高2下册鲁科版化学 第三章第4节离子反应(第2课时) 逐字稿-3,812字

  师:更好,欢迎进入化学课堂。上节课,我们学习了离子反应发生的条件。这节课,我们以酸碱中和定律为例,介绍离子反应的应用。

  首先,来看学习要求:了解酸碱中和滴定的概念;了解酸碱中和滴定实验的仪器;理解中和滴定实验的步骤与计算。

  那我们先用一道计算题拉开实验的序幕,请同学们在草稿纸上列式计算氢氧化钠溶液的浓度。这道题中,酸碱反应的实质是溶液中氢离子的物质的量和氢氧根离子的物质的量相等。由此,我们可以得出氢氧根离子浓度等于盐酸的物质的量浓度乘上盐酸的体积,再除以氢氧根离子所在溶液的体积。

  这道题只是酸碱中和滴定的简单理论计算,如何将它转化为实验步骤呢?同学们思考一下,在这个反应里,氢氧化钠溶液的浓度是通过标准盐酸的浓度、盐酸的体积以及氢氧化钠溶液的体积共同得出的。那在这个反应过程中,这些数据分别有什么意义呢?氢氧根离子的浓度是我们要测定的未知量,0.100摩尔每升的盐酸浓度是已知数据。要得出氢氧化钠溶液的浓度,必须先量取一定体积的氢氧化钠溶液,所以未知浓度的氢氧化钠溶液体积是实验前需要量取的数据。有了氢氧化钠溶液,中和时消耗盐酸的体积自然就成了我们要测定的数据。

  通过这个酸碱反应实例,我们得出酸碱中和滴定的原理:量取一定体积的未知浓度的酸或碱,滴入已知浓度的碱或酸至恰好完全中和,通过测出消耗的碱或酸溶液的体积,来计算未知酸或碱的浓度。这里有同学可能会问,什么是标准溶液?标准溶液就是已给出具体浓度的溶液。

  大家思考一下,根据这个实验原理,在实际实验操作过程中,哪些因素是酸碱中和滴定的关键呢?

  想必大家已有答案。从整个待测溶液浓度的计算式——标液的浓度乘上标液的体积,再除以待测液的体积可以看出,首先要量取一定体积的待测溶液,滴入酸时还要准确测出消耗的标液体积,这样才能算出未知酸碱的浓度。所以,关键因素之一是准确测量溶液的体积。另外,在酸碱中和反应中,要求恰好完全中和,但酸碱中和反应的实验现象很难观察,我们怎么知道反应恰好完全中和了呢?这就是要突破的第二个关键点。

  先看第一个关键因素——准确量取两种溶液的体积。我们学过,可以用烧杯、量筒来量取液体体积。烧杯量取体积比较粗略,量筒相对准确些,能读到小数点后一位数。我们还可以用酸式滴定管和碱式滴定管,从它们管径大小能感觉到,滴定管量取相同体积的液体更准确,滴定管读数能精确到小数点后两位数。

  在这三种量器中,我们优先选择滴定管。滴定管有酸式滴定管和碱式滴定管,它们具体构造是怎样的呢?酸式滴定管下部是一个活塞,碱式滴定管下部是一个带有玻璃球的橡皮管。再看它们上部,滴定管上部标注了使用温度以及滴定管的容积,0刻度在滴定管最上部,这很特殊。滴定管下部,最大容积下面也应充满液体。滴定管最小刻度是0.1毫升,但量取液体时要读出小数点后两位数。通过这些介绍可知,用酸式滴定管和碱式滴定管能突破准确量取溶液体积这个关键点。

  当然,除了滴定管,还有滴定管夹。那第二个问题,如何判断酸碱中和反应达到完全的节点呢?给大家一个线索,要判断酸碱中和反应恰好完全进行,应选择合适的指示剂。比如甲基橙,它的变色范围在3.1到4.4之间,pH小于3.1时呈红色,3.1到4.4时呈橙色,大于4.4时呈黄色;石蕊在pH小于5时是红色,5到8时是紫色,大于8时是蓝色;酚酞在pH小于8时无色,8到10时是浅红色,大于10时为红色。选择指示剂有两个原则:一是指示剂的pH变色范围要尽可能接近中和时的pH;二是颜色变化必须明显。

  以用标准盐酸滴定未知浓度的氢氧化钠这个实验为例,应选择什么指示剂呢?答案是甲基橙和酚酞,它们符合滴定指示剂的选择原则。有同学问石蕊为什么不行?石蕊的变色范围在5到8之间,变色范围较宽,而且颜色难以区分。比如常说某人混得好,红得发紫,紫得发黑,红、紫、蓝、黑这几种颜色很难直接判断出突变点。所以在滴定中作为指示剂,我们常选甲基橙和酚酞。

  大家思考一下,如果用标准盐酸逐步加入到氢氧化钠溶液中,用甲基橙或酚酞作指示剂,颜色突变时会有什么改变?用甲基橙作指示剂,氢氧化钠溶液刚开始呈黄色,随着酸逐滴加入,pH减小到pH值等于7时,颜色没有改变。所以会继续加酸,直到pH值为4.4时,溶液由黄色变为橙色,此时可认为滴定结束。为什么不在pH等于7时变色呢?主要是找不到合适的指示剂能在pH等于7时恰好变色,而在pH为4.4时计算结果与真实结果几乎无差异。

  再看酚酞,刚开始碱液中滴入酚酞溶液变红,加入酸溶液后pH变小,当pH值等于10时,溶液由红色变成浅红色,此时显然没达到终点,因为pH值不等于7。所以继续加酸,当pH值到8时,溶液从浅红色突然变为无色,这时可认为滴定结束。即便有一点小误差,对计算结果影响也不大。

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