师:同学们,今天我们学习高二人教版化学选择性必修一第三章实验活动二——强酸与强碱的综合滴定。先看本节课学习目标:第一,了解酸碱中和滴定的原理及其重要应用;第二,认识酸碱中和滴定主要仪器的名称及用途;第三,认识指示剂的变色范围及其在定量实验中的作用;第四,学习酸碱中和滴定的实验操作、计算方法和误差分析。

  现在思考个问题:有一瓶标签模糊的氢氧化钠溶液,怎么确定它的物质的量浓度?能不能直接把溶液蒸干测氢氧化钠的质量,或者加入铁盐转化为氢氧化铁沉淀再测质量,又或者加入铵盐测量氨气的体积来确定碱的含量呢?这三种方法都有个共同问题,就是溶液体积未知,操作流程复杂,实施困难。那能不能直接通过pH计测定溶液pH,然后计算氢氧化钠的浓度呢?这种方法也有问题,借助pH计算时要用到Kw,而Kw会随温度变化,温度改变数值就可能变化。

  大家再思考,能否用已知浓度的酸和氢氧化钠反应来测定其浓度?如果可以,怎么确定反应恰好到达终点?为实现这个目的,我们可以采用滴定策略。滴定是一种分析溶液成分的方法,将标准溶液逐滴加入到被分析溶液中,通过颜色变化、沉淀或电导率变化等来确定反应终点。滴定时可借助精密的滴定玻璃仪器或者先进的电位滴定仪进行滴定分析。滴定分析实验流程包括:了解实验原理;选择合适的实验仪器及指示剂;进行准确的实验操作;数据处理及计算;误差分析。

  以盐酸与氢氧化钠反应为例,反应终点时两者恰好完全反应,生成氯化钠和水。这个中和反应本质是氢离子与氢氧根反应生成水,恰好到反应终点时,消耗盐酸的物质的量等于氢氧化钠的物质的量,即盐酸浓度乘以体积等于氢氧化钠浓度乘以体积。我们把已知浓度的酸或碱称为标准液,未知浓度的碱或酸称为待测液。用已知浓度的酸或碱与未知浓度的碱或酸反应,若能测定出恰好中和时两者的体积,就能由这个式子计算未知浓度溶液的浓度,这就是酸碱中和滴定的原理。

  那如何准确量取一定量氢氧化钠和盐酸的体积呢?量筒只能精确到0.1毫升,不符合要求。在滴定实验中,我们引入一种新仪器——滴定管。滴定管有两个特点:一是上端标有规格大小、使用温度和0刻度;二是精确到0.01毫升。滴定管读数特点是0刻度在上方,从上到下读数依次增大,每一格精确到0.01毫升。滴定管分为两种,酸式滴定管,有玻璃活塞、长玻璃管,可盛放酸性溶液、强氧化性溶液,不能盛放碱性溶液;碱式滴定管,有长玻璃管、橡皮管、玻璃球,可盛放碱性溶液。滴定管读数时要求视线、刻度线、凹液面在同一水平线上。

  接着思考如何确定酸碱中和反应的终点,有同学想到可以用酸碱指示剂。常用酸碱指示剂有三种:酚酞、甲基橙和石蕊。酚酞变色范围是8.2 - 10,随着pH逐渐升高,颜色由无色到粉红再到红色;甲基橙变色范围是3.1 - 4.4,随着pH逐渐升高,颜色由红色到橙色再到黄色;石蕊变色范围是5 - 8,随着pH逐渐升高,颜色由红色到紫色再到蓝色。由于石蕊变色不太容易察觉,一般不用。

  用什么指示剂能准确判定反应终点呢?来看这个活动,用0.1摩尔每升的盐酸滴定20毫升0.1摩尔每升的氢氧化钠溶液,相关数据如下,请同学们按下暂停键,依据表格数据,以盐酸体积为横坐标,pH为纵坐标,在坐标纸上绘制滴定过程中溶液pH随盐酸体积变化的曲线图。

  (展示图)大家看老师画的图,有什么发现?滴定过程中加入盐酸体积从19.98毫升到20.02毫升,滴定体积只差了0.04毫升,但pH由9.7一下子变为4.3,出现了pH值的突跃。0.04毫升是多少溶液呢?一滴溶液大概是0.05毫升,0.04毫升还不到一滴。

  我们明确一下滴定终点的判断原则:一是指示剂颜色有明显变化;二是指示剂变色范围落在滴定突跃范围内。酸碱中和滴定中用甲基橙或酚酞做指示剂符合这些原则,所以可以用这两种指示剂准确判断滴定终点。在用盐酸滴定氢氧化钠时,如果用酚酞做指示剂,随着滴定进行,溶液颜色会从红色变为粉红色,最终变为无色。

  在进行酸碱中和滴定实验时要用到滴定管。思考两个问题:第一,如何保证量取溶液体积的准确性?第二,如何保证量取溶液的浓度与试剂瓶内溶液的浓度相同?要解决这两个问题,需从滴定管操作入手。滴定管操作主要涉及四个部分:检漏、洗涤、润洗和排气泡。大家观看实验操作视频,注意操作要点。

  先看滴定管的检漏和洗涤。首先检查酸式滴定管是否漏水及活塞是否灵活。检漏完成后,从滴定管上口加入3 - 5毫升蒸馏水,倾斜转动滴定管,使液体浸湿全部滴定管内壁,然后轻轻转动酸式滴定管的活塞,将液体从滴定管下部放入预置的烧杯中,重复洗涤两到三次。接着检查碱式滴定管是否漏水,检漏完成后,从滴定管上口加入3 - 5毫升蒸馏水,倾斜转动滴定管,使液体浸湿全部滴定管内壁,轻轻挤压碱式滴定管中的玻璃球,使液体从滴定管下部放入预置的烧杯中,重复洗涤两到三次。该步骤操作要点是,使用前要先检查酸式滴定管活塞是否漏水,确保不漏水后方可使用,之后用蒸馏水洗涤两到三次。

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《化学 选择性必修1 第3章 实验活动2:强酸与强碱的中和滴定 逐字稿-3,633字 第5版》.docx
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