當量點與滴定終點 1. 酸鹼滴定 : 藉由酸鹼中和反應, 將已知濃度的酸 ( 或鹼 ) 液, 逐滴加入待測溶液中, 以得知待測溶液中鹼 ( 或酸 ) 的濃度, 此種分析方法稱為酸鹼滴定 2. 當量點 : 酸與鹼完全中和時, 當酸參與反應的 H + 總莫耳數等於鹼參與反應的 OH - 總莫耳數時, 稱為當量點 即酸與鹼的當量數相等 當量 是質量的概念, 以克為單位 ( 可游離 1mol H + 或 OH - 之酸或鹼的質量 ) 當量數 是莫耳數的概念 ( 酸或鹼可游離的 H + 或 OH - 之莫耳數 )
3. 滴定終點 : (1) 實際進行實驗時, 須選用適當的酸鹼指示劑, 當指示劑的顏色發生明顯且持久的變化, 即為滴定終點 (2) 指示劑的變色範圍應在當量點附近, 如果選擇的指示劑合宜, 通常滴定終點與當量點所耗去鹼 ( 或酸 ) 液體積相差不大, 滴定終點可視為當量點 4. 中性點 : 在滴定過程中, 混合液的 ph 恰等於 7 時稱為中性點, 唯有在特殊的滴定型態, 如強鹼與強酸之間的滴定, 當量點才會是中性點 5. 酸鹼滴定注意事項 : (1) 滴定管種類 : 橡皮接頭滴定管 ( 鹼液用滴定管 ): 不可盛裝酸, 以避免腐蝕橡皮 玻璃接頭滴定管 ( 酸液用滴定管 ): 不可長久儲存鹼性溶液, 以避免強鹼腐蝕玻璃栓塞 (2) 滴定管用蒸餾水洗淨後, 要用將要盛裝的溶液潤洗 (3) 錐形瓶用蒸餾水清洗後, 不可用要盛裝的溶液沖洗 (4) 滴定管的液體要裝到最上面零刻度以上, 打開活塞, 使液體充滿滴定管 尖端 ( 除去氣泡 ) (5) 指示劑不可多加, 一般約加 2~3 滴 (0.1mL) (6) 讀取體積時, 需取其彎月面凹處的刻度, 且與眼睛同一水平 俯視平視仰視
右圖的裝置進行酸鹼滴定實驗, 則定 NaOH 的含量時, 下列何者會降低實驗的準確度? (A) 滴定前, 從滴定管尖端除去氣泡或欲滴下酸液 (B) 將標準酸液濃度稀釋成一半 (C) 在 NaOH 溶液中加入蒸餾水 (D) 將 NaOH 溶液留置桌上, 隔數日後再滴定 用已標定之氫氧化鈉溶液來滴定未知濃度的鹽酸時, 下列事項 : ( 甲 ) 將標準鹼液濃度稀釋成一半 ( 乙 ) 滴定前, 從滴定管尖端除去氣泡或欲滴下之鹼液 ( 丙 ) 以蒸餾水清洗過之滴定管, 且使用前未經過滴定液的潤洗 ( 丁 ) 在錐形瓶中加入約 1 ml 的指示劑 ( 戊 ) 將標準鹼液留置桌上, 等待隔日再繼續滴定, 以確認實驗結果 其中會降低實驗準確度的有幾項? (A) 2 (B) 3 (C) 4 (D) 5 下列有關利用氫氧化鈉滴定未知濃度醋酸的敘述, 何者錯誤? (A) 滴定管 錐形瓶 分度吸量管等器材, 用蒸餾水洗淨後, 必須以盛裝液體潤洗 (B) 取未知濃度醋酸時, 使用分度吸量管而不用量筒, 原因為量筒每毫升的間隔較大 (C) 若指示劑加大量, 會改變醋酸本身的當量數, 故指示劑加 2 ~ 3 滴即可 (D) 以 KHP 作為標定氫氧化鈉的藥劑, 主要原因為 KHP 為單質子強酸穩定性佳 (E) 滴定終點判斷為酚酞指示劑紅色維持 10 分鐘不褪色
