影響酸堿中和滴定反應(yīng)終點(diǎn)指示劑顏色變化的因素

1、酸堿中和滴定反響終點(diǎn)指示劑顏色變化一、問(wèn)題提出酸堿中和滴定學(xué)習(xí)中，在課本的活動(dòng)與探究中，用酚酞指示NaOH滴定HCI， 滴定終點(diǎn)的顏色變化寫(xiě)著是無(wú)色變?yōu)榧t色。而同樣的問(wèn)題出現(xiàn)在江蘇高考題中給 的答案是無(wú)色變?yōu)榉奂t或淺紅色。由此將問(wèn)題遷移到甲基橙，用鹽酸滴定氫氧化 鈉溶液的顏色變化是黃色變?yōu)槌壬€是黃色變?yōu)榧t色？二、教材及頁(yè)碼1蘇教版選修四化學(xué)反響原理書(shū)本 P76,活動(dòng)與探究42、2007年江蘇省化學(xué)高考17題(1)三、理論分析與實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程強(qiáng)酸強(qiáng)堿在水溶液中是完全電離的，所以滴定時(shí)的反響為：H+OH-=H2O,現(xiàn)以 O.IOOOmol L-1NaOH 滴定 20.00mL0.1000mol L

2、-1HCI 為例(常溫)，討論強(qiáng) 酸強(qiáng)堿相互滴定時(shí)的滴定曲線(xiàn)和指示劑的選擇。(1) 滴定前：溶液的酸度等于鹽酸的原始濃度，即C ( H+) =0.1000mol L-1， pH=1.00。(2) 滴定開(kāi)始至化學(xué)計(jì)量點(diǎn)前：溶液的pH取決于剩余HCI的濃度。例如，當(dāng)?shù)?入 NaOH 溶液 18.00mL，此時(shí) C (H+) =0.1000mol L-1 x( ) -(20.00mL+18.00mL) =5.26x 10-3 mol L-1 ，pH=2.28;當(dāng)?shù)稳?NaOH 溶液 19.95mL， 此時(shí) C ( H+ ) =0.1000mol L-1 x ( 20.00mL-19.95mL )-4

3、1(20.00mL+19.95mL) =1.25x 10 mol L ，pH=3.90。(3) 化學(xué)計(jì)量點(diǎn)：滴入 NaOH溶液20.00mL，此時(shí)溶液恰好呈中性，pH=7.00。(4) 化學(xué)計(jì)量點(diǎn)后：溶液的堿度取決于過(guò)量NaOH的濃度。例如，滴入 NaOH 溶液 20.05mL，此時(shí) C (OH-) =0.1000mol L-1 x ( )-(20.05mL+20.00mL) =1.25x 10-4mol L-1，此時(shí) C ( H+) =8x 10-11，pH=10.1。 如此逐一計(jì)算，將計(jì)算結(jié)果列于下表中。用 0.1000mol- L-1NaOH 溶液滴定 20.00mL0.1000mol

4、L-1 鹽酸參加NaOH體積(mL)剩余HCl體積(mL)過(guò)量NaON體積(mL)pH0.0020.000.001.0015.005.000.001.8518.002.000.002.2819.900.100.003.6019.950.050.003.90*20.000.000.007.00*20.050.000.0510.10*20.100.000.1010.4022.000.002.0011.4025.000.005.0012.0540.000.0020.0012.52*突躍范圍 *計(jì)量點(diǎn)如果以NaOH溶液的參加體積為橫坐標(biāo)，以pH為縱坐標(biāo)繪圖，可得到如下 圖所示酸堿中和滴定曲線(xiàn)。中心II

5、mnbl. uj>i m “卜 1 '10203040V也從滴定開(kāi)始到參加 19.95mLNaOH溶 液，溶液的pH只改變了 2.9個(gè)單位，再滴入0.05mL 即一滴NaOH溶液，正 好是化學(xué)計(jì)量點(diǎn)，此時(shí)pH迅速增至7.0,再滴入0.05mLNaOH溶液，pH為10.10。 此后過(guò)量NaOH溶液所引起的pH的變化又越來(lái)越小。由此可見(jiàn)，在化學(xué)計(jì)量點(diǎn)前后，從剩余 0.05mL鹽酸到過(guò)量0.05mLNaOH溶 液，pH從3.90增大到10.10,變化近6.2個(gè)單位。pH的這種急劇的變化稱(chēng)為滴定 突躍，把對(duì)應(yīng)化學(xué)計(jì)量點(diǎn)前后的 pH變化范圍稱(chēng)為突躍范圍。突躍范圍是選擇酸 堿指示劑的根本依據(jù)

6、。顯然，最理想的酸堿指示劑應(yīng)該是恰好在化學(xué)計(jì)量點(diǎn)時(shí)變 色，但是在突躍范圍以?xún)?nèi)變色的指示劑，都可保證其滴定終點(diǎn)誤差小于土0.1%。因此，從數(shù)據(jù)分析中可知酚酞pH8.2 pH10.00滴定終點(diǎn)顏色變化應(yīng)為無(wú)色變 淺紅色、甲基橙pH3.1 pH4.4滴定終點(diǎn)顏色變化應(yīng)為紅色變橙色等，均 可用作酸堿中和滴定的指示劑。滴定突躍的大小與強(qiáng)酸或強(qiáng)堿溶液的濃度是有關(guān)的。上圖2為通過(guò)計(jì)算得到的不同濃度NaOH溶液與鹽酸的滴定曲線(xiàn)。可見(jiàn)，當(dāng)酸堿濃度均增大10倍時(shí)，滴定突躍局部的pH變化范圍增加約2個(gè)單位。假設(shè)用1.000mol L-1NaOH溶液 滴定1.000mol L-1鹽酸，其pH突躍范圍為2.911.1。此時(shí)假設(shè)以甲基橙為指示劑， 滴定終點(diǎn)顏色變化應(yīng)為紅色變黃色；如果以酚酞為指示劑，滴定終點(diǎn)顏色變化為 無(wú)色變紅色。假設(shè)用0.01 mol L-1NaOH滴定0.01mol L-1HCl，那么pH突躍范圍 為4.99.1,此時(shí)甲基橙不能作為指示劑，而應(yīng)選擇酚酞或甲基紅，此時(shí)酚酞顏色 變化應(yīng)為無(wú)色變淺紅色。強(qiáng)酸滴定強(qiáng)堿的情況與強(qiáng)堿滴定強(qiáng)酸的相似，只是pH的變化與此相反，下面的討論中亦是如此，因此不再贅述。四、結(jié)論滴定終點(diǎn)pH變化范圍與標(biāo)準(zhǔn)液的濃度有密切關(guān)系，濃度越大，滴定終點(diǎn)pH 的突變范圍就越大。而酸堿指示劑的變色 pH 范圍卻是相對(duì)固定的，所以不