测定磷酸二氢钠和磷酸氢二钠混合体系中各组分的含量

测定磷酸二氢钠和磷酸氢二钠混合体系中各组分的含量
2010-11-13 05:50:24| 分类：现行工作资料收集| 标签：|字号大中小订阅
在实际工作中，常常会遇到混合酸（碱）体系的测定问题。

如何才能设计出一个既准确又简便的分析方案来呢？
例如，要用滴定分析的方法，测定磷酸二氢钠和磷酸氢二钠混合体系中各组分的含量，涉及分析方案时要如何入手？要考虑些什么问题呢？
首先，必须判断各组分能否用酸（或碱）标准溶液进行滴定。

根据磷酸的离解平衡，查出三级离解平衡酸（或碱）常数（pK a1=2.12 ，pK a2=7.20，pK a3=12.36；pK b1=1.64 ，pK b2=6.80，pK b3=11.88）。

应用弱酸、弱碱能否被准确滴定的判式：cK≥10-8判断。

显然，磷酸二氢钠可用氢氧化钠标准溶液直接滴定到HPO42-。

而HPO42-继续用氢氧化钠滴定则不可能，但是可用盐酸标准溶液来直接滴定它；也可以先加入适量氯化钙固体，定量置换出氢离子，再用氢氧化钠标准溶液滴定：
2Na 2HPO4 + 3CaCl 2=== Ca3(PO4) 2↓+ 4NaCl + 2HCl
如果要采用直接滴定的方式，滴定的方法也不是唯一的。

例如，可用上述方法，在同一份试液中分别用NaOH 和HCl标准溶液进行两次滴定；也可以取两分等量的试液，分别用NaOH和HCl标准溶液进行滴定。

至于指示剂，一般是根据滴定反应达计量点时产物溶液的pH值来选择的。

如果等量点时产物为HPO42－，其溶液的pH=9.7，则可选用酚酞（变色范围为pH=8.2～10.0）或百里酚酞（变色范围为pH=9.4～10.6）为指示剂；当产物为H2PO4-时，其溶液的pH=4.7，则可选用甲基红（变色范围为pH=4.2～6.2）或溴甲酚绿（变色范围为pH=3.8～5.4）为指示剂。

