只要一滴…濃度搞定 酸鹼滴定與指示劑

我們已經學會的有… 能分辨酸與鹼。 了解電解質之定義。 知道並會計算 pH值。 了解「酸鹼中和」的意義。 會計算「莫耳數」與體積莫耳濃度。

緊接著，我們要學的有… 何謂酸鹼滴定？ 如何酸鹼滴定？ 酸鹼滴定計算！ 認識酸鹼指示劑～ 酸鹼滴定評量。

何謂酸鹼滴定？ 定義：利用已知濃度的「酸」為標準溶液，以滴定的方式，藉著指示劑之顏色改變，來決定「鹼」的濃度，這樣的過程稱為「酸鹼滴定」，亦稱為「中和滴定」。 酸鹼滴定是一種測量體積的定量分析法，也是分析化學的基礎。 酸鹼滴定可以是酸滴定鹼；也可以是鹼滴定酸 。

如何酸鹼滴定？ 實驗器材 鐵架與滴定管夾 □：漏斗 □□：滴定管 □：錐形瓶 實驗裝置完整圖

主要工具：滴定管。 圖示 名稱 活栓型式 操作方法 右 酸式滴定管 玻璃活栓 轉動活栓，滴定液即可流出 。 左 鹼式滴定管 橡皮管 如何酸鹼滴定？ 主要工具：滴定管。 圖示 名稱 活栓型式 操作方法 右 酸式滴定管 玻璃活栓 轉動活栓，滴定液即可流出 。 左 鹼式滴定管 橡皮管 內含玻璃珠 以手輕壓玻璃珠，滴定液即可流出 。

若以酸式滴定管盛裝鹼性溶液，則其「玻璃活栓」會逐漸被腐蝕而卡住，所以盛裝鹼性溶液的鹼式滴定管才以橡皮管內含玻璃珠來取代玻璃活栓。 如何酸鹼滴定？ 若以酸式滴定管盛裝鹼性溶液，則其「玻璃活栓」會逐漸被腐蝕而卡住，所以盛裝鹼性溶液的鹼式滴定管才以橡皮管內含玻璃珠來取代玻璃活栓。 改良：現今滴定管上的活栓已採用鐵氟龍（Teflon）為材質。 圖片來源： http://www2.nsysu.edu.tw/sysuchem/expt/meas/buret.htm

過程：以0.1 M的氫氧化鈉溶液滴定一杯100 mL未知濃度的鹽酸溶液（酚酞為指示劑）為例。 如何酸鹼滴定？ 過程：以0.1 M的氫氧化鈉溶液滴定一杯100 mL未知濃度的鹽酸溶液（酚酞為指示劑）為例。 製備0.1 M的氫氧化鈉溶液，並進行「標定」。 滴定管須先用蒸餾水洗淨，再用少許的氫氧化鈉溶液「潤洗」。 然後裝入滴定管中。 「量取」一定體積未知濃度的鹽酸溶液放入錐形瓶內。 加2～3滴酚酞指示劑。（酚酞在酸中為無色）

過程（續）： 在錐形瓶下墊一張白紙，記錄起始刻度後開始滴定。調整滴定管流量，左手輕輕地搖晃錐形瓶使溶液均勻混合。 如何酸鹼滴定？ 過程（續）： 在錐形瓶下墊一張白紙，記錄起始刻度後開始滴定。調整滴定管流量，左手輕輕地搖晃錐形瓶使溶液均勻混合。 當指示劑變色（維持10秒以上）即達到「滴定終點」。 記錄終點刻度，將兩個刻度相減，即可知氫氧化鈉溶液用掉的體積，計算鹽酸溶液的濃度。

如何酸鹼滴定？ 標定（Standardization） 滴定液的正確性決定了滴定分析的準確性。配好的氫氧化鈉溶液可能因為長時間暴露在空氣中潮解或揮發而改變其濃度，在使用前必須施以濃度校正，這個過程稱為「標定」。 　標定後的滴定液即為「標準溶液」。 常用來標定氫氧化鈉溶液的物質是： KHP（potassium biphthalate ）。 　學名為鄰苯二甲酸氫鉀。 我們將KHP這類的物質稱為「一級標準品」其特性有：純度高，穩定性佳，易取得等。

