酸碱混合物测定的方案设计（双指示剂法）-教案

酸碱混合物测定的方案设计(双指示剂法)教案

教学内容：酸碱混合物测定的方案设计(双指示剂法) 实验类型：设计 授课地点：2#化工实训楼 授课学时：4学时 一、教学目的与要求：

1、巩固移液管、酸式滴定管的正确使用； 2、掌握电子分析天平的正确使用；

3、了解酸碱混合物的测定意义和常用碱度的表示方法； 4、学习HCl标准溶液的配制与标定；

5、掌握双指示剂法测定碱混合物的原理、方法和计算；

6、熟悉甲基红、酚酞、甲基橙指示剂终点颜色判断和近终点时滴定操作控制 二、知识点：

酸碱反应、化学计量点、酸碱指示剂、滴定终点、碱度的表示方法、标准溶液、移液管、酸式滴定管、电子分析天平、实验报告的撰写（数据处理三线表表格化）、有效数字 三、技能点：

玻璃器皿的洗涤、移液管的使用、酸式滴定管的使用、电子分析天平的使用、HCl标准溶液的配制与标定 四、教学重点及难点：

重点：碱混合物测定的基本原理和操作方法

难点：甲基红、酚酞、甲基橙指示剂的变色特征和近终点时滴定操作控制

五、教学方法：

任务驱动法、分组讨论法、阅读指导法、现场讲解指导等 六、复习引入：

1、复习酸碱滴定法有关知识，提问学生:

(1) HCl酸碱滴定法测定对象是什么？(溶液中的氢氧根（OH-）离子的浓度，并且溶液中的碱性物质的碱的强度要满足cKb>10-8) (2) 强酸直接滴定弱碱时一般以什么做指示剂？(甲基橙或甲基红) (3) 滴定终点颜色如何判断？(由黄色变橙红色30s不褪色为终点) [引入] 酸碱滴定法的应用：双指示剂法测定混合碱的组分及其含量 [引言] 酸碱滴定法操作简便，分析速度快和结果准确，因而在工农业生产和科学实践中得到广泛的应用。在实际工作中，常常会遇到酸碱混合组分的分析问题，如氢氧化钠物质中常常含有一定量的碳酸钠、纯碱中含有一定量的碳酸氢钠、氯化铵中会有一定量的游离盐酸（HCl）、硫酸铵中会有一定量的游离硫酸（H2SO4），为了检验碱和铵盐的质量等级，需要对混合酸碱物中的各组分进行测定；在氟化氢、四氟化硅的生产过程中，会有硫酸和氢氟酸混合酸体系，分析其各组分的含量，为生产工艺控制提供有效的保障。在同一个试样中测定各组分的含量，用标准酸或标准碱溶液进行滴定分析，根据滴定过程中的pH值的变化情况，选用两种不同的指示剂分别指示终点，这种方法称为双指示剂法。该法快速、简捷，已广泛应用于酸碱混合物的分析与测定。

[新授]课题：碱混合物测定的方案设计 [提出任务]教师提出本课题的学习任务： 1、工业混合碱测定的基本原理是什么？ 2、碱度常用的表示方法有哪些?

3、氢氧化钠与碳酸钠混合碱的测定操作方法。 [任务探索]

1、工业混合碱测定的基本原理是什么？ 根据有关学习资料，思考下列问题：

(1) 工业混合碱主要是由什么物质组成的？用什么滴定法测定混合

碱的组分及其含量？

(2)用什么试剂作指示剂？各指示剂的变色点和变色范围是多少？ (3)测定Na2CO3与NaOH或Na2CO3与NaHCO3的混合碱时，第一和第二化学计量点的pH值各是多少？

[归纳]引导学生归纳总结出混合碱测定的基本原理

工业碱是Na2CO3与NaOH或Na2CO3与NaHCO3的混合物，采用双指示剂法酸碱滴定进行分析，测定其组分及各组分的含量。

在混合碱的试液中加入酚酞指示剂（变色范围8.0～10.0），用HCl标准溶液滴定至溶液呈微红色（近无色）。此时溶液的pH值为8.31，试液中所含NaOH完全被中和，Na2CO3也被滴定成NaHCO3，反应如下：