某生以 0.1 M NaOH 標準溶液滴定未知濃度 HCl 溶液 20 ml 下列實驗操作, 哪幾項可能造成測得 HCl 溶液的濃度偏高? (A) 裝 NaOH 的滴定管水洗後, 未用標準溶液潤洗 (B) 錐形瓶水洗後, 未用 HCl 溶液潤洗 (C) 滴定前, 滴定管尖端有氣泡未除去, 滴定後氣泡不見了 (D) 滴定前, 對滴定管平視讀數, 滴定達終點後仰視讀數 (E) 滴定前, 對滴定管仰視讀數, 滴定達終點後平視讀數 常溫下, 某酸溶液 20.0 毫升中含此酸 0.256 克, 以 0.1 M 的氫氧化鈉溶液滴定至當量點時, 用去 20.0 毫升, 則此酸最可能為下列何種酸?( 原子量 :N=14,S=32,Cl=35.5,I=127) (A) 氫硫酸 (B) 鹽酸 (C) 氫氰酸 (D) 氫碘酸 某固體酸之分子量為 150, 稱取 1.5 克溶於少量水中, 完全溶解後, 再以 1.0 M NaOH 溶液滴定, 加入 20 毫升達當量點, 則此酸為幾質子酸? (A) 2 (B) 3 (C) 1 (D) 4
奎寧是一種治療瘧疾的藥物, 為一種有機鹼 若常溫下, 取 1.5 g 的奎寧配成 50 ml 溶液, 以 0.1 M 硫酸溶液滴定至當量點時, 需耗去 50 ml 硫酸溶液, 則奎寧之分子量最可能為下列哪一個? (A) 50 (B) 75 (C) 100 (D) 150 甲 :0.10 M HCl (aq), 乙 :0.10 M CH 3 COOH (aq), 甲 乙各取 25.0 ml, 分別加入適當指示劑後, 再以 0.10 M NaOH (aq) 分別滴定 關於此滴定的敘述, 下列何者正確? (A) 酚酞適宜作為甲 乙兩滴定之指示劑 (B) 達當量點時之 ph 值大小為 : 甲 < 乙 (C) 滴定達 ph=7 時, 所需滴加之 NaOH (aq) 體積為 : 甲 < 乙 (D) 滴加 20 ml NaOH (aq) 時, 溶液的 ph 值大小為 : 甲 < 乙 (E) 達當量點時, 所需滴加之 NaOH 體積為 : 甲 > 乙 取濃度均為 0.1 M 之 ( 甲 ) CH 3 COOH (aq) ( 乙 ) HCl (aq) ( 丙 ) H 2 SO 4(aq) 各 20 ml, 分別用 0.1 M NaOH (aq) 滴定 下列敘述何者正確? (A) 滴定前, 尚未加入 NaOH (aq) 時, 各溶液之 ph 值大小 :( 甲 )>( 乙 ) >( 丙 ) (B) 若在 ( 甲 ) ( 乙 ) ( 丙 ) 三溶液內加入過量的金屬鋅, 則產生的氫氣莫耳數 :( 丙 )>( 乙 ) >( 甲 ) (C) 達當量點時, 所需滴加 NaOH (aq) 的總體積大小 :( 丙 )>( 甲 )=( 乙 ) (D) 達當量點時, 各溶液 ph 值大小 :( 丙 )=( 乙 )=( 甲 ) (E) 達當量點時, 放出的熱量 :( 丙 )>( 甲 )=( 乙 )
強鹼滴定強酸之曲線 以標準 0.10 M NaOH 滴定強酸 0.10 M HCl 50.00 ml 所呈現的滴定曲線 當 NaOH 滴入 49.90mL 當 NaOH 滴入 50.00mL( 當量點 ) 當 NaOH 滴入 50.10mL 指示劑甲基橙甲基紅石蕊溴瑞香草酚藍 (BTB) 酚酞 (PP) 茜素黃 ph 變色範圍及顏色紅 3.2~4.4 黃紅 4.8~6.0 黃紅 4.5~8.3 藍黃 6.0~7.6 藍無色 8.2~10.0 粉紅黃 10.1~12.0 紅
強鹼滴定弱酸之曲線 以標準 0.10 M NaOH 溶液滴定弱酸 0.10 M CH 3 COOH 溶液 50.00 ml 所呈現的滴定曲線 當 NaOH 滴入 25.00mL ( 半當量點或滴定中點 ) 當 NaOH 滴入 49.90mL 當 NaOH 滴入 50.00mL( 當量點 ) 當 NaOH 滴入 50.10mL
強酸滴定弱鹼之曲線 以 0.10 M 鹽酸滴定 0.10 M 氨水 50.00 ml 所呈現的滴定曲線 當 HCl 滴入 25.00mL ( 半當量點或滴定中點 ) 當 HCl 滴入 49.90mL 當 HCl 滴入 50.00mL( 當量點 ) 當 HCl 滴入 50.10mL
