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)酸堿中和滴定的簡單計算。 [學(xué)習(xí)重點] 1、酸堿中和滴定的原理 2、酸堿中和滴定的計量依據(jù)及計算 教學(xué)過程 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： 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.實驗操作 (1)儀器:滴定管(酸式,堿式),移液管,錐形瓶,燒杯,鐵架臺,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)越來越大,全部容積大于它的最大刻度值,因為下端有一部分沒有刻度.滴定時,所用溶液不得超過最低刻度,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,潤洗,裝液,趕氣泡,調(diào)液面. ②滴定:移取待測液,加指示劑(2-3滴),滴定,判斷終點,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.實驗誤差分析 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,要做好本實驗,必須各個環(huán)節(jié)都要注意. 【操作要點】 以HCl滴定NaOH溶液為例，說明滴定操作的要點以HCl滴定NaOH溶液為例，說明滴定操作的要點 (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，并固定在滴定臺上。在滴定管下放一小燒杯，調(diào)整液面到“0”或“0”以下某個刻度，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)作圓周運動。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)整個滴定過程，左手旋塞，右手搖瓶，眼睛始終注視錐形瓶內(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)滴定開始時，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)點時，應(yīng)滴入一滴停下來振蕩一會兒，再滴入一滴再停下來振蕩一會兒。當(dāng)?shù)稳胍坏嘻}酸黃色變?yōu)槌壬?，且在半分鐘?nèi)不變色時，即達(dá)到滴定終點。 (6)滴定達(dá)終點后，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0 關(guān)于酸堿中和滴定的一些問題 1．等當(dāng)點 當(dāng)?shù)渭拥臉?biāo)準(zhǔn)溶液和被測物質(zhì)恰好反應(yīng)時，這一時刻稱為等當(dāng)點。在酸堿中和滴定中，到達(dá)等當(dāng)點時溶液不一定都是中性的，有時呈酸性、有時呈堿性，這要看中和后生成鹽的性質(zhì)。強酸和強堿的中和滴定，在等當(dāng)點時溶液呈中性；強堿滴定弱酸，因生成的鹽又要水解，在等當(dāng)點時溶液呈堿性；同理，強酸滴定弱堿，在等當(dāng)點時溶液呈酸性。 2．滴定終點 酸堿中和滴定是否達(dá)到等當(dāng)點，在實際操作中通常是用酸堿指示劑的顏色變化來表示滴定的終點。酸堿指示劑顏色變化半分鐘不褪色的時刻，即為滴定終點。等當(dāng)點和滴定終點一般很難吻合，為了減少滴定誤差，需要選擇合適的指示劑，使滴定終點盡可能接近等當(dāng)點，這就涉及酸堿中和滴定指示劑選擇問題。 3．指示劑的選擇 酸堿中和滴定是通過指示劑顏色的變化來確定滴定終點. 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程中的pH值突變實范圍內(nèi). 一般地,強酸和強堿的中和滴定,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：顏色由紅剛好褪色。堿滴定酸時：顏色由無色到淺紅色 (2)甲基橙：酸滴定堿時：顏色由黃到橙色。堿滴定酸時：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，使滴定終點和等當(dāng)點重合，需要選擇適當(dāng)?shù)闹甘緞? 強酸與弱堿相互滴定時，應(yīng)選用甲基橙。強堿與弱酸相互滴定時，應(yīng)選用酚酞。 強酸與強堿相互滴定時，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)滴定終點時顏色變化不明顯，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顯示不同的顏色。中和滴定時選擇指示劑應(yīng)考慮以下幾個方面： (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)點時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)選擇在滴定終點時使溶液顏色由淺變深的指示劑。強酸和強堿中和時，盡管酚酞和甲基橙都可以用，但用酸滴定堿時，甲基橙加在堿里，達(dá)到等當(dāng)點時，溶液顏色由黃變紅，易于觀察，故選擇甲基橙。用堿滴定酸時，酚酞加在酸中，達(dá)到等當(dāng)點時，溶液顏色由無色變?yōu)榧t色，易于觀察，故選擇酚酞 (3)強酸和弱堿、強堿和弱酸中和達(dá)到滴定終點時，前者溶液顯酸性，后者溶液顯堿性，對后者應(yīng)選擇堿性變色指示劑(酚酞)，對前者應(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，中和滴定時指示劑的用量不可過多，溫度不宜過高，強酸或強堿的濃度不宜過大。 【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，則： c堿= 上述公式在求算濃度時很方便，而在分析誤差時起主要作用的是分子上的V酸的變化，因為在滴定過程中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)在實際操作中堿液外濺，其實際值減小，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)酸來測定堿的濃度時，c堿的誤差與V酸的變化成正比，即當(dāng)V酸的實測值大于其理論值時，c堿偏高，反之則偏低。即：c堿==BV酸 同理，用標(biāo)準(zhǔn)堿來滴定未知濃度的酸時亦然，即c酸=BV堿。 問題和討論 1．在進行中和滴定時，為什么要用標(biāo)準(zhǔn)液潤洗酸式滴定管2～3次？用酸液潤洗后，如果再用蒸餾水潤洗一次，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。 如果用蒸餾水潤洗滴定管后，當(dāng)加入酸溶液后，滴定管中殘存的水會使酸的濃度降低，使實驗中所消耗的酸的實際體積較理論值大，即使所測的濃度較實際值偏高。 2．滴定用的錐形瓶是否也要用待測的堿溶液潤洗？錐形瓶裝待測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洗。因為若用堿溶液潤洗，會使錐形瓶中殘留有堿液，在滴定時消耗的酸量會加大，使實驗測得的結(jié)果比理論值大。 錐形瓶不必保持干燥。因為在滴定時，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)計量關(guān)系時，即達(dá)到滴定終點。這與錐形瓶中是否有水沒有關(guān) 下面是用標(biāo)準(zhǔn)酸滴定待測堿而引起的結(jié)果變化情況 ： 實驗操作情況 對c堿的影響 ①開始滴定時滴定管尖嘴處留有氣泡 偏高 ②讀數(shù)開始時仰視，終止時俯視 偏低 ③到滴定終點時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)液潤洗 偏高 ⑤洗凈的錐瓶用待測堿潤洗 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 無影響 分析：對于表中①③④⑤⑥各項，標(biāo)準(zhǔn)液的實際用量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，則所得待測堿液的濃度c堿的數(shù)據(jù)較其實際濃度偏高；對于第⑦項V酸實際用量減少，則c堿偏低；對于⑧項，向待測液中加水稀釋，雖然稀釋后原待測液的濃度減小了，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，對待測堿液的濃度便不產(chǎn)生影響。 在讀數(shù)時，應(yīng)將滴定管放正，兩眼平視，視線與溶液凹面最低處水平相切。但在實際操作中，可能會出現(xiàn)視線偏高（俯視）或視線偏低（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)時均有可能出現(xiàn)，只不過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，在分析某一錯誤操作所得到的結(jié)果時，假設(shè)其它操作都是正確的。 錯誤操作 測定結(jié)果 錯誤原因 ①未潤洗堿式滴定管 偏高 標(biāo)準(zhǔn)堿被稀釋，V堿變大 ②用待測酸液潤洗錐形瓶 偏高 增加了待測酸量，V堿變大 ③未潤洗移液管或未潤洗用 偏低 待測酸液被稀釋，減小了待測酸 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滴定中錐形瓶內(nèi)的液體濺出 偏低 待測酸液減少，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)束時俯視讀數(shù) 偏低 V堿變小 ⑧滴定結(jié)束時仰視讀數(shù) 偏高 V堿變大