酸碱标准溶液的配制和标定成果

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酸碱滴定法是滴定分析中的一个重要部分，是以酸碱反应为基础的。酸碱反应非常迅速，通常能够反应完全，副反应少，容易确定反应计量点。酸碱滴定法的适用性很广，凡是一般的酸、碱以及能与酸碱直接或间接发生反应的物质，都可以选择这种方法进行滴定。酸碱滴定法最常见的标准滴定溶液是0.1 mol/L 的盐酸和0.1 mol/L 的氢氧化钠溶液。

安全提示

盐酸的配制任务中有取用浓盐酸的环节，需要格外注意，本实验建议由教师完成该项操作。市售浓盐酸浓度为 12 mol/L，是无色透明的液体，具有强的挥发性，有强烈的刺鼻气味，腐蚀性强。盛有浓盐酸的容器打开后氯化氢气体会挥发，与空气中的水蒸气结合产生盐酸小液滴，使瓶口上方出现酸雾。因此在倾倒和初步稀释的过程中应当在通风橱中进行。为了降低直接接触盐酸所带来的危险，操作人员应着实验防护服和相应防护装备，如橡胶手套、护目镜、全包围抗腐鞋子等。若盐酸与皮肤发生接触，其急救措施为立即脱去受污染衣物，用大量流动清水冲洗至少 15 min，可涂抹弱碱性物质如稀碱溶液、肥皂水等，视情况就医；若盐酸与眼部接触，需立即提起眼睑，用大量流动清水或生理盐水彻底冲洗至少15 min 后就医。

氢氧化钠溶液的配制任务中有取用固体氢氧化钠的环节，该操作可由学生自行完成，但要注意使用安全和规范。氢氧化钠是一种具有强腐蚀性的强碱，粉尘或烟雾会刺激眼和呼吸道，腐蚀鼻中隔，皮肤和眼与氢氧化钠直接接触会引起灼伤，误服可造成消化道灼伤，黏膜糜烂、出血和休克。若氢氧化钠与皮肤接触，需先用水冲洗至少 15 min，如果是浓溶液需要先用布擦干，再用 5%～10%硫酸镁或 3%硼酸溶液清洗并就医；若氢氧化钠与眼睛接触，应立即提起眼睑，用流动清水或生理盐水清洗至少15 min，或用3%硼酸溶液（或稀醋酸）冲洗，就医。

任务一　滴定管的强化训练

一、实训目的

（1）强化训练酸式滴定管和碱式滴定管的使用；

（2）正确判断甲基橙和酚酞的变色终点。

二、实训原理

滴定终点的判断是否正确直接决定了滴定分析的实验可靠性。我们必须学会判断滴定终点以及检验终点是否准确的方法。

甲基橙指示剂的变色范围为3.1～4.4，颜色由红到黄；pH=4.0 附近时颜色为橙色。以甲基橙为指示剂，利用NaOH 和HCl 互滴来分析，碱滴酸时终点颜色变化为由橙变黄，酸滴碱时终点颜色变化为由黄变橙。从视觉敏感性考虑，人总是更容易判断由浅入深的颜色变化，所以本次训练使用酸滴碱的方式练习甲基橙指示剂终点颜色的判断。同理，为了更容易判断指示剂颜色的变化，在碱滴酸的练习中将选用酚酞指示剂。酚酞指示剂的变色范围为8.2～10.0，颜色由无色至红色。碱滴酸时终点颜色变化为由无色变至粉红色。

三、实训用品及准备

1.实训仪器

表2-34　滴定管的强化训练实训仪器

2.实训试剂

表2-35　滴定管的强化训练实训试剂

四、实训内容

1.滴定管的准备

完成实验前酸式滴定管和碱式滴定管的检漏、清洁、润洗和装液。滴定管准备好以后夹在滴定台上。

2.练习用甲基橙做指示剂的酸碱互滴

在锥形瓶中加入约30 mL 蒸馏水和1 滴甲基橙指示剂，从碱式滴定管中放出2～3 滴NaOH 溶液，观察其黄色；然后用酸式滴定管滴加HCl 溶液至由黄色变橙色，如果已滴到红色，再滴加NaOH 溶液至黄色。如此反复滴加两种溶液，直至能做到加半滴NaOH溶液由橙色变黄色，而加半滴HCl 溶液由黄色变橙色为止。掌握能通过加入半滴溶液而确定甲基橙指示剂变色终点的能力。

