實驗三　酸堿標準溶液的配制與標定

一、實驗目的

1.掌握酸堿滴定的基本原理。

2.掌握酸堿標準溶液配制及濃度的標定方法。

3.掌握滴定管、容量瓶、移液管的正確使用和滴定操作技術。

4.熟悉酸堿指示劑的選擇方法。

5.掌握電子天平的使用方法。

二、實驗原理

1.標準溶液的配制

標準溶液的配制有直接法和間接法（也稱標定法）兩種。

（1）直接法

用分析天平準確稱取一定量的基準試劑于燒杯中，加入適量蒸餾水使之溶解，然后轉入容量瓶，再用蒸餾水稀釋至刻度，搖勻。

（2）標定法

不符合基準試劑條件的物質，不能用直接法配制標準溶液，但可先配成近似于所需濃度的溶液，然后用基準試劑或已知準確濃度的標準溶液來標定。

2.反應式及計算公式

對于酸堿中和反應滿足關系式

mHnA+nM（OH）mnMm++mAn-+（mn）H2O

c酸V酸/m=c堿V堿/n

采取中和滴定的方法測定酸或堿的濃度，用指示劑的顏色變化來確定滴加的溶液是否與被測溶液定量反應，以此判斷滴定終點。

NaOH容易吸收空氣中的水蒸氣及CO2，鹽酸則易揮發(fā)出HCl氣體。故它們都不能用直接法配制標準溶液，只能用間接法配制，然后用基準物質標定其準確濃度。

本實驗重點應用標定法配制HCl標準溶液和NaOH標準溶液。

（1）標定HCl標準溶液

常用的基準物有無水Na2CO3和硼砂。以無水碳酸鈉標定HCl時，可采用甲基橙為指示劑，反應式如下：

Na2CO3+2HCl2NaCl+CO2↑+H2O

以硼砂Na2B4O7·10H2O為基準物時，反應產物是硼酸（Ka=5.7×10-10），溶液呈微酸性，因此選用甲基紅為指示劑，反應如下：

Na2B4O7+2HCl+5H2O4H3BO3+2NaCl

（2）標定氫氧化鈉溶液

常用的基準物是鄰苯二甲酸氫鉀或草酸。鄰苯二甲酸氫鉀是一種二元弱酸的共軛堿，它的酸性較弱，Ka2=3×10-6，與NaOH的反應式如下：

反應產物是鄰苯二甲酸鉀鈉，在水溶液中顯微堿性，因此應選用酚酞作指示劑。

草酸H2C2O4·2H2O是二元酸，由于Ka1與Ka2值相近，不能分步滴定，反應產物為Na2C2O4，在水溶液中呈微堿性，也可采用酚酞作指示劑。

三、實驗儀器與試劑

儀器：電子天平，臺秤，容量瓶（200mL、100mL），移液管（25.00mL），吸量管（10.00mL），試劑瓶（200mL）2個，膠頭滴管，燒杯（100mL）2個，酸式（堿式）滴定管（50.00mL），錐形瓶（250mL）3個，量筒（10mL、250mL），鐵架臺，稱量紙，玻璃棒，洗瓶，皮筋，標簽紙，藥匙，乳膠手套。

試劑：濃HCl（1.19g·mL-1），NaOH（s，CP），無水碳酸鈉（s，AR），鄰苯二甲酸氫鉀（s，AR），0.1％甲基橙水溶液，0.2％酚酞乙醇溶液。

四、實驗步驟

1.實驗前準備

①檢查玻璃儀器：滴定管、移液管、容量瓶等。

②清洗玻璃儀器。

③電子天平：先調水平，預熱30min，然后用標準砝碼校正。

2.0.1mol·L-1HCl和0.1mol·L-1NaOH溶液的配制

（1）0.1mol·L-1HCl溶液的配制

用潔凈小量筒量取所需的濃HCl（提前計算所需濃鹽酸的體積），倒入盛500mL的試劑瓶中，用蒸餾水加滿，蓋好瓶塞，充分搖勻，貼好標簽備用。

（2）0.1mol·L-1NaOH溶液的配制

由臺秤上用小燒杯迅速稱取所需質量的固體NaOH，加約60.0mL蒸餾水，溶解，待冷后將溶液轉入500mL試劑瓶中，用蒸餾水加滿，用橡皮塞塞緊，搖勻，貼好標簽備用。

