混合碱的测定(双指示剂法)

一、实验目的1.掌握双指示剂法连续滴定测定混合碱中各组分含量的原理和方法。2.了解多元弱碱在滴定过程中pH值变化及指示剂的选择。3.了解混合指示剂使用及其优点。二、实验原理工业混合碱组成一般为烧碱NaOH+Na2C03、纯碱Na2C03+NaHC03，而NaOH+NaHC03一般不可能共存。欲测定同一试样中各组分的含量，可用标准酸溶液进行滴定分析。根据滴定过程中pH值变化的情况，选用两种不同的指示剂PP+MO分别指示两个终点，这种方法称为双指示剂法。此法简便、快速，在实际生产中应用普遍，但准确度不高。二、实验原理Na2CO3CKb110-8，CKb2=10-8，Kb1/Kb2=104，按1%误差可进行分步滴定:Na2CO3NaHCO3(ep1)H2O+CO2(ep2)双指示剂法原理：NaHCO3消耗HCl的体积为V2-V1Na2CO3消耗HCI的体积为2V1NaHCO3HCl/酚酞NaHCO3HCl/甲基橙Na2CO3V1NaHCO3V2H2O+CO2NaHCO3PH=8.31H2CO3PH=3.9(黄色转变为橙色)H2O+CO2(红色变为微红色)1001000)12(%33sNaHCOmMVVCNaHCO10010001221%3232sCONamMCVCONa二、实验原理Na2CO3的cKb110-8，cKb2=10-8，Kb1/Kb2=104，按1%误差可进行分步滴定。Na2CO3NaHCO3(ep1)H2O+CO2(ep2)首先在混合碱溶液中加入酚酞指示剂（变色pH范围8.0～10.0），用HCl标液滴定到溶液颜色由红色变为微红色时，混合碱中的NaOH与HCl完全反应（产物NaCl+H2O）而Na2CO3与HCl反应一半生成NaHCO3，第一化学计量点pHsp1=8.3。设此时消耗HCl标液体积为V1mL。Na2CO3+HCl=NaHCO3+H2OPP变色NaOH+HCl=NaCl+H2O然后，再加入甲基橙指示剂（变色pH范围3.1～4.4），继续用HCl标液滴定到溶液颜色由黄色转变为橙色时，溶液中NaHCO3与HCl完全反应（产物NaCl+H2CO3），第二化学计量点pHsp2=3.9。设此时消耗HCl标液体积为V2mL。NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2MO变色二、实验原理多元弱碱在滴定过程中pH值变化是强碱性弱碱性酸性，指示剂选择PP+MO。通过连续滴定消耗HCl标液体积V1、V2可对样品定性定量(1)定性NaOHNa2CO3HClV'VNaCl+H2ONaHCO3NaHC03PPV1VVH2O+CO2H2O+CO2MOV2由图示计量关系知，Na2CO3被中和至NaHCO3以及NaHCO3被中和至H2CO3所消耗HCl的体积相等（V）。所以，由V1和V2的大小可以判断混合碱的组成。酚酞V1甲基橙V2组分V1=V2Na2CO3V1=0，V20NaHCO3V10,V2=0NaOH0V2V1NaOH+Na2CO30V1V2NaHCO3+Na2CO3(2)定量①0V2V1，组成为:NaOH+Na2CO3，[分析]Na2CO3消耗HCl体积2V2，NaOH消耗HCl体积V1-V2②0V1V2，组成为：Na2CO3+NaHCO3[分析]Na2CO3耗酸２Ｖ１，NaHCO3耗酸（Ｖ２－Ｖ１）惰性杂质%=100-X%-Y%1001000221%32232sCONamMCVCONa1001000)(%21sNaOHmMVVCNaOH10010001221%3232sCONamMCVCONa1001000)12(%33sNaHCOmMVVCNaHCO二、实验原理双指示剂法中，传统方法是先用酚酞指示剂，后用甲基橙指示剂，用HCl标准溶液滴定。