负责人：黄剑鹏《化学》电子教案
 
课题 | 第三章 滴定分析法 第一节 滴定分析法概述（之三） 第二节 酸碱滴定法 |
教学目标 | 1．明确滴定分析法对化学反应的要求 2．了解酸碱滴定法的原理和酸碱指示剂 3．了解酸碱滴定法的应用 |
教学重点 | 滴定分析法对化学反应的要求、酸碱滴定法的原理和酸碱指示剂的选择 |
教学难点 | 酸碱指示剂的选择 |
课时安排 | 2学时 |
教学方法 | 启发式教学法 |
教学手段 | 多媒体辅助 |
教学用具 | 投影仪 |
 
【教学进程】
提问
1．有效数字的运算法则是什么？
2．什么是滴定分析法？
引入
滴定分析法是以各类化学反应为基础的，是不是所有的化学反应都可以用于滴定分析呢？我们今天来学习滴定反应完成的条件。
板书
第一节 滴定分析法概述
五、滴定分析法概述
2．滴定反应完成的条件
讲解
滴定分析法是以化学反应为基础的，但并不是所有的化学反应都可用于滴定分析，滴定分析法要求化学反应必须按一定的化学反应方程式进行，无副反应发生，而且进行完全（≥99.9%），这是定量计算的基础。
板书
（1）反应必须定量地完成。
讲解
滴定分析法要求化学反应还必须具有较快的反应速率。对于速率较慢的化学反应，可通过加热或加入催化剂来加速反应的进行。
板书
（2）反应必须具有较快的反应速率。
讲解并板书
（3）反应不受其他杂质的干扰。
（4）必须能用简便的方法确定终点。
指出
滴定分析法所需要的仪器简单，价廉，操作简便，测定快速，主要用于含量在1% 以上的常量组分的测定，有时也可用于测定微量组分。一般情况下，滴定分析法误差较小。因此，在生产实践和科学实验中被广泛采用，是化学分析中很重要的一类分析方法。
过渡
在滴定分析法中，不论采用何种方法，都要使用标准溶液。标准溶液是一种已知准确浓度的溶液。那么标准溶液是如何配制的呢？其准确浓度是如何得知的呢？下面我们来学习。
板书
3．标准溶液的配制和标定
讲解
不是任何试剂都可用来直接配制标准溶液的，所以标准溶液的配制有两种方法。
板书
（1）直接配制法。
讲解
凡是基准物质都可直接配制成标准溶液。即准确称取一定质量的基准物质，溶解后配制成一定体积的溶液，根据基准物质质量和溶液体积，即可计算出标准溶液的准确浓度。能用于直接配制标准溶液的物质称为基准物质。
板书
基准物质：能用于直接配制标准溶液的物质。
讲解
基准物质必须具备的条件：试剂应十分稳定。例如，加热干燥时不分解，称量时不吸湿，不吸收空气中的CO2，不被空气氧化等。
板书
a. 试剂应十分稳定。
讲解
纯度高，一般要求纯度在99.9%以上，杂质少到可以忽略的程度。
板书
b. 纯度高，一般要求纯度在99.9%以上。
讲解
实际组成与化学式完全符合。若含结晶水时，如硼砂（Na2B4O7·10H2O），结晶水的含量也应与化学式相符。
板书
c. 实际组成与化学式完全符合。
讲解
试剂最好有较大的摩尔质量，这样可以减少称量误差。
板书
d. 试剂最好有较大的摩尔质量。
投影
滴定分析常用的基准物质
基准物质 | 使用前的干燥条件 | 标定对象 |
Na2CO3 | 270 ℃±10 ℃除去水、CO2 | 酸 |
Na2B4O7·10H2O | 室温保存在装有蔗糖和NaCl溶液的密闭器皿中 | 酸 |
KHC6H4O4 | 100～125 ℃除去H2O | 碱 |
H2C2O4·2H2O | 室温空气干燥 | 碱或KMnO4 |
Na2C2O4 | 150～200 ℃除去H2O | KMnO4 |
K2Cr2O7 | 100～110 ℃除去H2O | Na2S2O3 |
As2O3 | 室温保存于干燥器中 | KMnO4 |
