用項(xiàng)目教學(xué)法講解酸堿滴定原理

1、用項(xiàng)目教學(xué)法講解酸堿滴定原理最近幾年，許多高職院校出現(xiàn)了以“項(xiàng)目課程”為名的改革熱潮。徐國慶、 姜大源、戴士弘等一些知名人士對項(xiàng)目教學(xué)給出了建設(shè)性的建議。筆者綜觀這 類文 章，將項(xiàng)目教學(xué)用于酸堿滴定原理講解，以項(xiàng)目為教學(xué)載體，一步步完成 酸堿滴定原 理內(nèi)容，采用教師引導(dǎo)，學(xué)生為主體的教學(xué)方式展開教學(xué)。教學(xué)項(xiàng)目：“某廠生產(chǎn)的食醋中總酸度的測定”教學(xué)資料：教師將某廠生產(chǎn)的食醋中總酸度的檢測方法發(fā)給學(xué)生，黃一石主編 的定量化學(xué)分析教材。第一步：教師介紹什么是滴定分析。請學(xué)生寫出食醋總酸度的檢測方法中的滴 定反應(yīng)，并指出反應(yīng)中的被測溶液和標(biāo)準(zhǔn)溶液。滴定分析法是利用滴定管將一種已知準(zhǔn)確濃度的試劑溶液（標(biāo)

2、準(zhǔn)溶液）滴加到 待測物溶液中，直到所加的試劑與待測物定量反應(yīng)為止，然后根據(jù)試劑溶液的濃度和 所消耗的體積計(jì)算待測組分的含量，這種分析方法稱為滴定分析法或容量分析法。該項(xiàng)目的檢測反應(yīng)：第二步：教師介紹酸堿滴定概念和直接滴定方式。學(xué)生針對所學(xué)內(nèi)容，寫出該 檢測項(xiàng)目的滴定反應(yīng)實(shí)質(zhì)，并能推斷出滴定反應(yīng)采用的是酸堿滴定法，滴 定方式采用 的是直接滴定法。酸堿滴定法，又稱中和法。它是以酸、堿之間質(zhì)子傳遞反應(yīng)為基礎(chǔ)的一種滴 定分 析法?？捎糜跍y定酸、堿和兩性物質(zhì)。其基本反應(yīng)為：H+OH-=H2O直接滴定法，是用標(biāo)準(zhǔn)溶液直接滴定被測物質(zhì)的一種方法。該檢測項(xiàng)目的滴定反應(yīng)采用的是酸堿滴定法，滴定方式采用的是直接滴

3、定法。（其反應(yīng)實(shí)質(zhì)：H+ + OH- = H2O）第三步：教師介紹化學(xué)計(jì)量點(diǎn)、滴定終點(diǎn)和指示劑概念。請學(xué)生回答檢測項(xiàng)目 中的滴定反應(yīng)采用何種指示劑？化學(xué)計(jì)量點(diǎn)：當(dāng)加入的標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的量與被測物的量恰好符合化學(xué)反應(yīng)式所 表示的化學(xué)計(jì)量關(guān)系量時,稱反應(yīng)到達(dá)“化學(xué)計(jì)量點(diǎn)” （stoichiometricpoint 簡稱計(jì)量點(diǎn)，以sp表示）。指示劑：在化學(xué)計(jì)量點(diǎn)時，反應(yīng)往往沒有易被人察覺的外部特征，因此通常是 加入某種試劑，利用該試劑的顏色突變來判斷。這種能改變顏色的試劑稱為“指示劑 （indicator。）滴定終點(diǎn)：滴定時，指示劑改變顏色的那一點(diǎn)稱為“滴定終點(diǎn)” （end poin， t簡稱終點(diǎn)，以

4、ep表示）。該檢測項(xiàng)目中的滴定反應(yīng)選用的指示劑是酚猷。第四步：教師提問酚配指示劑為什么能指示終點(diǎn)？其變色原理是什么？酸堿指示劑：酸堿指示劑（acid-base indicator）是在某一特定pH區(qū)間，隨介 質(zhì)酸度條件的改變顏色明顯變化的物質(zhì)。常用的酸堿指示劑一般是一些有機(jī)弱酸或弱堿，其酸式與共和堿式具有不同的 顏色。當(dāng)溶液pH改變時，酸堿指示劑獲得質(zhì)子轉(zhuǎn)化為酸式，或失去質(zhì)子轉(zhuǎn)化為堿 式，由于指示劑的酸式與堿式具有不同的結(jié)構(gòu)因而具有不同的顏色。甲基橙變色原理：甲基橙（Methyl Orange,縮寫M0）是一種有機(jī)弱堿，也是一種雙色指示齊!1，它 在溶液中的離解平衡可用下式表示：由平衡關(guān)系式可

