滴定

滴定實驗

林劭瑾 邱邦榮 林芳仰

滴定

酸鹼滴定



_{定義：利用已知濃度酸}

( 鹼 ) ，藉

適當指示劑之顏色變化，測定未知

鹼

_{( 酸 ) 的濃度。}

指示劑

 _{若由強酸滴定強鹼，則所有指示劑均可使用}  _{若由強鹼滴定弱酸，則選取鹼式指示劑} ( 例如：酚酞 )  _{若由強酸滴定弱鹼，則選取酸式指示劑} ( 例如：甲基橙 、甲基紅 )  _{原因：因為所選取指示劑需在「當量點」變色才適合，} 因為當量點恰好為酸提供之氫離子與鹼提供之氫 氧根莫耳數相同，然而由強酸滴定弱鹼會產生鹽 類，此鹽類為酸性鹽，所以其當量點為酸性，應

指示劑 低 pH 值的顏色 過渡顏色轉變之 pH 值範_{圍（約數）} 高 pH 值的顏色 甲基紫 黃 0.0-1.6 紫藍 孔雀石綠 黃 0.2-1.8 藍綠 甲基黃 紅 2.9-4.0 _黃 溴酚藍 黃 3.0-4.6 紫 剛果紅 藍 3.0-5.2 紅 甲基橙 紅 3.1-4.4 黃 溴甲酚綠 黃 3.8-5.4 藍綠 甲基紅 紅 4.2-6.3 黃 石蕊 紅 4.5-8.3 藍 溴甲酚紫 黃 5.2-6.8 紫 溴百里酚藍 黃 6.0-7.6 藍 酚紅 黃 6.8-8.4 _紅 百里酚藍 黃 8.0-9.6 藍 酚酞 無色 8.2-10.0 粉紅 百里酚酞 無色 9.4-10.6 _藍 茜素黃 R 黃 10.1-12.0 _橙紅 通用指示劑 紅 0.0-14.0 藍 5

指示劑

滴定三點

 _{當量點：酸鹼恰好完全中和} ( 即酸提供之氫離子與鹼提供之 氫 氧根離子莫耳數相同 )  _{中性點：溶液呈現中性時之點，此時酸鹼當量數不一定相等} 。  _{滴定終點：指示劑改變顏色之點。}

強鹼滴定弱酸與強酸比較圖

7 當量點 ( 偏鹼 性 ) 當量點 ( 中 性 )

 _{強酸和弱酸被強鹼滴定的另外一個明顯差異} 在當量點。強酸被滴定的當量點， pH 值是 7 。 弱酸被滴定的當量點， pH 值大於 7 ，因為弱 酸的共軛鹼具有鹼性。  _{酸鹼滴定的當量點是依據化學計量來定義，} 不是依據 _{pH 值。}

強鹼滴定弱酸圖形探討

 _{弱酸被強鹼滴定的} pH 曲線，有一個特色，在達到「當量 點」 之前，會出現一個比較平緩、 pH 值沒有太多改變的區域， 以醋酸為例，醋酸是弱酸，溶解在水中只會解離出一點點的 質子酸，但如果醋酸溶液被滴定很多的強鹼 NaOH ，中性的 醋 酸分子會釋出質子 H+ _{與鹼性的氫氧根離子} OH －中和，這是 弱 酸或弱鹼特有的緩衝能力。 9



_{所以計算弱酸被強鹼滴定的}

pH 值，必須分二個步驟

進行：

一、計算為了消化掉氫氧根離子，弱酸減少多少

並且產生多少共軛鹼。

二、剩下的弱酸與共軛鹼重新達成平衡之後的 pH

值是多少。



_{弱酸被強鹼滴定的}

pH 曲線當量點不是中性的，其當

量點

_{pH 值高於 7 ，是因為醋酸一旦完全被氫氧根離}

子消耗掉，就會變成醋酸根離子，而醋酸根離子是

有弱鹼性的，所以最後的當量點不是中性，而是弱

鹼性的。



_{弱酸被強鹼滴定的}

pH 曲線，跟強酸被強鹼滴定的 p

H 曲線一樣，一抵達「當量點」， pH 值就會大幅改

變，曲線突然竄升。

11

緩衝溶液

_{緩衝溶液是指當溶液加入酸或者是鹼時，能使整體} pH 值保持 較穩定的溶液。 _{緩衝溶液通常為弱酸配弱酸鹽或弱鹼配弱鹼鹽。} _{多質子酸也是一種且常見的緩衝溶液(Ex:H}3PO4)

