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Na 2CO 3与NaOH 或Na 2CO 3与NaHCO 3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Na 2CO 3与NaOH 或Na 2CO 3与NaHCO 3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，Na 2CO 3也被滴定成NaHCO 3，反应如下：

NaOH + HCl = NaCl + H 2O

Na 2CO 3 + HCl = NaCl + NaHCO 3

设滴定体积为V 1ml 。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NaHCO 3被中和成H 2CO 3，反应为：

NaHCO 3 + HCl = NaCl + H 2O + CO 2↑

设此时消耗HCl 标准溶液的体积为V 2ml 。根据V 1和V 2可以判断出混合碱的组成。

设试液的体积为Vml 。

当V 1>V 2时，试液为NaOH 和Na 2CO 3的混合物，NaOH 和Na 2CO 3的含量（以质量浓度g •L -1表示）可由下式计算：

V M C V V NaOH HCl OH N a

)(21-=ρ V M C V CO Na HCl CO N a 223

3222=ρ 当V 1

V M C V CO Na HCl CO N a 2233221=ρ

V M C V V NaHCO HCl HCO N a 33)(12-=ρ

[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Na 2CO 3与NaOH 或Na 2CO 3与NaHCO 3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Na 2CO 3与NaOH 或Na 2CO 3与NaHCO 3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Na 2CO 3与NaOH 或Na 2CO 3与NaHCO 3的存在，当滴定达到第一化学计量点时，溶液为NaHCO 3和NaCl 的混合液，溶液的pH 值主要由NaHCO 3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H 2CO 3和NaCl 的混合液，溶液的pH 值主要由饱和H 2CO 3控制，饱和H 2CO 3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