中和滴定为什么选酚酞为指示剂

Question

如题所述

Answer 1

一、
一般选择原则
强酸滴定碱液：用甲基橙（甲基红更好，但一般不要求）
强碱滴定酸液：用酚酞
上述原则是基于视角角度，心理学研究证明：当溶液颜色由浅变深时易被观察
到，反之则不易察觉，从而造成滴过量，产生误差。因此一般：①
强酸滴定强碱时，应选甲基橙（或甲基红），因为滴定终点时溶液颜色由黄色→橙色；②
强碱滴定强酸时，应选酚酞，因为滴定终点时溶液颜色由无色→红色；上面两种情况指示剂也可以互换。③
强酸滴定弱碱时必须选用甲基橙（或甲基红）；④
强碱滴定弱酸时，必须选用酚酞。后两点选择原因下面另议。另外石蕊一般不能作为中和滴定的指示剂，因为其变色不灵敏，且耗酸碱较多，造成较大误差。
二、
从滴定准确度上看
由于滴定终点即为指示剂的变色点，它与酸碱恰好中和时的PH并不完全一致。
但从测定准确度看：上述一般原则能满足，下面对四种情况从计算角度加以说明。
1.用0.1mol.L_1HCl滴定20ml
0.1mol.L_1左右的NaOH溶液
当二者恰好中和时，PH=7，用甲基橙为指示剂，当溶液PH<4.4时，溶液颜色由黄色→
橙色，为终点。这时盐酸已过量，假设过量一滴，约为0.05
ml，此时溶液中
[H+]=0.05×10-3×0.1/（20+20）×10-3=1.25×10-4
mol.L_1，PH=3.9，此时的误差0.05/40=0.25%，只有千分之二的误差；所以强酸滴定强碱时，一般应选甲基橙（或甲基红更好）。
2.同理：若用0.1mol.L_1
NaOH滴定20ml
0.1mol.L_1左右的HCl溶液，用酚
酞作指示剂，当PH>8时，溶液由无色→红色，为终点。这时NaOH已过量，假设过量一滴，约为0.05
ml，此时溶液中
[OH-]=0.05×10-3×0.1/（20+20）×10-3=1.25×10-4
mol.L_1，POH=3.9，PH=10.1此时的误差0.05/40=0.25%，亦只有千分之二的误差；所以强碱滴定强酸时，一般应选酚酞。
3.用0.1mol.L_1HCl滴定20ml
0.1mol.L_1左右的NH3.H2O溶液
当二者恰好中和时，因为产物为水解呈酸性的NH4Cl
，其[OH-]=（C×Kω/Kb）0.5=
(0.05×10-14/1.8×10-5)0.5=5.3×10-6,
PH=5.3，用甲基橙为指示剂，当溶液PH<4.4时，
溶液颜色由黄色→橙色，为终点。这时盐酸已过量，同理此时只有千分之二的误差；
若选用酚酞，PH<8时达终点，较之选用甲基橙误差更大，且不符合视觉要求。所以强酸滴定弱碱时必须选用甲基橙（或甲基红）；
4.同理：若用0.1mol.L_1
NaOH滴定20ml
0.1mol.L_1左右的HAc溶液
当二者恰好中和时，因为产物为水解呈碱性的NaAc
，其[OH-]=（C×Kω/Ka）0.5=
(0.05×10-14/1.8×10-5)0.5=5.3×10-6,
POH=5.3，PH=9.7，用酚酞作指示剂，当PH>8时，溶液由无色→红色，，为终点。这时NaOH还差一点，此时的误差更小。若选甲基橙，则终点与指示剂的变色点相差太远，误差会很大，且不符合视觉要求。所以强碱滴定弱酸时，必须选用酚酞。