實驗十七：滴定曲線
引言
在酸鹼滴定中，於每次把少量的鹼溶液(或酸)滴入酸(或鹼溶液)後，量度混合液的 pH 值，所得的數據可用來繪出 pH 值對加入的鹼溶液(或酸)體積的圖像(稱為酸鹼滴定曲線)。滴定曲線可提供資料以助選擇適合酸鹼滴定的指示劑。本實驗利用氫氧化鈉溶液(強鹼)、氨溶液(弱鹼)、氫氯酸(強酸)及乙酸(弱酸)構成四種酸鹼組合來進行滴定，以獲取每一組合的滴定曲線。
化學藥品
0.100 M 氫氯酸、0.100 M 氫氧化鈉溶液、0.100 M 氨溶液、0.100 M 乙酸
儀器
滴定儀器、燒杯、磁棒、磁力攪拌器、pH 計、鉗
步驟
1. 利用移液管吸取 25.0 cm3 的 0.100 M 氫氯酸放進一燒杯中，放入一磁棒，然後把燒杯置於磁力攪拌器上。
2. 把已校準的 pH 計的玻璃電極放入燒杯中，用鉗固定它的位置，令電極末端的玻璃球一方面能浸在溶液中，郤又不會被磁棒碰破。
3. 啟動磁力攪拌器，調校至合適的速度。
4. 按表一指定的分量，把 0.100 M 氫氧化鈉溶液由滴定管滴入燒杯中，每當溶液完全混和後，記錄溶液的 pH 值。
5. 重複步驟 1-4，但改用氫氧化鈉溶液與乙酸的組合。
6. 重複步驟 1-4，但改用氨溶液與乙酸的組合。
7. 重複步驟 1-4，但改用氨溶液與氫氯酸的組合。
8. 根據實驗所得的數據，繪出四種酸鹼組合的滴定曲線。
結果
表一 氫氧化鈉溶液對氫氯酸
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鹼溶液的體積/cm3 |
0.00 |
5.00 |
10.00 |
15.00 |
20.00 |
24.00 |
24.20 |
24.40 |
24.60 |
24.80 |
24.90 |
24.95 |
|
混合液的 pH 值 |
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鹼溶液的體積/cm3 |
25.00 |
25.05 |
25.10 |
25.20 |
25.40 |
25.60 |
25.80 |
26.00 |
30.00 |
35.00 |
40.00 |
45.00 |
|
混合液的 pH 值 |
表二 氫氧化鈉溶液對乙酸
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鹼溶液的體積/cm3 |
0.00 |
5.00 |
10.00 |
15.00 |
20.00 |
24.00 |
24.20 |
24.40 |
24.60 |
24.80 |
24.90 |
24.95 |
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混合液的 pH 值 |
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鹼溶液的體積/cm3 |
25.00 |
25.05 |
25.10 |
25.20 |
25.40 |
25.60 |
25.80 |
26.00 |
30.00 |
35.00 |
40.00 |
45.00 |
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混合液的 pH 值 |
表三 氨溶液對乙酸
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鹼溶液的體積/cm3 |
0.00 |
5.00 |
10.00 |
15.00 |
20.00 |
24.00 |
24.20 |
24.40 |
24.60 |
24.80 |
24.90 |
24.95 |
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混合液的 pH 值 |
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鹼溶液的體積/cm3 |
25.00 |
25.05 |
25.10 |
25.20 |
25.40 |
25.60 |
25.80 |
26.00 |
30.00 |
35.00 |
40.00 |
45.00 |
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混合液的 pH 值 |
表四 氨溶液對氫氯酸
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鹼溶液的體積/cm3 |
0.00 |
5.00 |
10.00 |
15.00 |
20.00 |
24.00 |
24.20 |
24.40 |
24.60 |
24.80 |
24.90 |
24.95 |
|
混合液的 pH 值 |
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鹼溶液的體積/cm3 |
25.00 |
25.05 |
25.10 |
25.20 |
25.40 |
25.60 |
25.80 |
26.00 |
30.00 |
35.00 |
40.00 |
45.00 |
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混合液的 pH 值 |
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討論
分別就四種不同酸鹼組合回答以下各問題。
1. 滴定曲線的哪一部分顯示出當有少量鹼加入時，pH 值會有大幅度的變化？
2. 要加入多少的鹼，才可達至滴定的當量點？
3. 在下列的情況下，若再加入 0.05 cm3 (約 1 滴)的酸，混合液的 pH 值會變為多少？
(a) 當鹼溶液的體積等於 12.5 cm3 時；
(b) 當鹼溶液的體積等於 25.0 cm3 時；
(c) 當鹼溶液的體積等於 34.0 cm3 時。
4. 根據每一滴定曲線及以下資料，建議一種適合該滴定的指示劑，略述選擇該指示劑的原因。
|
指示劑 |
pK in (298K) |
pH 範圍 |
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甲基橙 |
3.7 |
紅 |
3.2 - 4.4 |
黃 |
|
甲基紅 |
5.1 |
紅 |
4.2 - 6.3 |
黃 |
|
溴百里酚藍 |
7.0 |
黃 |
6.0 - 7.6 |
藍 |
|
酚紅 |
7.9 |
黃 |
6.8 - 8.4 |
紅 |
|
酚䣭 |
9.3 |
無色 |
8.2 - 10.0 |
紅 |
(資料來源： Revised Nuffield Advanced Science: Book of Data, Nuffield-Chelsea Curriculum Trust, Longman 1984.) |
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