實驗4　酸、堿標準溶液濃度的標定

【實驗目的】

熟悉酸、堿滴定常用指示劑的變色原理及選擇。

【實驗原理】

1.標準溶液的配制方法

標準溶液的配制方法有直接法和間接法（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(zhuǎn)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(zhì)，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.酸、堿標準溶液濃度的標定

對于酸堿中和反應滿足關系式

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。

鹽酸易揮發(fā)出HCl氣體，NaOH則容易吸收空氣中的水蒸氣及CO2。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(zhì)標定其準確濃度。

①標定HCl標準溶液常用的基準物是無水Na2CO3和硼砂。以無水碳酸鈉標定HCl時，可采用甲基橙作為指示劑，反應式如下：

以硼砂Na2B4O7·10H2O為基準物時，反應產(chǎn)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：

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，，與NaOH的反應式如下：

反應產(chǎn)物是鄰苯二甲酸鉀鈉，在水溶液中顯微堿性，因此應選用酚酞作為指示劑。

草酸H2C2O4·2H2O是二元酸，由于與值相近，不能分步滴定，反應產(chǎn)物為Na2C2O4，在水溶液中呈微堿性，也可采用酚酞作為指示劑。

【儀器與試劑】

儀器：分析天平，臺秤，容量瓶（250mL、100mL），移液管（25mL），吸量管（10mL），試劑瓶（500mL），膠頭滴管，燒杯（100mL），酸式和堿式滴定管（50mL），錐形瓶（250mL），量筒（10mL，250mL），鐵架臺，火柴，稱量紙，石棉網(wǎng)，玻璃棒，洗瓶，皮筋，標簽紙，藥匙，乳膠手套。

試劑：濃HCl（12mol·L-1），NaOH（s，CP），無水Na2CO3（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。

【實驗步驟】

1.0.1mol·L-1 HCl和0.1mol·L-1 NaOH溶液的配制

（1）0.1mol·L-1 HCl溶液的配制

用潔凈小量筒量取需要的濃HCl（2.0～2.5mL），裝有250mL蒸餾水的燒杯中，混合均勻。將溶液轉(zhuǎn)入試劑瓶中，貼上標簽備用。

（2）0.1mol·L-1 NaOH溶液的配制

在臺秤上用小燒杯稱取所需質(zhì)量的固體NaOH，加50mL蒸餾水溶解，待冷卻后將溶液轉(zhuǎn)入裝有約200mL蒸餾水的燒杯中，混合均勻。將溶液轉(zhuǎn)入試劑瓶中，貼上標簽備用。

標簽寫明：試劑名稱、濃度、配制日期。

2.0.1mol·L-1 HCl標準溶液的標定

用分析天平準確稱取1.33g無水Na2CO3于小燒杯中，加蒸餾水約50.0mL溶解，然后轉(zhuǎn)入250mL容量瓶中，搖勻定容。用25mL移液管吸取三份分別置于250mL錐形瓶中。在3個盛有Na2CO3溶液的錐形瓶中各加甲基橙1～2滴，用欲標定的HCl溶液滴定。近終點時，應逐滴或半滴加入，直至溶液由黃色恰變橙色即為終點。

根據(jù)Na2CO3的質(zhì)量m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　——碳酸鈉的摩爾質(zhì)量。

每次標定的結果與平均值的相對平均偏差不得大于±0.2％，否則應重新標定。將相關數(shù)據(jù)記錄于表2-4中。

3.0.1mol·L-1 NaOH標準溶液的標定

用分析天平準確稱取三份鄰苯二甲酸氫鉀，每份0.5g（精確到小數(shù)點后4位），分別置于錐形瓶中，各加50.0mL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)榉奂t色，搖動后0.5min內(nèi)不褪色即為終點。

根據(jù)鄰苯二甲酸氫鉀的質(zhì)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　——鄰苯二甲酸氫鉀的摩爾質(zhì)量。

每次標定的結果與平均值的相對偏差不大于±0.2％，否則必須重新標定。將相關數(shù)據(jù)記錄于表2-5中。

【問題與討論】

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，稱基準物無水Na2CO3 1.33g左右；標定NaOH溶液時，稱鄰苯二甲酸氫鉀0.5g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(zhì)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(zhì)置于錐形瓶中，錐形瓶中內(nèi)壁是否要烘干？為什么？

6.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.Na2C2O4能否作為標定酸的基準物？為什么？