5、以看出：當(dāng)溶液中H+增大時，反應(yīng)向右進(jìn)行，此時甲基橙 主要以醍式存在，溶液呈紅色；當(dāng)溶液中H+降低，而OH-增大時，反應(yīng)向左 進(jìn)行，甲基橙主要以偶氮式存在，溶液呈黃色。酚配變色原理：酚酰是一種有機(jī)弱酸，它在溶液中的電離平衡如下所示：5/5在酸性溶液中，平衡向左移動，酚配主要以羥式存在，溶液呈無色；在堿 性溶 液中，平衡向右移動，酚猷則主要以醍式存在，因此溶液呈紅色。由此可見，當(dāng)溶液的pH發(fā)生變化時，由于指示劑結(jié)構(gòu)的變化，顏色也隨之發(fā)生 變化，因而可通過酸堿指示劑顏色的變化來確定酸堿滴定的終點(diǎn)。第五步：酸堿指示劑是當(dāng)溶液的pH發(fā)生變化時，指示劑結(jié)構(gòu)變化，顏色也隨 之發(fā)生變化，從而指示酸堿滴定的終

6、點(diǎn)。那么食醋測定的滴定過程中，H+是如何變化的？滴定過程中溶液pH的變化：（以O(shè).IOOOmol/LNaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定20.00mL0.1000mol/LHAc為例）滴定曲線也分為四個階段： 滴定開始前溶液的pH此時溶液的pH由0.1000mol/L的HAc溶液的酸度決 定。根據(jù)弱酸pH計(jì)算的最簡式（見表6-1）因此滴定開始至化學(xué)計(jì)量點(diǎn)前溶液的pH這一階段的溶液是由未反應(yīng)的HAc與反 應(yīng)產(chǎn)物Na Ac組成的，其pH由HAc-NaAc緩沖體系來決定，即比如，當(dāng)?shù)稳隢aOH 19.98mL （剩余HAc0.02mL）時，因此 化學(xué)計(jì)量點(diǎn)時溶液的pH此時溶液的pH由體系產(chǎn)物的離解決定?；瘜W(xué)計(jì)量 點(diǎn)

7、時體系產(chǎn)物是NaAc與H2O, Ac-是一種弱堿。因此由于所以 化學(xué)計(jì)量點(diǎn)后溶液的pH此時溶液的組成是過量NaOH和滴定產(chǎn)物NaAco 由于過量NaOH的存在，抑制了 Ac-的水解。因此，溶液的pH僅由過量NaOH的濃 度來決定。比如，滴入20.02mLNaOH溶液（過量的NaOH為0.02mL）,貝P按上述方法，依次計(jì)算出滴定過程中溶液的 pH,其計(jì)算結(jié)果如表6-15所 7 第六步：酚猷指示劑變色范圍是什么？學(xué)生查找酚配指示劑、甲基橙指示劑變 色范圍，說出該檢測項(xiàng)目選擇酚配指示劑不選擇甲基橙指示劑的理由。教 師根據(jù)滴定 過程各點(diǎn)的pH繪出強(qiáng)堿滴定一元弱酸的滴定曲線。指示劑變色范圍：酸堿指示劑

8、的選擇原則：一是指示劑的變色范圍全部或部分地落入滴定突 躍范 圍內(nèi)；二是指示劑的變色點(diǎn)盡量靠近化學(xué)計(jì)量點(diǎn)。滴定曲線的形狀和滴定突躍第七步：教師詢問學(xué)生在食醋滴定測試時，指示劑加多少用量？影響指示劑變 色范圍的因素有哪些？影響指示劑的實(shí)際變色范圍的因素主要有兩方面：一是影響指示劑離解常數(shù)KHIn的數(shù)值，從而移動了指示劑變色范圍的區(qū) 間。這方面的影響因素中以溫度的影響最為顯著。二是對指示劑變色范圍寬度的影響，主要的影響因素有溶液溫度、指示劑的用 量、離子強(qiáng)度以及滴定程序等。* 溫度指示劑的變色范圍和指示劑的離解常數(shù)KHIn有父，而KHIn與溫度有關(guān)，因此 當(dāng)溫度改變時，指示劑的變色范圍也隨之改變。

9、* 指示劑用量指示劑（如酚儆）的用量偏少時，滴定終點(diǎn)變色敏銳。因?yàn)閱紊甘緞┑?顏色深度僅取決于有色離子的濃度（對酚猷來說就是堿式In-），即如果H+維持不變，在指示劑變色范圍內(nèi)，溶液顏色的深淺便隨指示劑 Hln 濃度的增加而加深。因此，使用單色指示劑時必須嚴(yán)格控制指示劑的用量，使 其在終點(diǎn)時的濃度等于對照溶液中的濃度。此外，指示劑本身是弱酸或弱堿，也要消耗一定量的標(biāo)準(zhǔn)溶液。因此，指 示劑 用量以少為宜，但卻不能太少，否則，由于人眼辨色能力的限制，無法觀察到溶液顏色的變化。實(shí)際滴定過程中，通常都是使用指示劑濃度為1g/L的溶液,用量比例為每10mL試液滴加1滴左右的指示劑溶液。*離子強(qiáng)度指示劑的pKHIn值隨溶液離子強(qiáng)度的不同而有少許變化，因而指示劑的變 色范 圍也隨之有稍許偏移。實(shí)驗(yàn)證明，溶液離子強(qiáng)度增加，對酸型指示劑而言 其pKHIn 值減??；對堿型指示劑而言其pKHIn值增大。* 滴定程序由于深色較淺色明顯，所以當(dāng)