实验3 食用白醋的总酸度、电离度和电离常数的测定.doc

1、 1 实验 3 食用白醋的总酸度、电离度和电离常数的测定 教学目的与 要求： 1.学习 食用白醋的总酸度、电离度和电离常数的 的原理和方法； 2.学习酸度计的原理和方法； 3.熟练掌握 移取 ,称量 ,配制一定浓度标准溶液等操作 ； 4.进一步熟练掌握滴定操作 ； 5.学会如何合理的设计实验并培养学生的动手操作能力及创新意识 。 教学重点与难点： 重点 ： 1.食用白醋的总酸度、电离度和电离常数的 的原理和方法； 2.培养学生的动手操作能力及创新意识 。 难点： 1.酸度计的使用方法； 2.滴定操作的终点 控制。 教 学方法与 手段 ： 板书， 学生操作，现场指导。 学时分配： 3 学时。 教

2、学内容： 食用白醋是人们日常生活常用的调味品之一 ,白醋的质量安全与人们的日常生活息息相关。总酸度是测定食醋品质的主要指标 ,食用醋中的总酸度可以通过多种实验方法测定，如电位滴定法、酸碱滴定法、微型滴定法、连续分析技术定量测定等。综合各方面的因素， 通常采用 酸碱滴定法测定醋的总酸度，此方法可行性强，易操作，误差小，实验过程安全。 食用醋的主要成分是醋酸（ HAc），此外还含有少量的其他弱酸，如乳酸等。醋的总酸度指所有的酸性成分的总量，包括已离解的酸 浓度和未离解的酸浓度。采用酸碱滴定法，以邻苯二甲酸氢钾为基准物质，此物质易得，在空气中不吸水，容易保存，是一种较好的基准物质，反应产物为二元弱碱

3、，水溶液呈碱性，以酚酞作为指示剂， 30S 不褪色，为终点。再以标定的碱滴定醋，反应式如下： NaOH+HAc=NaAc+H2O ， 产物为弱碱，以酚酞作指示剂， 30S 不褪色，即为终点。由消耗的碱量计算总酸度，用 g/100mL表示。 问题 1：实验中需要的 教学 用品 ？ 1、仪器：电子称、 酸度计 、 容量瓶、移液管、滴定管等。 2、试剂： 邻苯二甲酸氢钾 （ KHP） 、 食用白醋 、氢氧化 钠、酚酞。 问题 2： 如何测定食醋总酸含量？ 醋酸为一弱酸，其离解常数 Ka=1.7610-5， 利用滴定分析法 (容量分析），用已知浓度的氢氧化钠溶液滴定待测食醋样品溶液 ， 反应如下： 2

4、 即待测溶液中酸的总量跟所消耗的 NaOH 的物质的量相等 m(CH3COOH)/M(CH3COOH)=c(NaOH) v(NaOH) 然后换算成 100mL 食醋中含醋酸的质量 问题 3：如何选择指示剂？ （ 1）用量： 23 滴。因指示剂本身也是弱酸弱碱，若用量过多，会使中和滴定中需要的酸或碱的量会增多或减少。 （ 2）常用指示剂：酚 酞、甲基橙（一般不用石蕊） （ 3）选择原则： 指示剂恰好变色时溶液的 pH 值与恰好完全反应后，所得溶液的 pH 值要尽可能接近。 强酸 +强碱 酚酞或甲基橙 强碱 +弱酸 酚酞 强酸 +弱碱 甲基橙 问题 4：滴定终点颜色如何变化？ 滴定种类 选用的指示

5、剂 达滴定终点颜色变化 备注 强酸滴定强碱 甲基橙 黄色橙色 溶液颜色发生变化且在半分钟内不再变色。 酚酞 8.2 10.0 甲基橙 3.1 4.4 酚酞 红色无色 强酸滴定弱碱 甲基橙 黄色橙色 强碱滴定强酸 甲基橙 红色橙色 酚酞 无色粉红色 强碱滴定弱酸 酚酞 无色粉红色 中和滴定曲线 OHC O O N aCHC O O HCHN a O H 233 3 滴定突跃： 7.74 9.70 指示剂选择：酚酞 能力拓展： 当用盐酸滴定氨水时，应选择什么作为指示剂？ 刚好到滴定终点时酚酞显示的颜色 多滴了一滴 NaOH 时酚酞显示的颜色 问题 5：如何测定白醋的 电离度和电离常数 ？ 醋酸是弱

