第一節 酸鹼滴定的步驟
氫氧化鈉標準溶液滴定稀氫氯酸的操作過程
酸鹼滴定是利用酸和鹼之間的中和作用,來判斷樣本中酸或鹼的含量或濃度。

我們將以一已知濃度的氫氧化鈉標準溶液,滴定未知濃度的稀氫氯酸為例,詳細介紹酸鹼滴定完整的操作過程。點擊相應的步驟,以觀看具體操作。

進行酸鹼滴定的操作流程圖
進行酸鹼滴定的操作流程圖
第一步:將 \(\text{25}\text{.0}\ \text{c}{{\text{m}}^{\text{3}}}\) 的氫氧化鈉標準溶液加入錐形瓶中。
  1. 先用蒸餾水,再用氫氧化鈉標準溶液清洗一支乾淨的 \(\text{25}\text{.0}\ \text{c}{{\text{m}}^{\text{3}}}\) 的移液管。
  2. 用清洗過的移液管和移液管膠泵,向乾淨的錐形瓶中移取 \(\text{25}\text{.0}\ \text{c}{{\text{m}}^{\text{3}}}\) 的氫氧化鈉標準溶液。
將 \(\text{25}\text{.0}\ \text{c}{{\text{m}}^{\text{3}}}\) 的氫氧化鈉標準溶液加入錐形瓶中
第二步:向錐形瓶中加入適當的酸鹼指示劑。
  1. 把 \(2\) 滴甲基橙試劑加入到錐形瓶內。
  2. 搖勻,並記錄指示劑在氫氧化鈉溶液中呈現的顏色。
向錐形瓶中加入適當的酸鹼指示劑
第三步:將待滴定的稀氫氯酸裝入滴定管中。
  1. 把一支 \(\text{50 mL}\) 的滴定管垂直固定在鐵架上。
  2. 先用蒸餾水,再用稀氫氯酸清洗滴定管。
  3. 關閉活塞,用漏斗把稀氫氯酸加入滴定管中。
  4. 開啟活塞數秒,確保滴定管的末端沒有氣泡
  5. 裝妥儀器,記錄開始時滴定管的讀數。
將待滴定的稀氫氯酸裝入滴定管中
第四步:進行酸鹼滴定操作。
  1. 將滴定管內的稀氫氯酸緩緩加入錐形瓶中,並不停搖動錐形瓶,以確保兩種溶液充分反應
  2. 當移液管內的稀氫氯酸加入錐形瓶瞬間溶液變色時,改為逐滴加入。
  3. 直至停留 \(10\) 秒指示劑也不褪色為止。
  4. 記錄滴定管的最後讀數,計算第一次滴定的滴定值(最後讀數 \(-\) 起始讀數)。
酸鹼滴定操作
第五步:重複上述滴定操作,增加準確性。
  1. 重複上述滴定操作,直至取得三個差距不超過 \(\text{0}\text{.1}\ \text{c}{{\text{m}}^{\text{3}}}\) 的滴定值。
  2. 用上述三個滴定值計算平均滴定值

在酸鹼滴定實驗中,某同學進行了四次操作。下表中記錄了該同學實驗前後滴定管的讀數,根據下表數據,計算平均滴定值。

滴定管讀數 \(\left( \text{c}{{\text{m}}^{3}} \right)\) 起始讀數 最終讀數 所需體積 是否有效
第一次 \(0.80\) \(23.35\)
第二次 \(0.32\) \(22.90\)
第三次 \(3.56\) \(27.62\)
第四次 \(6.34\) \(28.85\)

根據上述表格中的數據可知,此次滴定的平均值為 \(\text{c}{{\text{m}}^{3}}\)。

提示:

  • 滴定所需體積等於滴定管最終讀數與起始讀數之差。
  • 滴定實驗要重複三次,直至取得三個滴定差距不超過 \(\text{0}\text{.1}\ \text{c}{{\text{m}}^{\text{3}}}\) 的滴定值。
  • 滴定平均值為上述三次滴定值的平均值。
第六步:滴定數據處理。
  1. 寫出氫氧化鈉與氫氯酸反應的化學方程式。
  2. 計算 \(\text{25}\text{.0}\ \text{c}{{\text{m}}^{\text{3}}}\) 氫氧化鈉標準溶液中,含有氫氧化鈉的摩爾數。
  3. 根據方程式計算所需氫氯酸的摩爾數。
  4. 利用平均滴定值計算稀氫氯酸的摩爾濃度。

在一滴定實驗中,把 \(\text{25}\text{.0}\ \text{c}{{\text{m}}^{\text{3}}}\) 的 \(0.150\ \text{mol}\ \text{d}{{\text{m}}^{-3}}\) 氫氧化鈉溶液移放至錐形瓶中,與滴定管中的稀氫氯酸進行滴定。數據顯示,三次滴定平均值為 \(\text{22}\text{.55}\ \text{c}{{\text{m}}^{\text{3}}}\)。計算可知,稀氫氯酸的濃度為 \(\text{mol}\ \text{d}{{\text{m}}^{-3}}\)。(答案保留至小數點後第三位。)

題解:

反應涉及的方程式:\[\text{NaOH}\left( \text{aq} \right)\ \text{+}\ \text{HCl}\left( \text{aq} \right)\ \to \ \text{NaCl}\left( \text{aq} \right)\ \text{+}\ {{\text{H}}_{\text{2}}}\text{O}\left( \text{l} \right)\]

可以看出:完全中和時,氫氧化鈉的摩爾數 = 氫氯酸的摩爾數。

\(\text{25}\text{.0}\ \text{c}{{\text{m}}^{\text{3}}}\) 的 \(0.150\ \text{mol}\ \text{d}{{\text{m}}^{-3}}\) 氫氧化鈉溶液中含有氫氧化鈉的摩爾數 \(=\) \[25.0\ \text{c}{{\text{m}}^{3}}\ \times \ 0.150\ \text{mol}\ \text{d}{{\text{m}}^{-3}}\ \text{=}\ 3.75\ \times {{10}^{-3}}\ \text{mol}\]

所以, \[\begin{align} \text{氫氯酸的濃度} &= \frac{\text{氫氯酸的摩爾數}}{\text{氫氯酸的體積}}\ \text{=}\ \frac{\text{氫氧化鈉的摩爾數}}{\text{氫氯酸的體積}}\ \\ &= \frac{\text{3}\text{.75}\ \times \ \text{1}{{\text{0}}^{-3}}\ \text{mol}}{\text{22}\text{.55}\ \text{c}{{\text{m}}^{\text{3}}}}\ \text{=}\ 0.166\ \text{mol}\ \text{d}{{\text{m}}^{-3}} \\ \end{align}\]

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