NaOH + HCl = NaCl + H2O Na2CO3 + HCl = NaCl + NaHCO3

设滴定体积为V1ml。再加入甲基橙指示剂（变色范围3.1～4.4），继续用HCl标准溶液滴定至溶液由黄色变为橙色即为终点。此时溶液的pH值为3.9，试液中所含NaHCO3被中和成H2CO3，反应为：

NaHCO3 + HCl = NaCl + H2O + CO2↑

设此时消耗HCl标准溶液的体积为V2ml。根据V1和V2可以判断出混合碱的组成。 设试液的体积为Vml。

当V1>V2时，试液为NaOH和Na2CO3的混合物，NaOH和Na2CO3的含量（以质量浓度g?L-1表示）可由下式计算：

?NOH?a?Na2CO3(V1?V2)CHClMNaOH

V2V2CHClMNa2CO?

2V3当V1

?Na2CO3?2V1CHClMNa2CO32V

?NHCO?a3(V2?V1)CHClMNaHCO3V

[学生回答]

(1) 工业混合碱主要是由什么物质成的？用什么滴定法测定混合碱的组分和含量？

工业碱通常是Na2CO3与NaOH或Na2CO3与NaHCO3的混合物，采用双指示剂法酸碱滴定进行分析，测定其组分及各组分的含量。 (2) 用什么试剂作指示剂？各指示剂的变色点和变色范围是多少？ [讲解]用酚酞和甲基橙作指示剂。酚酞的变色点的pH值为9.1，变色范围是pH值为8.0～10.0，甲基橙的变色点的pH值为4.0，变色范围是pH值为3.1～4.4

(3) 测定Na2CO3与NaOH或Na2CO3与NaHCO3的混合碱时，第一和第二化学计量点的pH值各是多少？

[讲解] 测定混合碱时，溶液中有Na2CO3与NaOH或Na2CO3与NaHCO3的存在，当滴定达到第一化学计量点时，溶液为NaHCO3和NaCl的混合液，溶液的pH值主要由NaHCO3控制，可根据酸式盐溶液计算第一化学计量点的pH值，其值为8.31；当滴定达到第二化学计量点时，溶液为饱和H2CO3和NaCl的混合液，溶液的pH值主要由饱和H2CO3控制，饱和H2CO3溶液的浓度一般为0.04mol〃L-1，可根据多元酸溶液计算第二化学计量点的pH值，其值为4.0。 2、碱度常用的表示方法有哪些?

[讲解] 碱度常用的表示方法有Na2O、NaOH、Na2CO3、NaHCO3等物质含量或浓度来表示物质的碱度。

3、氢氧化钠与碳酸钠混合碱的测定操作方法。 [阅读] 指导学生阅读实验报告中的实验步骤。 [讨论] 四个学生一组，归纳测定操作要点。

[提问] 学生代表小组发言：氢氧化钠与碳酸钠混合碱的测定步骤 (1) 0.1mol/L HCl标准溶液的配制及标定

准确称取Na2B4O7·10H2O三份，每份0.4g～0.6g，臵于250mL锥形瓶中，各加蒸馏水60mL，使之溶解，加甲基红2滴，用欲标定的HCl溶液滴定，近终点时，应逐滴或半滴加入，直至被滴定的溶液由黄色恰变成浅红色为终点。记录消耗的HCl溶液体积，重复上述操作，滴定其余两份基准物质。

根据Na2B4O7·10H2O的质量m和消耗HCl溶液的体积VHCl，按下式计算HCl标准溶液的浓度CHCl，

CHCl?2m(Na2B4O7?10H2O)?1000M(Na2B4O7?10H2O)?VHCl式中MNa2B4O7·10H2O-------硼砂的摩尔质量(381.4)。 (2) 氢氧化钠与碳酸钠混合碱的测定 用移液管移取 10.00mL试液

(3) 数据记录与处理及结论 a、HCl标准溶液的标定 序号 Na2B4O7·10H2O质量/g V（HCl）/ml C（HCl）/（mol〃L-1） 平均值 RSD 1 2 3 结论：HCl标准溶液的浓度c=

95%臵信度下平均值的臵信区间c=x?2.5s b、酸碱混合物的测定 酸碱混合物中碱1的含量

准确记录HCl体

积V2平行三次

250mL锥形瓶 HCl 滴定

1d 酚酞

HCl标液滴至恰好红色消失

黄色变橙色

再加入1d甲基橙

记下V1

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