6、电解质，在水溶液中存在着下列电离平衡： 4 HAc = H+ Ac 其电离常数表达式为： Ki = H+ Ac / HAc (1) 设 HAc 的起始浓度为 c，如果忽略水电离所提供 H+离子的量，则达到平衡时溶液中 H+ Ac ，式 (1)可改写为： Ki = H+2 /（ c H+ ） (2) 如果我们配制一系列的已知浓度的醋酸溶液，并用酸度计测定其 pH 值，再换算成H+（实际上酸度计所测的 pH 值是反映了溶液中 H+离子的有效浓度，即 H+离子的活度值） 。利用 (2)式，可求得一系列 Ki 值，取其平均值，即为该测定温度下醋酸的电离常数。 电离度 定义为： = H+ / c (3)

7、 能力拓展： 弱酸 的酸度、电离度和电离常数之间有什么关系？ 四、 操作 步骤 1、 KHP（ 0.1000M）的配制： 称取 2.0422g 的 KHP，在小烧杯中加水溶解，转入 100mL 容量瓶中，加水至标线，摇匀，备用。 2、 NaOH（ 0.1M）溶液的配制： 称取 1.2g 氢氧化钠于在烧杯中，加 300mL 水溶解。 3、 NaOH 溶液的标定 移取 25.00mLKHP 标准溶液于的 250mL 锥形瓶中，各加入 20mL 水，滴加 12滴 0.2%酚酞指示剂。用待标定的 NaOH 溶液分别滴定至无色变为微红色，并保持半分钟内不褪色即为终点。记录滴定前后滴定管中 NaOH 溶液

8、的体积。 4、食用醋的稀释： 用 10.00 mL 移液管吸取食用醋试液一份置于 100 mL 容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。 5、食用醋总酸 度 的测定 用移液管吸取 25.00mL 稀释后的试液置于 250mL 锥形瓶中，加入 0.2%酚酞指示剂1 2 滴，用 NaOH 标准溶液滴定，直到加入半滴 NaOH 标准溶液使溶液呈现微红色，并保持半分钟内不褪色即为终点。重复操作，测定结果的相对平均偏差应小于 0.2 mL。根据测定结果计算试样中酸的总含量，以 gL-1 表示。 6、 配制不同浓度的白醋溶液 用移液管分别取 25 mL、 10 mL 和 5mL 已标定过的白醋溶液，放入三个洗净的

9、100cm3 容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀。 7、测定不同浓度白醋溶液的 pH 值 将上面得到的四种精确浓度的白醋溶液，由稀到浓倒入烧杯中，分别用 pH 计测定它们的 pH 值，记录室温。 5 五、 交流与讨论 1、在滴定时为什么要将市售食醋稀释 10 倍；如何精确的将市售食醋稀释十倍？ 为了使量取食醋的体积与氢氧化钠溶液的消耗量相当，提高实验的精确度，同时也有助于减少食醋的颜色对滴定终点的颜色的干扰。 用移液管取 10mL 稀释到 100mL 容量瓶中。 2、为什么要预先用少量待装溶液润洗滴定管 3次？锥形瓶是否用稀食醋溶液润洗？ 为了避免装入后的溶液被稀释 。 3、如果要测定食醋的总

10、酸含量，但无酸式滴定管，可用什么玻璃仪器来代替？该仪器是否要用待装溶液润洗 3 次？ 移液管，要润洗 3 次，避免吸入的溶液被稀释 。 4、如果滴定的终点没有控制好，即氢氧化钠滴加过量，溶液显红色，你有没有补救的办法？ 可用酸式滴定管往锥形瓶里加醋酸，至溶液显粉红色，重新记录醋酸溶液的终读数 ,最后进行计算和数字处理时 ,全部考虑在内进行计算 。 5、本实验产生的偏差的原因有哪些 ?你认为采取什么措施可以减少偏差 ? （ 1） 从氢氧化钠溶液方面来说 : a.氢氧化钠溶液存放时间过长 ,产生少量碳酸钠 ， 应现用现配制 。 b.配制氢氧化钠溶液时蒸馏水未煮沸 ,含有 CO2； 应煮沸并迅速冷却

11、 。 c.氢氧化钠溶液配制完成后未标定其准确浓度 ;应进行标定 。 d.氢氧化钠溶液 配制过程中操作不当 ,造成浓度不准确 ;应规范配制 。 e.滴定过程中仰视、俯视读数；应使视线、凹液面最低处、刻度线相切 。 （ 2） 从食醋方面来说 : 移取食醋溶液体积不准确；应正确使用酸式滴定管或移液管量取其体积 （ 3） 从滴定终点判定不准确 : 加入最后一 滴 NaOH 溶液，溶液由无色变为粉红色，且半分钟之内不再褪去，方可为滴定终点，不能过早或过晚估计 六 、 注意事项 1、酸和碱不同的溶液应分为两台仪器测量。 2、电极在测量前要彻底冲洗干净，以免留有残液 . 3、小心轻放，玻璃球易碎。 4、转动

