分析化学实验

方案设计

题 目：HCl-NH4Cl混合液中各组分含量的测定

课程名称：分析化学实验

班 级：12应用化学2

姓 名：郭奕华

学 号：12104032008

时 间：2013.11.18

设计思想

一、方法选择依据

HCI-NH4CI混合溶液中，HCI是强酸，可以直接准确滴定；NH4 +（cka ＜10-8）的酸性太弱，可以用甲醛法测定。加入甲醛溶液将NH4+强化，使其生成（CH2）6N4H+及H+，就可用NaOH标准溶液直接滴定。先用甲基橙作指示剂，用NaOH标准溶液滴定至溶液由红色变为橙色即为终点，在此溶液中加入一定量的甲醛，用酚酞作指示剂继续用NaOH标准溶液滴定到终点，即溶液由红色逐渐变为橙色直至黄色，然后又出现微橙色保持半分钟不褪色。平行测定三次，根据试样量和NaOH标准溶液用量便可计算出HCl与NH4Cl 各组分的浓度。该方法简便易操作，且准确度较高，基本符合实验要求。

二、试样量及标准溶液浓度确定依据

查找相关资料可知，测定HCl与NH4Cl混合溶液中各组分的含量有三种常用的方法：

1、 是先取一份溶液用NaOH标准溶液直接滴定，并以酚酞为指示剂，根据反应过程中消耗的NaOH溶液的体积即可求出HCl的量；另取一份溶液用沉淀滴定法用AgNO3溶液滴定并以K2CrO4为指示剂，在中性或弱碱性溶液中，由于AgCl溶解度小于Ag2C2O4溶解度，因而AgCl沉淀完全后，过量的AgNO3溶液与C2O4 2-作用生成砖红色沉淀，到达稳定[4]。溶液待反应中止后将沉淀洗涤干净，干燥后在分析天平上准确称量沉淀的质量。根据沉淀的质量即可出HCl与NH4Cl的总量。这种方案的缺点是实验操作繁琐而Cl—可能沉淀不完全，误差较大。

2、蒸汽法。即取一份混合溶液并往其中加适量的NaOH溶液并加热使NH4 +全部转化为NH3，再用过量的HCl吸收NH3，最后用NaOH标准溶液反滴定剩余的HCl。根据反应过程中消耗的HCl和NaOH标准溶液即可求出NH4 +的量;另取一份溶液用NaOH标准溶液滴定并以酚酞为指示剂，根据反应过程中消耗的NaOH溶液体积即可取出HCl的量。此方法的缺点是生成的NH3不能被完全吸收导致测量结果偏小，且不易操作。

3、用连续滴定法取一份溶液用NaOH标准溶液滴定并用甲基橙作指示剂，待指示剂变色时停止滴定；然后加入适量的甲醛并加入酚酞作指示剂继续滴定直至溶液变色，根据两次消耗NaOH标准溶液的体积即可求出HCl与NH4Cl混合溶液中各组分含量。通过比较，该法操作简便且准确度相对较高。

三、问题讨论

HCl-NH4Cl试液可采用双指示剂法分别滴定HCl和NH4Cl，因为4氯化铵)<10，所以可准确滴定HCl，而且c*Ka<10-8 ，不能直接滴定混合酸总量，所以只能分别滴定。

利用V1，V2，和计算公式：

可以计算出HCl和NH4Cl的组分含量。

同时,利用甲醛法将不能直接滴定的NH4Cl转化为其他酸性变得更强，使得反应完成的程度变高和指示剂的变化更明显，进而达到能直接滴定的目的。

HCl–NH4Cl混合溶液中各组分浓度的测定

一、实验原理

1、 0.10mol·L-1NaOH标准溶液浓度的标定

NaOH溶液浓度的标定：邻苯二甲酸氢钾（KHP）,易制得纯品，空气中不吸水，，容易保存，摩尔质量大，是较好的基准物质。

KHP+NaOH≒KNaP+H2O

反应产物为KNaP,是二元弱碱，，其水溶液显微碱性，可以选用酚酞作指示剂。

计算公式：

2、混合溶液的测定原理

HCl–NH4Cl溶液可视为强酸和弱酸的混合溶液，溶液显酸性，所以选择NaOH溶液为滴定剂。

由于NH3的Kb=1.8×10-5，则NH4+的Ka=5.6×10-10 ，所以cka（5.6×10-11）＜10-8，所以NH4CI不能直接滴定，只能先滴定HCl，反应的第一个计量点为NaCl和NH4Cl的混合溶液（显NH4 +的弱酸性，因为NH4 +的cka=0.05×0.56×10-9 ＞20Kw，c／Ka＞400，所以此时溶液的〔H+〕=(cka)1／2=5.3×10-6,PH=5.28,可以选用甲基红作指示剂）。

