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滴定终点与指示剂的选择

发奋学习网| http://www.ff70.com |高一化学教学设计|人气:187次| 06-23
滴定终点与指示剂的选择 酸碱中和滴定的关键:一要准确测定出参加中和反应的酸、碱溶液的体积;二要准确判断中和反应是否恰好完全反应。   酸碱指示剂可在中和反应终点时出现颜色变化,因此终点判断须选择合适指示剂。   酸碱恰好完全中和的时刻叫滴定终点,为准确判断滴定终点,须选用变色明显,变色范围的pH与恰好中和时的pH吻合的酸碱指示剂。   指示剂的变色范围越窄越好,pH稍有变化,指示剂就能改变颜色。石蕊溶液由于变色范围较宽,且在滴定终点时颜色的变化不易观察,所以在中和滴定中不采用。   酚酞和甲基橙是中和滴定时常用的指示剂,其变色范围分别是:甲基橙的pH在3.1~4.4之间,酚酞的pH在8.2~10.0之间。如用0.1000 mol/L的NaOH溶液去滴定20.00 mL 0.1000 mol/L 的盐酸溶液,理论上应用去NaOH溶液20.00 mL,这时溶液的pH=7。但如果用酚酞作指示剂,在它所指示的滴定终点时,pH≠7,而是在8.2~10.0之间。实际计算表明,当滴定到终点时,溶液的pH并不一定等于7,而是存在误差的。这是由指示剂的变色范围所导致的,所造成的误差是在许可范围之内,可以忽略不计。   溶液颜色的变化由浅到深容易观察,而由深变浅不易观察。强酸强碱之间的互滴,尽管甲基橙或酚酞都可以选用。但为了减小误差,应选择在滴定终点时使溶液颜色由浅变深的指示剂。如强酸滴定强碱时,甲基橙加在碱里,达到滴定终点时,溶液颜色由黄色变橙色,易于观察,故选择甲基橙。用强碱滴定强酸时,酚酞加在酸中,达到滴定终点时,溶液颜色由无色变浅红色,易于观察,故选择酚酞。   若酸与碱中有一方是弱的,则要根据中和后所得的盐溶液的pH来确定选择哪一种指示剂。一般说来:强酸中和弱碱时,选择甲基橙(变色范围pH在3.1~4.4之间,生成的强酸弱碱盐显酸性);强碱中和弱酸时,选择酚酞(变色范围pH在8.2~10.0之间,生成的强碱弱酸盐显碱性)。   一、选择指示剂   【例题1】已知常温、常压下,饱和CO2的水溶液的pH=3.9,则可推断用标准盐酸溶液滴定碳酸氢钠水溶液时,适宜选择的指示剂及滴定终点时颜色变化的情况是(    )。 A. 石蕊,由蓝变红      B. 甲基橙,由橙变黄 C. 酚酞,红色褪去      D. 甲基橙,由黄变橙   解析:标准盐酸溶液滴定碳酸氢钠水溶液时,发生的反应是:NaHCO3 + HCl === NaCl + CO2↑+ H2O,滴定终点时pH=3.9,因此滴定终点时溶液显酸性,指示剂选用甲基橙(3.1~4.4),滴定终点时溶液pH降低到3.9,颜色由黄变橙。 答案:D   【例题2】(08年全国理综Ⅱ)实验室现有3种酸碱指示剂,其pH变色范围如下:           甲基橙:3.1~4.4     石蕊:5.0~8.0    酚酞:8.2~10.0 用0.1000 mol/L NaOH溶液滴定未知浓度的CH3COOH溶液,反应恰好完全时,下列叙述中正确的是 A. 溶液呈中性,可选用甲基橙或酚酞作指示剂 B. 溶液呈中性,只能选用石蕊作指示剂 C. 溶液呈碱性,可选用甲基橙或酚酞作指示剂 D. 溶液呈碱性,只能选用酚酞作指示剂   解析0.1000 mol/L NaOH溶液滴定未知浓度的CH3COOH溶液,反应恰好完全时,生成CH3COONa是强碱弱酸盐,因发生水解而使溶液显碱性,故选择酚酞作指示剂误差最小。若选用甲基橙,在甲基橙的变色范围内,NaOH的量不足,导致测定出的CH3COOH浓度偏小。石蕊变色范围太宽,误差大,且颜色变化不明显,不能作酸碱中和反应的指示剂。因此,应选用酚酞作指示剂。   答案:D   点拨:酸中中和滴定的要点是准确判断滴定终点,关键是根据滴定过程中的pH变化及酸碱指示剂在酸性或碱性溶液中的颜色变化,选择合适的指示剂。在实验室里一般选用酚酞或甲基橙作指示剂,石蕊由于颜色变化不明显,因此滴定时不宜使用。指示剂的变色范围与酸碱中和后的溶液的pH越接近越好,且变色要明显,通常情况下,酸滴定碱,选择甲基橙;碱滴定酸选择酚酞。如果酸碱有一方是弱的,酸碱恰好中和时,所得溶液不一定显中性,则应根据中和所得盐溶液的pH来确定选用上述哪种指示剂,若恰好中和时溶液显酸性,应选择在酸性范围内变色的指示剂——甲基橙,若恰好中和时溶液显碱性,应选择在碱性范围内变色的指示剂——酚酞。   二、描述滴定终点   【例题3】下列各项错误的酸碱中和滴定实验中,属于终点现象判断不正确的是  

