任务一 NaOH标准溶液的配制及标定
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一、滴定液
(一)滴定液浓度的表示方法
《中华人民共和国药典》规定滴定液的浓度用物质的量浓度和滴定度两种浓度表示。物质的量浓度用符号cB表示,单位用mol/L。用滴定度表示滴定液的浓度在药物分析中应用较广泛。滴定度是指每毫升滴定液相当于被测物质的质量,符号用TT/B表示,其中右下角标中的T表示滴定液的分子式,B表示被测物质的分子式。滴定度与被测物质质量的关系式为:
mB=TT/BVT
式中,mB为被测物质B的质量,单位为g;VT为滴定液T的体积,单位为mL;TT/B即为每毫升T滴定液相当于被测物质B的质量,其单位为g/mL。在分析工作中用滴定度表示滴定液的浓度既简便又直观。
[例2-6] 已知THCl/NaOH=0.004000g/mL,用该浓度的盐酸滴定液测定NaOH溶液的质量,滴定终点时消耗HCl滴定液为20.00mL,计算被测溶液中NaOH的质量。
解:mNaOH=THCl/NaOHVHCl
= 0.004000×20.00=0.08000(g)
答:被测溶液中NaOH的质量为0.08000g。
(二)滴定液的配制与标定方法
1.滴定液的配制
(1)直接配制法 能用于直接配制滴定液的物质一般为基准物质,基准物质必须符合下列条件:
①物质的组成要与化学式完全符合,若含结晶水,其数目也应与化学式符合,如硼砂Na2B4O7·10H2O等。
②物质的纯度要高,质量分数不低于0.999。
③物质的性质要稳定,应不分解、不潮解、不风化、不吸收空气中的二氧化碳和水、不被空气中的氧氧化等。
④物质的摩尔质量要尽可能大,以减小称量误差。直接配制法是准确称取一定量的基准物质,用适当的溶剂溶解后,定量转移至容量瓶中,稀释至刻线,根据基准物质的质量和溶液的体积,即可计算出滴定液的准确浓度。
(2)间接配制法 如果所配制的物质不符合基准物质的条件,那么只能采用间接配制法配制。
间接配制方法是先将物质配成所需浓度的近似浓度溶液,再用基准物质或另一种滴定液来确定该溶液的准确浓度。
思考题:下列物质可采用哪种方法配制滴定液,为什么?
①HCl
②NaOH
③EDTA
2.滴定液的标定
利用基准物质或已知准确浓度的溶液来确定另一种滴定液浓度的过程称为标定。常用的标定方法有下面两种。
(1)基准物质标定法
①多次称量法:精密称取若干份同样的基准物质,分别溶于适量的水中,然后用待标定的溶液滴定,根据基准物质的质量和待标定溶液所消耗的体积,即可计算出该溶液的准确浓度,最后取平均值作为滴定液的浓度。
②移液管法:精密称取一份基准物质置于小烧杯中,溶解后,定量转移到容量瓶中,稀释至刻度,摇匀。用移液管准确吸取3~4份该溶液转移置锥形瓶中,分别用待标定的滴定液滴定,根据基准物质溶液浓度和待标定溶液所消耗的体积,即可计算出该溶液的准确浓度,最后取其平均值。
(2)比较法标定 准确吸取一定体积的待标定溶液,用已知准确浓度的某滴定液滴定,或准确吸取一定体积的某滴定液,用待标定的溶液进行滴定,根据两种溶液消耗的体积及滴定液的浓度,可计算出待标定溶液的准确浓度。这种用滴定液来测定待测溶液准确浓度的操作过程称为比较法标定。此方法虽然不如基准物质标定法精确,但简便易行。
以上各类标定,一般要求平行测定3~5次,标定好的标准溶液要盖紧瓶盖,贴好标签,妥善保存,备用。
二、滴定分析的计算
在滴定分析中设B为被测物质,T为滴定液,其滴定反应可用下式表示:
当滴定达到化学计量点时,t mol T物质恰好与b mol B物质完全反应,即被测物质(B)与滴定液(T)的摩尔比等于各物质的系数之比:
即:
若被测物质溶液的体积为VB ,浓度为cB,到达化学计量点时,用去滴定液浓度为cT,体积为VT,可得到:
若被测物质为固体物质(质量为mB),到达化学计量点时与滴定液浓度cT和体积VT之间的关系,由可得:
同理,若基准物质质量为mT,到达化学计量点时与被测液浓度cB和体积VB之间的关系,则又可得:
任务实施
【目的】
1.掌握NaOH标准溶液的配制及标定方法;
2.会用指示剂判断终点;
3.掌握称量和滴定操作。
【原理】
1.NaOH溶液的配制
NaOH具有强吸湿性,也容易吸收空气中的CO2,常含有Na2CO3。因此,NaOH标准溶液只能用间接法配制。为了避免CO2的影响,还需配制不含C的NaOH溶液。
配制不含C的NaOH溶液常用的方法是将NaOH制成饱和溶液(浓度为18mol/L)。在这种溶液中Na2CO3几乎不溶解而沉淀下来。吸取上层清液,用无CO2的蒸馏水稀释至所需要的浓度。
当少量Na2CO3存在对测定影响不大时,可称取比需要量稍多的固体NaOH,用少量水迅速洗涤2~3次,以洗去表面的Na2CO3,倾去洗涤水,配制成近似浓度的溶液,然后用基准物质进行标定,以获得准确浓度。
标定NaOH溶液的基准物质有邻苯二甲酸氢钾和草酸等。也可以用标准酸溶液标定。
2.用邻苯二甲酸氢钾(KHC8H4O4)标定
邻苯二甲酸氢钾易得纯品,在空气中不吸水,容易保存。它与NaOH反应时的摩尔比为1∶1,其摩尔质量较大(204.22g/mol),可相对降低称量误差,因此是标定碱标准溶液较好的基准物质。标定反应如下:
化学计量点时生成的弱酸强碱盐水解,溶液为碱性,溶液的pH≈9.1,可选用酚酞作指示剂。滴定到溶液由无色变为微红色,30s不褪色即为终点。
邻苯二甲酸氢钾通常于100~125℃时干燥2h备用。干燥温度超过此范围时,则脱水而变为邻苯二甲酸酐,引起误差,无法准备标定NaOH溶液浓度。
【仪器和药品】
1.试剂
①邻苯二甲酸氢钾(G.R.级)(基准试剂);
②酚酞指示剂(10g/L乙醇溶液)(pH=8.2~10.0);
③固体NaOH(A.R.)。
2.仪器
①250mL锥形瓶(3个);
②50mL碱式滴定管(酸碱通用管);
③电子天平;
④烧杯;
⑤容量瓶(500mL)。
【步骤】
1.0.1mol/L NaOH标准溶液的配制(500mL)
①称量:称量固体NaOH 2.2g分析纯的固体NaOH放入小烧杯中。
②溶解:用蒸馏水溶解NaOH。
③转移:将溶解的NaOH溶液用玻璃棒引流转移到500mL的容量瓶中。
④定容: 在容量瓶中加入蒸馏水并稀释到500mL,瓶口用橡皮塞塞紧,摇匀,贴上标签,待测定。
2.标定
①准确称取邻苯二甲酸氢钾0.5~0.6g,分别置于已编号的250mL锥形瓶中;
②加50mL无CO2蒸馏水溶解,加2滴酚酞;
③用NaOH标液滴定,终点由无色变淡红色;且30s不褪色即为终点;
④记录消耗的NaOH溶液的体积VNaOH,用同样的方法平行做四次试验,同时做一个空白试验。
【数据记录与处理】
1.数据记录
基准试剂名称: 室温:
2.计算公式
式中 m——基准试剂质量,g;
V1—标液实际用体积,mL;
V0—空白试验中标液所用体积,mL;
【任务训练】
1.为什么氢氧化钠溶液不能用直接配制法配制?
2.容量瓶的使用需要注意哪些问题?
3.用分析天平称量的方法有哪几种?固定称量法和减量法各有何优缺点?在什么情况下选用这两种方法?