如何酸鹼滴定？ 潤洗（Rinse） 目的：滴定液的正確性決定了滴定分析的準確性。潤洗的過程可除去殘留在滴定管中的水，可避免標準溶液的濃度被稀釋，用以滴定時可求得準確的「未知濃度」。 方法：少量多次將標準溶液倒入並潤洗滴定管，而後去除之。然後將標準溶液填充至滴定管尖端，並避免氣泡殘留，因為氣泡也會影響滴定體積。 影片來源： http://www2.nsysu.edu.tw/sysuchem/expt/meas/buret.htm

量取方式 （法一）直接利用「酸式滴定管」量取固定體積的鹽酸溶液。 （法二）利用安全吸球和移液管（或吸量管）吸取固定體積的鹽酸溶液。 如何酸鹼滴定？ 量取方式 （法一）直接利用「酸式滴定管」量取固定體積的鹽酸溶液。 （法二）利用安全吸球和移液管（或吸量管）吸取固定體積的鹽酸溶液。 移入錐形瓶中。 為了防止滴定液濺出瓶外，所以使用窄口的設計。用手握住瓶頸可方便使溶液均勻地混合。

安全吸球與吸量管（移液管） 如何酸鹼滴定？ 1：排氣閥 左：移液管 2：吸液閥 （無細微刻度） 3：放液閥 右：吸量管 4：完全放液閥 （有細微刻度） 排氣 吸液 放液 完全放液

滴定過程與終點（End point） 酸鹼指示劑恰好變色的瞬間，稱為「滴定終點」。 如何酸鹼滴定？ 滴定過程與終點（End point） 酸鹼指示劑恰好變色的瞬間，稱為「滴定終點」。 酸的克當量數等於鹼的克當量數的瞬間， 稱為「當量點」。★習慣上常將滴定終點視為當量點。 滴定過程中溶液恰好呈中性的點，稱為「中性點」。 滴定前， 酚酞在酸中呈無色 滴定時，溶液均勻混合，粉紅色會褪掉 達到滴定終點， 酚酞在鹼中呈紅色

問題思考～ 在25℃時，不論酸鹼強弱的滴定，達到滴定終點時，混合溶液的pH值必定等於 7（中性） 嗎？ 答案：不一定。 強酸 與 強鹼 如何酸鹼滴定？ 問題思考～ 　 在25℃時，不論酸鹼強弱的滴定，達到滴定終點時，混合溶液的pH值必定等於 7（中性） 嗎？ 答案：不一定。 滴定組合 實例 混合溶液 強酸 與 強鹼 例：HCl滴定NaOH 中性 強酸 與 弱鹼 例：HCl滴定NH3 酸性 強鹼 與 弱酸 例：NaOH滴定CH3COOH 鹼性 【註】更多「鹽類水解」的原理將在高三課程中講述。

記錄刻度 眼睛平視滴定管，正確地讀取刻度。 如何酸鹼滴定？ 記錄刻度 眼睛平視滴定管，正確地讀取刻度。 滴定管上方的刻度讀數較小，下方的讀數較大。實驗時將終點刻度減去起始刻度，即為滴定過程中消耗之體積。

酸鹼滴定曲線 綜合以上所學，若以NaOH溶液之消耗體積為橫座標、pH值為縱座標作圖，可得酸鹼滴定曲線。 如何酸鹼滴定？ NaOH 0 (mL) 0.1 (M) 1 90 5.0×10－3 2.3 99 5.0×10－4 3.3 99.9 5.0×10－5 4.3 100 1.0×10－7 7 100.1 2.0×10－10 9.7 101 2.0×10－11 10.7 110 2.0×10－12 11.7 120 1.0×10－12 12.0

酸鹼滴定計算！ 目的～欲知被滴定液的 “ 未知濃度 ”。 原理～ 行話：酸的克當量數 ＝ 鹼的克當量數 白話文： 溶液中酸的全部數量 ＝ 溶液中鹼的全部數量

說明～ 鹽酸（HCl）是單質子酸：只能提供一個 所以若有 1 莫耳的HCl，就有 1 莫耳的 硫酸（H2SO4）是二質子酸：可以提供二個 酸鹼滴定計算！ 說明～ 鹽酸（HCl）是單質子酸：只能提供一個 　　所以若有 1 莫耳的HCl，就有 1 莫耳的 硫酸（H2SO4）是二質子酸：可以提供二個 　　所以若有 1 莫耳的H2SO4，就有 2 莫耳的 因此，就　　的數量來看，H2SO4 是 HCl的 2倍 而這裡所表達的「數量」，也就是說「克當量數」。