H

3

CO

3

↹

H

+

+HCO

H

3

PO

4

↹

H

+

+H

2

PO

H

2

PO

4-

H

↹

+

+HPO

HPO

H

↹

+

+PO

緩衝溶液例子

 CH3COOH -- (CH3COO-) + (H+) 初條件 _{0.1(M) 0.1(M) 0(M)} 若外加 _{0.01 mol 強酸到這個緩衝溶液系統，則反應向左} 進行，變成 : 0.11(M) 0.09(M) 0(M) 故此時 _{[H+]=Ka*[CH3COOH/(CH3COO-)]=Ka*(0.11/0.0} 9)--- 可以約略等於 Ka 這和原本不加任何強酸的緩衝溶液之 [H+]=Ka*(0.1/0.1) =Ka ，差不多，所以說具有緩衝能力。 13

應用

1. 烘烤麵包所用的膨鬆劑（主要含小蘇打）利用酸鹼反應產生二氧化碳 ，而使麵團變得鬆軟，如 a ，其中 H+ 來自乳酪中的乳酸，不過含量低， 無法短時間提供充分 CO2氣體，因此添加添加更多 H+，如 Ca(H2PO4)2 ， 以便在短時間達到膨鬆效果，如 _b 。 a HCO3− + H+→H2O + CO2 b H2PO4− + HCO3− HPO→ 42− + H2O + CO2   2. 利用制酸劑（如氫氧化鎂、氫氧化鋁、碳酸氫鈉、碳酸鈣）以抑制過 多胃酸。 c Mg(OH)2 ＋ 2H+ Mg→ 2+＋ 2H2O d Al(OH)3 ＋ 3H+ Al→ 3+＋ 3H2O 14

3. 酸雨會腐蝕大理石雕像（主成分含碳酸鈣）： CaCO3＋ 2H+→Ca2+＋ H2O ＋ CO2 若湖水和土壤的 pH 值太低，補救之道在湖水或土壤撒生石 灰、氫氧化鈣等。   4. 蜜蜂或螞蟻螫咬時，釋出蟻酸（甲酸， HCOOH ），可加入 氨水予以中和， 有效減輕患部疼痛。 HCOOH ＋ NH3→NH4+＋ HCOO− 15

當量

( 克當量 )

 _{定義：氧還反應時，能失去} ( 得到 ) 一莫耳電子的還原

劑 _{( 氧化劑 ) 重量}

當量 =

_{(E = )}

當量數

( 克當量數 )

 _{定義：氧還反應時，還原劑} ( 氧化劑 ) 所得到 ( 失去 ) 電子的莫耳數

當量數 = = = = 莫耳數

   17

當量濃度

(C

N

)

 _{定義：溶液每公升所含還原劑} ( 氧化劑 ) 的當量數

C

N

= = = C

M

概要

1.

氧化還原反應

2.

氧化還原滴定的意義

3.

氧化劑與還原劑

4.

滴定相關的名詞介紹

5.

氧化還原的相關應用

氧化還原反應

 _氧化 (Oxidation) : 失去電子，氧化數上升。  _還原 (Reduction) : 得到電子，氧化數下降。  _{為伴隨電子轉移的化學反應。}  _{氧化及還原必同時發生。}  _{方程式中常有元素態物質的出現，除了同素異} 形體互換 _{(Ex: 3O}2 2O3) 。

