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指示剂选择与高考试题

来源:摘抄于因特网作者:易友生 点击:所属专题: 中和滴定 指示剂选择
以下是几种酸碱指示剂变色的pH范围:①甲基橙3.1~4.4 、②甲基红4.4~6.2③酚酞8.2~10、现用0.1000mol·L-1NaOH溶液滴定浓度相近的甲酸时,上述指示剂() A.都可以用B.只能用③C.可以用①或②D.可以用②或③ 这是2003年全国春季高考理科综合选择题的10小题。这是

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以下是几种酸碱指示剂变色的pH范围:①甲基橙3.1~4.4、②甲基红4.4~6.2③酚酞8.2~10、现用0.1000mol ·L-1NaOH溶液滴定浓度相近的甲酸时,上述指示剂(    )

A.都可以用B.只能用③C.可以用①或②D.可以用②或③

这是2003年全国春季高考理科综合选择题的10小题。这是一道关于中和滴定及其指示剂选择的试题。此题的正确选项应为B。那么如何解答酸碱中和滴定时其指示剂的选择这一类型的题呢?下面就强酸与强碱的相互滴定、强酸滴定弱碱、强碱滴定弱酸等分析如下:

一、一般选择原则

强酸滴定碱液:用甲基橙(甲基红更好,但一般不要求)

强碱滴定酸液:用酚酞

上述原则是基于视角角度,心理学研究证明:当溶液颜色由浅变深时易被观察到,反之则不易察觉,从而造成滴过量,产生误差。因此一般:①强酸滴定强碱时,应选甲基橙(或甲基红),因为滴定终点时溶液颜色由黄色→橙色;②强碱滴定强酸时,应选酚酞,因为滴定终点时溶液颜色由无色→红色;上面两种情况指示剂也可以互换。③强酸滴定弱碱时必须选用甲基橙(或甲基红);④强碱滴定弱酸时,必须选用酚酞。后两点选择原因下面另议。另外石蕊一般不能作为中和滴定的指示剂,因为其变色不灵敏,且耗酸碱较多,造成较大误差。

二、从滴定准确度上看

由于滴定终点即为指示剂的变色点,它与酸碱恰好中和时的pH并不完全一致。

但从测定准确度看:上述一般原则能满足,下面对四种情况从计算角度加以说明。

1.用0.1mol .L_1HCL滴定20mL 0.1mol .L_1左右的NaOH溶液

当二者恰好中和时,pH=7,用甲基橙为指示剂,当溶液pH<4.4时,溶液颜色由黄色→橙色,为终点。这时盐酸已过量,假设过量一滴,约为0.05mL ,此时溶液中[H]=0.05×10-3×0.1/(20+20)×10-3=1.25×10-4mol .L_1,pH=3.9,此时的误差0.05/40=0.25%,只有千分之二的误差;所以强酸滴定强碱时,一般应选甲基橙(或甲基红更好)。

2.同理:若用0.1mol .L_1NaOH滴定20mL 0.1mol .L_1左右的HCl溶液,用酚酞作指示剂,当pH>8时,溶液由无色→红色,为终点。这时NaOH已过量,假设过量一滴,约为0.05mL ,此时溶液中[OH]=0.05×10-3×0.1/(20+20)×10-3=1.25×10-4mol .L_1,POH=3.9,pH=10.1此时的误差0.05/40=0.25%,亦只有千分之二的误差;所以强碱滴定强酸时,一般应选酚酞。

3.用0.1mol ·L-1HCl滴定20mL 0.1mol ·L-1左右的NH3·H2O溶液

当二者恰好中和时,因为产物为水解呈酸性的NH4Cl,其[OH]=(C×Kω/Kb)0·5=(0.05×10-14/1.8×10-5)0·5=5.3×10-6,pH=5.3,用甲基橙为指示剂,当溶液pH<4.4时,溶液颜色由黄色→橙色,为终点。这时盐酸已过量,同理此时只有千分之二的误差;若选用酚酞,pH<8时达终点,较之选用甲基橙误差更大,且不符合视觉要求。所以强酸滴定弱碱时必须选用甲基橙(或甲基红);

4.同理:若用0.1mol ·L-1NaOH滴定20mL 0.1mol ·L-1左右的HAc溶液

当二者恰好中和时,因为产物为水解呈碱性的NaAc,其[OH]=(C×Kω/Ka)0·5=(0.05×10-14/1.8×10-5)0·5=5.3×10-6,POH=5.3,pH=9.7,用酚酞作指示剂,当pH>8时,溶液由无色→红色,,为终点。这时NaOH还差一点,此时的误差更小。若选甲基橙,则终点与指示剂的变色点相差太远,误差会很大,且不符合视觉要求。所以强碱滴定弱酸时,必须选用酚酞。

三、其它滴定实验中指示剂的选择

1.双指示剂法

若有Na2CO3、NaHCO3(或NaOH、Na2CO3)的混合物。可用标准盐酸选用不同指示剂进行分步滴定测出二者的含量:

方法:配制一定体积的待测液,用标准盐酸滴定,先加酚酞为指示剂,达终点时,溶液由红色→无色,测得耗盐酸V1,发生反应Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl;再向其中加甲基橙,再达终点时,溶液由黄色→橙色,测得耗盐酸V2,发生反应

NaHCO3+HCl=H2O+CO2↑+NaCl;据V1、V2的关系可求两盐的含量;

2.碘水与还原性溶液的氧化还原反应滴定

用碘水与无色的Na2S2O3溶液相互滴定,反应为2s2O32+I2=S4O62+2I,可用淀粉为指示剂。当碘滴定Na2S2O3溶液时,溶液由无色→蓝色即达终点;反之溶液由蓝色→无色即达终点。

3.KMnO4溶液与还原性的亚铁盐、指示剂选择与高考试题草酸等的氧化还原滴定

由于KMnO4溶液本身为紫红色的,而亚铁盐、草酸等色浅或无色,不必外加指示剂,KMnO4溶液本身兼具指示剂的作用,当KMNO4溶液滴定亚铁盐、草酸溶液时,终点为无色→紫红色;反之终点为紫红色→无色。

总之,对于属信息题的氧化还原滴定,若反应中只有一种物质的溶液有特殊明显的颜色,则此有色物本身为指示剂,不必外加指示剂。

(责任编辑:化学自习室)
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