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酸碱中和滴定问题分析

 

【作者】 房新生

【机构】 山东省禹城市第一中学

【摘要】 高中化学学习中,酸碱中和滴定实验是学生遇到的一个定量分析实验,当出现在试题中时,比较抽象难懂。对这个实验的全面分析理解,有利于学生解决许多实际问题。

【关键词】 酸碱中和滴定;问题分析;
【正文】化学定量分析的目的是为了确定物质中各组成成分的含量,定量分析方法在中学阶段是利用中和滴定实验进行,它以已知物质的量浓度的酸(或碱)来测定未知物质的量浓度的碱(或酸)为例讲述实验的方法。全国高考考试大纲在化学科中要求高中理科生应了解强酸强碱之间的中和滴定原理。这个原理还可用于氧化还原反应中的定量分析。在多年的高中化学课教学过程中,我认为学生应搞清下列几个主要问题:
  一、酸式或碱式滴定管的确认及刻度特点。
  酸式或碱式滴定管是内径均匀,带有刻度的细长玻璃管。其区别在于下部用于控制液体流量的活塞,由于强碱对磨面玻璃具有强腐蚀性,而不漏液体的玻璃塞均需打磨,一般地,碱式滴定管是用橡皮管内加一颗光滑玻璃珠组成控制阀;酸式滴定管使用磨口玻璃活塞阀。学生常常因记不住而用错,解决这个问题的途径有两条,一是从原理上让学生清楚(酸和氧化剂对橡胶管有腐蚀作用,碱液对磨面玻璃具有强腐蚀性),这样一来,学生就会清楚地进行应用,同时在拓展应用中,学生也会清楚的知道氧化剂只能用酸式滴定管盛装;再就是通过演示实验和实验视频以及学生实验等形式让学生加以巩固。刻度特点要用图像放大的方法让学生认识清楚,教师最好是在黑板上放大画出仪器及刻度:酸式或碱式滴定管的刻度特点与量筒、温度计等不同,它们的零刻度在上部,由上而下读数逐渐增大,读到规定容积数时停止。
  二、仪器的洗涤和润洗。
  酸式或碱式滴定管在盛放标准液或待测液前用蒸馏水洗后还必须用相应溶液润洗2至3次后再注入相应溶液,而盛放待测液的锥形瓶用蒸馏水洗后却不能再用待测液润洗,要直接装入待测液。因为滴定管用蒸馏水洗后,滴定管中必然残留少量蒸馏水,如直接装入标准液,滴定管中的标准液的浓度相应变稀,滴定后,消耗的标准液的体积增大,计算时标准液的浓度仍按原浓度,致使算出的待测液的浓度偏大,比如:用已知浓度的一元强酸作标准液滴定未知浓度的一元强碱时,据M标V标=M待V待,V待是直接取用即已知,V标用多了,算出的M待的值就增大了。如用滴定管移取待测液,一定体积的待测液中的溶质的量减少,所耗的标准液的体积V标减小,最后算出的结果变小。而盛放待测液的锥形瓶中即便有点水,我们计算用的体积仍为原取用的体积,溶质的量不变,不会多耗标准液,故不会影响结果。这个问题,学生容易犯错,应该讲清楚道理,让学生理解了其中的原理,一般的再加以习题巩固,问题就不大了。
  三、尖嘴处气泡问题。
  酸式或碱式滴定管在盛放标准液或待测液后,如发现滴定管中尖嘴部份有气泡必须把气泡放掉才可以进行下一步的实验,老师要教给学生具体的排气泡的办法:酸式滴定管直接把活塞开到最大放液既可以把气泡冲掉,碱式滴定管则是把玻璃尖嘴朝上,慢慢的排液就可以把气泡排掉了。在实验过程中,如果不排掉气泡,就会产生误差。例如,滴定前无气泡,滴定后有气泡,用于计算的V标小于实际进入的V标,结果偏小,反之相反的误差。
  四、误差分析问题的原则。
