实验七：氢氧化钠浓度的标定

一.实验目的

1  练习分析天平的使用方法并掌握减量称量法 

2  掌握滴定操作并学会正确判断终点；

3  学会配制和标定碱标准溶液的方法。

二.实验原理：

1、氢氧化钠标准溶液不能准确配制的原因；

NaOH易吸湿，不是基准物质，故不能准确配制NaOH标准溶液，需用邻苯二甲酸氢钾标定，属于强碱滴定弱酸。

2、标定氢氧化钠溶液的工作基准试剂，滴定反应到达化学计量点时溶液的pH值；

工作基准试剂是：邻苯二甲酸氢钾。

C₆H₄COOHCOOK  +  NaOH  → C₆H₄COONaCOOK  +  H₂O

计量点时pH=9.0

3、选用何种指示剂，终点时的颜色；

选用酚酞作指示剂，终点是溶液由无色变为淡红色，且0.5min内不退色。

如何选择指示剂？

强碱滴定强酸时，随着NaOH溶液的加入，溶液pH值发生变化，以pH对NaOH的加入量作图得滴定曲线，计量点前后NaOH溶液由不足到过量0.02mL（0.1%）；

溶液pH的突然变化称滴定突跃，突跃的pH范围称滴定突跃范围；

http://s5/small/69545c9en89fa0c7c9774&690

酸碱指示剂、指示剂的变色范围  酸碱指示剂本身是弱酸或弱碱：HIn = H+ + In-，HIn与In-有不同的颜色，pH=pKa（HIn）+lg[In-]/[HIn]，当[In-] =[HIn]，pH=pKa为理论变色点；[In-]/[HIn]≤ 0.1看到酸色，≥10，看到碱色，变色范围的pH=pKa±1，但实际观测到的与理论计算有差，因人眼对各种颜色的敏感度不同，加上两种颜色互相掩盖，影响观察。如酚酞pKa=9.1，变色pH范围为8.0～9.6。不同的人的观察结果也不同。

指示剂的选择  使指示剂的理论变色点处于滴定突跃范围。

4、计算公式

C(NaOH)=      m(KHC8H4O4)      =   m(KHC8H4O4)   

          M(KHC8H4O4)V(NaOH)     204.22* V(NaOH)

三.主要仪器与试剂

主要仪器：电子天平，分析天平，250m烧杯（4个），表面皿（4个），滴定管，称量瓶,玻璃棒，干燥器，量筒。

主要试剂：NaOH(S)、邻苯二甲酸氢钾、酚酞

四.操作步骤:http://s8/middle/69545c9en89f99320e877&690

 

五.实验结果及分析

序号	1	2		3	4
KHC8H4O4的质量m/g	0.5103	0.4982		0.4916	0.5737
初读数V1(NaOH)/mL	0.00	0.00		0.00	0.00
终读数V2(NaOH)/mL	23.19	22.61		22.33	26.05
△V(NaOH)/mL	23.19	22.61		22.33	26.05
C(NaOH)/mol·L-1	0.1078	0.1079		0.1078	0.1078
C平均(NaOH)/mol·L-1(舍前)	0.1078
S	0.00005774
计算T	0.0000	1.732	0.0000		0.0000
查表3-1的T（置信界限95%）	1.48
C平均(NaOH)/mol·L-1(舍后)	0.1078

用到的计算公式：

1. C(NaOH)=      m(KHC8H4O4)      =   m(KHC8H4O4)   

          M(KHC8H4O4)V(NaOH)     204.22* V(NaOH)

2．平均值的计算： =（X₁+X₂+X₃+……+X_n）/ n

3.标准偏差计算：
http://s1/small/69545c9en89f9a326c3f0&690
4：统计量计算式为：T_n=(X_n － ) / S

 

六．问题及思考题

★思考题

1.计算配置500mL 0.1mol·L^-1氢氧化钠溶液所需要氢氧化钠固体质量，如何称取固体氢氧化钠？

答：m = 500×10^-3×0.1×40 = 2 g

  因氢氧化钠有腐蚀性，所以不能在称盘或称量纸上直接称量，需放在已知质量的小烧杯内或表面皿上称量。若用表面皿称量，需先将氢氧化钠固体转移到烧杯中再溶解  

2 盛氢氧化钠溶液的试剂瓶应用何种质地的塞子，塞子如何洗净？怎样选择合适的塞子？

答： ①用橡皮塞。因氢氧化钠与玻璃的成分之一SiO2作用会使塞子与瓶口粘结而打不开。橡皮塞耐碱腐蚀，但易被酸侵蚀，它与有机液体、有机蒸气接触容易发生溶胀，引起有机溶剂污染。②橡皮塞在使用前可以用洗涤剂或去污粉刷洗，若仍洗不干净，则将塞子放在6mol·L-1氢氧化钠溶液中加热，小火煮沸一段时间后，再用自来水冲洗干净，纯水荡洗后备用。

