酸堿中和滴定中的指示劑選擇研究

李光輝(天津市武清區(qū)天和城實驗中學(xué)， 天津 301700)

酸堿中和滴定中的指示劑選擇研究

李光輝(天津市武清區(qū)天和城實驗中學(xué)， 天津 301700)

酸堿滴定法是開展化學(xué)知識點分析的一種根本方法，該方法的基本原理就是使用酸標準或堿標準溶液滴定有著相反酸堿性的物質(zhì)，依照標準液的消耗量，計算出所要檢測物質(zhì)的含量。酸堿滴定中，大都會使用指示劑的突變來確定終點，可見，選擇合適的指示劑也是非常重要的。為此，本文就酸堿中和滴定中的指示劑選擇進行分析與研究。

酸堿中和滴定；指示劑；選擇

在化學(xué)實驗中，酸堿滴定是一個重要的實驗操作要點，開展酸堿滴定操作時，主要是了解滴定操作中的溶液所呈現(xiàn)的pH值變化情況，結(jié)合pH值的基本變化規(guī)律來選擇合適的指示劑，進而確定終點，然后通過計算來求出被測物質(zhì)的確切含量。選擇指示劑時，需要考慮指示劑的變色原理、變色的范圍與影響指示劑變色的因素等，綜合考慮各項元素后，以確定滴定的終點。

1 常見的酸堿指示劑

在酸堿滴定實驗操作中，常見的指示劑包括有機弱堿或有機弱酸，若溶液pH值出現(xiàn)了變化，此時，指示劑的狀態(tài)與結(jié)構(gòu)等也會發(fā)生變化，進而引發(fā)顏色上的變化，進而來確定滴定的終點。若利用HIn來表示酸，In-來表示其共軛堿，酸堿平衡的關(guān)系式如下：HIn(酸式色)= H++ In-(堿式色 )

在化學(xué)領(lǐng)域，最為常見的酸堿指示劑主要分為酚酞類、偶氮化合物類、硝基苯酚類與磺代酚酞類[1]。酚酞類中，常用的酸堿指示劑有酚酞、百里酚酞等；偶氮化合物類中，以中性紅、甲基橙等為主[2]；硝基苯酚類中，以對位、鄰位硝基酚為主，如γ—雙硝基酚、α—β等；而在磺代酚酞類中，則以甲酚紅、百里酚藍與酚紅為主。

除了以上的酸堿指示劑外，還有很多學(xué)者從植物內(nèi)提出了一些成分，然后自制出酸堿指示劑，例如用紫色卷心菜、紫草等植物中提出重要物質(zhì)，進而來制備一定的酸堿指示劑。此外，還有一些學(xué)者使用植物的色素成分來制作外酸堿指示劑，如牽?；?、月季花等的浸出液。

2 常見的酸堿指示劑的變色情況

在化學(xué)領(lǐng)域，酸堿指示劑不同，變色范圍也不同，遇到酸、堿會呈現(xiàn)出不同的狀態(tài)。百里酚藍的pH變色范圍為1.2～2.8，遇酸變紅，遇堿變黃；甲基黃的pH變色范圍為2.9～4.0[3]，遇酸變紅，遇堿變黃；甲基橙的pH變色范圍為3.1～4.4，遇酸變紅，遇堿變黃；甲基紅的pH變色范圍為4.4～6.2，遇酸變紅，遇堿變黃；酚酞的pH變色范圍為8.0～10.0，遇酸無顏色變化，遇堿變紅；百里酚酞的pH變色范圍為9.4～10.6，遇酸無顏色變化，遇堿變藍。

通過研究與分析了解到，指示劑變色范圍為pH = pKHIn±1，但是在實際的操作與實驗中，卻與理論變色范圍存在缺口。開展酸堿滴定實驗，必須要選擇合適的指示劑類型，通常來講，指示劑變色的范圍愈窄愈好。若pH值稍微發(fā)生變化，指示劑的顏色就會被改變，指示終點就更加精確。因此，在一些化學(xué)反應(yīng)中，會使用混合指示劑，例如凱氏定氮實驗中，將溴甲酚綠、甲基紅作為重要的指示劑[4]，此時，變色的范圍會變窄，使得變色也會更為靈敏，進而會讓滴定的終點變得更加精準。

