桑雅麗，劉春華，李鑫娥

（赤峰學院 化學化工學院，內(nèi)蒙古 赤峰 024000）

1 前言

酸堿滴定法在定量分析實驗中占了相當重要的地位，是化學分析中應用非常廣泛的基本方法之一.其原理是用酸標準溶液或堿標準溶液滴定具有相反酸堿性的物質(zhì)，根據(jù)標準溶液消耗的體積來計算被測物質(zhì)的含量.對于反應終點的確定，一般用酸堿指示劑顏色的突變來指示終點，首先要了解酸堿指示劑的性質(zhì)，變色原理及變色范圍.其次，了解滴定反應中影響指示劑變色范圍的因素，從而獲得準確的分析結果[1].在滴定實驗中，指示劑的適中加入可以有效地減少實驗誤差，如果指示劑加入量太少，溶液顏色變化不是很明顯，不便于觀察，如果加入太多，會使滴定終點溶液的顏色與指示劑的理論變色點的顏色有很大差異，再者由于指示劑為有機弱酸弱堿，會消耗一部分標準溶液，因此，指示劑的加入量過多或過少都會直接影響滴定終點的正確判斷，給實驗結果帶來較大的誤差[2].所以，酚酞指示劑的用量在酸堿滴定反應中尤為重要.

碘量法為氧化還原滴定法之一，無論是直接碘量法還是間接碘量法均以淀粉做指示劑[3].淀粉分為支鏈淀粉和直鏈淀粉兩種，支鏈淀粉遇碘呈紅紫色，直鏈淀粉遇碘呈藍色，生成藍色配合物，此反應是特征反應，靈敏度高[4].在溶液中，游離碘的含量依靠淀粉指示劑指示，若含有游離碘則溶液為藍色.當游離碘的含量較高時，游離碘會與加入的淀粉指示劑發(fā)生氧化還原反應等副反應，從而消耗部分游離碘，導致實驗結果偏低.當游離碘的濃度較低的時候，即臨近終點時再加入淀粉指示劑，此時溶液呈淡黃色，游離碘已經(jīng)基本反應完全，副反應所帶來的影響可以忽略.在實際操作過程中，滴定速度要迅速，原因是空氣中的氧易把碘離子氧化，若滴定速度過慢，則會引起較大誤差，使實驗結果不夠準確.本實驗采用無機實驗室中常用的直鏈淀粉為研究對象，探究淀粉指示劑的用量對滴定反應的影響，從而確定淀粉指示劑的合理靈敏度用量范圍.

本實驗以酸堿滴定反應常用的酚酞指示劑和碘量法常用的淀粉指示劑為研究對象，探究這兩種指示劑的用量對滴定反應的影響.在不影響實驗結果的情況下，從而確定酚酞指示劑和淀粉指示劑的合理靈敏度使用范圍.

2 實驗內(nèi)容

2.1 探究酚酞指示劑的用量對滴定反應的影響

2.1.1 用移液管移取25mLHAc溶液于250mL錐形瓶中，加入酚酞指示劑，用0.2005mol/L的NaOH標準溶液滴定至溶液呈微紅色且半分鐘內(nèi)不褪色，即為終點，記錄消耗NaOH標準溶液的體積[5].

表1 酚酞指示劑的用量和消耗的NaOH的體積所對應的HAc濃度的關系數(shù)據(jù)

2.1.2 以0.1996mol/L的NaOH標準溶液滴定0.20mol/L的HCl溶液為例

用移液管移取25mLHCl溶液于250mL錐形瓶中，加入酚酞指示劑，用0.1996mol/L的NaOH標準溶液滴定至溶液呈微紅色且半分鐘內(nèi)不褪色，即為終點.記錄消耗NaOH標準溶液的體積.

表2 酚酞指示劑的用量和消耗的NaOH的體積所對應的HCl濃度的關系數(shù)據(jù)

圖2 酚酞指示劑的用量對HCl溶液濃度影響

2.1.3 實驗分析

酚酞指示劑為有機弱酸，稱酸型指示劑，對于單色指示劑酚酞來說，在溶液中有如下解離平衡：

在溶液中，當堿型In-的紅色達到人眼可觀察的某一最低濃度[In-]min時，就能據(jù)此判斷滴定終點，而這一最低濃度是一定的.

設酚酞的濃度為C，變色時：

將(3)代入(2)中：[In-]min=C Kaθ/[H+]+Kaθ

若酚酞的濃度增大為C1，[In-]min不變，溶液中[H+]將增大，指示劑將在較低的pH時變色，以上分析表明，單色指示劑的用量增加，變色范圍向pH減少的方向移動，即消耗的NaOH的體積逐漸減小.

