對(duì)酸堿滴定反應(yīng)的思考與拓展

【摘要】文章通過(guò)對(duì)酸堿滴定反應(yīng)的總結(jié)與思考，進(jìn)一步拓展到雙指示劑滴定、氧化還原滴定、配位滴定和沉淀滴定法，對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中常見(jiàn)的滴定分析實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了解析，希望對(duì)大家進(jìn)一步理解滴定實(shí)驗(yàn)原理，掌握四大滴定有所幫助。

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B

【文章編號(hào)】1674-9308（2015）05-0016-02

doi：10.3969/j.issn.1674-9308.2015.05.013

作者單位： 462002 河南省漯河醫(yī)學(xué)高等專科學(xué)校

滴定分析是分析化學(xué)中常用的定量分析方法，相關(guān)實(shí)驗(yàn)也是化學(xué)教學(xué)中非常重要的內(nèi)容，通常以酸堿中和滴定實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，拓展出雙指示劑法滴定、氧化還原滴定、配位滴定、沉淀滴定等實(shí)驗(yàn)。下面我們就通過(guò)類比的方法，將四大滴定串聯(lián)起來(lái)，逐一解析常見(jiàn)的滴定分析實(shí)驗(yàn)，希望對(duì)大家進(jìn)一步理解實(shí)驗(yàn)原理，掌握四大滴定有所幫助。

1　打好酸堿中和滴定的基礎(chǔ)

酸堿中和滴定的教學(xué)不僅是讓學(xué)生理解和掌握酸堿中和滴定的原理、操作方法、有關(guān)數(shù)據(jù)的記錄、處理和誤差分析，更重要的是讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)去認(rèn)識(shí)反應(yīng)的本質(zhì)和中和滴定實(shí)驗(yàn)中由量變到質(zhì)變，由質(zhì)變引起指示劑顏色變化的規(guī)律。下面就將酸堿中和滴定過(guò)程中，需要特別注意的問(wèn)題總結(jié)如下：

滴定管是酸堿中和滴定中主要的實(shí)驗(yàn)儀器，可分為酸式滴定管和堿式滴定管，常見(jiàn)的有25 ml和50 ml兩種規(guī)格，可精確到0.01 ml。酸式滴定管用于裝酸性溶液或氧化性溶液，堿式滴定管只能用于裝堿或堿性溶液。

酸堿指示劑一般是有機(jī)弱酸或有機(jī)弱堿，在《滴定分析儀器的洗滌和使用練習(xí)》 [1]實(shí)驗(yàn)中，用到的指示劑有甲基橙和酚酞，其中甲基橙的變色范圍為3.1～4.4（紅→橙→黃），酚酞的變色范圍為8.0～10（無(wú)色→淺紅→紅）。指示劑的添加以2～3滴最佳，學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)往往覺(jué)得指示劑添加越多越好，實(shí)際上我們應(yīng)盡量避免因指示劑用量過(guò)多導(dǎo)致的變色不敏銳或者指示劑自身消耗滴定液所造成誤差。

滴定過(guò)程中任何小的失誤都可能對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成誤差，如滴定管和移液管沒(méi)有用待移取的溶液進(jìn)行潤(rùn)洗，讀數(shù)時(shí)視線和凹液面未處于同一水平線上等。所以在進(jìn)行誤差分析的時(shí)候，應(yīng)首先明確誤差造成的標(biāo)準(zhǔn)液體積消耗的改變。

雙指示劑滴定是建立在酸堿中和滴定的基礎(chǔ)上，利用兩種指示劑在不同化學(xué)計(jì)量點(diǎn)的顏色變化，分別指示兩個(gè)滴定終點(diǎn)的測(cè)定方法。通常用來(lái)測(cè)定NaOH和Na 2CO 3或者Na 2CO 3和NaHCO 3混合物中各組分的含量。如《藥用NaOH的含量測(cè)定》實(shí)驗(yàn)就是利用酚酞和甲基橙兩種指示劑分別指示終點(diǎn)，測(cè)定藥用NaOH中NaOH和Na 2CO 3各組分的含量。這種方法簡(jiǎn)單快速，在實(shí)際生產(chǎn)中普遍應(yīng)用。

《藥用NaOH的含量測(cè)定》實(shí)驗(yàn)首先用酚酞作指示劑，用標(biāo)準(zhǔn)鹽酸溶液滴定，使混合物中的NaOH與HCl完全反應(yīng)，Na 2CO 3與HCl反應(yīng)生成NaHCO 3，此時(shí)溶液由紅色變?yōu)闊o(wú)色，消耗HCl體積V 1，產(chǎn)物NaHCO 3使溶液依舊顯堿性。然后再甲基橙指示劑，繼續(xù)用鹽酸溶液進(jìn)行滴定至溶液顏色由黃色變?yōu)槌壬珪r(shí)，溶液中的NaHCO 3與HCl反應(yīng)完全，消耗HCl體積V 2。

