离子反应的应用

离子反应的应用
一、中和滴定
（一）指示剂
1、酸碱指示剂：酸碱指示剂一般是有机弱酸或有机弱碱。

它们的变色原理是由于其分子和电离出来的离子的结构不同，因此分子和离子的颜色也不同。

在不同pH的溶液里，由于其分子浓度和离子浓度的比值不同，因此显示出来的颜色也不同。

例如，石蕊是一种有机弱酸，它是由各种地衣制得的一种蓝色色素。

HIn在水中发生电离
如果用HIn代表石蕊分子，HIn在水中发生下列电离：HIn═In-+H+
如果在酸性溶液中，由于c（H+）增大，根据平衡移动原理可知，平衡将向逆反应方向移动，使c（HIn）增大，因此主要呈现红色（酸色）。

如果在碱性溶液中，由于c（OH-）增大，OH-与HIn电离生成的H+结合生成更难电离的H2O：
使石蕊的电离平衡向正反应方向移动，于是c（In-）增大，因此主要呈现蓝色（碱色）。

如果c（HIn）和c（In-）相等，则呈现紫色。

指示剂的颜色变化都是在一定的pH范围内发生的，我们把指示剂发生颜色变化的pH范围叫做指示剂的变色范围。

各种指示剂的变色范围是由实验测得的。

2、指示剂变色范围
指示剂变色范围（pH) 颜色变化
石蕊(一般不用) 5.0~8.0 红—紫---蓝
甲基橙(一般用于酸式滴定) 3.1~4.4 红—橙—黄
酚酞 8.2~10.0 无—浅红—深红
3、指示剂的选择：强酸强碱互滴时即可用酚酞又可用甲基橙做指示剂；强酸弱碱互滴时用甲基橙做指示剂；强碱弱酸互滴时用酚酞做指示剂；
注意：⑴指示剂的变色范围越窄越好，pH稍有变化，指示剂就能改变颜色。

石蕊的变色范围（pH5.0～8.0）太宽，到达滴定终点时颜色变化不明显，不易观察。

中和滴定不能用石蕊作指示剂。

⑵溶液颜色的变化由浅到深容易观察，而由深变浅则不易观察。

因此应选择在滴定终点时使溶液颜色由浅变深的指示剂。

强酸和强碱中和时，尽管酚酞和甲基橙都可以用，但用酸滴定碱时，甲基橙加在碱里，达到滴定终点时，溶液颜色由黄变红，易于观察，故选择甲基橙。

用碱滴定酸时，酚酞加在酸中，达到滴定终点时，溶液颜色由无色变为红色，易于观察，故选择酚酞。

⑶为了使指示剂的变色不发生异常导致误差，中和滴定时指示剂的用量不可过多，温度不宜过高，强酸或强碱的浓度不宜过大。

（二）酸碱中和滴定
1、原理：酸电离出的H+与碱电离出OH—以等物质的量结合生成H2O的反应。

即：
2、实验仪器：酸式滴定管、碱式滴定管、滴定管夹、铁架台、烧杯、锥形瓶、一定规格的容量瓶
3、操作步骤：
(1)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用待装液润洗滴定管；
④往滴定管里装待装液；⑤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量取25毫升待测氢氧化钠溶液（从碱式滴定管中放出）放入锥形瓶里，滴入几滴酚酞指示剂。

