第六章 · 酸碱滴定法 / 可操作实验台

滴进去的,不只是氢氧化钠

同样是 25.00 mL、0.1000 mol·L−1 的酸,用 0.1000 mol·L−1 氢氧化钠滴定;换一种酸,曲线为何会彻底变样?

25 ℃ · 理想稀溶液近似

把滴定管接到反应式上

25.00 mL待测酸溶液
0.1000 mol·L−1氢氧化钠滴定剂
0.1000 mol·L−1酸的形式浓度
强酸:完全电离盐酸模型
0.00 mL
0 mL化学计量点:25.00 mL50 mL

曲线不是装饰,它在报告谁控制了 pH

计算曲线化学计量点● 当前体积
横轴为加入氢氧化钠体积,纵轴为 pH。图中标出当前点和化学计量点。 pH 加入 NaOH / mL 25.00 mL

强酸—强碱:在化学计量点附近出现陡直跳变;25 ℃、忽略活度时,该点 pH = 7.00。

0.00 mL强酸的 H3O+ 控制 pH
12.50 mL对强酸并无“半中和缓冲”
25.00 mLH+ 与 OH− 的物质的量相等
25 mL 之后过量 OH− 决定 pH

别把“量刚好”翻译成“pH 一定是 7”

化学计量点(也常简称“计量点”)只回答一个问题:酸与碱是否恰好按反应计量关系消耗完。本实验中,n(酸) = n(NaOH) = 2.500 mmol,所以它固定在 25.00 mL。

  • 强酸—强碱:计量点主要留下中性盐,25 ℃ 下 pH 约为 7。
  • 醋酸—强碱:计量点主要留下 CH3COO−,它会水解生成 OH−,所以 pH 大于 7。

指示终点是“眼睛看到的时刻”

指示剂终点是颜色开始发生可观察变化的时刻;它会受指示剂变色范围、判断灵敏度和滴定速度影响,因此可能与化学计量点有细小偏差。实验要选择变色范围落在突跃区的指示剂,让终点尽量靠近计量点。

注意:终点 ≠ 由定义保证的化学计量点;计量点也绝不等于“pH 必为 7”。

先停一下:醋酸滴到 25.00 mL,为什么不在 pH 7?

你可能会说:“酸和碱不是已经恰好反应完了吗?”没错,醋酸和 OH− 已经按 1∶1 消耗完;但烧杯里留下的是什么粒子?它和水会不会继续发生反应?先在曲线中切换到“弱酸—强碱”,再把滑块移到 25.00 mL,写下自己的预测。

答案:留下的醋酸根让水溶液显碱性

化学计量点时,CH3COOH 已转化为 CH3COO−。后者是弱酸的共轭碱,会发生水解:

CH3COO− + H2O ⇌ CH3COOH + OH−

因此 pH 的“裁判”不再是酸碱恰好消耗这一事实,而是醋酸根的碱性。以 pKa = 4.76、25 ℃ 为例,Kb = Kw/Ka;此处醋酸根的形式浓度约为 0.0500 mol·L−1,计算得到 pH 约为 8.73。这也解释了为什么用强酸滴定强碱、弱酸滴定强碱时,计量点的 pH 不能一概而论。

这张曲线怎样算出?

计量点前后,先做 H+ 与 OH− 的计量比较;显著过量的一方直接控制 pH。计量点处用水的自电离近似,pH = 7.00。

读图时抓住三个“谁在控制”

计量点前:过量 H3O+;在计量点:盐与水的性质;计量点后:过量 OH−。弱酸体系在计量点前还会出现缓冲区,半中和点满足 n(CH3COO−) = n(CH3COOH),所以 pH ≈ pKa。