与化学平衡之间的联系 | |
弱电解质的电离 | 电离平衡实质上就是一种化学平衡,可以用化学平衡移动原理对弱电解质的电离平衡作定性的、或定量的分析。根据电离度大小可比较弱电解质相对强弱,根据相应盐的水解程度也可比较弱电解质的相对强弱。 |
水的电离 | 水是一种很弱的电解质,加酸、加碱会抑制水的电离,升高温度会促进水的电离。Kw=[OH-][H+]是水的电离平衡的定量表现,H+、OH-浓度可以用这个关系进行换算。 |
盐类水解 | 盐类水解(如F- + H2O HF + OH-)实质上可看成是两个电离平衡移动的综合结果:①水的电离平衡向正方向移动(H2OH++OH-),②另一种弱电解质的电离平衡向逆方向移动(HF F-+H+)。也可以看成是中和反应的逆反应,升高温度会促进水解。 |
中和滴定 | 水的电离程度很小, H++OH-=H2O的反应程度很大,所以可以利用这个反应进行中和滴定实验,测定酸或碱溶液的浓度。 |
原电池反应和电解反应 | 原电池反应和电解反应实质是氧化还原反应,其特点是一个氧化还原反应分成了两个电极反应(却氧化反应、还原反应分别在不同的电极发生反应)。一些原电池的电极反应(如钢铁的吸氧腐蚀正极的电极反应O2+2H2O+4e = 4OH-)涉及到水的电离平衡移动造成pH变化。电解硫酸、氢氧化钠、氯化钠等溶液过程中,在阴极或阳极附近由于电极反应而使水的电离平衡发生移动造成pH变化。 |
三.溶液中微粒数目多少的比较
电解质的电离、盐类水解、中和反应、原电池和电解池中的有关反应都遵循“守恒”规律,不同的情况下可从不同角度挖掘守恒关系。
四、 中和滴定
1.中和滴定的定义
中和滴定又称酸碱滴定。利用已知浓度的酸(或碱),通过滴定来测定未知浓度的碱(或酸)。进行中和滴定时,酸、碱的浓度一般都用摩尔浓度表示。
2.中和滴定的操作步骤是:
做好滴定前的准备工作①洗净滴定管;②检查滴定管是否漏水;③往滴定管里装标准溶液,将液面调至“0”刻度。
(2)滴定。以已知浓度的盐酸测定氢氧化钠浴液浓度为例。①用移液管量取25毫升待测氢氧化钠溶液放入锥形瓶里,滴入几滴甲基橙指示剂。振荡锥形瓶使溶液充分混合,这时溶液呈黄色。②把锥形瓶放在酸式滴定管的下面,瓶下垫一白瓷板或一张白纸。右手拿住锥形瓶,左手小心地旋转酸滴定管的旋塞使酸滴下,边滴边摇动锥形瓶(向一个方向作圆周转动),直到加入一滴酸后溶液颜色从黄色变为橙色,静置半分钟颜色不再变化,这就表示已到达滴定终点。③读取滴定管液面所在刻度的数值,记录。④将锥形瓶里的溶液倒掉,用自来水冲洗干净最后用蒸馏水淋洗一次。按上述滴定方法重复两次,记录每次滴定所用酸液的体积数。⑤求出三次滴定数据的平均值,用以计算待测氢氧化钠溶液的摩尔浓度。如果是用已知浓度的氢氧化钠溶液测定盐酸的浓度,要先用移液管量取盐酸放入锥形瓶里,加入2滴酚酞指示剂。把氢氧化钠溶液注入碱式滴定管里进行滴定。滴定三次后用平均值计算出盐酸的摩尔浓度。
3.中和滴定是利用酸碱中和反应来测定强酸或强碱溶液的浓度。这是由于强酸、强碱之间的中和反应符合如下几个条件:①反应程度大,H+和OH-之间能完全反应,可根据n(H+)=n(OH-)进行计算;②可通过酸碱指示剂的颜色变化来快速判断反应的终点。
实际上在化学研究、实际生产中除了中和滴定、氧化还原滴定以外,还有多种滴定实验,如络合滴定实验(利用络合反应进行滴定实验)、沉淀滴定(利用反应中生成沉淀的反应进行滴定实验)实验等等。
五.判断反应终点
1.双指示剂法分阶段判断反应终点。如:为了测定碳酸钠和氢氧化钠混合溶液中碳酸钠、氢氧化钠的浓度,实验室常用双指示剂法进行滴定。即先在待测的混合溶液中加几滴酚酞,再用标准的酸溶液滴定,滴至浅红色刚好褪去,记下用去酸溶液的体积(V1);再在混合溶液中加入甲基橙,继续用标准酸溶液滴定,滴到溶液变成橙色,记下用去酸溶液的体积(V2)。根据V1、V2就可计算出混合溶液中碳酸钠和氢氧化钠的浓度。
2.反应物本身作指示剂判断反应终点。有的反应中,可利用反应物本身的颜色来判断反应终点。在用标准的高锰酸钾溶液滴定某种亚铁盐溶液时,由于高锰酸钾显较深的紫红色,开始阶段滴入的高锰酸钾立刻反应掉,溶液不变色。当滴定到终点后,再滴入一滴高锰酸钾溶液可使溶液显紫红色,根据这一点就可快速判断反应的终点。因此,在这类滴定实验中,高锰酸钾本身就可起到了指示剂的作用。
3.其它方法判断反应终点。中和滴定实验一般用酸碱指示剂来判断反应的终点,在滴定实验中还会用其它一些方法来判断反应终点。如: 把Ba(OH)2溶液逐滴滴入磷酸溶液中时,反应分步进行先生成Ba(H2PO4)2、再生成BaHPO4、最后生成Ba3(PO4)2,由于BaHPO4和Ba3(PO4)2难溶于水、Ba(H2PO4)2易溶于水,所以在用标准Ba(OH)2溶液滴定未知浓度的磷酸溶液时,不需加酸碱指示剂,滴到刚生成白色沉淀振荡不溶解就可判断出第一步反应的终点。有的滴定实验中也可用测定溶液的导电性方法来判断反应的终点。
六.实验的方法和技巧
1.间接滴定法。如实验室直接测定NH4+离子浓度比较困难,化学实验中就用以下方法来间接地测定:先在待测溶液中加入足量的甲醛溶液,发生如下反应
4NH4+ + 6HCHO (CH2)6N4+4H++6H2O
再用标准强碱溶液滴定所得溶液,可测定出反应所生成的H+浓度,进而就可计算出原试样中铵根离子的浓度。
也用这种方法来测定硼酸的浓度,在硼酸溶液中加甘油溶液,再用标准强碱溶液来滴定。
2.反滴定法。测定NH4+的浓度也可以用下列方法:先在待测溶液中加入过量的一定体积的标准碱溶液,加热使生成NH3挥发除去,再用标准酸溶液来滴定加热后溶液中剩余的过量碱。从而计算出NH4+的浓度。化学研究中常用这种方法来测定一些物质的浓度。