酸鹼中和達當量點時, 不一定是中性點 酸 鹼 酸性 中性 鹼性 實例 指示劑 強 強 強 弱 弱 強 弱 弱 下列小題的滴定曲線為何?( 請填 (A) (B) 或 (C)) 需加什麼指示劑才恰當?( 請填 ( 甲 ) ( 乙 ) 或 ( 丙 )) (A) (B) (C) 指示劑 :( 甲 ) 甲基紅 ( 乙 ) 酚酞 ( 丙 ) 甲基紅與酚酞皆可 (1) 0.01 M NaOH (aq) 10 ml 被 0.01 M HNO 3(aq) 滴定 ( 曲線 ) ( 指示劑 ) (2) 0.1 M NaOH (aq) 10 ml 被 0.1 M HCl (aq) 滴定 ( 曲線 ) 指示劑 ) (3) 0.1 M NH 3(aq) 10 ml 被 0.1 M HCl (aq) 滴定 ( 曲線 ) ( 指示劑 ) (4) 0.1 M NaOH (aq) 10 ml 被 0.1 M CH 3 COOH (aq) 滴定 ( 曲線 ) ( 指示劑 )
以 0.10 M 的 NaOH 溶液滴定某單質子弱酸的滴定曲線如附圖所示 橫軸為加入 NaOH 的毫升數, 縱軸為溶液的 ph 值 試問下列何者正確? (A) 在滴定過程中, 當加入 0.10 M 的 NaOH 溶液 2 ml 時, 所得的溶液具有最佳的緩衝能力 (B) 此單質子弱酸的解離常數 (K a ) 約為 1.0 10-6 (C) 此弱酸的濃度為 10-4 M (D) 此實驗最好選用甲基紅做指示劑 (E) 此滴定反應為吸熱反應
實驗課後王同學發現實驗桌上有六瓶試劑未予歸位, 可能為醋酸 鹽酸 硫酸 氫氧化鉀 氫氧 化鈣以及氨水 王同學取出其中兩瓶, 進行簡易分析實驗以辨識兩者成分 以下為其實驗紀錄 : 實驗一 從第一瓶溶液中取出 25.00 ml, 以標準 NaOH 溶液滴定, 滴定結果列於下表中 體積 (NaOH)/mL ph 值 5.0 2.2 10.0 2.4 20.0 3.0 24.0 3.8 24.8 4.5 25.0 7.0 25.2 9.5 26.0 10.0 30.0 10.7 實驗二 從第一瓶溶液中取出 25.0 ml, 加入 10.0 ml 0.01 M 的硫酸, 再以同一標準 NaOH 溶液滴定, 滴定結果繪於上圖中 實驗三 從第一瓶與第二瓶溶液中分別取出 25.0 ml 與 10.0 ml, 相互混合之後, 再以標準 NaOH 溶液滴定 滴定結果也繪於上圖中 實驗四 完成實驗三後, 再加入數滴 BaCl 2, 溶液並無沉澱出現, 但若改加草酸鈉, 則溶液出現白色沉澱 (1) 在答案紙上, 比照上圖的繪圖方式, 將實驗一的滴定結果繪於方格紙內, 並以平滑曲線連接各點 注意 : 繪圖可以先用鉛筆, 但最後要在鉛筆所繪的點與線上, 再用原子筆 鋼珠筆或中性筆描繪 ( 包括縱坐標與橫坐標 ) (2) 計算標準 NaOH 溶液的濃度 ( 單位 :M) (3) 若在 12.5 ml 標準 NaOH 溶液中加入 12.5 ml 0.01 M 的鹽酸溶液, 則最後溶液的 ph 值為何? (4) 寫出第一瓶所含成分的正確中文名稱與化學式, 並計算其濃度 ( 單位 :M) (5) 寫出第二瓶所含成分的正確中文名稱與化學式, 並計算其濃度 ( 單位 :M)
