实训三 盐酸标准溶液的配制和标定

 

一、实训目标

1、学会配制标准溶液和用基准物质来标定标准溶液浓度的方法。

2、熟练掌握容量瓶、移液管及滴定管的使用方法。

3、初步掌握滴定操作及滴定终点的判断。

二、实训原理

浓盐酸易挥发，固体NaOH 容易吸收空气中的水分和CO₂，易使溶液中含有少量Na₂CO₃。

2NaOH + CO₂ = Na₂CO₃ + H₂O

因此，HCl和NaOH标准溶液不能采用直接配制法来进行。应先配制成近似浓度的溶液，再用基准物质来标定其准确浓度。也可以用另一已知准确浓度的标准溶液滴定该溶液，根据两标准溶液的体积数求得该溶液的浓度。

用经过标定的含有碳酸盐的标准碱溶液来标定酸的浓度时，若使用与标定时相同的指示剂，则对测定结果无影响；但若使用不同的指示剂，则产生一定的误差。因此，应配制不含碳酸钠的标准碱溶液。

配制不含碳酸钠的标准氢氧化钠溶液的方法很多，最常见的是用氢氧化钠的饱和水溶液(120:100)配制。碳酸钠在饱和氢氧化钠溶液中不溶解，待碳酸钠沉淀后，量取一定量上层澄清溶液，再稀释到指定浓度，即可得到不含碳酸钠的氢氧化钠溶液。配制氢氧化钠溶液的蒸馏水，应加热煮沸，除去 CO₂，冷却后使用。

标定NaOH溶液时，基准物质可以是草酸(H₂C₂O₄·2H₂O)或邻苯二甲酸氢钾(HOOCC₆H₄COOK)等。常用邻苯二甲酸氢钾进行标定，其滴定反应如下：

计量点时，由于弱酸盐的水解，溶液呈微碱性，应采用酚酞作指示剂。

标定HCl溶液常用的基准物质是无水碳酸钠或硼砂，无水Na₂CO₃易制得纯品，价格便宜，但吸湿性强，使用前应在500～600℃下干燥至恒重，其标定反应如下：

Na₂CO₃ + 2HCl = 2NaCl + CO₂↑ + H₂O

在计量点时，溶液为pH=3.9的H₂CO₃饱和溶液，pH突跃范围5.0~3.5，可用甲基橙或溴甲酚绿-甲基红混合指示剂指示终点，临近终点时应将溶液剧烈摇动或加热，以减小CO₂的影响。

硼砂(Na₂B₄O₇·10H₂O)有较大的相对分子质量，称量误差小，无吸湿性，也易制得纯品，其缺点是在空气中易风化失去结晶水，其标定反应为：

在计量点时，溶液为pH=5.1的H₃BO₃水溶液，可选用甲基红指示终点，溶液颜色由黄变红，变色较为明显。

三、实训资源

仪器：分析天平，托盘天平，容量瓶(250 ml)，移液管(20 ml)，酸、碱式滴定管(50 ml)，锥形瓶(250 ml)，量筒(10 ml，50 ml)，试剂瓶，烧杯等。

试剂：氢氧化钠，邻苯二甲酸氢钾(AR，于110~120℃干燥一小时后，放入干燥器中备用)，酚酞指示剂(0.2%乙醇溶液)，浓盐酸(相对密度1.19)，无水Na₂CO₃(AR，于500～600℃的烘箱内干燥至恒重，置干燥器内冷却后备用)，硼砂(AR，置于有NaCl和蔗糖的饱和溶液的干燥器内保存，以使相对湿度为60％，防止结晶水失去)，甲基橙指示剂(0.1%)，甲基红指示剂(0.2%的乙醇溶液)，甲基红－溴甲酚绿混合指示剂(将0.2%甲基红的乙醇溶液与0.1%溴甲酚绿乙醇溶液以1＋3体积相混合)。