  据M标V标=M待V待,所有的错误操作导致的误差最终都要归结到V标的大小误差上,因为在这四个量中,除了标准液的体积是个变量外,其他的在计算时,都是定量,因为其他的错误操作你是不知道的,但是错误操作导致的结果是引起了标准液体积的变化,其他量在计算时还是按照原来的定量进行。例如,在摇动过程中待测液溅出锥形瓶外一滴,实际是待测液中溶质的量减少,以至消耗的标准液的体积V标减小,M标V标的值减少,而待测液的体积在计算时还是个定量,这样最终结果是偏低的。
  五、移液管问题。
  要给学生讲清楚,移液管的精度同滴定管,读数时要准确到0.01ml,只是刻度只有一条而已,且只能用于移取定量的待测液。移液管最后一滴残液不用吹入锥形瓶,因为在设计时已经考虑进去了,否则就会有误差。如不用滴定管移取待测液而用专用移液管移取待测液时最后又把移液管下端残留液吹入锥形瓶中,就是增加了待测液中溶质的物质的量,消耗的V标增大,结果也偏高。
  六、指示剂的选择和颜色变化。
  高中化学酸碱中和滴定所选用的指示剂就是两种,酚酞或者甲基橙。要让学生记清楚这两种指示剂的颜色及变化(本色、酸色、碱色),同时通过实验和实验视频加以验证和巩固。在实际教学中,还要给学生讲清楚,人眼在观察颜色变化时,从浅到深敏感度高,反之差一些。酸滴定碱最好用甲基橙,碱滴定酸最好用酚酞。
  七、滴定终点的确定。
  滴定终点的确定有两种办法,一是在摇动的情况下滴入最后一滴标准液,指示剂变色且半分钟不再变色才能确定为滴定终点。二是回滴法,即滴入最后一滴标准液,指示剂变色,接着回滴一滴待测液,指示剂又变回原色,即视为达到滴定终点。这两种办法,在教学时都可以使用,尤其是做演示实验时,用回滴法可以使学生更加清楚的认识到“滴”的作用和定量实验的标准问题。
  八、读数问题。
  细径仪器中的液体液面,一般形成凹面,要平视才是准确的。在讲课时读数问题最好用图示说明“三点一线”的读数道理,眼睛是一点,液体凹液面最低点是一点,仪器刻度线是一点,读数时,眼睛点要找到另两点中的一个固定点并形成直线(数学上两点决定一条直线),然后用这条直线去找第三个动点既可以确定读数误差是偏大还是偏小问题。例如,当出现滴定前仰视读数,终了时平视读数,体积差减少,即用于计算的V标小于实际进入的V标,结果偏低。当出现滴定前俯视读数,终了时平视读数,结果偏高。当出现滴定前平视读数,终了时俯视读数,结果偏低。当出现滴定前平视读数,终了时仰视读数,结果偏高。其他以此类推。
  九、用数据解释实验精度问题。
  因为酸碱中和滴定实验是中学阶段比较精确的定量试验,液体是以“滴”为单位进行的,学生可能不好理解,老是认为多一滴或少一滴问题不大。这时候,老师有意识地选择一个计算题,让学生计算酸碱中和过程中,一方少一毫升、少0.1ml、少0、05ml(一滴)、恰好反应时,混合溶液的PH值。通过计算,学生会从数据中知道PH有飞跃,这也是酸碱中和滴定实验的理论基础,从而也让学生更加清楚实验名称的来源。
  中和滴定这个实验掌握得好,既可锻炼学生的思维,又可强化他们对细径容器的使用,并初步有了定量的思想。同时由一元强酸与一元强碱的相互滴定原理推广到按计量数进行的其它滴定,包括利用氧化还原反应进行的定量测定,能够真正取得举一反三的效果。
  • 【发布时间】2017/9/7 15:40:25
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