磷酸二氢钠--磷酸氢二钠混合物各组份含量测定
(Sodium Phosphate Monobasic and Sodium Phosphate Dibasic)
作者:佑木
单位: 武汉大学化学与分子科学学院化学类专业
发布时间: 2006. 10.21
[引言]
本次实验在于培养学生查阅有关部门书刊的能力;能够运用所学知识及有关参考资料对实际试样写出实验方案设计;能够在教师的指导下对各种混合酸碱体系的组成含量进行分析,陪样一种分析问题,解决问题的能力,以提高素质.
[关键词]
准确分步滴定的判别滴定剂的选择计量点pH的计算
指示剂的选择分析结果的计算公式标准溶液的配制
标准溶液的标定待测混合溶液的确配制
[实验摘要]
1 .H3PO4 →H+ + H2PO4- Ka1 = 7.5 X 10 -3
H2PO4- →H+ + HPO42- Ka2 = 6.3 x 10 -8
HPO42- →H+ + PO43- Ka3 = 4.4 X 10-13
准确滴定的条件: Ka .c >=10 -8 ,所以, 磷酸二氢钠--磷酸氢二钠中的各组份不能够准确分步滴定.
2 . H2PO4- + OH - →HPO42- 以酚酞做指示剂,用标准NaOH 溶液进行准确滴定,滴定终点溶液颜色变化为: 无色→ 淡红色(半分钟内不褪色,pH=9.0) 实验过程中,设所消耗NaOH 的量为VNaOH ,浓度为本CNaOH ,则混物中磷酸二氢钠的含量 CNaOH .VNaOH X MNaH2PO4 X 1O
WNaH2PO4= ————————————-------X 100%
ms
3. HPO42- + OH- →H2PO4- 以甲基橙为指示剂，用标准HCl溶液进行准确标定，滴定终点溶液颜色变化为：黄色→橙色（滴定终点pH=
4.0)
实验过程中,设所消耗HCl 的量为VHCl ,浓度为CHCl ,则混物中磷酸氢二钠的含量
CHCl.VHCl X MＮa2HPO4 X 1O WNa2HPO4= ————————————————————X 100 %
ms
4.实验设计流程图
标准NaOH 溶液的配制标准HCl溶液的配制↓ (KHC8H4O4)↓(Na3CO3)
标准NaOH 溶液的标定标准HCl溶液的标定
↓ (酚酞指示剂) ↓ (甲基橙指示剂)
得WNaH2PO4→NaH2PO4-Na2HPO4←得WNaH2PO4 [实验内容]
1.标准NaOH 溶液的配制急标定
用烧杯在天平上称取约2g固体NaOH,加入新鲜或煮沸除去CO2的蒸馏水,溶解完后转去带有橡皮塞的试剂瓶中,家水稀释至500ml,充分摇匀.在称量瓶中以差减法称取邻苯二甲酸氢钾(KHC8H4O4) 3份,每份0.4---0.6 g,分别倒入250ml锥形瓶中,加入40--50 ml 蒸馏水, 待试剂完全溶解后,加入2~3滴酚酞指示剂,用标定的NaOH 溶液滴定至呈微红色并保持半分钟即为终点,计算NaOH 溶液的浓度和平均浓度
.2 .标准HCl溶液的配制及标定
用量杯取原装的浓盐酸4.5ml (12 mol .L-1) ,倒入试剂瓶中,加水稀释至500ml ,充分摇匀称(配制过程应在通风橱中操作). 用称量准确称取0.15-0.20 g无水NaCO33份,分别倒入250ml 锥形瓶中.称量样品时称量瓶一定要带盖,以免吸湿. 然后加入20~30ml 水使之充分溶解,再加1~~2滴甲基橙指示剂,用待标定的HCl溶液滴定至溶液由黄色变为橙色即为终点.分别计算出每次的HCl溶液浓度并计算平均浓度.
3.混合溶液中各组份的含量测定
1) 用电子天平准确称量约7g 混合固体, 加入适量饿水使之充分溶解, 将溶解后的溶液全部转移到250ml 的容量瓶中定容, 充分摇匀,待用.(一定要充分洗涤用语溶的玻璃棒和烧杯,以免增大误差)
(2) 用25ml 的移液管平行移取3组混合溶液于3个250ml 的锥形瓶中(移液管一定先用蒸馏水洗三遍,再用混合溶液洗涤三次), 然后分别向锥形瓶中加入1~2滴酚酞指示剂,用标准NaOH 溶液进行准确滴定,滴定终点时溶液颜色变化为: 无色→ 淡红色(半分钟内不褪色) ,记下三次滴定中的标准NaOH 溶液的用量,再根据公式计算出各次的混合物中NaH2PO4的含量.分别向锥形瓶中加入1~2滴甲基橙指示剂,用标准HCl溶液进行准确标定，滴定终点时,溶液颜色变化为：黄色→橙色（滴定终点pH= 4.0).记录下三次滴定中标准HCl溶液的用量, 再根据公式计算出各次的混合物中Na2HPO4的含量.
[实验表格与数据记录, 数据处理]
项目编号 1 2 3
M(KHC8H4O4) /g 0.4742 0 .4835 0.4718
VNaOH /ml 23.10 23.61 23.07
CNaOH /mol.l-1 0.1006 0.1004 0.1002
CNaOH(平均) /mol.l-1 0.1004
V(NaH2PO4-Na2HPO4)/ml 25.00 25.00 25.00
VNaOH '' /ml 20.52 20.52 20.50
WNaH2PO4 37.57% 37.57% 37.53%
WNaH2PO4(平均) 37.56%
相对偏差d 0.0266% 0.0266% 0.0799%
平均相对偏差d 0.0430%
M (NaCO3) /g 0.1625 0.1674 0.1607
VHCl. /ml 25.05 25.87 24.82
CHCl. /mol.l-1 0.1224 0.1221 0.1222
CHCl. (平均)/g o.1222
V NaH2PO4-Na2HPO4 25.00 25.00 25.00
VHCl. ' /ml 19.60 19.62 19.59
WNa2HPO4 51.68% 51.73% 51.63%
WNa2HPO4(平均) 51.69%
相对偏差d 0.0193% 0.0774% 0.0774%
平均相对偏差d 0.0580%
M (NaOH ) = 2..o1 g VHCl.(浓) =4.5 ml M(混合物) = 6.5812 g
[问题与讨论]
因为本设计实验所检测的是一种缓冲溶液,固由于缓冲溶液的特性,其对酸或碱都具有一定的缓冲作用,造成滴定重点不易确定.而且在滴定过程,发现少量的标准溶液再加入到已经变色的混合溶液中,颜色几乎不变,所以,是否可以断定缓冲溶液滴定的差范围会较大?对于缓冲溶液是否存在更好的方法,来减小误差?。