经典实验:酸碱中和滴定 — 盐酸与氢氧化钠
实验原理
盐酸(强酸)和氢氧化钠(强碱)按 1:1 物质的量反应:
HCl + NaOH → NaCl + H₂O
特点:
- 放热反应(可以用温度计观察温度上升)
- 恰好完全反应时溶液呈中性(pH = 7)
- 超过时溶液会显酸性或碱性
准备器材
- 250 mL 烧杯(反应容器)
- 胶头滴管(精确滴加)
- pH 试纸 / pH 指示剂
- 温度计(观察温度变化)
- 玻璃棒(搅拌)
实验步骤
方法一:直接混合 + 观察温度
- 烧杯里加 50 mL 盐酸溶液(注意是盐酸溶液不是纯盐酸)
- 拖温度计到烧杯上,记录初始温度(约 25°C)
- 拖 50 mL 氢氧化钠溶液到烧杯里
- 用玻璃棒搅拌
- 观察温度计读数——温度明显上升(中和反应放热)
方法二:滴定 + pH 跟踪
- 烧杯里加 50 mL 氢氧化钠溶液
- 加入几滴酚酞指示剂——溶液变红(碱性)
- 用胶头滴管吸取盐酸溶液,逐滴加入烧杯
- 边滴边搅拌
- 观察红色变浅 → 恰好无色时停止(终点到达)
- 用 pH 试纸测溶液:pH ≈ 7(中性)
方法三:用 Label 数据追踪
- 开启 Label 功能(右下角按钮),选择「Molarity 物质的量浓度」
- 先加盐酸 + 记录 HCl 浓度
- 逐滴加 NaOH 溶液
- 实时观察 HCl 和 NaOH 的浓度变化
- 两者都接近 0 时 = 完全中和
数据对比
| 阶段 | 溶液 pH | 温度 | 指示剂颜色 |
|---|---|---|---|
| 只有 NaOH | >7 碱性 | 室温 | 红 |
| 部分中和 | 接近 7 | 上升中 | 粉色变浅 |
| 恰好完全反应 | ≈7 中性 | 最高 | 无色 |
| 盐酸过量 | <7 酸性 | 略降 | 无色 |
拓展:不同浓度的对比
- 浓盐酸 + 浓 NaOH:温度上升更多
- 稀盐酸 + 稀 NaOH:温度上升较少
- 体积相同浓度不同:哪个浓度大的先被完全消耗
这就是「中和反应的热量与浓度成正比」的直观演示。