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化学 · 酸碱

中和滴定与等当点

滴定法利用已知浓度的溶液的反应量来确定另一个溶液中的未知量。 区分等当点与指示剂终点。

相关实验:酸碱滴定 →
酸碱滴定
酸碱滴定实验场景 →

意义与机制

在酸碱滴定中,逐渐添加标准溶液,并利用反应的化学计量。等当点是当反应物按照平衡方程式指定的比例被完全消耗时所达到的点。

观察到指示剂变色的位置称为终点。选择合适的指示剂时,它会在等当点附近变色,但这两个术语的定义并不相同。

关系与条件

单质子强酸与强碱按 1:1 反应时,有 c_酸V_酸=c_碱V_等当。滴定曲线利用加入体积对应的 pH 变化确定等当点附近的位置。

在等当点之前或之后,将剩余离子的物质的量,以摩尔为单位,除以总溶液体积。在接近等当点时,不要简单地将 H⁺ 设置为 0;还需要考虑水的平衡。

观察实验中需要注意的事物

在25℃,Kw = 10⁻¹⁴。当达到等当点时,pH值为7。同时,等当点附近的浓度也通过计算,利用过量的物质的量与总体积的比值,以及水的自离子化常数来计算。 估计的酸浓度为:(碱浓度 × 终体积) / 终酸体积。

假设 25℃ 浓度的单价强酸 HCl 与强碱 NaOH 发生完全电离·体积添加·活性 1。 忽略二氧化碳吸收、混合延迟和液滴大小误差。 变色范围是一个用于教育目的的典型值,且终点被定义为该范围的中间 pH 值(9.10 或 3.75)。 实际视觉终点可能与此不同。指示剂不改变 pH 值。

关键关系与符号

D=(n_酸−n_碱)/V_总 · [H⁺]−Kw/[H⁺]=D

符号及公式中使用的单位
符号含义单位
V_当量化学计量等当点的滴定液体积L
c_acid, c_base每种溶液的摩尔浓度mol/L

工作实例

是否终点和等当点总是相同?

等当点是当 n(H⁺) = n(OH⁻) 时所达到的点。终点是一种通过观察到的颜色变化标准,其值因指示剂而异。即使改变指示剂,曲线也是相同的。

常见误解

  • 加入等当点对应的体积,并不意味着所有酸碱组合的 pH 都必定为 7。

通过实验探索这个概念

参考文献

OpenStax · 化学 2e (英文)