說明（續）～ 原來，克當量數和莫耳數之間的關係是這樣的： 酸的克當量數 ＝ 酸的莫耳數 × 的個數 鹼的克當量數 ＝ 鹼的莫耳數 × 的個數 酸鹼滴定計算！ 說明（續）～ 原來，克當量數和莫耳數之間的關係是這樣的： 酸的克當量數 ＝ 酸的莫耳數 × 　 的個數 鹼的克當量數 ＝ 鹼的莫耳數 × 　 的個數 承上，以相同濃度的氫氧化鈉溶液滴定而中和時： H2SO4所需NaOH(aq)的體積 是 HCl所需體積的 2倍

酸鹼滴定計算！ 公式整理～ 已知： 先類推 後代入 所以：克當量數 ＝ 莫耳數 × H+ 的個數

示例說明(1)～如何計算克當量數 以硫酸（H2SO4）為例，可以提供二個 ： 分子量＝98，克當量＝49 克 酸鹼滴定計算！ 示例說明(1)～如何計算克當量數 以硫酸（H2SO4）為例，可以提供二個　　： 　　分子量＝98，克當量＝49 克 【例】若有196克的硫酸，則克當量數為若干？ 可以直接這麼算： 也可以這麼算：

＝ ＝ 示例說明(2)～以實際的滴定數據計算濃度 酸鹼滴定計算！ 示例說明(2)～以實際的滴定數據計算濃度 以0.36 M的氫氧化鈉標準溶液滴定30 mL未知濃度的稀硫酸，達到滴定終點時，用掉25 mL氫氧化鈉標準溶液，試計算稀硫酸的體積莫耳濃度？ ＝ NaOH的莫耳數 H2SO4的莫耳數 ＝ NaOH的克當量數 H2SO4的克當量數

公式延伸～ 已知：克當量數 ＝ 莫耳數 × 的個數 同除以溶液體積（L） 所以：CN ＝ CM × 的個數 CN ＝ 當量濃度 酸鹼滴定計算！ 公式延伸～ 已知：克當量數 ＝ 莫耳數 × 　 的個數 所以：CN ＝ CM × 　 的個數 同除以溶液體積（L） CN ＝ 當量濃度 CM ＝ 體積莫耳濃度

問題思考～ 以0.1 M的氫氧化鈉溶液滴定同體積的鹽酸（HCl）和醋酸（CH3COOH）溶液，請問何者所需的體積較多？ 答案：一樣多。 酸鹼滴定計算！ 問題思考～ 以0.1 M的氫氧化鈉溶液滴定同體積的鹽酸（HCl）和醋酸（CH3COOH）溶液，請問何者所需的體積較多？ 答案：一樣多。 中和滴定和酸的強弱無關，鹽酸（HCl）和醋酸（CH3COOH）都是單質子酸，酸的克當量數相等，所以滴定所需的氫氧化鈉溶液體積相等。

認識酸鹼指示劑～ 發現酸鹼指示劑 時間：17世紀。 發現者：羅伯特．波義耳（英國）。 動機： 農民把泥土放進嘴裡，來判斷泥土的酸鹼性。 愛情的力量 。

定義：酸鹼指示劑是一種弱酸或弱鹼的天然色素或合成色素，在不同的pH值變色範圍會呈現不同的顏色。 認識酸鹼指示劑～ 酸鹼指示劑 定義：酸鹼指示劑是一種弱酸或弱鹼的天然色素或合成色素，在不同的pH值變色範圍會呈現不同的顏色。 　　 【註】In是indicator的縮寫。 HIn（酸式） → + （鹼式） 石蕊： 紅色 （pH＜4.5） 藍色 （pH＞8.3）

分類：（僅列出較為常見者） 酸性 瑞香草酚藍（Thylmol Blue） 1.2〜2.8 紅〜黃 甲基橙（Methyl Orange） 認識酸鹼指示劑～ 分類：（僅列出較為常見者） 範圍 指示劑名稱 pH值變色範圍 顏色變化 酸性 瑞香草酚藍（Thylmol Blue） 1.2〜2.8 紅〜黃 甲基橙（Methyl Orange） 3.2〜4.4 甲基紅（Methyl Red） 4.2〜6.3 中性 溴瑞香草酚藍 （Bromothymol Blue） 6.0〜7.6 黃〜藍 石蕊（Litmus） 4.5〜8.3 紅〜藍 鹼性 酚酞（Phenolphthalene） 8.2〜10.0 無〜紅 茜素黃R（Alizarin Yellow R） 10.1〜12.0 黃〜紅