塞子的大小要与瓶口大小相匹配。塞子伸入瓶颈部分不得少于塞子本身长度的1/3，也不能多于2/3。

3. 计算标定0.1 mol·L^-1的氢氧化钠溶液所需要的邻苯二甲酸氢钾的质量。

答：0.1×25×10^-3×204.22 = 0.51g

    (假设滴定用的氢氧化钠约25mL)

4.滴定中酚酞的用量对实验结果是否有影响？

答：有影响。指示剂用量太多了，变色不敏锐，而且指示剂本身也是弱酸或弱碱，会消耗一些滴定剂，带来误差。

5.下列操作是的是否正确：

①每次洗涤液从吸管的上端倒出；

②为了加速溶液的流出，用洗耳球把吸管内溶液吹出；

③吸取溶液时，吸管末端伸入溶液太多，转移溶液时，任其临空流下。

答：以上操作均不正确

①从上端到处时，溶液会沾在管口，不便于食指按住管口的移液操作，要是待测液还会带来移液量的误差。

②吸管要是没有“吹”或“快”字，是不能吹的，吸管的容量本来就没有计算管尖的那滴液体的体积，要是吹下，会使移取的液体体积偏大。

③吸管伸入液面下过多，则管外沾附的溶液也多，会使它带到接受溶液的容器中，使移液量增多。

 临空流下速度慢，而且容易溅出。

★问题：

1.以酚酞为指示剂标定氢氧化钠溶液时，终点为微红色，0.5 min不褪色，如果经过较长的时间后微红色慢慢褪去，为什么？

答： 在放置的过程中，溶液吸收了空气中的二氧化碳，使pH值降低，红色褪去。

2．草酸（H₂C₂O₄·2H₂O）能否用来标定氢氧化钠？

答：工作基准试剂草酸可以标定氢氧化钠溶液。草酸（H₂C₂O₄·2H₂O）在相对湿度为5～95%时不会风化而失水，将草酸保存在磨口试剂瓶中即可。草酸固体状态比较稳定，但溶液状态的稳定性较差，空气能使草酸慢慢氧化，光线以及Mn²⁺的存在能促使其氧化，草酸的水溶液久置能自动分解放出CO₂和CO，故草酸溶液不能长期保存

 草酸是二元酸，由于两个解离常数值接近，不能分步滴定，只能一步滴定。

七.注意事项与讨论：

除邻苯二甲酸氢钾外，还有工作基准试剂可以标定氢氧化钠溶液吗？

答：工作基准试剂草酸可以标定氢氧化钠溶液。

   草酸（H2C2O4·2H2O）在相对湿度为5～95%时不会风化而失水，将草酸保存在磨口试剂瓶中即可。草酸固体状态比较稳定，但溶液状态的稳定性较差，空气能使草酸慢慢氧化，光线以及Mn2+的存在能促使其氧化，草酸的水溶液久置能自动分解放出CO2和CO，故草酸溶液不能长期保存。

 草酸是二元酸，由于两个解离常数值接近，不能分步滴定，只能一步滴定。

怎样溶解邻苯二甲酸氢钾？

答：邻苯二甲酸氢钾溶解速度比较慢，还会浮在水面上，尤其是接近液面的杯壁处。因此称好试样回到实验室后，分别在四个烧杯中，洗杯壁后加50mL纯水，放入玻棒，搅拌后，盖好表面皿，然后准备滴定管，使样品有足够的溶解时间。

   在滴定前，先检查一号烧杯内试样溶解情况，特别注意接近液面的烧杯壁处，如还有未溶解的试样，则搅拌直至完全溶解，当滴定完第一份试样后，再检查二号烧杯内试样的溶解情况，搅拌全溶后滴定。依次重复至全部滴定好。

