浅谈分析化学中双指示剂法知识点的学习方法

魏红　姜文清

【摘要】本文针对学生在学习双指示剂法时遇到的问题，对其讲解方法进行了探讨，并通过典型例子的解析，说明了解决双指示剂法题目需要注意的问题以及关键点，明确了酚酞作指示剂和甲基橙作指示剂时分别消耗盐酸标准溶液体积的大小关系。让学生学会探究问题的本质，真正实现举一反三，随机应变解决碰到的实际问题。

【关键词】分析化学  双指示剂法  酸碱滴定法

【基金项目】齐鲁师范学院2019年度教学改革研究项目（jg201911）;齐鲁师范学院网络在线开放课程项目（wlkc201723）。

【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2021）07-0142-03

分析化学中双指示剂法是酸碱滴定分析方法中应用比较广泛的一种分析方法。在一些文献资料中，探讨过混合碱滴定分析中指示剂的选择、混合碱分析方法的改进、混合碱中氢氧化钠和碳酸钠含量测定的影响因素与方法等内容，他们一般是根据确定的研究对象，大多从实验的角度对双指示剂法进行讨论。所以，针对混合碱双指示剂法知识点的掌握，综合来说通常是利用课堂对其原理进行讲解，再通过理论与实践相结合的方式，开展相关实验加深巩固双指示剂法原理的学习。通过调研学生学情，发现学生对于双指示剂法的原理和实验过程都能较好地理解，但对于双指示剂法题目的解题却有些手足无措。这主要是有关双指示剂法的题目类型丰富和变化多样导致的，当题目与课堂上所讲解的不同或发生变化时，学生就很容易出错。这说明学生对于双指示剂法知识点的真正内涵掌握得并不是很透彻[1-4]。因此，本文将对双指示剂知识点的学习谈谈自己的看法。

1.双指示剂法知识点的原理

双指示剂法的原理指的是准确称取一定量试样，溶解后以酚酞为指示剂，用盐酸标准溶液作滴定剂滴定到指示剂变色（由红色至红色刚好消失），即为到达第一滴定终点（可表示为ep1），记录消耗盐酸标准溶液的体积为V1;在此基础上，向该溶液中加入甲基橙指示剂，用同一浓度的盐酸标准溶液作为滴定剂滴定到指示剂变色（由黄色变为橙色），即为到达第二滴定终点（可表示为ep2），记录此时消耗盐酸标准溶液的体积为V2。根据两个滴定终点所消耗盐酸标准溶液的体积V1和V2的大小判定混合碱的各组分，再依据具体的组分进行各组分含量的计算[5]。

2.双指示剂法的解析过程

对于图1所示的混合碱五种情况的判定，通常是直接采用两种成分组成的混合碱，比如烧碱中NaOH和Na2CO3含量的测定为例进行讲解。根据此种讲解方法，如果已知混合碱成分，则根据分析过程，我们可以推断出到达第一滴定终点所消耗的盐酸标准溶液体积V1和到达第二滴定终点所消耗的盐酸标准溶液体积V2的大小关系。但反过来，如果我们知道到达第一滴定终点所消耗的盐酸标准溶液体积V1和到达第二滴定终点所消耗的盐酸标准溶液体积V2的大小关系，学生就往往不能明确混合碱的具体成分了，这就说明这种讲解方法很难让学生从本质上来理解该内容，更谈不上对其进行知识拓展了。所以，对本部分内容的讲解，我们从学生理解问题的角度进行思考，把握住所探讨问题的关键之处，找到所讲内容的切合点，由简入繁，通过引导、启发的方式，激发学生想要去解决这种问题的兴趣，充分发挥学生的主体作用[6-9];然后再循序渐进对这部分内容进行详细解析，从而达到学生更深层次的学习效果。此解析方式如下：

