高中化学 · 第 14 章

用每一滴 HCl
找到 NaOH 的等当点

把滴定管的读数,翻译成烧杯里的粒子账本。拖动一滴一滴的体积,观察 H+ 怎样消耗 OH,以及指示剂为何在等当点附近突然变色。

实验问题:当 HCl 与 NaOH 恰好按物质的量反应时,滴定管读到多少?这一读数为什么还不能直接叫“终点”?
HCl + NaOHNaCl + H2O

滴定台 / burette station

酸式滴定管向锥形瓶中的 NaOH 加入 HCl

25℃
管内读数 0.00 mL

01 · set the experiment

先校准,再逐滴加入

每个体积都按 mL ÷ 1000 换算为 L

实验参数

mol·L−1

酸式滴定管中的已知浓度

mol·L−1

用于对照“按读数反推”的结果

mL

锥形瓶中最初的 NaOH 体积

滴定管当前读数0.00 mL
0.00 mL30.00 mL

滑块代表滴定管读数;每按一次按钮改变 0.01 mL。

尖嘴状态:初始模拟酸式滴定管尖嘴残留 0.18 mL 气泡。此时读数差 = 实际入瓶体积 + 0.18 mL。

气泡在尖嘴中:读数会比实际入瓶体积大 0.18 mL

溶液仍显碱性

先快速加入,接近变色区后改为逐滴。

LIVE CALC
13.00pH
碱性:OH 过量
0 酸7 中性14 碱
当前管读数0.00 mL
实际入瓶 HCl0.00 mL
理论等当体积25.00 mL
按读数误算 c(NaOH)0.000 mol·L⁻¹

酚酞

变色范围 pH 8.2–10.0 · 当前:粉红

甲基橙

变色范围 pH 3.1–4.4 · 当前:黄色
正在远离酚酞变色区;保持振荡,先快速接近等当体积。
进入 pH 8.2–10.0 浅红区后,可开始 30 s 观察。 未开始

物质的量账本 / n = cV

中和反应按 H+ + OH → H2O 逐滴记账;体积已统一换算为 L。

粒子账户起始 / 加入反应后剩余
H+(来自 HCl)0.000 × 100 mol0.000 × 100 mol
OH(来自 NaOH)2.500 × 10−3 mol2.500 × 10−3 mol
当前判断:OH⁻ 过量若忽略气泡,浓度相对偏差:+0.00%

02 · read the curve

体积—pH 曲线:等当点在哪里?

横轴为实际进入锥形瓶的 HCl 体积

理论 pH 曲线 等当点(pH = 7) 当前实际入瓶点

曲线按强酸强碱完全电离计算;酚酞的 pH 8.2–10.0 过渡区以浅色带标出。气泡只改变“读数 ↔ 实际入瓶量”的对应,不改变化学曲线本身。

03 · separate the ideas

三件事要分清

等当点

HCl 与 NaOH 的物质的量恰好相等,强酸强碱体系在 25℃ 时 pH = 7。它是化学计量关系决定的理论点。

指示剂终点

指示剂颜色按操作判据发生稳定变化的时刻。酚酞范围是 pH 8.2–10.0;它的终点不等于等当点,只是靠近等当点的可观察信号。

读数误差

尖嘴有 0.18 mL 气泡时,滴定管读数差大于实际入瓶酸体积。若仍按读数计算,算得的 NaOH 浓度会偏高。

04 · work like a chemist

操作节奏与读数

  1. 开始阶段可先快速滴定;当颜色接近酚酞变色范围,必须改为每次一滴或半滴。
  2. 每一滴后都要用玻璃棒或旋转锥形瓶充分振荡,让局部 H+ 与 OH 完成反应。
  3. 终点附近:酚酞出现浅红色后轻摇,观察约 30 s 不褪;HCl→NaOH 方向的褪色终点则表现为粉红褪至无色且 30 s 不复红。
  4. 读滴定管时视线与凹液面最低点相平,读数估读到 0.01 mL;酸式滴定管初始要检查并排尽尖嘴气泡。

本模拟的计算假设

25℃、HCl 和 NaOH 均完全电离,Kw = 1.0 × 10−14。先算反应后过量的 H+ 或 OH,再除以混合总体积;恰好相等时直接取 pH = 7.00。

当前入瓶体积 V实际 = max(0, V读数 − 0.18 mL)(气泡开启时),等当体积 Veq = c(NaOH) × V(NaOH) ÷ c(HCl)