酸鹼滴定法 acid-base titration

化學原理啟迪54

1.     酸鹼滴定法是一種「容量分析volumetric analysis」，這是用某一種溶液來分析另一種溶液的技術。

2.     用來測試的溶液稱為「滴定劑titrant」，滴出溶液的儀器稱為「滴定管buret」，它能精確地測量體積。

3.     在滴管中加入可完全與受測試物質反應的分量，顯示出這個份量的刻度點，就是「當量點quivalence point」，或「計量點stoichiometric point」。這個刻度點通常透過某種化學物質顏色改變來找到，這種化學物質稱為「指示劑indicator」。

4.     要成功地完成滴定法，以下幾點必須注意：

(1)  必須知道滴定溶液的濃度。已知濃度的滴定溶液稱為「標準溶液standard solution」。

(2)  必須知道滴定溶液和受測物質之間的確實反應。

(3)  必須知道化學反應的「當量點」，或「滴定終點/計量點」。我們通常會使用在「當量點」改變顏色的指示劑。

(4)  「指示劑」改變顏色的點稱為「終點endpoint」。

(5)  重點是，選擇的「指示劑」的「終點」，是與受測物質平衡的「當量點」一樣。最常用在酸鹼滴定的「指示劑」是酚酞phenolphthalein，它在「酸」中是「無色的」，當受測試的「酸」被「鹼」 滴定到「終點」，酚酞的顏色轉為「粉紅」。

5.     達到化學平衡「計量點」需要多少滴定溶液體積？這必須盡可能精確地知道。

6.     分析酸性物質的時候，我們會用裝有「OH^-氫氧根」的標準溶液的滴管，來判斷溶液裡有多少酸？同樣地，測試鹼性物質就用裝有「質子H⁺」的標準溶液的滴管來測試。

7.     【範例】要中和25.0ml 0.350M的NaOH，需要多少體積的0.100M鹽酸HCl？

8.     【解決】在反應發生前，混合溶液內有的化學物質

H⁺、Cl^-、Na⁺、OH^-和H2O

9.     將會發生什麼樣的反應？有二種可能：

Na⁺(aq) + Cl^-(aq) →NaCl(s)

H⁺(aq)+ OH^-(aq)→H2O(l)

10.  因為NaCl是可溶的，所以第一列的反應不會發生(Na⁺、Cl^-是旁觀離子)。而H⁺ 和OH^-離子確實會產生H2O。

11.  這個反應平衡過的淨離子方程式是：

H⁺(aq)+ OH^-(aq)→H2O(l)

12.  接下來，我們要計算25.0ml的0.350M NaOH樣本，有幾莫耳的OH^-離子？

25.0ml NaOH ×(1L/1000ml) ×(0.350mol OH^-/L NaOH)=8.75×10 ^-3mol OH^-

13.  要分析這個溶液，我們需要足夠的「H⁺離子」來跟既有的「OH^-離子」反應。所以我們不需要判斷誰是限量反應物。

14.  因為，H⁺ 和OH^-離子反應的比例是1:1，所以我們需要8.75×10 -3mol的 H⁺離子來中和既有的OH^-離子。

15.  多少體積的0.100M HCl有8.75×10 -3mol的 H⁺離子?計算如下

V ×0.100mol H⁺/L = 8.75×10 ^-3 mol

16.  解開方程式，得到V

V = 8.75×10 ^-2 L

17.  結論，要中和25.0ml 0.350M的NaOH，需要8.75×10 ^-2 L(87.5ml)的0.100M HCl。

翻譯編寫Steven S. Zumdahl 的《化學原理Chemical Principles》

圖片來源：www.answers.com/topic/titration、fundamentalphotographs the art of science

 

歌德：

1.     野獸，只能受限於器官，而人，卻能訓練器官、支配器官。

2.     只要叫我們學習偉大的東西，我們就立刻發現自己的知識與見識，多麼地貧窮。然而，這也是經常讓我們獲得學問的途徑。

3.     國家，最尊貴的成員是誰？是誠實、正直、有知識的市民。

4.     大眾，不能缺少有能力的人；而有能力的人，對大眾而言，卻經常是沉重的負擔。有能力的人，總是不斷地督促社會大眾學習，然而，「學習」對大眾而言，真的很沉重。

5.     弱者們，根本不知道自己所求為何，只知一昧地著急地跟在別人後面走，而成為不求甚解的無知大眾。

6.     在現代裡，誰都不肯沉默，誰也都不肯讓步。人必須發言，必須活動，不只是為了征服對手，同時也是為了保持自己的立場。不管是多數派也好，少數派也罷，他們都有權利發言。

7.     國民，要有正確的判斷力，首先必須先從判斷自己做起，要不斷地增加自己的知識，這樣才有力量。但是，國民要到達那種完美的境界，不知得經過多少年。

8.     自然，不斷地建設，但也不斷地破壞，自然的工廠，真是令人捉摸不定。我們尊重古代的基礎，但是也不放棄現在重新建設的權利。