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化學 · 酸鹼

中和滴定與等當點

滴定法利用已知濃度的溶液的反應量來確定另一個溶液中的未知量。 區分等當點與指示劑終點。

相關實驗:酸鹼滴定 →
酸鹼滴定
酸鹼滴定實驗場景 →

意義與機制

在酸鹼滴定中,逐漸新增標準溶液,並利用反應的化學計量。等當點是當反應物按照平衡方程式指定的比例被完全消耗時所達到的點。

觀察到指示劑變色的位置稱為終點。選擇合適的指示劑時,它會在等當點附近變色,但這兩個術語的定義並不相同。

關係與條件

單質子強酸與強鹼按 1:1 反應時,有 c_酸V_酸=c_鹼V_等當。滴定曲線利用加入體積對應的 pH 變化確定等當點附近的位置。

在等當點之前或之後,將剩餘離子的莫耳數,以莫耳為單位,除以總溶液體積。在接近等當點時,不要簡單地將 H⁺ 設定為 0;還需要考慮水的平衡。

觀察實驗中需要注意的事物

在25℃,Kw = 10⁻¹⁴。當達到等當點時,pH值為7。同時,等當點附近的濃度也透過計算,利用過量的莫耳數與總體積的比值,以及水的自離子化常數來計算。 估計的酸濃度為:(鹼濃度 × 終體積) / 終酸體積。

假設 25℃ 濃度的單價強酸 HCl 與強鹼 NaOH 發生完全電離·體積新增·活性 1。 忽略二氧化碳吸收、混合延遲和液滴大小誤差。 變色範圍是一個用於教育目的的典型值,且終點被定義為該範圍的中間 pH 值(9.10 或 3.75)。 實際視覺終點可能與此不同。指示劑不改變 pH 值。

關鍵關係與符號

D=(n_酸−n_鹼)/V_總 · [H⁺]−Kw/[H⁺]=D

符號及公式中使用的單位
符號含義單位
V當量化學計量等當點的滴定液體積L
c_acid, c_base每種溶液的莫耳濃度mol/L

透過範例確認

是否終點和等當點總是相同?

等當點是當 n(H⁺) = n(OH⁻) 時所達到的點。終點是一種透過觀察到的顏色變化標準,其值因指示劑而異。即使改變指示劑,曲線也是相同的。

常見誤解

  • 加入等當點對應的體積,並不意味著所有酸鹼組合的 pH 都必定為 7。

透過實驗探索這個概念

參考文獻

OpenStax · 化學 2e (英文)