3 影響指示劑出現(xiàn)變色的主要因素

①溫度。若溫度發(fā)生改變，指示劑的常數(shù)KIn與水的離子積Kw都會發(fā)生改變，隨之指示劑變色范圍發(fā)生變化。例如，正常室溫下，甲基橙變色范圍為3.1～4.4，當溫度上升至100℃，變色范圍便改變?yōu)?.5～3.7。在酸堿滴定工作開展時，最好在正常室溫條件下進行，若需進行加熱處理，需要對溶液進行冷卻處理，然后再開展滴定處理。②用量。使用酸堿指示劑時，本身也會耗費一定的滴定劑，若指示劑濃度過大，待到重點時，使得顏色變得不夠敏銳。其中，單色指示劑的用量對顏色變化會產(chǎn)生很大的影響，如酚酞。例如，在100.0ml的溶液內(nèi)加入3滴0.1%的酚酞指示劑，待到酸堿pH值等于9時，溶液變成紅色；若在同一溶液中加入15滴，則會在酸堿pH值等于8時變成紅色，可見，酚酞的用量對溶液顏色的變化影響較大。③鹽類。在化學(xué)體系中，部分鹽類物質(zhì)具備吸收波長不同光波的性能，其會對指示劑的色調(diào)、顏色深度等產(chǎn)生改變，因此，應(yīng)在滴定溶液中不應(yīng)存在大量鹽類物質(zhì)。

4 酸堿中和滴定中指示劑的選擇

使用酸堿滴定法來開展測定工作時，要對被測物質(zhì)的滴定情況進行評估，及時了解滴定中溶液pH值是否會隨著滴定劑體積的增加而發(fā)生變化，這樣才有可能選出合適的指示劑，進而確定好滴定的終點。選擇指示劑時，是要根據(jù)酸堿滴定中和計量點位置的pH值突躍變化情況來進行選擇，若指示劑pH變色范圍在曲線中的突躍范圍之內(nèi)，此類指示劑可用。待到終點位置時，盡管不是化學(xué)計量點，但滴定誤差要低于0.1%，是實驗的一項重要標準。例如，若指示劑pH值比pH突躍范圍還要高，則表示測定結(jié)果也比較高，相反，則測定結(jié)果偏低，極易導(dǎo)致誤差的出現(xiàn)，這是不被允許的。

在酸堿滴實驗中，必須要充分考慮溶液pH值與指示劑顏色的變化狀態(tài)，也就是說在中和反應(yīng)中要精心選擇指示劑。一般來講，酸堿中和滴定的規(guī)律為：若在強堿中滴定強酸，可將甲基橙、酚酞等作為指示劑；若強堿滴定弱酸，可將酚酞視作指示劑；若強酸滴定弱堿，應(yīng)將甲基橙視作指示劑。若在選擇酸堿指示劑時存在失誤性，這樣勢必會對中和滴定的最終結(jié)果構(gòu)成威脅，形成較大的誤差。

5 結(jié)語

綜上所述，酸堿中和滴定操作中，指示劑的選擇很是關(guān)鍵。為實現(xiàn)指示劑的科學(xué)性選擇，前期需要了解常見的指示劑變色情況以及影響指示劑變色的因素，從而為酸堿中和滴定的精確性與準確性提供條件。

[1]陳昊萍,張賢金,吳新建.酸堿中和滴定指示劑的選擇及教學(xué)處理[J].教學(xué)月刊·中學(xué)版(教學(xué)參考),2015,(Z1):110-112.

[2]楊芳恒.酸堿中和滴定中終點的判斷和指示劑的選擇[J].中學(xué)時代,2013,(06):121.

[3]何秀玲.酸堿中和滴定中指示劑的選擇[J].數(shù)理化解題研究(高中版),2013,(06):60-62.