实验三　酸碱标准溶液的配制与标定

一、实验目的

1.掌握酸碱滴定的基本原理。

2.掌握酸碱标准溶液配制及浓度的标定方法。

3.掌握滴定管、容量瓶、移液管的正确使用和滴定操作技术。

4.熟悉酸碱指示剂的选择方法。

5.掌握电子天平的使用方法。

二、实验原理

1.标准溶液的配制

标准溶液的配制有直接法和间接法（也称标定法）两种。

（1）直接法

用分析天平准确称取一定量的基准试剂于烧杯中，加入适量蒸馏水使之溶解，然后转入容量瓶，再用蒸馏水稀释至刻度，摇匀。

（2）标定法

不符合基准试剂条件的物质，不能用直接法配制标准溶液，但可先配成近似于所需浓度的溶液，然后用基准试剂或已知准确浓度的标准溶液来标定。

2.反应式及计算公式

对于酸碱中和反应满足关系式

mHnA+nM（OH）mnMm++mAn-+（mn）H2O

c酸V酸/m=c碱V碱/n

采取中和滴定的方法测定酸或碱的浓度，用指示剂的颜色变化来确定滴加的溶液是否与被测溶液定量反应，以此判断滴定终点。

NaOH容易吸收空气中的水蒸气及CO2，盐酸则易挥发出HCl气体。故它们都不能用直接法配制标准溶液，只能用间接法配制，然后用基准物质标定其准确浓度。

本实验重点应用标定法配制HCl标准溶液和NaOH标准溶液。

（1）标定HCl标准溶液

常用的基准物有无水Na2CO3和硼砂。以无水碳酸钠标定HCl时，可采用甲基橙为指示剂，反应式如下：

Na2CO3+2HCl2NaCl+CO2↑+H2O

以硼砂Na2B4O7·10H2O为基准物时，反应产物是硼酸（Ka=5.7×10-10），溶液呈微酸性，因此选用甲基红为指示剂，反应如下：

Na2B4O7+2HCl+5H2O4H3BO3+2NaCl

（2）标定氢氧化钠溶液

常用的基准物是邻苯二甲酸氢钾或草酸。邻苯二甲酸氢钾是一种二元弱酸的共轭碱，它的酸性较弱，Ka2=3×10-6，与NaOH的反应式如下：

反应产物是邻苯二甲酸钾钠，在水溶液中显微碱性，因此应选用酚酞作指示剂。

草酸H2C2O4·2H2O是二元酸，由于Ka1与Ka2值相近，不能分步滴定，反应产物为Na2C2O4，在水溶液中呈微碱性，也可采用酚酞作指示剂。

三、实验仪器与试剂

仪器：电子天平，台秤，容量瓶（200mL、100mL），移液管（25.00mL），吸量管（10.00mL），试剂瓶（200mL）2个，胶头滴管，烧杯（100mL）2个，酸式（碱式）滴定管（50.00mL），锥形瓶（250mL）3个，量筒（10mL、250mL），铁架台，称量纸，玻璃棒，洗瓶，皮筋，标签纸，药匙，乳胶手套。

试剂：浓HCl（1.19g·mL-1），NaOH（s，CP），无水碳酸钠（s，AR），邻苯二甲酸氢钾（s，AR），0.1％甲基橙水溶液，0.2％酚酞乙醇溶液。

四、实验步骤

1.实验前准备

①检查玻璃仪器：滴定管、移液管、容量瓶等。

②清洗玻璃仪器。

③电子天平：先调水平，预热30min，然后用标准砝码校正。

2.0.1mol·L-1HCl和0.1mol·L-1NaOH溶液的配制

（1）0.1mol·L-1HCl溶液的配制

用洁净小量筒量取所需的浓HCl（提前计算所需浓盐酸的体积），倒入盛500mL的试剂瓶中，用蒸馏水加满，盖好瓶塞，充分摇匀，贴好标签备用。

（2）0.1mol·L-1NaOH溶液的配制

由台秤上用小烧杯迅速称取所需质量的固体NaOH，加约60.0mL蒸馏水，溶解，待冷后将溶液转入500mL试剂瓶中，用蒸馏水加满，用橡皮塞塞紧，摇匀，贴好标签备用。

标签写明：试剂名称、浓度、配制日期、专业、姓名。

3.0.1mol·L-1HCl标准溶液的标定

在电子天平上称取1.0～1.1g碳酸钠，记下具体数据，溶于小烧杯中，然后定容至250mL容量瓶中。取洁净的25mL移液管，用上面配制的Na2CO3溶液少许润洗2～3次后，吸取Na2CO3溶液25.00mL，放入锥形瓶中，加甲基橙指示剂1～2滴。然后用酸式滴定管（水洗净后，再用待标定的HCl溶液润洗）装入待标定的HCl溶液进行滴定，至溶液由黄色恰变为橙色时即为终点，记下滴定消耗HCl的体积。重复操作，至二次滴定消耗标准溶液的体积相差不超过0.04mL为止，取其平均值，计算HCl溶液的准确浓度。

根据Na2CO3的质量和消耗HCl溶液的体积VHCl，可按下式计算HCl标准溶液的浓度cHCl：

式中，为碳酸钠的摩尔质量。

每次标定的结果与平均值的相对偏差不得大于0.2％，否则应重新标定。将相关数据记录于表2-1中。

4.0.1mol·L-1NaOH标准溶液的标定

用电子天平准确称取三份邻苯二甲酸氢钾，每份0.3～0.4g（精确到小数点后4位），分别置于锥形瓶中，各加约30mL蒸馏水溶解（必要时可小火温热溶解）；加酚酞指示剂2滴，用欲标定的NaOH标准溶液滴定。近终点时要逐滴或半滴加入，直至被滴定溶液由无色变为微红色，摇动后30s内不褪色即为终点。记录每次的数据，计算氢氧化钠溶液的浓度，浓度间相对平均偏差不大于0.2％。否则必须重新标定。将相关数据记录于表2-2中。

根据邻苯二甲酸氢钾的质量m和消耗NaOH标准溶液的体积VNaOH，按下式计算NaOH标准溶液的浓度cNaOH

式中，为邻苯二甲酸氢钾的摩尔质量。

五、注意事项

1.Na2CO3易吸水，使用前应在烘箱中于270～300℃干燥1h后，置于干燥器中备用。

2.平行测定误差要求严格，达不到要求者，需反复练习。

六、思考题

1.本实验中配制酸碱标准溶液时，试剂只用量筒量取或台秤称取，为什么？稀释所用蒸馏水是否需要准确量取？

2.标定HCl溶液时，称取基准物无水Na2CO30.11g左右；标定NaOH溶液时，称取邻苯二甲酸氢钾0.3g左右，这些称量要求是怎么算出来的？称太多或太少对标定有何影响？

3.标定用的基准物质应具备哪些条件？

4.如果Na2CO3中结晶水没有完全除去，实验结果会怎样？

5.准确称取的基准物质置于锥形瓶中，锥形瓶内壁是否要烘干？为什么？

6.使用邻苯二甲酸氢钾标定NaOH溶液时，为什么选用酚酞作指示剂？用甲基橙可以吗？

7.本实验需称取1.0～1.1g无水Na2CO3溶解，定容至250mL，有学生认为既然“大约”量，故可用台秤称量，此想法妥否？为什么？

8.下列各情况对实验结果有何影响？

1）滴定过程中，往锥形瓶内加入少量水。

2）滴定速度太快，到达终点后立即读数。

3）滴定完毕，滴定管尖嘴有液滴。

4）滴定完毕，滴定管尖嘴留有气泡。