振荡锥形瓶使溶液充分混合，这时溶液呈红色。

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。

左手旋转酸滴定管的旋塞使酸滴下，右手震荡锥形瓶（边滴边摇动锥形瓶，向一个方向作圆周转动），眼睛注视锥形瓶内颜色的变化。

直到加入一滴酸后溶液颜色从红色变为无色，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物质的量浓度。

4、关键：准确量取酸、碱的体积；滴定终点的判断
5、误差分析：
1、来自滴定管产生的误差：
①、滴定管水洗后,未用标准液润洗
析：因标准液被附在滴定管内壁的水珠稀释了,故消耗的标准液体积多了,所以结果偏高. ②、滴定管水洗后,未用待测液润洗
析：因待测液被附在滴定管内壁的水珠稀释了,故消耗的标准液体积少了,所以结果偏低. ③、盛标准液的滴定管滴定前有气泡,滴定后气泡消失
析：读出来的标准液体积为实际消耗的标准液体积+ 气泡体积,故消耗的标准液体积读多了,所以结果偏高.
④、盛待测液的滴定管滴定前有气泡
析：读出来的待测液体积为实际量取的待测液体积+ 气泡体积,即待测液量少了,故消耗的标准液也少,所以结果偏低.
2、来自锥形瓶产生的误差：
①、锥形瓶用蒸馏水水洗后又用待测液润洗
析：因瓶内壁附着待测液,故锥形瓶内的待测液多了,消耗的标准液也多,所以结果偏高.
②、锥形瓶未洗净,残留有与待测液反应的少量物质,故消耗的标准液少了,所以结果偏低.
③、锥形瓶水洗后未干燥就加入待测液或滴定过程中向锥形瓶内加水
析：实际参与中和反应的待测液的总量没变,实际消耗的标准酸液也就不变,故结果不变.
3、来自读数带来的误差：
①、用滴定管量取待测液时
A、先俯视后仰视（先俯视后平视或先平视后仰视）
析：量取待测液的实际体积偏小,消耗的标准液也少,所以结果偏低.
B、先仰视后俯视（先仰视后平视或先平视后俯视）
析：量取待测液的实际体积偏多,消耗的标准液也多,所以结果偏高.
②、用滴定管量取标准液时
A、先俯视后平视
析：读出来的标准液体积为V终－V始,而俯视时V始读小了,读出来的标准液体积偏大了,所以结果偏高.
B、先仰视后平视
析：读出来的标准液体积为V终－V始,而俯视时V始读大了,读出来的标准液体积偏小了,所以结果偏低.
C、同理若先俯视后仰视或先平视后仰视,结果偏高；先仰视后俯视或先平视后俯视,结果偏低.
4、来自指示剂选择欠佳带来的误差：
①、强酸滴定弱碱,指示剂选酚酞
析：恰好反应时溶液显酸性,若选酚酞,滴定终点显碱性,故标准液强酸加少了,结果偏低. ②、强碱滴定弱酸,指示剂选甲基橙
析：恰好反应时溶液显碱性,若选甲基橙,滴定终点显酸性,故标准液加少了,结果偏低.
5、来自滴定终点判断不准带来的误差：
①、强酸滴定弱碱,甲基橙由黄色变为红色后停止滴定…………偏高
②、强碱滴定弱酸,酚酞由无色变为粉红色,半分钟后又变为无色…………偏低
6、来自操作不当带来的误差：
①滴定终点时,盛标准液的滴定管尖嘴外挂有一滴标准液的液珠未滴落
析：读出来的标准液体积为实际消耗的标准液体积+ 尖嘴外挂的这滴标准液的液珠的体积,读出来的标准液体积偏大了,故结果偏高.
②一滴标准溶液附在锥形瓶壁上未冲下
析：读出来的标准液体积为实际消耗的标准液体积+ 锥形瓶壁上的液珠的体积,读出来的标准液体积偏大了,故结果偏高.
③滴定时,将标准液溅出锥形瓶外或滴定管漏液
析：读出来的标准液体积为实际消耗的标准液体积+ 溅出的液珠的体积或漏出来的液体体积,读出来的标准液体积偏大了,故结果偏高.
④达滴定终点后立即读数
析：读出来的标准液体积为实际消耗的标准液体积+ 滴定管内壁上部附着标准液的体积,读出来的标准液体积偏大了,故结果偏高.
⑤待测液溅到锥形瓶液面上方的内壁上或摇出
析：实际参与中和反应的待测液仅是液面以下的,故待测液少了,所用的标准液也少了,所以结果偏低
⑥临近终点时,用洗瓶中的蒸馏水洗下滴定管尖嘴口的半滴标准液于锥形瓶中无影响
7、来自用含杂质的样品配制的标准液带来的误差：
（1）用已知浓度的标准酸液来滴定未知浓度的碱液（含杂质）
①若配制碱液时所用碱含有中和酸能力更强的杂质,滴定时,必然消耗较多的标准酸液,所测结果必然偏高
②若所用碱中含中和能力弱的物质,必然消耗较少的标准酸液,所测结果必然偏低
（2）用已知浓度的标准碱液来滴定未知浓度的酸液,若配标准碱液时所用碱中含有中和酸的能力更强的杂质,滴定时,必然消耗较少的碱液,所测结果偏低,反之则偏高
1.常见阳离子的检验
离子检验方法现象
K+用铂丝蘸取待测液放在火上烧，
透过蓝色钴玻璃（过滤黄色的光，
排除Na的干扰）
火焰呈紫色
Na+用铂丝蘸取待测液放在火上烧火焰呈黄色
Mg2+加入过量OH-（NaOH）溶液生成白色沉淀［Mg(OH)2］,沉淀不溶于过量的NaOH溶液Al3+加入过量的NaOH溶液生成白色絮状沉淀［Al(OH)3］，沉淀过量的NaOH溶液。