12、各旋钮时，不要用力太大。 5、 测量完毕，洗净电极头部，罩好仪器。 6、 食醋的选择 ： 白醋 :效果较好；香醋 :稀释 10 倍；陈醋 : 颜色很深 7、 消除 CO2对实验的影响 6 配制 NaOH 溶液和稀释食醋的蒸馏水在实验前应加热煮沸 2 3 分钟，以尽可能除去溶解的 CO2，并快速冷却至室温。 七 、几个关健实验操作 1、 移液管尖嘴残留液体的处理 2、 滴定前后碱式滴定管中不能有气泡 3、 滴定管使用前要用待盛放的溶液润洗锥形瓶不能用待测液润洗 4、 滴定终点的判断 5、 读数时是否平视 八 、 课外思考题 1、若所用的醋酸的浓度极稀，醋酸的电离度大于 5%时，是否还可以用简 化

13、公式计算其电离平衡常数？ 2、实验中，醋酸的浓度、醋酸根的浓度是怎样测定的？ 3、同温下，不同浓度的醋酸溶液的电离度是否相同？电离平衡常数是否相同？ 4、浓度不变，温度变化时，醋酸的电离度和电离平衡常数有何变化？ 5、既然电离平衡常数与浓度无关，为何还要测准醋酸的浓度？ 6、本实验的关键步骤是什么？ 7、 已 标定的 NaOH 标准溶液在保存时吸收了空气中的 CO2，以它测定溶液 HCl 的浓度，若用酚酞为指示剂，对测定结果产生何种影响？ 九 、课外学习网站： 1、 http:/ 2、 http:/ 3、 http:/ 4、 http:/ 5、 http:/ 6、 http:/ 7、 http

14、:/ 知识拓展： 1、 邻苯二甲酸氢钾 （ KHP）简介： 无色单斜结晶或白色结晶性粉末。 分子式：KHC8H4O4，缩写为 KHP。分子量为 204.22。 在空气中稳定 ,能溶于水，微溶于醇。微溶于乙醇。溶 液呈酸性。 25 0.05mol/L 水溶液的 pH 为 4.005。 滴定分析中的 基准物质 ， 用于 标定碱 性物质 ，配制 缓冲溶液 。与 氢氧化钠 反应生成邻苯二甲酸钾钠 。 2、 食用白醋 的酸度为什么要用总酸度表示？ 7 食用醋的主要成分是醋酸（ HAc），此外还含有少量的其他弱酸，如乳酸等。醋的总酸度指所有的酸性成分的总量，包括已离解的酸浓度和未离解的酸浓度。 食醋的总酸

15、含量是指每 100mL 食醋中含酸（以醋酸计）的质量，也称食醋的酸度。国家标准规定酿造食醋总酸含量不得低于 3.5g/100mL. 能力拓展： 锥形瓶要不要用稀食醋溶液润 洗？ 能力拓展： 如何 配制并标定 NaOH 溶液 的 浓度 ？ 问题 1： NaOH 标准溶液在 配制 时会变质吗？ NaOH+CO2 = NaCO3 +H2O 问题 2：可采用哪些措施防止溶液变质？ 用来配置溶液的蒸馏水加热煮沸除去二氧化碳，并迅速冷却 。 问题 3：如果 配制 NaOH 溶液 变质了怎么办？ 配制 NaOH 饱和溶液，放置一段时间后，吸取上 层清液，稀释到约 0.1mol/L，即可得 NaOH 标准溶液 。 问题 4：要精确得知氢氧化钠溶液的浓度可采取什么措施？ 标定碱液的基准物质很多，如草酸（ H2C2O4H 2O， M=126.07）、 苯甲酸 (C6H5COOH，M=122.12)、邻苯二甲酸氢钾 (HOOCC6H4COOK， M=204.44）等 . 用邻苯二甲酸氢钾作为基准物质，以酚酞作为指示剂，标定上述 NaOH 标准溶液。 其中最常用的是邻苯二甲酸氢钾 ： 滴定终点时由于弱酸盐的水解，溶液呈碱性，采用酚酞为指示剂。