Cu | 室温保存于干燥器中 | Na2S2O3或EDTA |
Zn | 室温保存于干燥器中 | EDTA |
NaCl | 500～600 ℃除去H2O等 | AgNO3 |
板书
（2）间接配制法。
讲解
间接配制法也叫标定法。许多试剂由于不易制成纯品或不易保存（如氢氧化钠），或组成并不固定（如盐酸、硫酸等），或在放置过程中溶液不稳定等，都不能直接而应间接配制成标准溶液。即先配制成接近所需浓度的溶液，然后再用基准物质或用另一种物质的标准溶液来测定其准确浓度。这种利用基准物质（或已知准确浓度的溶液）来确定标准溶液浓度的操作过程，称为标定。
板书
先配制成接近所需浓度的溶液，然后标定。
过渡
标定的方法有两种——用基准物质标定和用已知标准溶液标定。
板书
a. 用基准物质标定。
讲解
称取一定质量的基准物质，溶解后用待标定的溶液滴定，然后根据基准物质的质量及待标定溶液所消耗的体积，即可计算该溶液的准确浓度。标定酸常用的基准物质有硼砂（Na2B4O7·10H2O）、无水碳酸钠等。标定碱常用的基准物质有草酸（H2C2O4·2H2O）、邻苯二甲酸氢钾（KHC8H4O4）等。
板书
b. 用已知标准溶液标定。
讲解
准确吸取一定量的待标定溶液，用已知准确浓度的标准溶液滴定；或准确吸取一定量的已知准确浓度的标准溶液，用待标定溶液滴定。根据两种溶液所消耗的体积及标准溶液的浓度，就可计算出待标定溶液的准确浓度。
强调
这种用标准溶液来测定待标定溶液准确浓度的操作过程称为“比较”。显然，这种方法不如直接用基准物质标定的方法好，因为如果标准溶液的浓度不准确，就会直接影响待标定溶液浓度的准确性。因此，标定时应尽量采用基准物质标定。
过渡
标准溶液浓度标定是否准确，直接影响分析结果的准确度，如何提高标定的准确度，减小标定过程的误差呢？
板书
4．减小标定过程的误差
讲解
标定时最少应重复3次，提高精确度（其相对平均偏差应达到0.1%～0.2%）。
板书
（1）标定时最少应重复3次。
讲解
称量基准物质的质量不应太少，以减少称量误差。
板书
（2）称量基准物质的质量不应太少。
讲解
滴定使用的标准溶液的体积不可太少，以减少读数误差。
板书
（3）滴定使用的标准溶液的体积不可太少。
讲解
滴定时使用标准溶液的体积不应超出一滴定管的容量，否则会产生累积读数误差。
板书
（4）滴定时使用标准溶液的体积不应超出一滴定管的容量。
强调
间接配制和直接配制所使用的仪器有差别。例如，间接配制时可使用量筒、托盘天平等仪器粗略配制溶液，而直接配制时必须使用移液管、分析天平、容量瓶等仪器精准配制。
过渡
苹果、柑橘、西红柿等果蔬以及食醋中含有一定量的酸性物质，用已知准确浓度的氢氧化钠就可以很简便地测定出其所含有的总酸度；纯碱的纯度可以用已知准确浓度的盐酸溶液来测定；土壤、肥料中氮含量的测定也可以用酸碱滴定法测定。在滴定分析法中，酸碱滴定法是最常用最重要的滴定方法。
板书
第二节 酸碱滴定法
一、酸碱滴定法的原理
讲解
以酸碱中和反应为基础的滴定分析方法，叫酸碱滴定法。一般酸、碱以及能与酸、碱直接或间接发生反应的物质，几乎都可以利用酸碱滴定法进行测定。在农、林、牧业分析中，常用酸碱滴定法测定土壤、肥料、果品、饲料等试样的酸碱度、氮磷的含量、农药中游离酸及某些农药的含量等。
板书
酸碱滴定法：以酸碱中和反应为基础的滴定分析方法。
讲解
酸碱滴定法可通过直接或间接的滴定方式测定酸性或碱性物质的含量。
H+ + OH‑ H2O
板书
适用范围：直接或间接的滴定方式测定酸性或碱性物质。
举例说明
