酸碱中和滴定是中学化学中典型的定量实验,是高考的热点之一,主要考查:
(1)酸(碱)式滴定管的使用;
(2)酸碱中和滴定的原理;
(3)运用酸碱中和滴定原理来计算未知浓度的强酸(碱)的浓度;
(4)酸碱中和滴定实验的操作步骤和误差分析。本文从以下四方面对该实验的易错点进行反思。
一、滴定管的使用
(1)酸式滴定管只能盛放酸性溶液、强氧化性溶液及中性溶液;碱式滴定管只能盛放碱性溶液和中性溶液。
(2)滴定管精确到0.01mL,“0”刻度在最上面,越往下数值越大,下端有一部分没有刻度,实际容积大于它的标定容积。
(3)滴定管用水洗净后一定要用相应待装溶液润洗,否则会稀释溶液。使用步骤简记为:查、洗、装、调、放。(但使用锥形瓶装待测液时,用蒸馏水洗涤锥形瓶后,切记不能用待测液润洗,也无须干燥。滴定时,眼睛注视锥形瓶内溶液颜色变化。)
示例:滴定结束时,酸式滴定管中的液面如图所示,读数时视线要与凹液面水平相切,滴定管的精确度为0.01 mL,读数时不能由下而上读为27.90,而是自上而下,应读为26.10。
二、酸碱中和滴定的原理
该实验的原理实质就是建立定量关系:反应中酸提供的H+与碱提供的OH-的物质的量相等,即n(H+)=n(OH-),故c(H+)·V酸=c(OH-)·V碱,从而根据已知的酸(碱)浓度、测量出的酸碱体积求出未知的碱(酸)浓度。据此,还可以进行氧化还原滴定、沉淀滴定等。示例:
(1)已知KMnO4在酸性条件下能将草酸钠(Na2C2O4)氧化:
2MnO4(-)+5C2O4(2-)+16H+===2Mn2++10CO2↑+8H2O。为测定某含有杂质的草酸钠纯度(杂质不参加反应),取样品2.68 g配制成250 mL溶液,从中取出25.00 mL待测液置于锥形瓶中,再用0.0200 mol·L-1KMnO4标准溶液进行滴定,当滴入20.00 mL KMnO4溶液时恰好完全反应。由于酸性高锰酸钾溶液显紫红色,所以不需要指示剂,当看到加入最后1滴KMnO4溶液、锥形瓶中溶液立即由无色变成紫红色,且半分钟内不褪色时,即达到滴定终点。据此可求出草酸钠的质量,从而求得纯度。
(2)测定水的总硬度一般采用配位滴定法,在pH=10的氨性溶液中,以铬黑T作为指示剂,用EDTA(乙二胺四乙酸)标准溶液直接滴定水中的Ca2 、Mg2 。测定中涉及的反应有:①M2 (金属离子) Y4-(EDTA)=MY2-;②M2 (金属离子) EBT(铬黑T,蓝色)=MEBT(酒红色);③MEBT Y4-=MY2- EBT。达到滴定终点的现象是溶液恰好由酒红色变为蓝色,且半分钟内不恢复原色。
三、运用酸碱中和滴定原理进行相关计算
计算公式为c待=,不过代入标准液的体积时,要注意题给几组数据是否合理,应想到误差有一定的范围,把不合理数据舍去。示例:用0.1000 mol·L-1的盐酸来滴定未知浓度的NaOH溶液,某学生根据三次实验分别记录有关数据如下:
滴定次数 | NaOH溶液/mL | 0.1000 mol·L-1盐酸的体积/mL | ||
滴定前 | 滴定后 | 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 |
进行数据处理时,要注意到合理可用的盐酸体积之间应相差不能太大,第二次的测量结果和其他两次相比差别太大,说明该次操作出现错误,该结果不可信。因此计算时,酸溶液的体积应取第一、三次的平均值,然后代入公式可得出c(NaOH)的值,c(NaOH)=0.1044 mol·L-1。
四、酸碱中和滴定实验的误差分析
(1)读数的注意事项
根据计算式c待=分析:当用标准液滴定待测溶液时,c标、V待均为定值,c待的大小取决于V标的大小,代入的标准溶液体积大,结果偏高;代入的标准溶液体积小,结果偏低。对于仰视、俯视所造成的读数误差,可以用画图的形式来理解和记忆(如图),仰视所读的值比平视大,俯视所读的值比平视小,即读数可简记为“仰高俯低”。
- 中和滴定指示剂的选择
滴定终点的判断取决于溶液颜色的变化,因而所选指示剂是否合理也影响V标的大小。常见指示剂的变色范围如表:
指示剂 | 石蕊 | 甲基橙 | 酚酞 |
变色范围(pH) | 5.0~8.0 | 3.1~4.4 | 8.2~10.0 |
①石蕊的变色范围太大,不用做指示剂。
②强酸强碱生成的盐显中性,甲基橙或者酚酞均可作为指示剂。
③强酸弱碱生成的盐显酸性,如盐酸滴定氨水,应选择酸性下变色的指示剂甲基橙。
④强碱弱酸生成的盐显碱性,如NaOH滴定醋酸,应选择碱性下变色的指示剂酚酞。