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中和滴定与滴定曲线

中和滴定と滴定曲線

II 物質の状態と変化 / 酸・塩基
一句话结论

中和点的 pH 由生成的盐决定,不一定是 7;指示剂必须选变色域落在突跃段里的那个。弱酸强碱用酚酞,强酸弱碱用甲基橙,强酸强碱两者都行,弱酸弱碱都不能用。

滴定到接近终点时,再滴一滴,溶液的颜色就整片变了。为什么最后那一滴的效果比前面几十滴加起来还明显?因为中和点附近 pH 会突跃 —— 而指示剂就是靠这个突跃工作的。看懂滴定曲线,指示剂该选哪个就不用背。

为什么是这样

滴定的原理很直接:用浓度已知的溶液(标准溶液)去中和浓度未知的溶液,记下恰好中和时用掉的体积,再代入上一节的 acV=bc1V1 就能反算浓度。难点不在计算,在怎么知道「恰好」到了。

答案在滴定曲线上。中和点附近,溶液里剩余的 H+ 或 OH− 已经极少,所以再加一点点酸或碱,浓度就会成倍变化 —— pH 在中和点附近急剧突跃。强酸强碱的滴定里,这个突跃能从 pH 3 一直冲到 11。所以只要用一种「在这段 pH 里变色」的物质,就能看见终点。

而突跃发生在哪个 pH 区间,取决于生成的盐(上一节的「谁强跟谁」)。强酸强碱 → 中和点 pH ≈ 7;强酸弱碱 → 偏酸性,pH < 7;弱酸强碱 → 偏碱性,pH > 7。弱酸弱碱的情况最麻烦:pH 变化很平缓,根本没有突跃 —— 所以任何指示剂都用不了。

四种组合的滴定曲线与指示剂选择强酸 + 强碱中和点 pH ≈ 7两种都可用强酸 + 弱碱中和点 pH < 7甲基橙弱酸 + 强碱中和点 pH > 7酚酞弱酸 + 弱碱中和点 pH ≈ 7都不能用2712酚酞的变色域 8.3〜10.0甲基橙的变色域 3.1〜4.4中和点的 pH 不一定是 7 —— 指示剂要选变色域落在突跃段里的那个

定量表达

两种常用指示剂的变色域要记住:酚酞 8.3〜10.0(无色 → 红),甲基橙 3.1〜4.4(红 → 黄)。选择规则只有一句:变色域必须落在滴定曲线的突跃段里。

四种组合对应四种答案。强酸+强碱:突跃跨过 3〜11,两种指示剂都可用。强酸+弱碱:中和点偏酸性,只有甲基橙的变色域在突跃里 —— 用甲基橙。弱酸+强碱:中和点偏碱性 —— 用酚酞。弱酸+弱碱:没有突跃,两种都不能用(要改用电导率等方法)。

器具的洗涤方式也是常考点,而且规则不统一,要按「体积准不准要紧吗」来理解。移液管与滴定管要用待装溶液润洗2〜3 次 —— 残留的纯水会稀释溶液,改变溶质的物质量。锥形瓶用纯水洗后可以带水使用 —— 里面溶质的物质量不变,加点水不影响。容量瓶也可带水 —— 反正最后要加水到刻线。但三者都不能加热干燥:玻璃受热变形,体积就不准了。

标准溶液为什么常用草酸二水合物 (COOH)2·2H2O 而不是氢氧化钠?因为氢氧化钠有强潮解性、还会吸收空气里的二氧化碳,称出来的质量对不上实际组成;草酸二水合物既不潮解也不风化,组成稳定,能称准。

怎么用

先判断酸与碱各自的强弱,由此定中和点偏哪一侧,再选指示剂。这三步顺序固定,不要凭「见过这个组合」去回忆。

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