盐酸标准溶液标定及碱灰中总碱度的测定.doc

盐酸标准溶液标定及碱灰中总碱度的测定
四川农业大学生命科学与理学院（雅安本部）
傅宏铭（20122987）全昌乾（20122988）
摘要：本次试验是配制并标定浓度约为0.1mol/L的盐酸标准溶液,用此标准溶液以甲基橙(MO)为指示剂，滴定工业碱灰。测定工业碱灰的总碱度。用Q检验法对数据进行了处理，得到工业碱灰的总碱度为49.07%± 0.06%（以Na2O计）。
关键词：盐酸，标定，碱灰，总碱度

Standardization of Hydrochloric acid standard titration solution and measure the total alkalinity of industrial soda
College of Life and Basic Sciences, Sichuan agriculture university
Fu Hongming(20122987),Quan Changqian(20122988)
Abstract: This experiment compounded the Hydrochloric acid into about 0.1mol/L and standardized it. Titrated industrial soda by using this standard solution, and use methyl orange to be the indicator to get the total alkalinity .We used Q test to fix our date, and got the content of the industrial soda was 49.07± 0.06%.(calculated by Na2O )
Keywords: Hydrochloric acid, standardize, industrial soda
引言
酸碱滴定法是分析化学中最基础的化学分析法。标准溶液的配制与标定是分析化学中常进行的操作之一。用标定好的标准溶液即可对未知物进行定量滴定。虽然曾经仪器分析法试图取代化学分析法，引起了种种风波[1]。但是最终仪器分析法并没有完全的取代化学分析法。用人曾用自动电位滴定法与人工滴定法做对比，来标定盐酸。结果发现结果没有显著性差异[2]。除此之外，还有色谱法等方法来标定盐酸的浓度[3]。在盐酸的标定中，常采用Na2CO3作为基准物质，但由于H2CO3分解成的CO2无法有效溢出会使滴定终点提前[4]，所以有待改善的地方。本实验将配制浓度约为0.1mol/L的盐酸，采用无水Na2CO3为基准物质，甲基橙对其进行标定。用Q检验法与t检验法对其数据进行分析。得到盐酸标准溶液的浓度。
在滴定实验中，试剂的标定是非常重要的。由于误差的传递，使得后面的滴定分析的误差相当大。所以对于标准溶液的标定，是我们需要着重讨论的。
由于工业的碱灰的制法各有不同，所以形成的杂质也不同。通常含有NaCl、Na2SO4、NaOH、NaHCO3等。对于碱灰中总碱度的分析，常用的方法是用盐酸标准溶液，用甲基橙做指示剂对其进行滴定。在滴定前往往加入掩蔽剂来掩蔽干扰离子，如在有的工业碱中会有S2-，在此可用H2O2对其进行掩蔽[5]。目前有文献对于指示剂进行改造，在甲基橙的基础上加入阳离子表面活性剂，使指示剂的变色更为敏锐[6]。本实验任然采用传统的方法，用盐酸标准溶液，甲基橙为指示剂对碱灰进行标定。
1 实验部分
1.1 仪器及试剂
酸式滴定管一支，250ml烧杯一个，称量瓶一个，250ml容量瓶，玻璃棒一支，250ml锥形瓶三个。
6mol/L盐酸，无水碳酸钠，碱灰试样（工业碳酸钠）,甲基橙指示剂，蒸馏水。
1.2 实验方法及步骤
将6mol/L盐酸稀释为500ml、配置成约0.1mol/L的盐酸溶液。准确称量已烘干的无水碳酸钠6份分别为：0.1494g,0.1478g,0.1487g,0.1462g,0.1493g,0.1502g。分别放入250mL锥形瓶中加水约30ml，温热，摇动使之溶解，以甲基橙为指示剂，以约0.1mol/LHCl标准溶液滴定至溶液由黄色转变为橙色。记下HCl标准溶液的用量，计算盐酸标准溶液的浓度，并计算6次的平均值。
准确称量碱灰试样2.0206g置于烧杯中，加水少许使其溶解（必要时可稍加热促使溶解）。溶解后，（若加热需冷却至室温），将其移入250mL容量瓶中，并以洗瓶吹洗烧杯内壁和搅拌棒数次，每次的洗涤液应该全部注入容量瓶中。最后用水稀释到刻度摇匀。
用移液管吸取25.00ml碱灰溶液，置于250ml锥形瓶中，加以甲基橙指示剂1—2滴，用HCl标准溶液滴定至溶液为橙色为终点，平行滴定5次。
2 结果与讨论
2.1 盐酸标准溶液的标定
盐酸标准溶液的标定数据处理见表一。
表一 盐酸标准溶液的标定
Table1-1 Hydrochloric acid standard titration solution’s Standardization
平行滴定次数
记录事项