用盐酸标准溶液直接测定烧碱中NaOH的含量，属于直接滴定法；用甲醛与铵盐反应，置换出一定量的硫酸，再用标准碱溶液进行测定，通过化学计量关系来计算出铵盐中氮的含量，这种滴定方式属于间接滴定法。
讲解
酸碱滴定法中常用的标准溶液是强酸和强碱，如盐酸，硫酸，氢氧化钠，氢氧化钾等。
板书
常用标准溶液：强酸和强碱。
过渡
酸碱滴定反应达到化学计量点时需要借助酸碱指示剂来确定终点。如何选择指示剂？
板书
二、指示剂的选择
讲解
酸碱指示剂是一些弱的有机酸或有机碱，指示剂分子中的特定离子在滴定过程中参与反应，随溶液中氢离子浓度的改变而发生颜色的变化，进而指示计量点的到达。
讲解
相对于变色点，指示剂在偏酸性溶液中呈现的颜色称为酸式色，在偏碱性溶液中呈现的颜色称为碱式色。
举例说明
甲基橙的酸式色是红色，碱式色是黄色；酚酞的碱式色是红色，酸式色为无色。据此，用氢氧化钠滴定盐酸可选酚酞作指示剂，终点由无色变成浅粉红色；用盐酸滴定氢氧化钠可选甲基红或甲基橙作指示剂，终点由黄色变为橙色。
投影
常见的酸碱指示剂
指示剂 | 变色范围 pH | 颜色 | pkHIn | 浓度 | 用量 滴/10 mL溶液 | |
酸色 | 碱色 | |||||
百里酚蓝 | 1.2～2.8 | 红 | 黄 | 1.65 | 0.1％的20％乙醇溶液 | 1～2 |
甲基橙 | 3.1～4.4 | 红 | 黄 | 3.4 | 0.1％或0.05％水溶液 | 1 |
溴酚蓝 | 3.0～4.6 | 黄 | 紫 | 4.1 | 0.1％的20％乙醇溶液或其钠盐水溶液 | 1 |
甲基红 | 4.4～6.2 | 红 | 黄 | 5.0 | 0.1％的60％乙醇溶液或其钠盐水溶液 | 1 |
溴百里酚蓝 | 6.2～7.6 | 黄 | 蓝 | 7.3 | 0.1％的20％乙醇溶液或其钠盐水溶液 | 1 |
中性红 | 6.8～8.0 | 红 | 黄橙 | 7.4 | 0.1％的60％乙醇溶液 | 1 |
酚酞 | 8.0～10.0 | 无 | 红 | 9.1 | 1％的90％乙醇溶液 | 1～3 |
百里酚酞 | 9.4～10.6 | 无 | 蓝 | 10.0 | 0.1％的90％乙醇溶液 | 1～2 |
*注：pKHIn是指示剂理论变色点的pH。
板书
滴定类型 | 指示剂 | 终点颜色变化 |
强碱作标准溶液滴定强酸 | 酚酞 | 无色变成浅粉红 |
强酸作标准溶液滴定强碱 | 甲基红（甲基橙） | 黄色变成浅红色 |
板书
三、酸碱滴定法的应用
讲解
酸碱滴定法中最常用的标准溶液是HCl溶液和NaOH溶液，因它们都不是基准物质，所以只能用间接法配制，即先近似配成所需浓度的溶液，然后再用基准物质准确标定。
板书
1．配制一定浓度的标准溶液
（1）0.1 mol/L HCl标准溶液的配制和标定。
讲解
配制方法为：用洁净量筒量取浓HCl（密度为1.19 g/cm3）9 mL，注入盛有少量蒸馏水的小烧杯中稀释，然后倾入洁净的细口试剂瓶中，用蒸馏水少量多次洗涤后稀释至1 000 mL，塞紧瓶盖，充分摇匀。此为粗略配制，再准备进行标定。标定常用基准物质有：无水碳酸钠和硼砂（Na2B4O7·10H2O）。
板书
标定用基准物质：无水碳酸钠和硼砂。
讲解
硼砂与HCl的反应为：
2HCl+Na2B4O7·10H2O 2NaCl +4H3BO3 +5H2O
HCl与硼砂反应的物质的量之比是2∶1，反应产物H3BO3为弱酸，化学计量点显酸性，可选用甲基红或甲基橙作指示剂。
硼砂标定盐酸的计算公式为：
 
式中，m(Na2B4O7﹒10H2O)——硼砂称量的质量，单位为g；
M(Na2B4O7﹒10H2O)——硼砂的摩尔质量，单位g/mol；
