关于酸碱指示剂,下列说法正确的有( )A. 指示剂本身是有机弱酸或弱碱B. 理论变色点为mathrm(pH)=mathrm(p)K_(mathrm{HIn)}C. 理论变色范围为mathrm(pH)=mathrm(p)K_(mathrm{HIn)}pm2D. 用量过多会降低终点敏锐度E. 温度变化对变色范围无影响
A. 指示剂本身是有机弱酸或弱碱
B. 理论变色点为$\mathrm{pH}=\mathrm{p}K_{\mathrm{HIn}}$
C. 理论变色范围为$\mathrm{pH}=\mathrm{p}K_{\mathrm{HIn}}\pm2$
D. 用量过多会降低终点敏锐度
E. 温度变化对变色范围无影响
题目解答
答案
A. 指示剂本身是有机弱酸或弱碱
B. 理论变色点为$\mathrm{pH}=\mathrm{p}K_{\mathrm{HIn}}$
D. 用量过多会降低终点敏锐度
解析
本题考查酸碱指示剂的相关知识,解题思路是根据酸碱指示剂的性质、变色点、变色范围、用量影响以及温度影响等方面的知识,对每个选项逐一进行分析判断。
选项A
酸碱指示剂本身是有机弱酸或弱碱,它们在溶液中会发生解离平衡。例如,以弱酸型指示剂$HIn$为例,在溶液中存在如下解离平衡:
$HIn \rightleftharpoons H^+ + In^-$
其中$HIn$为指示剂的酸式,$In^-$为指示剂的碱式,它们具有不同的颜色。所以选项A正确。
选项B
对于弱酸型指示剂$HIn$,其解离常数表达式为$K_{HIn}=\frac{[H^+][In^-]}{[HIn]}$,变形可得$\frac{[In^-]}{[HIn]}=\frac{K_{HIn}}{[H^+]}$。
当$[In^-]=[HIn]$时,溶液呈现酸式和碱式的混合色,此时为理论变色点,代入上式可得$1 = \frac{K_{HIn}}{[H^+]}$,即$[H^+]=K_{HIn}$。
两边取负对数,得到$\mathrm{pH}=\mathrm{p}K_{\mathrm{HIn}}$,所以选项B正确。
选项C
当$\frac{[In^-]}{[HIn]}\geq10$时,溶液主要呈现碱式颜色;当$\frac{[In^-]}{[HIn]}\leq\frac{1}{10}$时,溶液主要呈现酸式颜色。
由$\frac{[In^-]}{[HIn]}=\frac{K_{HIn}}{[H^+]}$可得:
当$\frac{[In^-]}{[HIn]} = 10$时,$10=\frac{K_{HIn}}{[H^+]}$,即$[H^+]=\frac{K_{HIn}}{10}$,$\mathrm{pH}=\mathrm{p}K_{\mathrm{HIn}} + 1$;
当$\frac{[In^-]}{[HIn]}=\frac{1}{10}$时,$\frac{1}{10}=\frac{K_{HIn}}{[H^+]}$,即$[H^+]=10K_{HIn}$,$\mathrm{pH}=\mathrm{p}K_{\mathrm{HIn}} - 1$。
所以理论变色范围为$\mathrm{pH}=\mathrm{p}K_{\mathrm{HIn}}\pm1$,而不是$\mathrm{pH}=\mathrm{p}K_{\mathrm{HIn}}\pm2$,选项C错误。
选项D
指示剂用量过多,会消耗较多的滴定剂,导致终点时颜色变化不明显,从而降低终点敏锐度。例如,在酸碱滴定中,过多的指示剂会使溶液颜色变化的界限变得模糊,难以准确判断滴定终点。所以选项D正确。
选项E
温度变化会影响指示剂的解离常数$K_{HIn}$,因为解离常数是温度的函数。根据$\mathrm{pH}=\mathrm{p}K_{\mathrm{HIn}}\pm1$可知,$K_{HIn}$改变会导致变色范围发生变化。所以选项E错误。