氧化劑與還原劑



_氧化劑

氧化劑

共軛還原產物

F2,Cl2,Br2,I2 F¯,Cl¯,Br¯,I¯ O3 酸性下 :O2+H2O 鹼性下 :O2+OH¯ H2O2 酸性下 :H₂O 鹼性下 :OH¯ MnO4¯ 酸性下 :Mn 中 , 弱鹼性下 :MnO₂ 鹼性 下 :MnO4 ClO3¯ 少量還原劑 :Cl2 過量還原劑 :Cl¯ Ce 4+ Ce 2 2+ 2+ 3+ 3+

氧化劑

共軛還原產物

MnO2 酸性下 :Mn O2 酸性下 :H2O 鹼性下 :OH¯ HNO3 [ 稀 ] 與活性大於 Zn 的金屬 :NH4 [ 稀 ] 與 Cu,Hg,Ag 等 :NO [ 濃 ] 與 Cu,Hg,Ag 等 :NO2 HClO Cl¯ Fe Fe 濃 H2SO4 與活性大於 Zn 的金屬 :S 與 Cu,Hg,Ag 等 :SO2 Sn Sn 3+ 4+ 2+ + 2+ 2+ 2+



_還原劑

還原劑

共軛氧化產物

_還原劑

共軛氧化產物

IA IA Sn Sn IIA IIA H2SO3,SO2 SO4 ¯

H¯ H2 Cl¯,Br¯,I¯ Cl2,Br2,I2 Al Al H2O2 O2 H2C2O4 CO2 Fe(CN)6 ¯ Fe(CN)6 ¯ Fe Fe Fe Fe S2O3 ¯ 強_氧化劑 :SO4 弱氧化劑 :S4O6 Hg2 2Hg H2 酸性下 :H 鹼性 下 :H2O HNO2 NO3¯ 2 + + 3+ 2+ 2+ 2_¯ + 2+ 4 2+ 2+ 4+ 2 3 3+ +

氧化劑與還原劑的相對強弱



_{常見氧化劑強弱順序}

F

2

>MnO

4¯

>Cl

2

>Cr

2

O

7 ¯

>MnO

2

>Br

2

>NO

3¯

>Ag >Fe >I

2

>SO

4 ¯



_{常見還原劑強弱順序}

Li>Rb>K>Cs>Ba>Sr>Ca>Na>Mg>Al>Mn>Zn>Cr>S

¯

>Fe>Cd

>Co>Ni>Sn>Pb>Sn >SO

2

>Cu>I

¯

>Fe >NO

2

>Hg>Ag

2 + 3+ 2

2 2+ 2+

氧化還原滴定的意義

 _{利用已知濃度的強氧化劑} ( 或強還原劑 ) ，滴定濃度未

知體積固定的還原劑 _{( 或氧化劑 ) ，來求得待測物的濃}

指示劑種類

 1. 自我指示劑 : 滴定終點可由過量之氧化劑或還原劑本身 顏色得知 例 : 以，達 當量點時，多加一滴過錳酸鉀溶液可讓淡紅色 ( 無色 ) 變 成紫黑色 ( 須注意溫度控制 )  2. 另加指示劑 : 此外加指示劑必須能被氧化或還原，且其 氧化與還原態之顏色不同 例 : 以滴定其氧化態為紫紅色，還原態為無色，當完全被 二鉻酸鉀氧化後，過量的二鉻酸鉀可將二苯胺磺酸鈉氧化由 無色變為紫紅色即為滴定終點   

指示劑種類

 _{3. 澱粉指示劑 ( 碘滴定 )}  _{A. 直接碘滴定法}  _{1. 以碘分子為氧化劑直接滴定待測的還原劑，如等非鹼性溶液 ( 以防自身氧} 還 )  _{2. 滴定終點為碘跟澱粉的藍色錯合物出現}  3. 由於碘難溶於水，一般以碘的 KI 溶液來做滴定液  _{( )}   

指示劑種類

 _{B. 間接碘滴定法 :}  _{1. 先用過量 KI 與待測氧化劑得定量碘分子，再利用已知濃度的滴定碘分子}  _{2. 滴定終點為藍色完全消失}  _{3. 待測氧化劑失電子莫耳數等於失電子數}  _{4. 常見待測氧化劑如 : 等} 