2.1.4 實驗小結

當加入酚酞指示劑的用量為0.02mL時，由于指示劑的用量太少，臨近終點時指示劑變色不靈敏，現(xiàn)象不明顯，滴定誤差大;當加入酚酞指示劑的用量為0.04-0.08mL時，臨近終點時指示劑變色靈敏，現(xiàn)象十分明顯，滴定誤差小;隨著指示劑用量的增加，臨近終點時指示劑變色的靈敏度逐漸降低，現(xiàn)象不明顯，滴定誤差大.所以，在不影響實驗結果的情況下，酚酞指示劑的合理靈敏度使用范圍為0.04-0.08mL.

2.2 探究淀粉指示劑的用量對滴定反應的影響

用0.0050mol/L的Na2S2O3標準溶液分別滴定0.0100 mol/L的KI-I2的飽和溶液，0.0200mol/L的KI-I2的飽和溶液和H2O-I2的飽和溶液：用10mL吸量管取1號瓶上層清液，注入250mL錐形瓶中，再注入40mL蒸餾水，用0.0050 mol/L的Na2S2O3標準溶液分別滴定到溶液為淡黃色時，將0.2%的淀粉溶液加入溶液中，溶液變?yōu)樗{色，當藍色剛好消失時停止滴定，對Na2S2O3標準溶液體積的消耗進行記錄.用同樣的方法滴定2號瓶上層清液.用0.0050mol/L的Na2S2O3標準溶液滴定用50mL移液管移取的3號瓶上層清液，操作方法同上，并在表中記錄數(shù)據(jù)[6].

表3 淀粉指示劑的用量對Na2S2O3滴定0.0100mol/L的KI-I2的飽和溶液所消耗的體積數(shù)據(jù)

表4 淀粉指示劑的用量對Na2S2O3滴定0.0200mol/LKI-I2的飽和溶液所消耗的體積數(shù)據(jù)

表5 淀粉指示劑的用量對Na2S2O3滴定H2O-I2的飽和溶液所消耗的體積數(shù)據(jù)

表6 淀粉指示劑的用量對本實驗平衡常數(shù)的數(shù)據(jù)

圖3 淀粉指示劑的用量對Na2S2O3滴定0.0100mol/L的KI-I2的飽和溶液所消耗的體積影響

圖4 淀粉指示劑用量對Na2S2O3滴定0.0200mol/LKI-I2的飽和溶液所消耗的體積影響

圖5 淀粉指示劑的用量對Na2S2O3滴定H2O-I2的飽和溶液所消耗的體積影響

圖6 淀粉指示劑的用量對平衡常數(shù)的影響

2.2.2 實驗分析

淀粉分子可以形成分子內(nèi)氫鍵而構成螺旋結構，螺旋結構中有一定空隙，剛好能容納碘分子進入，碘分子與淀粉之間借助于范德華力聯(lián)系在一起形成一種絡合物[7].隨著淀粉指示劑的用量的增加，導致更多的I2被淀粉包裹的更加嚴密，所以Na2S2O3不易與I2發(fā)生反應，會消耗更多的Na2S2O3參與反應.

本實驗中指示劑的用量對Kθ值沒有較大影響（本實驗Kθ值在1.0×10-3～2.0×10-3范圍內(nèi)合格），只是對指示劑的變色靈敏度有影響，滴定終點顏色的判斷與指示劑的用量有很大的關系，終點顏色的判斷對實驗會產(chǎn)生很大的影響.

2.2.3 實驗小結

當加入淀粉指示劑1-2mL時，由于指示劑用量過少，指示劑變色不靈敏，現(xiàn)象不明顯，滴定誤差大；當加入淀粉指示劑3-5mL時，指示劑變色靈敏，現(xiàn)象十分明顯，滴定誤差??；隨著指示劑用量的增加，靈敏度逐漸降低，現(xiàn)象不明顯，滴定誤差大.所以，在不影響實驗結果的情況下，0.2%的淀粉指示劑的合理靈敏度使用范圍為3-5mL.

3 實驗總結

實驗結果表明：在不影響實驗結果的情況下，酚酞指示劑的合理靈敏度使用范圍為0.04-0.08 mL；0.2%的淀粉指示劑的合理靈敏度使用范圍為3-5mL.

〔1〕顧作寧,劉治洲.酸堿滴定反應中指示劑的選用[J].城市技術監(jiān)督，2000(10)：34-35.

〔2〕李芳清.酸堿滴定中指示劑對滴定分析準確度的影響[J].東華理工學院學報，2006,29(1)：88-91.

〔3〕張小林,戴興德.碘淀粉顯色穩(wěn)定性實驗探究[J].化學教育，2006,27(11)：54.

〔4〕黎碧堅,劉國珍,練翠雯.淀粉指示劑的研究[J].中國衛(wèi)生檢驗雜志.2007,17(6)：1129-1130.

〔5〕醋酸電離度和電離常數(shù)的測定.無機化學實驗[M].(第三版).高等教育出版社，2001.128-129.

〔7〕鄭翠英.淀粉與碘顯色實驗影響因素的探究[J].實驗設計與技術，2011（7/8）：70.