影响酸碱中和滴定反应终点指示剂颜色变化的因素

酸碱中和滴定反应终点指示剂颜色变化

一、问题提出

酸碱中和滴定学习中，在课本的活动与探究中，用酚酞指示NaOH滴定HCl，滴定终点的颜色变化写着是无色变为红色。而同样的问题出现在江苏高考题中给的答案是无色变为粉红或浅红色。由此将问题迁移到甲基橙，用盐酸滴定氢氧化钠溶液的颜色变化是黄色变为橙色还是黄色变为红色？

二、教材及页码

1、苏教版选修四化学反应原理书本P76，活动与探究4

2、2007年江苏省化学高考17题（1）④

三、理论分析与实验探究过程

强酸强碱在水溶液中是完全电离的，所以滴定时的反应为：H++OH-=H2O，现以0.1000mol·L-1NaOH滴定20.00mL0.1000mol·L-1HCl为例（常温），讨论强酸强碱相互滴定时的滴定曲线和指示剂的选择。

（1）滴定前：溶液的酸度等于盐酸的原始浓度，即C（H+）=0.1000mol·L-1，pH=1.00。

（2）滴定开始至化学计量点前：溶液的pH取决于剩余HCl的浓度。例如，当滴入NaOH溶液18.00mL，此时C（H+）=0.1000mol·L-1×（20.00mL-18.00mL）÷（20.00mL+18.00mL）=5.26×10-3 mol·L-1，pH=2.28；当滴入NaOH溶液19.95mL，此时C（H+）=0.1000mol·L-1×（20.00mL-19.95mL）÷（20.00mL+19.95mL）=1.25×10-4mol·L-1，pH=3.90。

（3）化学计量点：滴入NaOH溶液20.00mL，此时溶液恰好呈中性，pH=7.00。（4）化学计量点后：溶液的碱度取决于过量NaOH的浓度。例如，滴入NaOH 溶液20.05mL，此时C（OH-）=0.1000mol·L-1×（20.05mL-20.00mL）÷（20.05mL+20.00mL）=1.25×10-4mol·L-1，此时C（H+）=8×10-11，pH=10.1。如此逐一计算，将计算结果列于下表中。

-1-1

40.00 0.00 20.00 12.52

*突跃范围**计量点

如果以NaOH溶液的加入体积为横坐标，以pH为纵坐标绘图，可得到如下图所示酸碱中和滴定曲线。

由上面表格中数据和图1中可以看出，从滴定开始到加入19.95mLNaOH溶液，溶液的pH只改变了2.9个单位，再滴入0.05mL（即一滴）NaOH溶液，正好是化学计量点，此时pH迅速增至7.0，再滴入0.05mLNaOH溶液，pH为10.10。此后过量NaOH溶液所引起的pH的变化又越来越小。

由此可见，在化学计量点前后，从剩余0.05mL盐酸到过量0.05mLNaOH溶液，pH从3.90增大到10.10，变化近6.2个单位。pH的这种急剧的变化称为滴定突跃，把对应化学计量点前后的pH变化范围称为突跃范围。突跃范围是选择酸碱指示剂的基本依据。显然，最理想的酸碱指示剂应该是恰好在化学计量点时变色，但是在突跃范围以内变色的指示剂，都可保证其滴定终点误差小于±0.1%。因此，从数据分析中可知酚酞（pH8.2~ pH10.00）（滴定终点颜色变化应为无色变浅红色）、甲基橙（pH3.1~ pH4.4）（滴定终点颜色变化应为红色变橙色）等，均可用作酸碱中和滴定的指示剂。

滴定突跃的大小与强酸或强碱溶液的浓度是有关的。上图2为通过计算得到的不同浓度NaOH溶液与盐酸的滴定曲线。可见，当酸碱浓度均增大10倍时，滴定突跃部分的pH变化范围增加约2个单位。假设用1.000mol·L-1NaOH溶液滴定1.000mol·L-1盐酸，其pH突跃范围为2.9~11.1。此时若以甲基橙为指示剂，滴定终点颜色变化应为红色变黄色；如果以酚酞为指示剂，滴定终点颜色变化为无色变红色。假如用0.01 mol·L-1NaOH滴定0.01mol·L-1HCl，则pH突跃范围为4.9~9.1，此时甲基橙不能作为指示剂，而应选择酚酞或甲基红，此时酚酞颜色变化应为无色变浅红色。

强酸滴定强碱的情况与强碱滴定强酸的相似，只是pH的变化与此相反，下面的讨论中亦是如此，因此不再赘述。

四、结论

滴定终点pH变化范围与标准液的浓度有密切关系，浓度越大，滴定终点pH

的突变范围就越大。而酸碱指示剂的变色pH范围却是相对固定的，所以不能硬性规定终点指示剂的颜色变化。对于酚酞而言，无色与红或浅红相互转化其实都是有可能的，对于甲基橙而言，红色与橙色或黄色相互转化都是有可能的，比较常见的现象是红色与黄色的相互转化（甲基橙）、无色与红色的相互转化（酚酞）。