考點21 酸鹼中和滴定
1．掌握酸鹼中和滴定的原理及反應實質。
2．學會酸鹼中和滴的操作方法步驟和指示劑的選擇。所使用的儀器名稱和特點、對儀器洗滌的要求。
3．能正確分析實驗操作中的誤差。
4．培養學生的實驗應用能力和分析問題解決問題的能力。
1.中和滴定的概念及原理
(1)概念：用已知物質的量濃度的酸（或鹼）來測定未知物質的量濃度的鹼（或酸）的方法。
(2)實質：中和反應。
(3)關鍵：①準確測定
②準確判斷
（答案：標準液和待測溶液的體積、反應的終點。）
2．中和滴定所用儀器
酸式滴定管、鹼式滴定管、錐形瓶、鐵架臺、滴定管夾、燒杯等
3．試劑：
標準液、待測液、指示劑；指示劑的作用：通過指示劑的顏色變化來確定滴定終點。
指示劑的選擇：變色要靈敏、明顯，一般強酸滴定強鹼用甲基橙，強鹼滴定強酸用酚酞。
4．中和滴定的操作（以標準鹽酸滴定naoh為例）
ⅰ、準備：
1）滴定管：
①檢驗酸式滴定管是否漏水
②洗滌滴定管後要用標準液洗滌2~3次，並排除管尖嘴處的氣泡
③注入標準液至「0」刻度上方2~3cm處
④將液面調節到「0」刻度（或「0」刻度以下某一刻度）
2）錐形瓶：只用蒸餾水洗滌，不能用待測液潤洗
ⅱ、滴定：
①用鹼式滴定管取一定體積的待測液於錐形瓶中，滴入1~2滴指示劑
②用左手握活塞旋轉開關，右手不斷旋轉振盪錐形瓶，眼睛注視錐形瓶中溶液顏色變化至橙色或粉紅色出現，記下刻度。
ⅲ、計算：每個樣品滴定2~3次，取平均值求出結果。
ⅳ、注意點：
①滴速：先快後慢，當接近終點時，應一滴一搖
②終點判斷：當最後一滴剛好使指示劑顏色發生明顯的改變而且半分鐘內不恢復原來的顏色，即為滴定終點。
5．中和滴定的誤差分析
原理：滴定待測液的濃度時，消耗標準溶液多，則結果偏高；消耗標準溶液少，則結果偏低。從計算式分析，當酸與鹼恰好中和時，有關係式：
c（標）·v（標）·n（標）=c（待）·v（待）·n（待）（c、v、n分別表示溶液物質的量濃度，溶液體積，酸或鹼的元數）。故c（待）=，由於 c（標）、n（標）、v（待）、n（待）均為定值，所以c（待）的大小取決於v（標）的大小，v（標）大，則c（待）大，v（標）小，則c（待）小。
6．中和滴定過程中的ph變化和滴定終點的判斷
①酸鹼滴定過程中，溶液的ph發生了很大的變化。若用標準的強酸溶液滴定未知濃度的強鹼溶液，則反應開始時溶液的ph很大，隨著強酸的滴入，溶液的ph逐漸減小；當二者恰好中和時溶液的ph為7；當酸過量一滴時，溶液立即變為酸性。若用強鹼滴定強酸則恰恰相反。
②根據滴定過程中的ph變化及酸鹼指示劑在酸性或鹼性溶液中的顏色變化，只要選擇合適的指示劑，即可準確判斷中和反應是否恰好進行。在實驗室裡選用的指示劑一般為酚酞，當用酸滴定鹼時，恰好中和時顏色由紅色剛好褪去；當用鹼滴定酸時，恰好中和時顏色由無色變為淺紅色。
7．中和滴定實驗主要儀器的使用
①中和滴定中使用的滴定管分酸式和鹼式兩種，使用時不能混用。酸式滴定管還可用於盛其他酸性或具有強氧化性的物質，鹼式滴定管還能用於盛裝其他鹼性物質。
②中和滴定中有關儀器的洗滌，滴定管在使用前經檢查後要進行洗滌，須先用自來水洗（必要時用特殊試劑洗）再用蒸餾水洗，然後再用待盛液潤洗2～3次。但錐形瓶用蒸餾水洗淨後不能再用待盛液潤洗，否則將會引起誤差。