  锥形瓶 滴定管 指示剂 滴定管类型 滴定终点标志
A NaOH溶液 盐酸 酚酞 酸式 滴定管 红色变成无色,半分钟内溶液颜色无变化
B 盐酸 NaOH溶液 甲基橙 酸式 滴定管 红色变成橙色,半分钟内溶液颜色无变化
C 盐酸 氨水 甲基橙 酸式 滴定管 红色变成橙色,半分钟内溶液颜色无变化
D NaOH溶液 醋酸溶液 紫色石蕊 碱式 滴定管 蓝色变成紫色色,半分钟内溶液颜色无变化


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  解析:A项,滴定终点的标志是红色刚好变成无色,且半分钟内溶液颜色无变化。因为如果滴加盐酸过量,溶液仍然是无色,因此A项属于终点现象描述错误;B项、C项应用碱式滴定管,属于仪器选择错误;D项,指示剂、滴定管选择度错误。   答案:A   三、选择指示剂测定样品中一种成分   【例题4】用酸碱中和滴定法测定氢氧化钠的混合液中氢氧化钠的含量时,可先在混合液中加入过量的氯化钡,使CO32全部转变成碳酸钡沉淀,然后,用标准盐酸滴定。 (1)用酚酞作指示剂,向混有碳酸钡的氢氧化钠混合物中滴加盐酸,不会使碳酸钡沉淀溶解而能测定氢氧化钠的含量,理由是______________。   (2)若改用甲基橙作指示剂,则对测定结果的影响是________(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。   解析:在碳酸钡和氢氧化钠的混合物中,滴加盐酸,氢氧化钠与先盐酸反应。用酚酞指示滴加盐酸到弱碱性,而碳酸钡无法与盐酸反应,用甲基橙指示滴加盐酸到酸性,碳酸钡将与盐酸反应。   答案:(1)酚酞在弱碱性条件下变色(pH:8.2~10.0),所以用酚酞作指示剂,滴加盐酸到弱碱性,盐酸只与氢氧化钠反应,不与碳酸钡反应。   (2)偏高   【例题5】用中和滴定的方法测定NaOH和Na2CO3混合溶液中NaOH的含量时,可先在混合液中滴加过量的BaCl2溶液,使Na2CO3完全变成BaCO3沉淀,然后用标准盐酸滴定(用酚酞作指示剂)。   (1)向混有BaCO3沉淀的NaOH溶液中滴入盐酸,______(填“会”或“不会”)使BaCO3溶解而影响测定NaOH的海量,理由是_________。   (2)滴定终点时溶液的颜色由_______变为_______。   (3)滴定时,若滴定管中的滴定液一直下降到活塞处才达到滴定终点,______(填“能”或“不能”)由此得出准确的滴定结果。   (4)______(填“能”或“不能”)改用甲基橙作指示剂。若使用甲基橙作指示剂,则测定结果______(填“偏高”、“偏低”或“正确”)。   答案:(1)不会 当酚酞刚变色时,盐酸只与氢氧化钠作用,不与碳酸钡反应 (2)浅红色 无色(3)不能 (4)不能 偏高   【例题3】取体积均为25 mL浓度均为0.10 mol/L的两份 NaOH溶液,把其中一份放在空气中,一段时间后溶液的pH_____(填“增大”、“减小”或“不变”),其原因是_____。   用已知浓度的硫酸溶液中和上述两份溶液,若中和第一份(在空气中放置一段时间)所消耗硫酸溶液的体积为VA,另一份消耗硫酸溶液的体积为VB,则:   (1)以甲基橙为指示剂时,VA与VB的关系是________________。   (2)以酚酞为指示剂时,VA与VB的关系是___________________。   解析NaOH溶液置于空气中,因NaOH与空气中的CO2反应,使NaOH的浓度减小,因此溶液的pH减小。用硫酸滴定Na2CO3溶液,反应分两个阶段进行:①H+ + CO32 = HCO3(此时溶液显弱碱性);②H+ + HCO3 = H2O + CO2↑(此时溶液显弱酸性)。滴定过程按哪种反应进行,取决于选择的指示剂。因此(1)以甲基橙为指示剂时,因其变色范围pH在3.1~4.4之间,由2NaOH → Na2CO3 → CO2 → H2SO4可知,消耗的H2SO4的量不变,因此有VA=VB;(2)以酚酞为指示剂时,酚酞的变色范围pH在8.2~10.0之间,滴定按①进行,消耗的硫酸的量减少,因此有VA<VB  答案:pH减小   原因见解析    (1)VA=VB  (2)VA<VB   【例题4】双指示剂法可用来测定由NaOH、NaHCO3、Na2CO3中的一种或几种物质组成的混合物的含量,具体做法是:向待测液中加入酚酞,用盐酸标准溶液滴定,当红色退去时,NaOH完全被中和,且Na2CO3完全转化为NaHCO3,这时消耗V1 mL盐酸,然后再向待液中加入甲基橙,再继续滴加盐酸标准溶液,当溶液由黄变橙时,NaHCO3被转化为NaCl,这时消耗V2 mL盐酸。   (1)       判断物质的组成,用NaOH、NaHCO3、Na2CO3填写下表的空格:  

