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酸碱滴定法中常用的标准溶液是HCl和NaOH,溶液的浓度常配成0.1 mol/L,有时也需要用到1 mol/L或0.01 mol/L,但太浓易造成试剂浪费,太稀滴定突跃小,影响测定结果的准确度。
4.4.1酸标准溶液
由于浓盐酸的挥发性,HCl标准溶液通常用市售分析纯的浓盐酸(ρ=1.18g/mL, w=36%~38%,C≈12mol/L)经稀释配制成近似所需浓度的溶液,然后用基准物质标定。常用于标定HC1溶液的基准物有无水碳酸钠和硼砂。
4.4.1.1无水碳酸钠
无水碳酸钠(Na2CO3)易得到纯品,价格便宜。但其易吸收空气中的水分,因此使用前必须在270~300℃干燥1h,冷却后放在干燥器中保存备用。称量时动作要快,以防吸收空气中的水分。
用Na2CO3标定HCl溶液的反应为:
可选择甲基橙或甲基红作指示剂。由于计量点附近易形成CO2的过饱和溶液,滴定终点过早出现,因此滴定邻近终点时应用力摇动溶液,最好加热溶液,以使CO2逸出。
Na2CO3与盐酸反应的摩尔比为1:2,其摩尔质量较小(105.99g/mol),若盐酸的浓度不是太大,为减少称量误差,应多称一些配在容量瓶中,然后移取部分溶液作标定,计算公式为:
式中,V为消耗的HCl的体积;V1为移取的Na2CO3的体积;V0为配制的Na2CO3的体积(容量瓶的体积);m为称取的Na2CO3的质量。
4.4.1.2硼砂
硼砂(Na2B4O7·10H2O)易得到纯品,不易吸收空气中的水,摩尔质量大,称量误差小。但当空气中相对湿度小于39%时易风化失去结晶水,因此需要将其保存在装有饱和NaCl和蔗糖溶液的恒湿器中。
用Na2B4O7·10H2O标定HCl溶液的反应为:
Na2B4O7+5H2O+2HCl=4H3BO3+2NaCl
可选择甲基红作指示剂,计算公式为:
4.4.2碱标准溶液
市售分析纯的氢氧化钠固体易吸潮、易吸收空气中的二氧化碳,因此不能采用直接法配制标准溶液,而是先配成近似所需浓度,然后标定。用于标定NaOH溶液最常用的基准物有:草酸和邻苯二甲酸氢钾。
4.4.2.1配制不含CO23-的NaOH溶液
可采用以下三种方法配制:
①配制50%的浓NaOH溶液,待Na2CO3沉降后,吸取上层清液,用煮沸除去CO2的蒸馏水稀释至所需浓度。
②配制较浓的NaOH溶液,加入少量BaCl2或Ba(OH)2溶液以沉淀CO23-。吸取上层清液,用不含CO2的蒸馏水稀释至所需浓度。
③称取较理论量稍多的NaOH固体,用不含CO2的蒸馏水迅速冲洗1~2次,以除去NaOH固体表面少量的Na2CO3,用不含CO2的蒸馏水溶解至所需浓度。
配制好的NaOH溶液需保存在装有含Ca(OH)2溶液的石棉管的瓶中,防止吸收空气中的CO2。
4.4.2.2NaOH溶液的标定
常用草酸或邻苯二甲酸氢钾基准物质标定NaOH溶液。
①草酸(H2C2O4·2H2O)。草酸稳定,在相对湿度5%~95%时不会风化失去结晶水,可保存在干燥器中备用。
草酸是二元酸,其Ka1=5.9×10-2,Ka2=6.4×10-5,不能分步滴定,只能滴定总酸度,产生一个突跃。标定反应为:
H2C2O4+2NaOH=Na2C2O4+2H2O
反应产物为Na2C2O4,溶液呈微碱性,可选择酚酞作指示剂,计算公式为:
②邻苯二甲酸氢钾。邻苯二甲酸氢钾(KHC8H4O4)为两性物质,易制得纯品,在空气中不吸水,容易保存,摩尔质量大,是标定碱较好的基准物。使用前通常在105~110℃干燥2h,冷却后放在干燥器中保存备用。标定反应为:
KHC8H4O4+NaOH=KNaC8H4O4+H2O
反应产物为二元弱碱,溶液呈微碱性,可选择酚酞作指示剂,计算公式为:
相关链接:酸碱溶液pH的计算(二)
文章来源:《分析化学分析方法的原理及应用研究》
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