③要注意滴定管的刻度，0刻度在上，往下越來越大，全部容積大於它的最大刻度值，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，也不得一次滴定使用兩滴定管酸（或鹼），也不得中途向滴定管中新增。
附：中和滴定實驗中的誤差因素
酸鹼中和滴定實驗中的誤差因素主要來自以下6個方面。
（一）儀器潤洗不當
1.盛標準液的滴定管用蒸餾水洗滌後未用標準液潤洗。
分析：這時標準液的實際濃度變小了，所以會使其用量有所增加，導致c待測液（物質的量濃度）的測定值偏大。
2.盛待測液的滴定管或移液管用蒸餾水洗滌後未用待測液潤洗。
分析：這時實際所取待測液的總物質的量變少了，所以會使標準液的用量減少，導致c待測液的測定值偏少。
3.錐形瓶用蒸餾水洗滌後再用待測液潤洗。
分析：這時待測液的實際總量變多了，使標準液的用量增加，導致c待測液的測定值偏大。
（二）讀數方法有誤
1.滴定前仰視，滴定後俯視。
分析：由圖1可知：
仰視時：觀察液面低於實際液面。
俯視時：觀察液面高於實際液面。
所以滴前仰視v前液偏大，滴後俯視v後測偏小。這樣v標準液（v標=v後測－v前測）的值就偏小，導致c待測液偏小。
2.滴定前俯視，滴定後仰視
分析：同理推知v標準液偏大，c待測液偏大。
（三）操作出現問題
1.盛標準液的滴定管漏液。
分析：這樣會增加標準液的實際用量，致使c待測液的測定值偏大。
2.盛待測液的滴定管滴前尖嘴部分有氣泡，終了無氣泡（或前無氣泡後有氣泡）。
分析：對於氣泡的前有後無，會把v標準液的值讀大，致使c待測液的值偏大。反之亦反。
3.振盪錐形瓶時，不小心將待測液濺出。
分析：這樣會使待測液的總量變少，從而標準液的用量也減少，致使c待測液的值偏小。
4.滴定過程中，將標準液滴到錐形瓶外。
分析：這樣會增加標準液的用量，使c待測液的值偏大。
5.移液時，將移液管（無「吹」字）尖嘴處的殘液吹入錐形瓶中。
分析：這樣會使待測液的總量變多，從而增加標準液的用量，致使c待測液的值偏大。
6.快速滴定後立即讀數。
分析：快速滴定會造成：當已達終點時，尚有一些標準液附著於滴定管內壁，而此時立即讀數，勢必造成標準液過量，而導致c待測液的值偏大。
（四）指示劑選擇欠妥
1.用強酸滴定弱鹼，指示劑選用酚酞。
分析：由於滴定終點溶液呈酸性，選用酚酞勢必造成酸的用量減少，從而導致c待測液的測定值偏小。
2.用強鹼滴定弱酸，指示劑選用甲基橙。
分析：同樣，由於終點時溶液呈鹼性，選用甲基橙也勢必造成鹼的用量減少，從而致使c弱酸的測定值偏小。
（注：①強酸滴定弱鹼，必選甲基橙；②強鹼滴定弱酸，必選酚酞；③兩強相滴定，原則上甲基橙和酚酞皆可選用；④中和滴定，肯定不用石蕊）
（五）終點判斷不准
1.強酸滴定弱鹼時，甲其橙由黃色變為紅色停止滴定。
分析：終點時的顏色變化應是由黃變橙，所以這屬於過晚估計終點，致使c待測液的值偏大。
2.強鹼滴定弱酸時，酚酞由無色變為粉紅色時立即停止滴定（半分鐘後溶液又變為無色）
分析：這屬於過早估計終點，致使c待測液的值偏小。
3.滴至終點時滴定管尖嘴處半滴尚未滴下（或一滴標準液附著在錐形瓶內壁上未擺下）
分析：此時，假如把這半滴（或一滴）標準液滴入反應液中，肯定會超過終點。所以，這種情況會使c待測液的值偏大。