注意，快速检验加半滴变色的简便方法如下：

（1）当加半滴NaOH 溶液由橙色变黄色时，可利用滴入稀释一倍的HCl 溶液，观察是否变橙色来检验；

（2）当加半滴HCl 溶液由黄色变橙色时，可利用滴入稀释一倍的NaOH 溶液，观察是否变黄色来检验。

3.练习用酚酞做指示剂的酸碱互滴

在锥形瓶中加入约30 mL 蒸馏水和1 滴酚酞指示剂，从酸式滴定管中放出2～3 滴HCl 溶液，观察颜色状态；然后用碱式滴定管滴加NaOH 溶液至由无色变粉红色，如果已滴到红色，再滴加HCl 溶液至无色。如此反复滴加两种溶液，直至能做到加半滴HCl溶液由粉红色变无色，而加半滴NaOH 溶液由无色变粉红色为止。掌握能通过加入半滴溶液而确定酚酞指示剂变色终点的能力。

注意，快速检验加半滴变色的简便方法如下：

（1）当加半滴HCl 溶液由粉红色变无色时，可利用滴入稀释一倍的NaOH 溶液，观察是否变粉红色来检验；

（2）当加半滴NaOH 溶液由无色变粉红色时，可利用滴入稀释一倍的HCl 溶液，观察是否变无色来检验。

4.用 HCl 溶液滴定NaOH溶液

在碱式滴定管中装入NaOH 溶液，排出胶管与玻璃尖嘴的气泡，并将液面调节至0.00 mL标线。在酸式滴定管中装入HCl 溶液，排出气泡后调整液面至零刻线。以10 mL/min 的流速放出20.00 mL NaOH 溶液至锥形瓶中（或先快速放出19.5 mL，等待30 s，再继续放到20.00 mL），加1 滴甲基橙指示剂，用HCl 溶液滴定到溶液颜色由黄变橙，记录所消耗HCl 溶液的体积，注意读数的准确性。再放出2.00 mL NaOH 溶液，继续用HCl 溶液滴定至橙色，再次记录滴定终点读数，此时碱式滴定管的读数为 22.00 mL。如此连续滴定 5次，得到5 组数据，均为累计体积。计算每次滴定的体积比V（HCl）/V（NaOH）、体积比平均值、绝对偏差、相对偏差。如果5 组数据的相对偏差均＜0.2%，则继续计算出平均偏差和相对平均偏差。若5 组数据的相对偏差有≥0.2%的情况，则要重新滴定获得新的5 组数据。

5.用 NaOH溶液滴定 HCl溶液

在酸式滴定管中装入HCl 溶液，排出玻璃尖嘴的气泡，并将液面调节至0.00 mL 标线。在碱式滴定管中装入NaOH 溶液，排出气泡后调整液面至零刻线。以10 mL/min 的流速放出20.00 mL HCl 溶液至锥形瓶中（或先快速放出19.5 mL，等待30 s，再继续放到20.00 mL），加2 滴酚酞指示剂，用NaOH 溶液滴定到溶液颜色由无色变粉红色，且30 s 之内不褪色即到终点。记录所消耗NaOH 溶液的体积，注意读数的准确性。再放出2.00 mL HCl 溶液，继续用NaOH 溶液滴定至粉红色，再次记录滴定终点读数，此时酸式滴定管的读数为22.00 mL。如此连续滴定5 次，得到5 组数据，均为累计体积。计算每次滴定的体积比V（HCl）/V（NaOH）、体积比平均值、绝对偏差、相对偏差。如果5 组数据的相对偏差均＜0.2%，则继续计算出平均偏差和相对平均偏差。若5 组数据的相对偏差有≥0.2%的情况，则要重新滴定获得新的5 组数据。

6.实验结束

实验结束后，清洁实验仪器及实验台。

五、数据记录与处理

1.用 HCl 溶液滴定NaOH溶液

表2-36　HCl 滴定NaOH 溶液数据记录

2.用 NaOH溶液滴定 HCl溶液

表2-37　NaOH 滴定HCl 溶液数据记录

六、注意事项

（1）滴定溶液的量在20～30 mL 较为准确，并且易于观察终点。

（2）碱式滴定管使用时注意防止尖嘴处产生气泡。

（3）使用不同指示剂时，均应先练习至能正确地判断终点颜色变化后再开始具体的滴定实验。滴定过程中要注意观察溶液颜色变化的规律。

（4）读数要准确，滴定管读数要精确至小数点后百分位。

（5）V（HCl）/V（NaOH）亦可用V（NaOH）/V（HCl）表示。

七、实训评估

表2-38　滴定管的强化训练实训评估

八、拓展练习

（1）锥形瓶使用前是否需要干燥？为什么？

（2）若滴定结束时发现滴定管下端挂溶液或气泡应如何处理？

（3）实验数据分析的目的是什么？相对平均偏差是越大越好还是越小越好？

任务二　滴定分析基本操作

一、实训目的

（1）学习滴定分析法基本概念；

（2）掌握滴定分析的基本操作，了解基本流程；

（3）巩固甲基橙或甲基红、酚酞指示剂的使用及终点颜色的判断。

二、实训原理

滴定分析法，是化学分析法的一种，将一种已知其准确浓度的试剂溶液（称为标准溶液）滴加到被测物质的溶液中，直到化学反应完全时为止，然后根据所用试剂溶液的浓度和体积可以求得被测组分的含量，这种方法称为滴定分析法（或称容量分析法）。

