实验四 · 必修
酸碱中和滴定
第2章 常见的无机物
实验目的
- 掌握酸式滴定管和碱式滴定管的使用方法及洗涤、润洗、排气泡操作。
- 学会以标准盐酸滴定未知浓度 NaOH 溶液的实验方法。
- 正确判断滴定终点——酚酞指示剂由无色变为浅红色且 30 s 不褪色。
- 掌握平行滴定和数据处理方法，计算待测液的物质的量浓度。
实验原理
酸碱中和反应的实质是 H⁺ 与 OH⁻ 结合生成水。当酸与碱恰好完全中和时：
中和滴定核心公式
n(H⁺) = n(OH⁻)
c(HCl) · V(HCl) = c(NaOH) · V(NaOH)
因此：c(NaOH) = c(HCl) · V(HCl) / V(NaOH)
n(H⁺) = n(OH⁻)
c(HCl) · V(HCl) = c(NaOH) · V(NaOH)
因此：c(NaOH) = c(HCl) · V(HCl) / V(NaOH)
本实验以已知浓度的标准 HCl 溶液滴定未知浓度的 NaOH 溶液，用酚酞作指示剂——NaOH 溶液使酚酞呈红色，当 HCl 将 NaOH 恰好中和时，溶液由红色变为无色。实际操作中，通常将 NaOH 置于锥形瓶中，用 HCl 滴定，终点由无色变为浅红色（30 s 不褪色）。
仪器与试剂
- 仪器：酸式滴定管（50 mL）、碱式滴定管（50 mL）、锥形瓶（250 mL）、烧杯、铁架台（带滴定管夹）、洗耳球
- 试剂：
- 标准 HCl 溶液（0.1000 mol/L）
- 未知浓度的 NaOH 溶液（待测液）
- 酚酞指示剂（1% 乙醇溶液）
- 蒸馏水
实验步骤
（一）滴定管准备
- 检漏：
- 酸式滴定管：关闭旋塞，装入水后静置，观察是否漏水；再将旋塞旋转 180° 后观察。
- 碱式滴定管：关闭橡皮管中的玻璃珠，同样方法检漏。
- 润洗：
- 酸式滴定管用标准 HCl 溶液润洗 2～3 次（每次 5～10 mL）。
- 碱式滴定管用待测 NaOH 溶液润洗 2～3 次（每次 5～10 mL）。
- 润洗时转动滴定管使溶液浸润全部内壁，从下口放出。
- 装液与排气泡：
- 将标准 HCl 装入酸式滴定管至零刻度线以上，打开旋塞排除尖嘴处气泡，调整液面至零刻度或零刻度以下某刻度，记录初读数。
- 将待测 NaOH 装入碱式滴定管，将橡皮管向上弯曲，挤压玻璃珠处排出气泡，调零读数。
（二）滴定操作
- 用碱式滴定管准确量取 20.00 mL 待测 NaOH 溶液于 250 mL 锥形瓶中。
- 滴加 2～3 滴酚酞指示剂，锥形瓶中溶液呈红色。
- 将酸式滴定管固定在滴定管夹上，锥形瓶置于酸式滴定管下方。
- 滴定：
- 左手控制酸式滴定管旋塞，右手持锥形瓶颈部，边滴边摇动锥形瓶。
- 开始时可较快滴加，滴定速度约 3～4 滴/秒。
- 当溶液红色变浅时，减慢滴速，改为逐滴加入。
- 接近终点时，半滴操作：使液滴悬在滴定管尖嘴处，用锥形瓶内壁靠下，用少量蒸馏水冲洗内壁，摇匀。
- 重复半滴操作直至溶液由红色恰好变为无色（或浅红色），且 30 s 不褪色，即为滴定终点。
- 记录滴定管终读数，计算消耗标准 HCl 的体积 V(HCl)。
- 平行滴定 3 次，取平均值计算 c(NaOH)。
数据记录与处理
标准 HCl 浓度：c(HCl) = 0.1000 mol/L 待测 NaOH 体积：V(NaOH) = 20.00 mL
| 滴定次数 | 标准 HCl 初读数 / mL | 标准 HCl 终读数 / mL | 消耗 HCl 体积 V(HCl) / mL | c(NaOH) / (mol/L) |
|---|---|---|---|---|
| 1 | ||||
| 2 | ||||
| 3 |
计算结果：
V(HCl) 平均值 = ______ mL
c(NaOH) = c(HCl) × V(HCl) / V(NaOH) = ______ mol/L
V(HCl) 平均值 = ______ mL
c(NaOH) = c(HCl) × V(HCl) / V(NaOH) = ______ mol/L
误差分析
分析以下操作对 c(NaOH) 测定结果的影响（偏高/偏低/无影响）：
| 操作 | 对 c(NaOH) 的影响 |
|---|---|
| 酸式滴定管未用标准 HCl 润洗 | 偏高 |
| 碱式滴定管未用待测 NaOH 润洗 | 偏低 |
| 锥形瓶用待测 NaOH 润洗 | 偏高 |
| 滴定前酸式滴定管尖嘴有气泡，滴定后气泡消失 | 偏高 |
| 滴定终点时，滴定管尖嘴悬有液滴未滴入 | 偏高 |
| 读数时，滴定前仰视、滴定后俯视 | 偏低 |
| 用酚酞作指示剂，滴定至浅红色 30 s 褪色 | 偏低（终点判断过早） |
| 锥形瓶在滴定过程中剧烈摇动，有液滴溅出 | 偏低 |
注意事项
- 滴定管必须润洗（用待装液润洗 2～3 次），锥形瓶不能润洗。
- 排气泡是保证读数准确的关键步骤——酸式滴定管气泡在尖嘴处，碱式滴定管气泡在橡皮管和玻璃珠处。
- 接近终点时采用半滴操作：让液滴悬在尖嘴处，用锥形瓶内壁靠下，用洗瓶冲洗内壁。
- 终点判断标准：溶液由无色变为浅红色，且30 s 不褪色。
- 每次滴定结束后应及时记录读数，滴定管读数应估读到 0.01 mL（保留两位小数）。
- 平行滴定 3 次，若每次消耗 V(HCl) 相差超过 0.10 mL，应重新滴定。
- 酸式滴定管不能装碱液（磨口玻璃旋塞会被碱液腐蚀粘连），碱式滴定管不能装酸液（酸会腐蚀橡皮管）。
安全提示
- HCl 和 NaOH 均具有腐蚀性，操作时应佩戴护目镜和手套。
- 滴定操作中，酸液和碱液可能从滴定管口滴落，注意保持实验台面清洁。
- 酚酞指示剂含乙醇，远离火源。
- 实验废液应统一收集处理，不可直接倒入水槽。
思考题
- 为什么滴定管必须用待装液润洗，而锥形瓶却不能润洗？
- 滴定前滴定管尖嘴处有气泡，滴定后气泡消失，对测定结果有何影响？
- 如果以 NaOH 滴定 HCl（标准液在锥形瓶中），用酚酞作指示剂，终点颜色如何变化？
- 若改用甲基橙作指示剂，终点颜色变化是什么？与酚酞相比有何不同？
- 平行滴定的目的是什么？三次滴定数据中若有一次偏差较大应如何处理？
- 酸式滴定管和碱式滴定管在使用上有什么不同？为什么不能互换使用？