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。
第六章 · 酸碱滴定法 / 可操作实验台
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?
把滴定管接到反应式上
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。
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。
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”。
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。
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。
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。
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。