酸堿指示劑會在中和反應終點出現顏色變化,因此終點判斷必須選擇合適的指示劑。
酸堿完全中和的時刻稱為滴定終點,為了準確判斷滴定終點,必須選用變色明顯的酸堿指示劑,變色範圍的pH值與適當中和的pH值相吻合。
中和滴定常用的指示劑有酚酞和甲基橙,其變色範圍分別為:甲基橙的 pH 值在 3.1 ~ 4.4 之間,酚酞的 pH 值在 8.2 ~ 10.0 之間。如果用 0.1000 摩爾/升 NaOH 溶液滴定 20.00 毫升 0.1000 摩爾/升鹽酸溶液,理論上應使用 20.00 毫升 NaOH 溶液,溶液的 pH 值為 7,但如果使用酚酞作為指示劑,在其指示的滴定終點處,pH≠7,而是在 8.2~10.0 之間。實際計算表明,當滴定到達終點時,溶液的 pH 值並不壹定等於 7,而是會有誤差。這是指示劑的顏色變化範圍造成的,由此產生的誤差在允許範圍內,可以忽略不計。
為了盡量減小誤差,強酸強堿之間互滴時,可選用甲基橙或酚酞。如果酸和堿中有壹方是弱酸,則要根據中和後所得鹽溶液的 pH 值來確定選用哪種指示劑。壹般來說:強酸中和弱堿時,選擇甲基橙(變色範圍 pH 在 3.1 至 4.4 之間,生成的強酸鹽和弱堿鹽顯酸性);強堿中和弱酸時,選擇酚酞(變色範圍 pH 在 8.2 至 10.0 之間,生成的強堿鹽和弱酸鹽顯堿性)。由於石蕊試液變色範圍大,且變色不明顯,在中和滴定中壹般不作為中和滴定的指示劑。
壹、指示劑的選擇
例1已知在常溫、常壓下,飽和二氧化碳水溶液的pH=3.9,可推斷用標準鹽酸溶液滴定碳酸氫鈉水溶液時,適宜選用的指示劑和滴定終點的顏色變化是
A.石蕊,由藍變紅 B.甲基橙,由橙變黃
C.酚酞,紅色褪去 D.甲基橙,由黃變橙
答案:用標準鹽酸溶液滴定碳酸氫鈉水溶液時,發生的反應是:
NaHCO3 + HCl === NaCl + CO2↑+ H2O,滴定終點的 pH 為 3.9,所以滴定終點時溶液呈酸性,指示劑選甲基橙(3.1~4.4),滴定終點時溶液的 pH 下降到 3.9,指示劑選甲基橙(3.1~4.4)。滴定終點溶液的 pH 下降到 3.9,顏色由黃色變為橙色。
答案:D
例題D
例 2 實驗室中有三種酸堿指示劑,其 pH 範圍如下:
甲基橙:溶液呈堿性,可選用甲基橙或酚酞作指示劑
D. 溶液呈堿性,只能選用酚酞作指示劑
答案:0.1000 mol/L NaOH溶液滴定未知濃度的CH3COOH溶液,反應完全,生成的CH3COONa是強堿弱酸鹽,因水解而使溶液呈堿性,故選用酚酞作指示劑誤差最小。如果選用甲基橙,在甲基橙的變色範圍內,NaOH 的用量不足,導致測定的 CH3COOH 濃度偏小。石蕊變色範圍過寬,誤差大,且變色不明顯,不能作為酸堿中和反應的指示劑。因此,應使用酚酞作為指示劑。
答案:DD
要點:酸中和滴定是為了準確測定滴定終點,關鍵是根據滴定過程中pH的變化和酸堿指示劑在酸性或堿性溶液中顏色的變化,選擇合適的指示劑。在實驗室中壹般使用酚酞或甲基橙作為指示劑,石蕊由於顏色變化不明顯,所以不適於滴定。指示劑的變色範圍與酸堿中和後溶液的酸堿度越接近越好,且變色要明顯,通常,酸滴定堿,選用甲基橙;堿滴定酸選用酚酞。如果酸堿偏弱,酸堿剛中和時,所得溶液不壹定呈中性,應根據中和所得鹽溶液的 pH 來確定選擇哪種指示劑,如果剛中和時溶液呈酸性,應選酸性範圍內的變色指示劑--甲基橙,如果剛中和時溶液呈堿性,應選堿性範圍內的變色指示劑。如果溶液剛中和時呈堿性,則應選擇在堿性範圍內變色的指示劑--酚酞。
二、描述滴定終點的現象
例3 下列酸堿中和滴定實驗中的錯誤,屬於終點現象的是不正確的是
答:A、滴定終點的標誌是紅色剛變為無色,且溶液的顏色在半分鐘內沒有變化。因為若鹽酸滴入過多,溶液仍為無色,故A項屬於終點現象描述錯誤;B、C項應用堿性滴定管,屬於儀器選擇錯誤;D項指示劑、滴定管選擇度數錯誤。
答案:AA
三、選擇指示劑測定樣品中的某壹組分
例 4 用酸堿中和滴定法測定氫氧化鈉混合物中氫氧化鈉的含量,可先向混合物中加入過量的氯化鋇,使 CO32 全部轉化為碳酸鋇沈澱,然後,用標準鹽酸滴定。-
(1) 用酚酞作指示劑,向氫氧化鈉與碳酸鋇混合的混合物中滴加鹽酸,不會溶解碳酸鋇沈澱,但可以測定氫氧化鈉的量,理由如下:______________。
(2)若用甲基橙作指示劑,對結果的影響是________(填 "大"、"小 "或 "無影響")。答案:在碳酸鋇和氫氧化鈉的混合物中,滴加鹽酸,氫氧化鈉先與鹽酸反應。用酚酞指示劑滴加鹽酸至弱堿性,碳酸鋇不能與鹽酸反應;用甲基橙指示劑滴加鹽酸至酸性,碳酸鋇會與鹽酸反應。
答案:(1)酚酞在弱堿性條件下(pH:8.2~10.0)變色,所以用酚酞作指示劑,將鹽酸滴入弱堿中,鹽酸只與氫氧化鈉反應,不與碳酸鋇反應。(2) 偏高