在邻苯二甲酸氢钾溶液中，加入1滴酚酞溶液后，为什么局部会出现白色浑浊？

答：酚酞是有机物质，在水中的溶解度小，因此1%酚酞溶液是将1g酚酞溶于100mL90%乙醇中配制成的（严格地讲酚酞的质量浓度应该称为
10g·L^-1）。当1滴酚酞乙醇溶液加到水溶液中后，酚酞由于溶解度降低而析出，局部出现白色浑浊，一经搅拌，酚酞又分散到溶液中溶解，白色浑浊消失。

洗涤碱管时，为什么要将乳胶管连同细嘴玻璃管取下？

答：因乳胶管内有玻璃珠，两者结合起旋塞的作用，阻止溶液流出，因此取下乳胶管，可减少滴定管刷刷洗时的阻力。

为什么终点的微红色在30s后会褪去？

答：在放置的过程中，溶液吸收了空气中的二氧化碳，使pH值降低，红色褪去。

带进天平室的物品：

4个250mL烧杯编号盖上表面皿（不放玻棒）；干燥器；称量瓶与纸带（放干燥器内）；记录笔、实验报告本。

减量法称量的要点？

Ø       称出称量瓶质量，按去皮键TAR，倾倒试样后称量，所示质量是“—”号；

Ø       再按去皮键称取第二份试样；

Ø       本实验连续称取四份试样。

Ø       注意事项 （减量法称量的注意点）

Ø       盛有试样的称量瓶除放天平盘、干净的纸或表面皿上，或用纸带拿在手中外，不得放其它地方（为什么）；

Ø       纸带放洁净、干燥的地方；请保存好以便以后再用；

Ø       取出或套上纸带时，不要碰到称量瓶口

Ø       要在承接容器的上方打开（或盖上）瓶盖，以免使粘附在瓶口、瓶盖上的试样失落在容器外，粘在瓶口的试样应尽量敲入烧杯或称量瓶内；

Ø       若倒入试样量不够时可重复再倒，但要求2～3次内倒至规定量（为什么）。如倒入量大大超过，弃去，洗净烧杯后重称。

怎样溶解试样？

答：⑴取下表面皿，用洗瓶吹洗烧杯壁，将杯壁上可能有的粉末试样洗至杯底，放入玻棒。
     ⑵用量筒取50mL纯水，沿玻棒（玻棒下端要靠杯壁）或沿杯壁缓缓加入到烧杯中。现烧杯上均有容量刻度，但体积数不准，不要使用。
     ⑶用玻棒不断搅拌使所有的固体溶解，但不碰杯壁以免发出响声。注意已放入的玻棒不能离开烧杯，更不能放在烧杯以外的地方，以免烧杯中的试样损失。

注意事项

Ø       量筒量取纯水，沿杯壁加入，或玻棒引入，玻棒下端紧靠杯壁；每只烧杯内放一根玻棒，放入后不再取出；

Ø       搅拌时不碰杯壁以免发出响声；

Ø       试样完全溶解后再滴定，重做时更要做到此点。

滴定过程中，如何控制好滴定的速度？

Ø       答： ⑴滴定开始时，可快。由于离终点远，滴落点颜色无明显变化，此时的滴定速度为10mL/min，即每秒3～4滴，呈“见滴成线”，但不能成“水线”，以免溶液溅出。
      ⑵滴落点颜色有变化或消失慢时，滴定放慢。随着终点的接近，改为滴1滴搅几下（一滴多搅），或控制滴加速度为加1滴，经搅拌后溶液颜色稳定，下1滴正好滴下。
      ⑶近终点：先洗玻棒、杯壁，微移旋塞，使溶液悬在下口形成半滴，用玻棒下端靠下（注意玻棒只能接触液滴，不要接触管尖），快速搅动溶液。

为什么近终点时要洗杯壁，洗涤水的量要不要控制？

答： ⑴滴定过程中，可能有溶液溅在杯壁，因此近终点时要洗杯壁。
      ⑵只能用少量水洗杯壁。在盐酸标准溶液的标定中，变色点pH=3.9，因纯水pH=6，多加洗涤水，会多消耗盐酸，从而引进误差。因此终点时加少量纯水，对终点没有影响；加多了不行。

▲示教：

碱式滴定管的使用，着重讲解：

      洗涤；乳胶管和玻璃珠部分的配合； 挤压方法、部位；

      乳胶管内和末端玻璃管内气泡的排除

 

◆标定四份即通过的同学，再标定二份HAc溶液的浓度。