本实验将结合移液管和滴定管的使用，巩固这两个能准确量取液体体积的玻璃仪器的操作。正确掌握精准量器的使用方法是滴定分析中必须掌握的基本技能，也是获得准确分析结果的前提条件。

可知： c（HCl）·V（HCl） = c（NaOH）·V（NaOH）

一定浓度的HCl 溶液与NaOH 溶液相互滴定时，所消耗的V（HCl）/V（NaOH）应该也是一定的。所以当需要分析其中某一种试剂的浓度时，只要已知另一种溶液的浓度以及滴定消耗的两种溶液的体积，就可以算出这种溶液的浓度。

用HCl 溶液滴定NaOH 溶液时，突跃范围是10.7～3.3，可以以甲基橙或甲基红作为指示剂。用NaOH 溶液滴定HCl 溶液时，突跃范围是4.3～9.7，可以用酚酞作为指示剂。

三、实训用品及准备

1.实训仪器

表2-39　滴定分析基本操作实训仪器

2.实训试剂

表2-40　滴定分析基本操作实训试剂

四、实训内容

1.滴定准备

完成移液管和滴定管使用前的准备工作，清洁其他待使用的玻璃仪器。

2.用 0.1 mol/L HCl溶液滴定 0.1 mol/L NaOH溶液

准备好0.1 mol/L NaOH 溶液，润洗移液管后用移液管准确移取25.00 mL 于锥形瓶中，加入2 滴甲基橙（或甲基红）指示剂，用0.1 mol/L HCl 溶液滴定。注意滴定动作，边滴边按画圈的方向摇动锥形瓶，这样可使锥形瓶中的溶液迅速反应。临近终点时用蒸馏水稍冲洗内壁后再逐滴滴加酸液，直至溶液恰好从黄色变为橙色为止。对滴定管中的 HCl溶液进行读数并记录数据，平行测定3 次。

3.用 0.1 mol/L NaOH 溶液滴定 0.1 mol/L HCl溶液

准备好0.1 mol/L HCl 溶液，润洗移液管后用移液管准确移取25.00 mL 于锥形瓶中，加入2 滴酚酞指示剂，用0.1 mol/L NaOH 溶液滴定。注意滴定动作，边滴边按画圈的方向摇动锥形瓶，这样可使锥形瓶中的溶液迅速反应。当溶液出现粉红色又快速消失时要减慢滴速。临近终点时用蒸馏水稍冲洗内壁后再逐滴滴加碱液，直至溶液恰好从无色变为粉红色为止。对滴定管中的NaOH 溶液进行读数并记录数据，平行测定3 次。

五、数据记录与处理

1.用 HCl 溶液滴定NaOH溶液

（假设HCl 溶液的浓度为0.1000 mol/L）

表2-41　用HCl 滴定NaOH 溶液数据记录

2.用 NaOH溶液滴定 HCl溶液

（假设NaOH 溶液的浓度为0.1000 mol/L）

表2-42　用NaOH 滴定HCl 溶液数据记录

六、注意事项

（1）润洗移液管时，需借助其他过渡容器，以免影响原标准溶液的浓度。

（2）标准溶液装入滴定管中时，不能借助其他过渡容器，以免影响原标准溶液的浓度。

（3）读数和计算时要遵循分析化学数字处理规范。

七、实训评估

表2-43　滴定分析基本操作实训评估

八、拓展练习(www.xing528.com)

（1）平行的3 组实验中，移液管是否需要每次都进行润洗？

（2）使用移液管转移溶液时是否存在尖嘴有气泡或尖嘴挂液滴的情况？该如何处理？

（3）如果滴定管装液前没有用待装液润洗，会造成什么结果？

（4）滴定过程中切忌滴速过快，是什么原因？

任务三　盐酸标准滴定溶液的配制与标定

一、实训目的

（1）学习盐酸标准滴定溶液的标定原理和意义；

（2）掌握一定浓度盐酸的配制方法；

（3）巩固减量法称量操作；

（4）进一步熟练滴定操作和滴定终点的颜色判断。

二、实训原理

标准溶液是指已知准确浓度的溶液。其配制方法通常有两种：直接法和标定法。本实验采用标定法。浓盐酸不仅含有杂质，而且容易挥发，是无法直接配制成标准滴定溶液的。只能先粗略配制成近似所需浓度的溶液，然后用基准物质标定其准确浓度再行使用。

