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1、用项目教学法讲解酸碱滴定原理最近几年，许多高职院校出现了以“项目课程”为名的改革热潮。徐国庆、 姜大源、戴士弘等一些知名人士对项目教学给出了建设性的建议。笔者综观这 类文 章，将项目教学用于酸碱滴定原理讲解，以项目为教学载体，一步步完成 酸碱滴定原 理内容，采用教师引导，学生为主体的教学方式展开教学。教学项目：“某厂生产的食醋中总酸度的测定”教学资料：教师将某厂生产的食醋中总酸度的检测方法发给学生，黄一石主编 的定量化学分析教材。第一步：教师介绍什么是滴定分析。请学生写出食醋总酸度的检测方法中的滴 定反应，并指出反应中的被测溶液和标准溶液。滴定分析法是利用滴定管将一种已知准确浓度的试剂溶液（标
2、准溶液）滴加到 待测物溶液中，直到所加的试剂与待测物定量反应为止，然后根据试剂溶液的浓度和 所消耗的体积计算待测组分的含量，这种分析方法称为滴定分析法或容量分析法。该项目的检测反应：第二步：教师介绍酸碱滴定概念和直接滴定方式。学生针对所学内容，写出该 检测项目的滴定反应实质，并能推断出滴定反应采用的是酸碱滴定法，滴 定方式采用 的是直接滴定法。酸碱滴定法，又称中和法。它是以酸、碱之间质子传递反应为基础的一种滴 定分 析法。可用于测定酸、碱和两性物质。其基本反应为：H+OH-=H2O直接滴定法，是用标准溶液直接滴定被测物质的一种方法。该检测项目的滴定反应采用的是酸碱滴定法，滴定方式采用的是直接滴
3、定法。（其反应实质：H+ + OH- = H2O）第三步：教师介绍化学计量点、滴定终点和指示剂概念。请学生回答检测项目 中的滴定反应采用何种指示剂？化学计量点：当加入的标准滴定溶液的量与被测物的量恰好符合化学反应式所 表示的化学计量关系量时,称反应到达“化学计量点” （stoichiometricpoint 简称计量点，以sp表示）。指示剂：在化学计量点时，反应往往没有易被人察觉的外部特征，因此通常是 加入某种试剂，利用该试剂的颜色突变来判断。这种能改变颜色的试剂称为“指示剂 （indicator。）滴定终点：滴定时，指示剂改变颜色的那一点称为“滴定终点” （end poin， t简称终点，以
4、ep表示）。该检测项目中的滴定反应选用的指示剂是酚猷。第四步：教师提问酚配指示剂为什么能指示终点？其变色原理是什么？酸碱指示剂：酸碱指示剂（acid-base indicator）是在某一特定pH区间，随介 质酸度条件的改变颜色明显变化的物质。常用的酸碱指示剂一般是一些有机弱酸或弱碱，其酸式与共和碱式具有不同的 颜色。当溶液pH改变时，酸碱指示剂获得质子转化为酸式，或失去质子转化为碱 式，由于指示剂的酸式与碱式具有不同的结构因而具有不同的颜色。甲基橙变色原理：甲基橙（Methyl Orange,缩写M0）是一种有机弱碱，也是一种双色指示齐!1，它 在溶液中的离解平衡可用下式表示：由平衡关系式可
5、以看出：当溶液中H+增大时，反应向右进行，此时甲基橙 主要以醍式存在，溶液呈红色；当溶液中H+降低，而OH-增大时，反应向左 进行，甲基橙主要以偶氮式存在，溶液呈黄色。酚配变色原理：酚酰是一种有机弱酸，它在溶液中的电离平衡如下所示：5/5在酸性溶液中，平衡向左移动，酚配主要以羟式存在，溶液呈无色；在碱 性溶 液中，平衡向右移动，酚猷则主要以醍式存在，因此溶液呈红色。由此可见，当溶液的pH发生变化时，由于指示剂结构的变化，颜色也随之发生 变化，因而可通过酸碱指示剂颜色的变化来确定酸碱滴定的终点。第五步：酸碱指示剂是当溶液的pH发生变化时，指示剂结构变化，颜色也随 之发生变化，从而指示酸碱滴定的终