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，一般我們測(cè)定得到的體積是V 1＞V 2，說(shuō)明藥用NaOH是由NaOH和Na 2CO 3混合物組成的。若滴定結(jié)果顯示V 1=V 2，則說(shuō)明試樣是Na 2CO 3；當(dāng)V 1＜V 2時(shí)，則說(shuō)明試樣是Na 2CO 3和NaHCO 3的混合物。歸根結(jié)底來(lái)說(shuō)，明確實(shí)驗(yàn)原理是我們進(jìn)行結(jié)果分析的基礎(chǔ)。

2　氧化還原滴定

氧化還原滴定法是以溶液中氧化劑和還原劑之間的電子轉(zhuǎn)移為基礎(chǔ)的一種滴定分析方法，與酸堿中和滴定和沉淀滴定相比較，氧化還原滴定法應(yīng)用的非常廣泛，不僅用于無(wú)機(jī)分析，而且可以廣泛應(yīng)用于有機(jī)分析，許多具有氧化性或還原性的化合物可以用于氧化還原滴定法進(jìn)行測(cè)定。

氧化還原滴定指示劑有三類：（1）氧化還原指示劑：如二苯胺磺酸鈉。（2）專用指示劑：藥用基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)《維生素C的含量測(cè)定》就是利用直接碘量法，可溶性淀粉溶液作指示劑，碘標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定指溶液由無(wú)色變?yōu)闇\藍(lán)色來(lái)指示實(shí)驗(yàn)終點(diǎn)。（3）自身指示劑：如《高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制和標(biāo)定》、《商品雙氧水中過(guò)氧化氫含量的測(cè)定》實(shí)驗(yàn)就是利用KMnO 4溶液本身特殊的紫紅色，不額外加入指示劑，直接利用終點(diǎn)時(shí)稍過(guò)量的KMnO 4使溶液從無(wú)色變?yōu)闇\紅色就可以判斷滴定終點(diǎn)。

3　配位滴定法

配位滴定法是以配位反應(yīng)為基礎(chǔ)的滴定分析方法，大多數(shù)的有機(jī)配位劑可以和金屬離子形成穩(wěn)定性高的環(huán)狀結(jié)構(gòu)螯合物，在配位滴定中應(yīng)用廣泛 [2]。

乙二胺四乙酸（EDTA）是配位滴定中最常用的滴定劑，能與許多金屬離子形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)的螯合物，這種配合物穩(wěn)定性好并且可溶于水，使得EDTA在配位滴定中得到了廣泛應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)《EDTA滴定液的配制和標(biāo)定》是利用ZnO作為基準(zhǔn)物質(zhì)對(duì)配制好的EDTA滴定液進(jìn)行濃度標(biāo)定，金屬指示劑鉻黑T（EBT）加入之后首先和Zn 2+形成酒紅色的配合物，滴加EDTA之后EDTA開(kāi)始和游離的金屬離子配位結(jié)合，當(dāng)?shù)味ㄖ劣?jì)量點(diǎn)的時(shí)候，EDTA奪取了和EBT結(jié)合的金屬離子，形成藍(lán)色配合物，即為滴定終點(diǎn)，由此計(jì)算得到EDTA滴定液的準(zhǔn)確濃度。《水的硬度測(cè)定實(shí)驗(yàn)》也同樣利用配位滴定法，EBT作指示劑，用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定水中的Ca 2+和Mg 2+，根據(jù)消耗EDTA滴定液的體積來(lái)確定水的硬度。

4　沉淀滴定法

沉淀滴定法是以沉淀反應(yīng)為基礎(chǔ)的滴定分析方法，雖然生成沉淀的反應(yīng)比較多，但是符合條件的比較少。實(shí)際上應(yīng)用較為廣泛的是銀量法，即用Ag +與鹵素離子或SCN -離子的沉淀反應(yīng)來(lái)測(cè)定這些無(wú)機(jī)化合物的含量。在學(xué)習(xí)階段，我們并沒(méi)有進(jìn)行沉淀滴定的相關(guān)實(shí)驗(yàn)，所以不過(guò)多進(jìn)行介紹。

滴定實(shí)驗(yàn)一直以來(lái)都是化學(xué)教學(xué)的重點(diǎn)，而從酸堿中和滴定實(shí)驗(yàn)中拓展出來(lái)的雙指示劑滴定、氧化還原滴定、配位滴定等優(yōu)勢(shì)教學(xué)的難點(diǎn)。只有抓好基礎(chǔ)，熟悉酸堿中和滴定才能建立起滴定實(shí)驗(yàn)的思維模型，從而更深入的去理解其它滴定方法。教學(xué)過(guò)程是老師和學(xué)生共同學(xué)習(xí)共同進(jìn)步的過(guò)程，希望在今后的教學(xué)過(guò)程中，能有更多的思考與感悟，更好的引導(dǎo)學(xué)生參與到化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的合作能力和探究能力。