標簽寫明：試劑名稱、濃度、配制日期、專業(yè)、姓名。

3.0.1mol·L-1HCl標準溶液的標定

在電子天平上稱取1.0～1.1g碳酸鈉，記下具體數據，溶于小燒杯中，然后定容至250mL容量瓶中。取潔凈的25mL移液管，用上面配制的Na2CO3溶液少許潤洗2～3次后，吸取Na2CO3溶液25.00mL，放入錐形瓶中，加甲基橙指示劑1～2滴。然后用酸式滴定管（水洗凈后，再用待標定的HCl溶液潤洗）裝入待標定的HCl溶液進行滴定，至溶液由黃色恰變?yōu)槌壬珪r即為終點，記下滴定消耗HCl的體積。重復操作，至二次滴定消耗標準溶液的體積相差不超過0.04mL為止，取其平均值，計算HCl溶液的準確濃度。

根據Na2CO3的質量和消耗HCl溶液的體積VHCl，可按下式計算HCl標準溶液的濃度cHCl：

式中，為碳酸鈉的摩爾質量。

每次標定的結果與平均值的相對偏差不得大于0.2％，否則應重新標定。將相關數據記錄于表2-1中。

4.0.1mol·L-1NaOH標準溶液的標定

用電子天平準確稱取三份鄰苯二甲酸氫鉀，每份0.3～0.4g（精確到小數點后4位），分別置于錐形瓶中，各加約30mL蒸餾水溶解（必要時可小火溫熱溶解）；加酚酞指示劑2滴，用欲標定的NaOH標準溶液滴定。近終點時要逐滴或半滴加入，直至被滴定溶液由無色變?yōu)槲⒓t色，搖動后30s內不褪色即為終點。記錄每次的數據，計算氫氧化鈉溶液的濃度，濃度間相對平均偏差不大于0.2％。否則必須重新標定。將相關數據記錄于表2-2中。

根據鄰苯二甲酸氫鉀的質量m和消耗NaOH標準溶液的體積VNaOH，按下式計算NaOH標準溶液的濃度cNaOH

式中，為鄰苯二甲酸氫鉀的摩爾質量。

五、注意事項

1.Na2CO3易吸水，使用前應在烘箱中于270～300℃干燥1h后，置于干燥器中備用。

2.平行測定誤差要求嚴格，達不到要求者，需反復練習。

六、思考題

1.本實驗中配制酸堿標準溶液時，試劑只用量筒量取或臺秤稱取，為什么？稀釋所用蒸餾水是否需要準確量取？

2.標定HCl溶液時，稱取基準物無水Na2CO30.11g左右；標定NaOH溶液時，稱取鄰苯二甲酸氫鉀0.3g左右，這些稱量要求是怎么算出來的？稱太多或太少對標定有何影響？

3.標定用的基準物質應具備哪些條件？

4.如果Na2CO3中結晶水沒有完全除去，實驗結果會怎樣？

5.準確稱取的基準物質置于錐形瓶中，錐形瓶內壁是否要烘干？為什么？

6.使用鄰苯二甲酸氫鉀標定NaOH溶液時，為什么選用酚酞作指示劑？用甲基橙可以嗎？

7.本實驗需稱取1.0～1.1g無水Na2CO3溶解，定容至250mL，有學生認為既然“大約”量，故可用臺秤稱量，此想法妥否？為什么？

8.下列各情況對實驗結果有何影響？

1）滴定過程中，往錐形瓶內加入少量水。

2）滴定速度太快，到達終點后立即讀數。

3）滴定完畢，滴定管尖嘴有液滴。

4）滴定完畢，滴定管尖嘴留有氣泡。