) 0.1000(20.0019.96)20.00+19.96 1.010-4 mol/L 当加入滴定剂体积为当加入滴定剂体积为19.96ml19.96ml时(滴定时,每滴时(滴定时,每滴 溶液的体积约为溶液的体积约为0.04ml0.04ml):):知识支持:知识支持:pHpHlglg c(Hc(H+ +) )室温下,在溶液中室温下,在溶液中c(Hc(H+ +)c(OH)c(OH- -)=1.0)=1.01010-14-14c(H+) = 1.010-14 / 1.010- 4 =1.010-10pH = -lg(1.010-10) = 10知
14、识支持:知识支持:pHpHlglg c(Hc(H+ +) )室温下,在溶液中室温下,在溶液中c(Hc(H+ +)c(OH)c(OH- -)=1.0)=1.01010-14-14(c)(c)当酸和碱刚好反应完全时当酸和碱刚好反应完全时( (即加入滴定剂即加入滴定剂HClHCl的体积刚好为的体积刚好为20.00ml20.00ml时时) ):pH =7c(H+) 0.10000.0420.00 + 20.04 1.010-4 mol/LpH = -lg(1.010-10) = 4知识支持:知识支持:pHpHlglg c(Hc(H+ +) )室温下,在溶液中室温下,在溶液中c(Hc(H+ +)c(OH
15、)c(OH- -)=1.0)=1.01010-14-14(d)(d)当滴定剂当滴定剂HClHCl过量时过量时假设刚好多滴加一滴假设刚好多滴加一滴HCl(即(即HCl过量过量0.04ml) 由于指示剂的变色范围不是由于指示剂的变色范围不是7所引起的所引起的误差是很小的。误差是很小的。滴加体积:滴加体积:0.0019.96ml, pH = 13 - 10 = 3滴加体积:滴加体积:19.9620.04ml, pH = 10 - 4 = 6,发生滴定突越。发生滴定突越。 如果是用碱滴定酸,在滴定过程中,溶液如果是用碱滴定酸,在滴定过程中,溶液pH随着体积变化的趋势又如何?随着体积变化的趋势又如何?想
16、一想想一想 请以氢氧化钠滴定盐酸为例,回答请以氢氧化钠滴定盐酸为例,回答上述问题。上述问题。计算出不同滴定点时溶液的计算出不同滴定点时溶液的pH值,部分结果列于表值,部分结果列于表V(加入(加入NaOH) ml被滴定被滴定HCl的百的百分含量分含量 %V(剩余(剩余HCl) mlV(过量过量NaOH) mlH3O+ molL-1pH0020.00 1.0010-11.0019.0090.002.00 5.2610-32.2819.8099.000.20 5.0210-43.3019.9899.900.02 5.0010-5 4.30 20.00100.000.00 1.0010-77.00 2
17、0.02100.1 0.022.0010-10 9.7020.20101.0 0.202.0110-1110.70 滴定曲线不仅说明了滴定时溶液滴定曲线不仅说明了滴定时溶液pH值的变化值的变化方向,而且也说明了各个阶段的变化速度。方向,而且也说明了各个阶段的变化速度。 在化在化学计量点附近学计量点附近pH值有一个突变过程值有一个突变过程, 这种这种pH值突值突变称之为变称之为滴定突跃滴定突跃,突跃所在的,突跃所在的pH值范围称为滴值范围称为滴定突跃范围定突跃范围 (常用化学计量点前后各常用化学计量点前后各0.1%的的pH范范围表示围表示),本例的突跃范围是(,本例的突跃范围是(4.30-9.7
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