假设我们所探讨的混合碱中只有Na2CO3一种组分，其中所用滴定剂盐酸标准溶液的浓度可表示为cHCl。在进行详细讲解过程之前，先让学生思考两个小问题：第一个问题是在混合碱中如果只有Na2CO3一种组分的情况下，采用双指示剂滴定法，溶液中可能会发生哪些化学反应方程式;第二个问题是到达第一滴定终点所消耗的盐酸标准溶液体积V1和到达第二滴定终点所消耗的盐酸标准溶液体积V2有无关联？让学生思考之后，我们再进入课堂讲解。假设此混合碱中Na2CO3的物质的量为x，先往该溶液中加入酚酞作指示剂，用滴定剂盐酸标准溶液滴定，当到达第一滴定终点时，消耗盐酸标准溶液的体积可记录为V1;在此基础上，再向该溶液中加入甲基橙指示剂，再用同一滴定剂盐酸标准溶液进行滴定，到达第二滴定终点时，消耗盐酸标准溶液体积记录为V2。根据以上实验内容，我们便可以表示出相对应的反应方程式，如下：

可以看出：由于Na2CO3的物质的量为x，所以在用酚酞做指示剂的时候，所消耗的盐酸标准溶液的物质的量也是x，生成的碳酸氢钠的物质的量也是x，这个地方务必注意的是用酚酞作指示剂时，Na2CO3的产物为碳酸氢钠，而不是CO2和H2O，这是这个问题的关键所在。为了加深学生对这个知识点的理解，此处可以让学生思考：此时溶液中的反应为什么不会生成CO2和H2O？然后再进行阐述：这是因为酚酞指示剂的变色范围为8.0～10.0，到达酚酞指示剂的变色点时，此时的溶液是偏碱性的，所以生成的产物为碳酸氢钠，而不会是CO2和H2O;下一步再在此基础上，往溶液中添加甲基橙指示剂，发生的反应是：由上一步反应生成的碳酸氢钠和滴定剂盐酸标准溶液的反应，根据前面分析，此时所消耗的滴定剂盐酸标准溶液的物质的量也是x。由于两次滴定过程中所应用的滴定剂盐酸标准溶液是同一标准溶液，它们浓度是相同的，所以根据这两种指示剂所对应的反应方程式，我们便可以得出，如果混合碱中只有Na2CO3这一种成分，则V1=V2;反之，当利用双指示剂法，测定混合碱的时候，如果得出V1=V2，那么混合碱的成分就只有Na2CO3这一种物质。在这个过程中务必要注意的是：V2不包含V1，即V2是净体积。

在学生能真正理解假设混合碱只有Na2CO3这一种组分的基础上，再进一步假设如果混合碱是NaOH和Na2CO3两种组分的话，按照同样的原理进行分析，便可以得出分别用酚酞指示剂和甲基橙指示剂指示滴定终点时，所发生的化学反应如下：

按照前面所讲述的方法，根据反应方程式的推理，便可以得出消耗盐酸标准溶液的体积V1大于V2;换言之，当V1>V2时，混合堿组成NaOH 和 Na2CO3;下一步再根据化学反应方程式所对应的化学计量系数的关系，将已知量（比如题目中已知混合碱的总质量为ms，NaOH 和 Na2CO3的摩尔质量分别为MNaOH和M）代入后，便可以得到各组分的含量表达式，如下所示：

按照同样的理解方式，当V1< V2时，混合碱组成为：Na2CO3和NaHCO3;我们再把它们在两种指示剂下发生的化学反应方程式书写出来：

此种情况注意的是当往溶液中加入甲基橙指示剂进行滴定的时候，溶液中NaHCO3的量是指酚酞作指示剂时反应生成的NaHCO3和原混合碱本就含有的NaHCO3两部分的总量。考虑到这些，再根据化学反应方程式所对应的化学计量系数的关系，将已知量代入后，便可以得到这两种成分各自含量的表达式，如下所示：

对常遇到的有关混合碱成分判定过程进行详细分析和讲解，便更能有利于学生对该内容的理解，让学生能够学以致用，根据具体情况具体分析，灵活运用所学知识来解决实际问题。比如下面这个例子：