1

2

3

4

5

6
无水碳酸钠质量/g
0.1494
0.1478
0.1487
0.1462
0.1493
0.1502
HCL 初读数/ml
0.20
0.30
0.20
0.51
0.20
0.50
HCL 终读数/ml
26.50
26.38
26.58
26.20
26.48
27.04
VHCL/ml
26.30
26.08
26.38
25.69
26.28
26.54
　(mol/l)

0.1072

0.1069

0.1068

0.1074

0.1072

0.1068
浓度平均值/(mol/L)
0.1070
个别测定的绝对偏差
0.0002
-0.0001
-0.0002
0.0004
0.0002
-0.0002
相对偏差
0.19%
-0.09%
-0.19%
0.37%
0.19%
-0.19%
标准偏差
0.0002

用Q检验法进行检验，可疑值为0.1072。Q=(0.1072-0.1069)/(0.1074-0.1068)=0.50,
由Q值表[7]得置信度为90%时，测定6次的Q表=0.56，Q小于Q表,这个数据应保留。
综上，所以六次测定均为有效。

2.2 碱灰中总碱度的测定
碱灰中总碱度的测定数据处理见表二。
表二 碱灰中总碱度的测定
Table1-2 Titration of the soda solution
平行滴定次数
记录项目
1
2
3
4
5
碱灰质量/g
2.0206
初读数/mL
0.52
0.29
0.40
0.67
0.66
终读数/mL
30.40
30.21
30.27
30.51
30.60
VHCl/mL
29.88
29.92
29.87
29.84
29.94
个别测定的绝对偏差
-0.02%
0.05%
-0.04%
-0.08%
0.07%
相对偏差
-0.04%
0.10%
-0.08%
-0.16%
0.14%
WNa2O
49.05%
49.12%
49.03%
48.99%
49.14%
Na2O
49.07%

用Q检验法进行检验，可疑值为49.12%，Q=(49.12%-49.05%)/(49.14%-48.99%)=0.47。
由Q值表[7]得置信度为90%时，测定5次的Q表=0.64，Q小于Q表，这个数据应保留。

由t值表查得置信度为90%时、自由度为4次时的t=2.13, 由 得到其总碱量（以Na2O计）为49.07%± 0.0006

2.3 酸碱指示剂变色原理
理论变色范围:pH = p KIn±1;理论变色点:pH = p KIn，[In-] =[HIn]。注：实际与理论的变色范围有差别，深色比浅色灵敏。指示剂的变色范围越窄，指示变色越敏锐。
2.4 指示剂用量对显色的影响
指示剂本身为弱酸碱，会消耗一定的滴定剂，多加增大滴定误差。尽量少加，否则终点不敏锐。本次实验使用的是双色指示剂：甲基橙。甲基橙的色点pH取决于酸、碱式体浓度的比值，与CHIn无关。
2.5影响指示剂显色的因素
2.5.1 离子强度
会改变其pKHIn, 会影响指示剂的理论变色点。变色点是酸移或碱移，要根据具体情况。离子强度对本次实验影响可忽略。
2.5.2 温度的影响
T → KIn → 变色范围。注意：加热后，须冷却滴定。甲基橙在室温下的变色范围是3.1—4.4；而在100℃下变色范围是5.5—3.7，灵敏度下降。
2.5.3 溶剂的影响
极性→介电常数→Kin → 变色范围。该因素对本次实验的应响不大。
2.5.4 滴定次序
不敏感变为敏感。无色→有色，浅色→有色。酸滴定碱 →选甲基橙；碱滴定酸 →选酚酞。这里是酸滴定弱碱性物质，选用甲基橙。
2.6实验注意事项
在标定过程中可能产生误差的地方有以下几个：
A、 碳酸钠吸湿——称量要迅速，碳酸钠尽量少暴露在空气中；
B、滴定终点过——预先训练滴加1滴、半滴的操作；近终点慢滴多搅。
C、个人主观误差——如终点颜色的判断、滴定管读数的误差。
参考文献
[1] 赵士铎.定量分析简明教程（第2版）[M]. 北京：中国农业大学出版社，2008：2-3
[2] 彭杨思，赵婷，章骅等. 两种方法标定盐酸标准溶液的结果比较[J]. 计量与测试技术，2009，30 (5)：98-99
[3] 李红艳，于兆虎，汪风云等. 离子色谱法标定盐酸标准滴定溶液浓度[J]. 福建分析测试，2010，19(1)：68-72
[4] 郄文娟，冯俊贤，李素娟. 关于Na2CO3标定HCl浓度中存在问题的分析[J]. 大学化学，2002，17(4)：44-47
[5] 杨玉梅，刘卫国. OH-、CO32-和HCO3-碱度测定中S2-的掩蔽方法研究[J]. 石油化工环境保护，2002，25(4)：45-48
[6] 杜娟.工业纯碱总碱度测定中指示剂的改进[J].辽宁化工，2006，35(6)：371-372
[7] 四川大学化工学院. 分析化学实验（第三版）[M]. 北京：高等教育出版社，2003：61-68
致谢
感谢吴明君老师对本次实验的精心指导!