（六）樣品含有雜質
用固體配製標準液時，樣品中含有雜質。
1.用鹽酸滴定含na2o的naoh樣品。
分析：由於1 mol hcl~40 g naoh，而1 mol hcl~31 g na2o，所以實際上相當於naoh質量變大了，最終使w(naoh)的值偏大。
2.用含na2co3的naoh標準液滴定鹽酸。
分析：若以酚酞作指示劑，由於1 mol hcl~40 g naoh而1 mol hcl~106 g na2co3~80 g naoh，所以這實際上相當於v(naoh)變大了，最終導致c鹽酸的值偏大。
【例1】 有①②③三瓶體積相等、濃度都是1 mol·l－1的hcl溶液，將①加熱蒸發至體積減少一半，在②中加入少量ch3coona固體（加入後溶液仍呈強酸性），③不作改變，然後以酚酞作指示劑，用naoh溶液滴定上述三種溶液，所消耗的naoh溶液的體積是（ ）
ab．③＞②＞①
cd．①＝②＝③
解析：這是一道有關化學實驗、酸鹼中和滴定、電離平衡移動、鹽類水解等的綜合題。「陷阱」設在①中，蒸發時溶液中的水分子和hcl分子將同時揮發出來，溶液中鹽酸濃度要降低；對於②中加入ch3coona固體，ch3coo－+h+ch3cooh，但用naoh溶液中和時，ch3cooh也同時被中和，所以消耗naoh的體積不會變化。
答案：c
【例2】 取相同體積（0.025 l）的兩份0.01 mol·l－1 naoh溶液，把其中乙份放在空氣中一段時間後，溶液的ph填「增大」「減小」或「不變」），其原因是
用已知濃度的硫酸溶液中和上述兩份溶液，其中第乙份（在空氣中放置一段時間）所消耗硫酸溶液的體積為v（a），另乙份消耗硫酸溶液的體積v（b），則：
(1）以甲基橙為指示劑時，v（a）和v（b）的關係是
(2）以酚酞為指示劑時，v（a）和v（b）的關係是
解析：naoh溶液放置於空氣中，因naoh與空氣中co2反應造成naoh減少，故溶液的ph減小。用h2so4滴定na2co3溶液，反應分兩個階段進行：
①h++co====hco（此時溶液呈弱鹼性）
②h++hco====co2↑+h2o（此時溶液呈弱酸性）
滴定過程中，按哪種反應進行，取決於選擇的指示劑。
(1）若選用甲基橙作指示劑，因其變色範圍在ph=3.1～4.4。
故滴定反應按②進行，由關係式：2naoh na2co3co2↑可知消耗的h2so4量不變，故答案為v（a）=v（b）。
(2）若選用酚酞作指示劑，酚酞的變色範圍為ph=8～10，滴定反應按①進行，由關係式：2naohna2co3nahco3可知消耗h2so4的量減少，故答案為v（a）＜v（b）。
答案： 減小因naoh與空氣中co2反應，造成naoh減少，故溶液ph減小
(1）v（a）=v（b）
(2）v（a）＜v（b）
【例3】測血鈣的含量時，可將2.0 ml血液用蒸餾水稀釋後，向其中加入足量草酸銨（nh4）2c2o4晶體，反應生成cac2o4沉澱。 將沉澱用稀硫酸處理得h2c2o4後，再用kmno4某酸性溶液滴定，氧化產物為co2，還原產物為mn2+，若終點時用去20.
0 ml 1.0×10－4 mol·
l－1的kmno4溶液。
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