指示劑選用及注意事項： 酸鹼指示劑的用量不能多也不能少。 認識酸鹼指示劑～ 指示劑選用及注意事項： 酸鹼指示劑的用量不能多也不能少。 因為酸鹼指示劑本身就是一種弱酸或弱鹼，用量如果過多反而會影響原滴定液的濃度，故通常只須添加 2〜3 滴。 滴定時，應選擇適合的酸鹼指示劑。 最佳選擇：溶液當量點之pH值正好在酸鹼指示劑的變色範圍內。 滴定組合 實例 當量點 建議之指示劑 強酸 與 強鹼 例：HCl 滴定 NaOH 中性 石蕊或酚酞 強酸 與 弱鹼 例：HCl 滴定 NH3 酸性 甲基紅 強鹼 與 弱酸 例：NaOH 滴定 CH3COOH 鹼性 酚酞

生活中的實例(1)：紫色高麗菜（甘藍菜） 生活中的實例(2)： 葡萄皮 認識酸鹼指示劑～ pH值 2 4 6 8 10 12 顏色 紅 粉紫 藍紫 綠青 草綠 紫 生活中的實例(2)： 葡萄皮

酸鹼滴定評量。 請問：下圖滴定管中的溶液體積約為若干毫升？ 答案：24.19 mL

請問：在酸鹼滴定的實驗過程中，不會用到下列哪一個器材？ 酸鹼滴定評量。 請問：在酸鹼滴定的實驗過程中，不會用到下列哪一個器材？ (A) (B) (C) (D) 薊頭漏斗圖片來源： http://www2.nsysu.edu.tw/sysuchem/expt/reac/funnelhead.htm 答案：(C)

甲基橙的變色範圍pH＝3.0〜4.0，顏色：紅〜黃。則下列溶液各滴入2滴甲基橙，請問呈什麼顏色？ 酸鹼滴定評量。 甲基橙的變色範圍pH＝3.0〜4.0，顏色：紅〜黃。則下列溶液各滴入2滴甲基橙，請問呈什麼顏色？ 　　(A)0.1 M的鹽酸溶液 　　(B)25℃的純水 　　(C)0.1 M的氨水溶液 　　(D)食鹽水溶液 答案 (A) ∵ pH＝1 (B) ∵ pH＝7 (C) ∵ pH＞7 (D) ∵ pH＝7

以0.1 M的鹽酸溶液滴定一未知濃度的NaOH溶液，則下列操作對「未知濃度」的影響如何？ （請填偏高、 偏低或無影響） 酸鹼滴定評量。 以0.1 M的鹽酸溶液滴定一未知濃度的NaOH溶液，則下列操作對「未知濃度」的影響如何？ 　　（請填偏高、 偏低或無影響） 　　(A)鹼式滴定管用蒸餾水洗淨後，未用NaOH溶液潤洗 　　(B)滴定過程中，搖晃錐形瓶過於激烈，使少量溶液濺出 　　(C)酸式滴定管會漏，或滴定過程中不慎滴在外面 　　(D)錐形瓶用蒸餾水洗淨後，未用NaOH溶液潤洗立即盛裝 答案： (A)偏低 (B)偏低 (C)偏高 (D)無影響

內容規格：以一張A4紙為限（直式橫書），手繪或電腦文書處理皆可，字數不限。（以照片說明尤佳） 注意事項： 酸鹼滴定評量。 學生家庭作業：自製酸鹼指示劑 題目：自訂。 內容規格：以一張A4紙為限（直式橫書），手繪或電腦文書處理皆可，字數不限。（以照片說明尤佳） 注意事項： (1) 請利用生活中可方便取得的酸液或鹼液實驗，惟須「注意安全」。 (2) 主題植物愈具有創意愈佳，紫色高麗菜和紅鳳菜都太常見啦！ (3) 報告以個人為單位，作為一次平時成績。請於　　年　　月　　日前繳交。 (4) 評分標準：內容完整性50％、創意特殊性30％、美編20％。