由于酚酞变色不敏锐，人眼观察这种颜色变化的灵敏度较差，因此常选用甲酚红-百里酚蓝混合指示剂。甲酚红变色范围的pH值为6.7（黄）～8.4（红），百里酚蓝色范围的pH值为8.0（黄）～9.6（蓝），混合后变色点的pH值8.3，酸色呈黄色，碱色呈紫色。用HCl滴定剂滴定溶液由紫色变为粉红色，即为终点。三、主要仪器和药品1．仪器：电子天平（万分之一），称量瓶，酸式滴定管(50mL)，锥形瓶（250mL），容量瓶（250mL），移液管（25mL），2．试剂：混合碱试样，HCl标液（约为0.1mol⋅L-1），甲基橙水溶液（0.1%），酚酞乙醇溶液（0.2%）。也可使用甲酚红-百里酚蓝混合指示剂（一份0.1%甲酚红钠水溶液和三份0.1%百里酚蓝钠盐水溶液混合）。四、实验步骤1.HCl标准溶液的配制和标定：同前（略）。2.称量及溶样：用分析天平递减称量法称取2.5～3.0g（准确至0.1mg）混合碱样品于100mL烧杯中，加入少量去离子水溶解，必要时可加热促使溶解。待冷却后，将溶液定量转移于250mL容量瓶，加水稀释至刻度，充分摇匀。四、实验步骤3．混合碱的测定：平行移取混合碱试液25.00mL三份于250mL锥形瓶中，各加2滴酚酞指示剂（或甲酚红-百里酚蓝混合指示剂），摇匀。用HCl标液滴定到溶液由红色变为粉红色（混合指示剂紫色变为粉红色），即为反应第一终点，记录所消耗HCl标液的体积V1。然后，再加入2滴甲基橙指示剂，继续用HCl标液滴定到溶液由黄色变为橙色，即为反应第二终点，记录所消耗HCl标液的体积V2。根据HCl标准溶液的浓度和消耗的体积，按照原理部分所述的公式计算混合碱中各组分的含量。五、数据记录和处理1.判断混合碱的组成：根据第一终点、第二终点消耗HCl标液的体积V1mL和V2mL(V2=V－V1)的大小判断混合碱的组成。2.计算分析结果：根据混合碱的组成，写出各自的滴定反应式，推出计算公式，计算各组分的含量。实验项目123（称量瓶+试样）质量/g倾出后（称量瓶+试样）质量/g试样质量/gCHCl/mol.L-1V1HCl/mLV2HCl/mLX1/%平均X1/%相对偏差/%相对平均偏差/%表1工业混合碱中各组分的含量的测定X2/%平均X2/%相对偏差/%相对平均偏差/%表1工业混合碱中各组分的含量的测定六.结果与讨论存在问题及注意事项：1.双指示剂法，由于使用了酚酞（由红色至粉红色）、甲基橙双色指示剂颜色变化不明显，分析结果的误差较大。可以采用对照的方法提高分析结果的准确度。2.CO2的保护与驱除。在接近终点时，必须注意CO2的保护与驱除，否则造成终点提前。在第一终点时，生成NaHCO3应尽可能保证CO2不丢失！采取的措施：a.接近终点时，滴定速度一定不能过快！否则造成HCl局部过浓，引起CO2丢失！B.摇动要缓慢，不要剧烈振动！而在第二终点时，生成H2CO3饱和溶液，pH为3.9，应尽可能驱除CO2！防止终点提前，采取的措施：接近终点时要剧烈振荡溶液，或者加热。3.试样均匀性较差，为使测定结果具有代表性，本实验取较多样品，研细后再取部分进行分析。称大样，定容，分取体积测定。测定的允许误差可稍大。六.结果与讨论6.2误差分析（1）滴定读数不准确造成的误差；（2）分析天平读数存在误差；（3）移液管操作中凹液面观察等存在误差。（4）终点确定不准造成的误差:指示剂颜色变化不明显，CO2的保护与驱除未做好，半滴操作不当；（5）试样易吸水和CO2造成的误差；(6)连续滴定中V1和V2的相互影响造成的误差。%1001000)(%21SMVVCNaOHNaOH%1001000221%32232SMVCCONaCONa