6、点。那么食醋测定的滴定过程中，H+是如何变化的？滴定过程中溶液pH的变化：（以O.IOOOmol/LNaOH标准溶液滴定20.00mL0.1000mol/LHAc为例）滴定曲线也分为四个阶段： 滴定开始前溶液的pH此时溶液的pH由0.1000mol/L的HAc溶液的酸度决 定。根据弱酸pH计算的最简式（见表6-1）因此滴定开始至化学计量点前溶液的pH这一阶段的溶液是由未反应的HAc与反 应产物Na Ac组成的，其pH由HAc-NaAc缓冲体系来决定，即比如，当滴入NaOH 19.98mL （剩余HAc0.02mL）时，因此 化学计量点时溶液的pH此时溶液的pH由体系产物的离解决定。化学计量 点
7、时体系产物是NaAc与H2O, Ac-是一种弱碱。因此由于所以 化学计量点后溶液的pH此时溶液的组成是过量NaOH和滴定产物NaAco 由于过量NaOH的存在，抑制了 Ac-的水解。因此，溶液的pH仅由过量NaOH的浓 度来决定。比如，滴入20.02mLNaOH溶液（过量的NaOH为0.02mL）,贝P按上述方法，依次计算出滴定过程中溶液的 pH,其计算结果如表6-15所 7 第六步：酚猷指示剂变色范围是什么？学生查找酚配指示剂、甲基橙指示剂变 色范围，说出该检测项目选择酚配指示剂不选择甲基橙指示剂的理由。教 师根据滴定 过程各点的pH绘出强碱滴定一元弱酸的滴定曲线。指示剂变色范围：酸碱指示剂
8、的选择原则：一是指示剂的变色范围全部或部分地落入滴定突 跃范 围内；二是指示剂的变色点尽量靠近化学计量点。滴定曲线的形状和滴定突跃第七步：教师询问学生在食醋滴定测试时，指示剂加多少用量？影响指示剂变 色范围的因素有哪些？影响指示剂的实际变色范围的因素主要有两方面：一是影响指示剂离解常数KHIn的数值，从而移动了指示剂变色范围的区 间。这方面的影响因素中以温度的影响最为显著。二是对指示剂变色范围宽度的影响，主要的影响因素有溶液温度、指示剂的用 量、离子强度以及滴定程序等。* 温度指示剂的变色范围和指示剂的离解常数KHIn有父，而KHIn与温度有关，因此 当温度改变时，指示剂的变色范围也随之改变。
9、* 指示剂用量指示剂（如酚儆）的用量偏少时，滴定终点变色敏锐。因为单色指示剂的 颜色深度仅取决于有色离子的浓度（对酚猷来说就是碱式In-），即如果H+维持不变，在指示剂变色范围内，溶液颜色的深浅便随指示剂 Hln 浓度的增加而加深。因此，使用单色指示剂时必须严格控制指示剂的用量，使 其在终点时的浓度等于对照溶液中的浓度。此外，指示剂本身是弱酸或弱碱，也要消耗一定量的标准溶液。因此，指 示剂 用量以少为宜，但却不能太少，否则，由于人眼辨色能力的限制，无法观察到溶液颜色的变化。实际滴定过程中，通常都是使用指示剂浓度为1g/L的溶液,用量比例为每10mL试液滴加1滴左右的指示剂溶液。*离子强度指示剂的pKHIn值随溶液离子强度的不同而有少许变化，因而指示剂的变 色范 围也随之有稍许偏移。实验证明，溶液离子强度增加，对酸型指示剂而言 其pKHIn 值减小；对碱型指示剂而言其pKHIn值增大。* 滴定程序由于深色较浅色明显，所以当溶液由浅色变为深色时，人眼容易辨别。第八步：学生掌握食醋测定项目的原理后，准备检测用的仪器和试剂，完成检 测任务。笔者在用项目法进行教学过程时，的确体会到了教学的艺术性，课程在与具体 工作任务和典型产品相结合的过程中学习理论知识，既有利于激发学生的学习兴趣， 也有利于形成知识与行动的产生式结构。