濃度未知的三種酸液 : 硫酸 醋酸和鹽酸, 各取 25 ml, 分別用 0.1 M 的 NaOH (aq) 或 0.1 M 的 NH 3(aq) 滴定, 得下圖的滴定曲線 酸鹼指示劑有甲基紅 石蕊試紙 酚酞可供選用 請回答下列問題 : (1) 由圖中選出適當滴定曲線 : 1 硫酸與 NH 3(aq) 為 2 醋酸與 NaOH (aq) 為 3 鹽酸與 NaOH (aq) 為 (2) 由第 (1) 題的 2 與 3 的兩種滴定, 可使用的共同指示劑應為 (3) 滴定前, 硫酸 醋酸 鹽酸的莫耳濃度分別為 (4) 滴定前, 醋酸的解離百分率為, 解離常數 (K a ) 為 甲 :0.1 M 之 HNO 3(aq) ; 乙 :0.1 M 之 CH 3 COOH (aq) ; 丙 :0.1 M 之 HCN (aq) ; 三杯等體積之酸液皆以 0.1 M 之 NaOH (aq) 滴定, 則下列敘述何者正確? (A) 均可用石蕊試劑作為指示劑 (B) 欲達 ph = 7, 均須加等量之 NaOH (aq) (C) 達當量點時, 各酸液 ph 值皆相同 (D) 達當量點時, 須加等量的 NaOH (aq) (E) 滴定前, 各酸液之 ph 值皆相同
下圖標示 1 ~ 10 種指示劑的變色範圍及顏色 例如 1 的變色範圍為 ph=2.9 ~ 4.0,pH<2.9 時該指示劑呈紅色,pH>4.0 時該指示劑即呈黃色, 如 ph 值在 2.9 與 4.0 之間時該指示劑呈現黃與紅的中間色 今以 0.1 M 氫氧化鈉溶液滴定 50 毫升的某單質子弱酸 (K a =1.0 10-5 ) 溶液時需要 20 毫升方可到達當量點 利用下圖作答下列各題 :( 對數值 :log2=0.3010,log3=0.4771,log7 =0.8451) (1) 滴定開始前, 該 50 ml 試料弱酸溶液對下列許多指示劑的呈色反應中, 何者正確? (A) 1 呈紅色 (B) 2 呈黃色, 且 3 呈紅色 (C) 1 呈黃色, 且 3 呈紅色 (D) 5 呈黃色, 且 1 呈中間色 (E) 2 呈中間色, 且 3 呈紅色 (2) 當滴入氫氧化鈉溶液 10 毫升時, 所得溶液對下列許多指示劑的呈色反應中, 何者正確? (A) 2 及 3 皆呈中間色, 且 1 呈黃色 (B) 2 呈藍色, 且 5 呈黃色 (C) 1 及 6 皆呈黃色 (D) 3 呈黃色, 且 7 呈紅色 (E) 5 呈紅色 (3) 當滴入氫氧化鈉溶液 40 ml 時, 所得溶液對下列許多指示劑的呈色反應中, 何者正確? (A) 8 呈紅色, 且 9 不顯色 (B) 9 呈紫色, 且 10 呈中間色 (C) 5 呈紅色, 且 6 呈紅色 (D) 9 呈中間色 (E) 4 呈紅色, 且 8 呈紅色
以 0.1 M NaOH 標準溶液滴定 0.1 M HCl 溶液 25 毫升 : 首先取 0.1 M HCl 溶液 25 毫升注入於 250 毫升錐形瓶中, 再把 HCl 溶液以蒸餾水稀釋到 100 毫升, 然後加入 3 滴適當之指示劑 最後從滴定管滴加 0.1 M NaOH 標準溶液, 直到溶液之顏色變化為止 回答下列問題 : (1) 稀釋到 100 毫升後,HCl 溶液的 [H + ] 為多少? (2) 加入 10 毫升 0.1 M NaOH 標準溶液時, 溶液的 [H + ] 為多少? (3) 在滴定達當量點時, 氯化鈉溶液濃度為多少? (4) 在當量點以後, 再滴加 0.1 M NaOH 溶液 1 毫升時, 溶液的 [H + ] 為多少? 某單質子酸的 K a 值為 1 10-8, 濃度為 1 M, 試問 : (1) 該溶液的 ph 值為多少? (2) 取該溶液 20 ml, 加入 5 ml 1 M 的 NaOH 溶液, 則該溶液的 ph 值為多少? (3) 取該溶液 10 ml, 加入 10 ml 1 M 的 NaOH 溶液, 則該溶液的 [H + ] 為多少?