V1V2 的变化 V1≠0 V2=0 V1=0 V2≠0 V1V2≠0 V1V2>0 V2V1>0
式 样 成 分          


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  (2)若盐酸浓度为0.5 mol/L,含惰性杂质的混合物重1.20 g,V1为30.00 mL   ,V2为5.00 mL,求各成分的质量分数。   解析(1)用酚酞作指示剂时,发生下面两个反应:   Na2CO3 +HCl = NaHCO3 + NaCl;NaOH + HCl = NaCl + H2O   用甲基橙作指示剂时反应为:NaHCO3 +HCl = NaCl + H2O + CO2    此外溶液中NaOH和NaHCO3不能共存,因为还要发生如下反应:   NaOH + NaHCO3 = Na2CO3 + H2O,原混合物可分为以下五种情况来讨论:   ①若只含NaOH,则V1≠0,V2=0;   ②若只含NaHCO3,则V1=0,V2≠0;   ③若只含Na2CO3,则V1V2≠0;   ④若含NaOH和Na2CO3,则V1V2>0;   ⑤若含Na2CO3和NaHCO3,则V2V。1>0 由此可知,题中各情况下式样的成分为:①NaOH;②NaHCO3;③Na2CO3;④含NaOH和Na2CO3;   ⑤含Na2CO3和NaHCO3。   (2)由于V1V故该试样是由NaOH和Na2CO3以及惰性杂质组成。2>0, 设NaOH含量为x   Na2CO3 → HCl → NaHCO3 → HCl   1        1         1        1           5 mL               5 mL   NaOH       →         HCl   1                     1   x            (30-5)×10-3×0.5 mol   解得x = 0.0125 mol,故m(NaOH) = 0.0125×40 g = 0.5 g   n(Na2CO3) = n(HCl) = 5×10-3×0.5 mol = 0.0025 mol   m(Na2CO3) = 0.0025 mol×106 g/mol = 0.265 g w(NaOH) = ×100% = 41.67%   w(Na2CO3) = ×100% = 22.1%   其它杂质的质量分数为:   1-41.67%-22.1% = 36.23%   答案:见解析。   点拨:为了测定某混合物的组成,可根据混合物中各成分的性质,依据反应中特定的定量关系,以及反应过程中溶液的 变化,采用两种不同的指示剂来进行滴定。求解时要注意各阶段反应中的定量关系。   说明:(1)酸碱恰好中和时溶液不一定呈中性,最终溶液的酸碱性还是取决于生成盐的水解情况。 (2)滴定终点与完全中和是有差距的,滴定终点是指示剂变色点,完全中和点是酸碱恰好反应点。



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