四、实训内容及实训操作步骤

1、 HCl溶液的标定

(1) 、0.1 mol·L^-1 HCl溶液的配制

用小量筒量取浓盐酸4.5 ml，倒入预先盛有适量水的试剂瓶中(于通风柜中进行)，加水稀释至500 ml，摇匀，贴上标签。

(2)、 用无水Na₂CO₃基准物质标定

用差减法准确称取0.15 g～0.20 g无水Na₂CO₃ 3份，分别置于250 ml锥形瓶中。用称量瓶称样时一定要带盖，以免吸湿。然后加入20～30 ml水使之溶解，再加入1-2滴甲基橙指示剂，用待标定的HCl溶液滴定至溶液的黄色恰变为橙色即为终点，计算HCl溶液的浓度。

(3) 、用硼砂(Na₂B₄O₇·10H₂O)标定（选作）

准确称取硼砂0.4~0.6 g 3份，分别倾入250 ml锥形瓶中，加水50 ml使之溶解，加入2滴甲基红指示剂，用待标定的HCl溶液滴定至溶液由黄色恰变为浅红色即为终点。根据硼砂的质量和滴定时所消耗的HCl溶液的体积，由下式计算HCl溶液的浓度。

2、NaOH溶液的配制

（1）、NaOH饱和水溶液的配制

取NaOH 120 g，加蒸馏水 100 ml，使溶成饱和溶液。冷却后，置塑料瓶中，静置数日，澄清后，作储备液。

（2）、 0.1 mol·L^-1 NaOH 溶液的配制

量取 2.8 mlNaOH饱和溶液上层清液置于 500 ml细口瓶中，加新煮沸过的冷蒸馏水稀释至500 ml，摇匀，贴上标签。

3、 0.1 mol·L^-1NaOH溶液的标定

（1）、用HCl标液标定：用移液管平行移取20.00ml已知准确浓度的HCl标液三份，置于洗净的锥形瓶中，加酚酞指示剂2滴，用待标定的NaOH溶液滴定至溶液呈浅粉色，且30 s不褪色为终点。记录所消耗的NaOH溶液的体积。计算NaOH溶液的准确浓度。

（2）、用邻苯二甲酸氢钾基准物质标定（选作）

准确称取 5.0~5.5 g 在 105~110℃干燥至恒重的邻苯二甲酸氢钾，溶于少量的新煮沸过的冷蒸馏水中，然后转移至250 ml 容量瓶中，用新沸过的冷蒸馏水稀释至刻度，供标定NaOH溶液用。

用移液管平行移取20.00 ml邻苯二甲酸氢钾溶液三份，置于洗净的锥形瓶中，加酚酞指示剂2滴，用待标定的NaOH溶液滴定至溶液呈浅粉色，且30 s不褪色为终点。记录所耗用的NaOH溶液的体积。计算NaOH溶液的准确浓度并写在标签上，标定好的NaOH溶液应妥善保存，供以后测定用。

五、实验记录与数据处理

实验数据与计算结果填入下表：

 

HCl溶液浓度的标定	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ
m(Na2CO3) /g
M(Na2CO3)   /g·mol-1
V(HCl) /ml
c(HCl) /mol·L-1
(HCl) /mol·L-1
相对平均偏差 /%

 

六、注意事项

1、滴定管在装满前，应用待装溶液润洗滴定管内壁3次，以免标准溶液浓度的改变。 

2、滴定前应检查碱式滴定管橡皮管内和滴定管管尖是否有气泡，如有气泡应予排除。

3、 在每次滴定结束后，应将标准溶液加至滴定管零刻度，再开始下一份溶液的滴定，以减小误差。

七、反馈评价

1、称取NaOH固体为什么不能放在纸上称量，而要放在表面皿上称量？

2、NaOH溶液为什么要盛在带有橡皮塞的试剂瓶中？

3、滴定结束后，溶液放置一段后为什么会褪为无色？

4、配制盐酸标准溶液时能否用直接配制法？为什么？

5、为什么无水碳酸钠要灼烧至恒重？