由于NH4+的酸性太弱，所以采用甲醛法增强其酸度，反应为：

4NH4 + + 6HCHO ≒（CH2）6N4H+ +3H+ +6H2O

生成的H+和(CH2)6 NH4 + （ka=7.1×10-5）可以用NaOH标准溶液直接滴定其中的（CH2）6N4H+。然后再用NaOH进行滴定。计量点产物为（CH2）6N4，其水溶液显碱性。计量点时溶液的PH值：

因为Csp Kb＞20Kw, Csp/Kb＞400

所以〔OH-〕= 3.4×10-5

所以反应到第二计量点时溶液的pH=14-pOH=8.53，故选择酚酞作指示剂。

滴定过程中溶液颜色的变化情况为：

红色（MR）→ 橙色（MR, pH≈5.28） → 亮黄色（MR） → 橙黄色（MR+PP, pH≈8.53）

计算公式：

标定NaOH溶液： CNaOH=mKHP÷MKHP÷(VNaOH×10-3)

标定HCl溶液浓度： CHCl=(CV1)NaOH÷VS

标定NH4Cl溶液浓度： CNH4Cl=(CV2)NaOH÷VS

二、仪器试剂

1、仪器：全自动电光分析天平(万分之一)，电子秤，药匙，称量瓶，玻璃棒，洗瓶，药匙，烧杯（100mL，500mL），塑料试剂瓶（500mL），滴定台架，碱式滴定管（50mL），胶头滴管，移液管（25mL）,锥形瓶（250mL，3个）,吸耳球等。

2、试剂：NaOH（A.R.）(s)，邻苯二甲酸氢钾(KHP)基准物质，甲醛（40％，中性），甲基红指示剂（2g/L），酚酞指示剂（1g/L），试样溶液（HCl和NH4Cl的浓度均约0.10mol/L ），

蒸馏水

三、实验步骤

1、0.10mol/LNaOH标准溶液的配制和标定

(1)0.10mol/LNaOH标准溶液的配制

在电子秤上称取2.0-2.5g NaOH固体，在500mL烧杯中溶解，溶解后加蒸馏水至500mL刻度线并转入试剂瓶中，摇匀备用。

(2)NaOH溶液浓度的标定

在分析天平上用称量瓶准确称取三份0.4-0.5 g的邻苯二甲酸氢钾于锥形瓶中，加20-30mL蒸馏水在水浴中使其完全溶解，待冷却后加入1到2滴酚酞指示剂，充分摇匀，用已配好的0.1mol/L NaOH溶液滴定，待锥形瓶中溶液颜色由无色变为微红色，且半分钟不退色即为终点。平行测定三份，记录数据并根据消耗NaOH溶液的体积计算NaOH标准溶液的浓度和其相对平均偏差（≤0.2%）。

2、混合溶液中各组分含量的测定

用移液管准确移取20.00mL混合溶液于锥形瓶中，滴加1～2滴甲基红，摇匀后，用NaOH标准溶液滴定，当溶液颜色变为橙色时（30s内不褪色）即为终点，停止滴定，所用NaOH溶液的体积。继续加入5mL 40％的已中和的甲醛溶液，滴加1～2滴酚酞指示剂，摇匀，放置1分钟后，溶液呈红色，用NaOH标准溶液滴定至溶液颜色变为橙色（黄色与粉红色的混合色）并半分钟不褪色即为终点，所用NaOH溶液的体积，平行滴定三次，计算各组分的浓度，要求其相对平均偏差不大于0.2％。，

四、注释

五、实验中应注意的事项

1、注意尽量减少实验时的随机误差

2、注意滴定时的正确操作：点滴成线，逐滴滴入，半滴滴入

2、注意滴定时指示剂的用量

3、注意测定混合溶液中各组分含量时，测完一份再移取一份试样进行测定，防止空气中CO2的影响

参考文献

[1] 华中师范大学等编,分析化学,上册,（第三版）.北京:高等教育出版社,2001,131

[2] 武汉大学,吉林大学,中山大学.分析化学实验（第四版）.北京:高等教育出版社,2001,181—183

[3] 宋光泉.通用化学实验技术.广州:广东高等教育出版社,1999,85

[4] 四川大学化工学院，浙江大学化学系编，分析化学实验（第三版）.北京:高等教育出版社,2004年6月,105

HCl–NH4Cl混合溶液中各组分浓度的测定