（但
不能溶于氨水）（Al(OH)3+OH-→AlO2-+2H2O）
Ba2+加入稀硫酸或可溶性硫酸盐溶液生成白色沉淀（BaSO4），沉淀不溶于稀硝酸
Ag+①加入稀盐酸或可溶性盐酸盐，
再加稀硝酸
生成白色沉淀（AgCl），沉淀不溶于稀硝酸②加入氨水生成白色沉淀，继续滴加氨水，沉淀溶解
Fe2+①加入少量NaOH溶液
生成白色沉淀［Fe(OH)2］，迅速变成灰绿色，最终变成红
褐色［Fe(OH)3］（4Fe(OH)2+O2+2H2O→4Fe(OH)3）
②加入KSCN溶液无现象，再加入适量新制的氯水或H2O2，溶液变红
Fe3+①加入KSCN溶液溶液变为血红色
②加入NaOH溶液生成红褐色沉淀
Cu2+①加入NaOH溶液生成蓝色沉淀［Cu(OH)2］
②插入铁片或锌片有红色的铜析出
NH4+加入强碱（浓NaOH溶液），加热产生刺激性气味气体（NH3），该气体能使湿润的红色石蕊
试纸变蓝。

（或遇蘸有浓盐酸的玻璃棒产生白烟）
H+①加入锌或Na2CO3溶液产生无色气体
②能使紫色石蕊试液、pH试纸、
甲基橙
变红、变红、变红
2.常见阴离子的检验
离子检验方法现象
OH-使无色酚酞、紫色石蕊、红色石
蕊试纸、pH试纸
变为红色、蓝色、蓝色、蓝色
Cl-加入AgNO3溶液，再加稀硝酸生成白色沉淀（AgCl）。

该沉淀不溶于稀硝酸，能溶于氨
水
Br-①加入AgNO3溶液，再加稀硝酸生成淡黄色沉淀（AgBr），该沉淀不溶于稀硝酸
②加入氯水后振荡，滴入少许四
氯化碳
四氯化碳层（下层）呈橙红色
I-①加入AgNO3溶液，再加稀硝酸生成黄色沉淀（AgI），该沉淀不溶于稀硝酸
②加入氯水后振荡，滴入少许四
氯化碳
四氯化碳层（下层）呈紫红色
③加入氯水和淀粉试液溶液变蓝
SO42-先加入HCl，无明显现象，再加入
BaCl2溶液（加H+防CO32-干扰；加
HCl防Ag+干扰；不用HNO3防 SO32-
生成白色沉淀（BaSO4）
干扰）
SO32-①加入盐酸或硫酸产生无色、有刺激性气味的气体（SO2），该气体可使品红溶液褪色
②加BaCl2，生成白色沉淀（BaSO3）该沉淀可溶于盐酸，产生无色、有刺激性气味的气体（SO2）
S2-①加入盐酸产生臭鸡蛋气味的气体，且该气体可以使湿润的Pb(NO3)2试纸或醋酸铅试纸变黑
②加入Pb(NO3)2溶液或CuSO4溶液生成黑色的沉淀（PbS或CuS）
CO32-①加入CaCl2或BaCl2溶液
生成白色沉淀（CaCO3或BaCO3），将沉淀溶于强酸，产生无
色、无味的气体（CO2），该气体能使澄清的石灰水变混浊②加入盐酸
产生无色、无味的气体，该气体能使澄清的石灰水变浑浊；
向原溶液中加入CaCl2溶液，产生白色沉淀
HCO3-加入盐酸产生无色、无味的气体，该气体能使澄清的石灰水变浑浊；
向原溶液中加入CaCl2溶液，无明显现象
NO3-向浓溶液中加入铜片、浓硫酸加
热
放出红棕色、有刺激性气味的气体（NO2）
AlO2加入HCl 先生成白色沉淀后沉淀溶解
中和滴定是一种操作简单，准确度高的定量分析方法．实际工作中也可利用物质间的氧化还原反应、沉淀反应进行类似的滴定分析，这些滴定分析均需要通过指示剂来确定滴定终点，下列对几种具体的滴定分析(待测液置于锥形瓶内)中所用指示剂及滴定终点时的溶液颜色的判断不正确的是()
A.用标准酸性KMnO4溶液滴定Na2SO3溶液以测量其浓度：KMnO4--紫红色
B.利用“Ag++SCN-═AgSCN↓”原理，可用标准KSCN溶液测量AgNO3溶液浓度：Fe（NO3）
3--红色
C.利用“2Fe3++2I-═I2+2Fe2+”，用FeCl3溶液测量KI样品中KI的百分含量：淀粉--蓝
色
D.利用OH-+H+═H2O来测量某盐酸溶液的浓度时：酚酞--浅红色。