实验五混合碱的测定

实验五 混合碱的测定
内容： P196-199
一、实验目的（明确）
1. 了解测定混合碱的原理
2. 掌握用双指示剂法测定混合碱中NaOH 与Na 2CO 3或NaHCO 3与Na 2CO 3的含量
3. 了解强碱弱酸盐滴定过程中pH 值的变化及酸碱滴定法在碱度测定中的应用
二、实验原理（讲清）
所谓混合碱通常是指NaOH 与Na 2CO 3或NaHCO 3与Na 2CO 3混合物，它们的测定通常采用双指示剂法，即在同一试液中用两种指示剂来指示两个不同的终点。

原理如下：
在混合碱试液中先加入酚酞指示剂，用HCl 标准溶液滴定至由红色刚变为无色。

若试液为NaOH 与Na 2CO 3的混合物，这时溶液中NaOH 将被完全滴定，而Na 2CO 3被滴定生成NaHCO 3，即滴定反应到达第一终点，设此时用去HCl 溶液的体积为V 1，反应式为：
NaOH + HCl ═ NaCl + H 2O Na 2CO 3 + HCl ═ NaCl + NaHCO 3
然后，再加甲基橙指示剂，继续用HCl 标准溶液滴定至由黄色变为橙色，设所消耗HCl 溶液的体积为V 2，这时，NaHCO 3全部被滴定，产物为H 2CO 3（CO 2+H 2O ），反应式为：
NaHCO 3 + HCl ═ NaCl + H 2CO 3
2+H 2O 所以甲基橙变色时滴定反应到达第二终点。

可见，滴定Na 2CO 3所需的HCl 溶液是两次滴定加入的，从理论上讲，两次用量相等。

故V 2
是滴定NaHCO 3所消耗HCl 的体积，NaOH 所消耗HCl 溶液的量为（V 1—V 2）。

那么各组分的含量按下式计算：
1000
V 1M
1000
2V 1V C 1××
=
ω－
1000
V
2M
1000
2V C 2××=
ω 式中： ω1 —— 混合碱中NaOH 的含量，g ·L –1
；
ω2 —— 混合碱中NaHCO 3的含量，g ·L –1
；
C —— HCl 溶液的浓度，mol ·L –1
；
V 1 —— 滴定过程中一阶段HCl 溶液的用量，mL ； V 2 —— 滴定过程中二阶段HCl 溶液的用量，mL ； V —— 混合碱的体积，mL ；
M 1 —— NaOH 的摩尔质量， g ·mol –1
、
M 2 —— NaHCO 3的摩尔质量， g ·mol –1
试样若为NaHCO 3与Na 2CO 3的混合物。

此时V 1<V 2，V 1仅为Na 2CO 3转化为NaHCO 3所需HCl 溶液的用量，滴定试样中NaHCO 3所需HCl 溶液的用量为（V 2—V 1）。

那么各组分的含量为：
1000
V 3M
1000
V 2V C ××
1=
3
ω－
1000
V
4M
1000
1V C ××=
4
ω 式中： 3
ω—— 混合碱中NaHCO 3的含量，g ·L
–1
；
4
ω—— 混合碱中Na 2CO 3的含量，g ·L –1
；
C —— HCl 溶液的浓度，mol ·L –1
；
V 1 —— 滴定过程中一阶段HCl 溶液的用量，mL ； V 2 —— 滴定过程中二阶段HCl 溶液的用量，mL ； V —— 混合碱的体积，mL ；
M 3—— NaHCO 3的摩尔质量， g ·mol –1。

M 4 —— Na 2CO 3的摩尔质量， g ·mol –1
三、实验仪器与试剂（叫学生实验前检查）
1. 仪器
酸式滴定管 锥形瓶（250 mL ） 移液管（25 mL ） 洗耳球 2. 试剂
HCl 溶液（ mol ·L –1
） 酚酞指示剂（ %） 甲基橙指示剂（ %） 混合碱水溶液（待测
四、实验内容（介绍）
1. 用移液管移取已配好的混合碱溶液25 mL 于250 mL 锥形瓶中，加入2滴酚酞指示剂，立即[1]用 mol ·L –1HCl 标准溶液滴定至由红色变为近无色[2]
，记下所消耗HCl 的体积V 1 (mL)。

2. 加入甲基橙指示剂1滴，继续用HCl 标准溶液滴定至由黄色变为橙色，记下第二次所消耗HCl 的体积V 2 (mL)。

平行测定2～3次。

五、注意事项
1. 移液管的洗涤、润洗、装液和移液操作。

2. 酸式滴定管的检漏、洗涤、润洗、装液、赶气泡和调液面操作。

3. 滴定操作及滴定终点的准确判断。

六、结果与分析
1. 将实验数据填入表中。

2. 若V 1＞V 2,样品仅含NaOH 和NaHCO 3，则按ω1、ω2式计算各组分的含量；若V 2＞V 1,样品仅含NaHCO 3和Na 2CO 3，则按ω3、ω4式计算各组分的含量。

表1 混合碱的测定
七、思考题
1. 取等体积的同一烧碱试液2份，一份加酚酞指示剂，另一份加甲基橙指示剂，分别用HCl标准溶液滴定。

设所消耗HCl的体积分别为V1、V2。

怎样确定NaOH和Na2CO3所消耗的HCl 体积？
答：以酚酞为指示剂，其反应式为：NaOH + HCl = NaCl +H2O和Na2CO3+ HCl = NaHCO3+ NaCl，消耗HCl的体积为V1；以甲基橙为指示剂，其反应式为NaOH + HCl = NaCl +H2O和Na2CO3+ 2HCl = 2 NaCl + H2CO3(H2O + CO2)，消耗HCl的体积为V2。

可见，滴定Na2CO3需要消耗HCl的体积为(V2– V1)，则滴定NaOH所消耗的HCl的体积为V1– (V2– V1) = (2 V1– V2)。

2. Na2CO3是食碱主要成分，其中常含有少量NaHCO3。

能否用酚酞作指示剂，测定Na2CO3含量？
答：可以。

因为酚酞的变色范围为： ~ ，在碱性范围，用酚酞作指示剂，Na2CO3被滴定成NaHCO3，即为滴定终点。

这时所消耗HCl的体积的2倍即为Na2CO3全部被滴定消耗的HCl的体积，根据HCl标准溶液的浓度及其消耗的体积即可计算Na2CO3的含量。

3. 为什么移液管必须要用所移取溶液润洗，而锥形瓶则不用所装溶液润洗？
答：（1）若不用被移取溶液润洗移液管，则移液管内壁挂的水珠会讲被移取溶液稀释，即由移液管移到锥形瓶中的待测液浓度比原试剂瓶中的浓度小，滴定使讲出现负误差。

（2）滴定根据的原理就是化学反应的计量关系，只要待测液的物质的量n是准确的，在滴定结果就是准确的，所以，由移液管准确移取一定体积的待测液，其n必是准确的，所以，锥形瓶无须用所装溶液润洗。

4. 本实验用酚酞作指示剂时，所消耗的HCl的体积比甲基橙的少，为什么？
答：这说明本实验所用混合碱试样中仅含NaHCO3和Na2CO3。