“有一样品溶液可能由NaOH、NaHCO3、Na2CO3中的一种或两种组成，现取等体积的两份上述溶液，分别以酚酞和甲基橙为指示剂，用同样浓度的盐酸标准溶液进行滴定。当达到滴定终点时，消耗盐酸标准溶液的体积分别为V1和V2，如果V1

对其进行分析，发现这个问题虽然不是我们前面所讲述的在同一个锥形瓶中，先向此溶液加入酚酞指示剂，用滴定剂盐酸标准溶液进行滴定，到达第一滴定终点时，记录消耗盐酸标准溶液的体积为V1;再在此基础上向该溶液中加入甲基橙指示剂，再用同种盐酸标准溶液进行滴定，到达第二滴定终点时，记录消耗盐酸标准溶液的体积为V2，然后根据V1和V2的大小判定混合碱组分的问题，但根据题目涵义，这道题实际上等同于混合碱双指示剂法的内容。根据已知条件进行分析，学生如果能找到这个切入点，那我们就可以迎刃而解了。解析过程可以表示为：

根据题目已知，用甲基橙作指示剂时，消耗盐酸标准溶液的体积可以这样表示：题目中已知条件虽然是“V1

由此可以看出，解决这种类型问题的关键是根据题目要求明确酚酞作指示剂和甲基橙作指示剂时分别消耗盐酸标准溶液体积的大小关系，然后根据两种情况下对应体积的大小关系判定出混合碱的成分，再在此基础上写出反应方程式，将已知条件代入便可解决问题。所以，只要我们明确了这个分析过程，不管题目如何变换，也都可以迎刃而解。

3.结语

通过假设混合碱中只有最简单的一种成分进行解析，找到解决双指示剂法问题的本质，追根溯源，需要明确以下几点：（1）所用的双指示剂分别为酚酞和甲基橙;（2）注意此分析过程是先向待分析溶液中加入酚酞，用盐酸标准溶液进行滴定，等酚酞变色之后，再在此基础上向该溶液加入甲基橙指示剂，再用同种盐酸标准溶液进行滴定，找到两种情况下所对应体积的大小的关系;（3）每种指示剂进行滴定的过程中，所发生的化学反应方程式要明确。如果混合碱中含有碳酸钠，在用酚酞坐指示剂时，Na2CO3的产物为碳酸氢钠，而不是CO2和H2O，这是问题的关键，务必要注意！

总之，“凡现象所表现的，没有不在本质内的”。对于知识的学习，难题的解决，有人只是理解大意，而有的人则会探其本質，寻找问题中最根本的点，掌握住要点，再结合解题技巧，才可以真正做到举一反三，随机应变解决所碰到的实际问题，实现真正意义上知识为我所用。

参考文献：

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[2]赵晓伟，吕宏光，张悦，孙永跃.翻转课堂与PBL教学模式相结合在分析化学课程中的应用[J].教育教学论坛，2019 （43）：208-209

[3]杨文静，黎学明，李武林，牛丽丹. 混合碱滴定分析[J].实验室研究与探索， 2013， 32（8）：20-22

[4]惠阳，孙振范，陈文豪. 提高分析化学课堂吸引力的教学策略[J].化学教育（中英文），2018，39（4）：17-21

[5]武汉大学.分析化学[M].6版.北京：高等教育出版社，2017：156-157

[6]魏红，葛海燕，曹晓群，李志富. 分析化学教学现代与传统模式相结合的探讨[J].中国现代教育装备，2014（15）：56-57

[7]丁永杰，赵春香，裴朝玉.应用型人才培养背景下的参与式教学在分析化学课程教学中的应用[J].当代化工研究，2018（4）：108-109

[8]陈怀侠，王升富，张修华，黄建林. 现代分析化学课程教学改革与实践[J].大学化学， 2018， 33（12）：8-11

[9]龙琪，丁小婷，李晓婷，范晶馨.食用纯碱成分测定的生活化设计[J].化学教育，2016， 37（15）：51-55

作者简介：

魏红（1979年11月-），女，讲师，硕士，主要从事分析化学的教学与研究工作。

姜文清（1979年7月-），男，副教授，博士，主要从事物理化学的教研工作与表面活性剂物理化学的研究工作。