V(Na2B4O7﹒10H2O)——终点时消耗HCl的体积，单位mL。
板书
（2）0.1 mol/L NaOH标准溶液的配制和标定。
讲解
配制方法为：在粗天平上用小烧杯称取固体NaOH（AR）约4 g，加少量蒸馏水溶解，移入洁净的细口瓶中，用蒸馏水稀释至1 000 mL，以橡皮塞塞住瓶口，充分摇匀。标定常用基准物质有：草酸和邻苯二甲酸氢钾（KHC8H4O4）。
板书
标定用基准物质：草酸和邻苯二甲酸氢钾。
讲解
邻苯二甲酸氢钾较常用，与NaOH按1∶1定量反应，指示反应终点用酚酞指示剂。计算公式为：
 
式中，M(KHC8H4O4)——邻苯二甲酸氢钾的摩尔质量；
V(KHC8H4O4)——终点时消耗NaOH的体积，单位mL；
m(KHC8H4O4)——称量的质量。
板书
2．农产品总酸度测定
讲解
农产品果蔬中所含的有机酸，主要有苹果酸、柠檬酸、酒石酸和醋酸等。这些有机酸的种类和含量决定了果蔬的品质和口味，同时也与其成熟度有关。各种较弱的有机酸，均可被NaOH直按滴定。因此，用NaOH测定出来的是试样中的总酸量。
R－COOH＋NaOH R－COONa＋H2O
化学计量点时溶液呈碱性，故可用酚酞作指示剂。
w
式中： w（总酸量）——试样总酸量的质量分数；
c（NaOH)）——NaOH标准溶液的浓度，单位为mol/L；
V（NaOH）——NaOH标准溶液的体积，单位为L；
K ——酸的换算系数。
式中K为酸的换算系数，当V的单位取L时，K（苹果酸）＝67 g/mol，K（柠檬酸）＝64 g/mol，
K（酒石酸）＝75 g/mol，K（醋酸）＝60 g/mol，K（乳酸）＝90 g/mol。
指出
食用醋中含有醋酸，也是较弱的有机酸，同样可以按照上述原理和方法进行测定。
小结
1．滴定分析法对化学反应的要求。
2．酸碱滴定法的原理和酸碱指示剂。
作业
综合练习2、3、4、6。
 
【板书设计】
第一节 滴定分析法概述
五、滴定分析法概述
2．滴定反应完成的条件
（1）反应必须定量地完成。
（2）反应必须具有较快的反应速率。
（3）反应不受其他杂质的干扰。
（4）必须能用简便的方法确定终点。
3．标准溶液的配制和标定
（1）直接配制法。
基准物质：能用于直接配制标准溶液的物质。
a. 试剂应十分稳定。
b. 纯度高，一般要求纯度在99.9%以上。
c. 实际组成与化学式完全符合。
d. 试剂最好有较大的摩尔质量。
（2）间接配制法。
先配制成接近所需浓度的溶液，然后标定。
a. 用基准物质标定。
b. 用已知标准溶液标定。
4．减小标定过程的误差
（1）标定时最少应重复做3次。
（2）称量基准物质的质量不应太少。
（3）滴定使用的标准溶液的体积不可太少。
（4）滴定时使用标准溶液的体积不应超出一滴定管的容量。
第二节 酸碱滴定法
一、酸碱滴定法的原理
酸碱滴定法：以酸碱中和反应为基础的滴定分析方法。
适用范围：直接或间接的滴定方式测定酸性或碱性物质。
常用标准溶液：强酸和强碱。
二、指示剂的选择
滴定类型 | 指示剂 | 终点颜色变化 |
强碱作标准溶液滴定强酸 | 酚酞 | 无色变成浅粉红 |
强酸作标准溶液滴定强碱 | 甲基红（甲基橙） | 黄色变成浅红色 |
三、酸碱滴定法的应用
1．配制一定浓度的标准溶液
（1）0.1 mol/L HCl标准溶液的配制和标定。
标定用基准物质：无水碳酸钠和硼砂。
（2）0.1 mol/L NaOH标准溶液的配制和标定。
标定用基准物质：草酸和邻苯二甲酸氢钾。
2．农产品总酸度测定
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