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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CO
2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:NaHCO
3 + HCl
=== NaCl + CO
2↑+ H
2O,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CH
3COOH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CH
3COOH溶液,反应恰好完全时,生成CH
3COONa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CH
3COOH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CO
32-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Na
2CO
3混合溶液中NaOH的含量时,可先在混合液中滴加过量的BaCl
2溶液,使Na
2CO
3完全变成BaCO
3沉淀,然后用标准盐酸滴定(用酚酞作指示剂)。
(1)向混有BaCO
3沉淀的NaOH溶液中滴入盐酸,______(填“会”或“不会”)使BaCO
3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”)。
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