实验首先需要配制500 mL 0.1 mol/L 的盐酸，配制原理是利用稀释定律。稀释定律告诉我们：对一定物质的量浓度的稀溶液进行稀释和浓缩时，溶质的物质的量始终不变。所以可利用公式：

想要配制500 mL 0.1 mol/L 的盐酸需要知道两个数据：一是盐酸浓溶液的浓度，二是取用浓溶液的体积。市售分析纯盐酸密度为1.19 g/mL，含HCl 约为37%，其物质的量浓度为12 mol/L，带入公式计算可知，需量取4.2 mL 浓盐酸进行配制。

标定盐酸常用的基准物质有无水碳酸钠或硼砂，还可通过与已知准确浓度的 NaOH标准溶液比较进行标定。无水碳酸钠易吸收空气中的水分，先将其置于270～300 °C 干燥1 h，然后保存于干燥器中备用。在化学计量点时，H2CO3 为饱和溶液，pH 为3.9，以甲基橙为指示剂应滴至溶液呈橙色为终点，为使H2CO3 的饱和部分不断分解逸出，临近终点时应将溶液剧烈摇动或加热。标定利用的化学反应如下：

硼砂较易提纯，不易吸湿，性质比较稳定，而且摩尔质量较大，可以减少称量误差。在化学计量点时，由于生成的硼酸是弱酸，溶液的pH 约为5，可用甲基红做指示剂。标定利用的化学反应如下：

三、实训用品及准备

1.实训仪器

表2-44　盐酸标准滴定溶液的配制与标定实训仪器

2.实训试剂

表2-45　盐酸标准滴定溶液的配制与标定实训试剂

四、实训内容

1.配制 500 mL 0.1 mol/L HCl溶液

用洁净的小量筒取4.2 mL 浓HCl，倒入500 mL 烧杯中，加入200 mL 蒸馏水，搅匀后再稀释至500 mL，移入试剂瓶中，摇匀并贴上标签。

注意：浓盐酸挥发性强，倾倒和初步稀释的步骤需要在通风橱中进行（由于浓盐酸的危险性，建议由教师完成该步骤）。

2.HCl溶液浓度的标定

洗净酸式滴定管，经检漏、清洁、润洗、装液、调零等操作后，夹在滴定台上备用。

用分析天平称取1.8 g 硼砂基准物于小烧杯中，注意使用减量法称量。称好硼砂后用少量蒸馏水溶解，配制成100 mL 溶液。用移液管准确移取25 mL 硼砂溶液于锥形瓶中，加入20 mL 蒸馏水，再加入甲基红指示剂2 滴，用待标定的盐酸滴定。终点颜色变化是由黄变橙色，注意及时准确地记录数据，平行滴定3 次。

如果基准试剂使用的是无水碳酸钠，操作如下：用分析天平称取0.5 g 无水碳酸钠基准物于小烧杯中，注意使用减量法称量。称好无水碳酸钠后用少量蒸馏水溶解，配制成100 mL 溶液。用移液管准确移取25 mL 碳酸钠溶液于锥形瓶中，加入20 mL 蒸馏水，再加入甲基橙指示剂2 滴，用待标定的盐酸滴定。终点颜色变化是由黄变橙色，注意及时准确地记录数据，平行滴定3 次。

五、数据记录与处理

表2-46　盐酸标准滴定溶液的配制与标定数据记录

参考公式：

六、注意事项

严格意义上对平行实验需要做一组空白试验来减小试剂误差，所以可以增加一份空白试验数据，按照以下公式计算：

式中　Vn—— 盐酸的体积，mL；

V0—— 空白试验消耗盐酸的体积，mL。

七、实训评估

表2-47　盐酸标准滴定溶液的配制与标定实训评估

八、拓展练习

（1）为什么本次练习要采用减量法称量而没有采取直接称量的方式？

（2）使用无水碳酸钠标定HCl，在接近滴定终点时为什么要剧烈摇动锥形瓶？

（3）试推导数据处理中的计算公式。

（4）你认为你的操作过程中引入了哪些误差？

任务四　氢氧化钠标准滴定溶液的配制与标定

一、实训目的

（1）学习氢氧化钠标准滴定溶液的标定原理和意义；

（2）掌握一定浓度氢氧化钠溶液的配制方法；

（3）巩固减量法连续称量操作；

（4）进一步熟练滴定操作和滴定终点的颜色判断。

二、实训原理

氢氧化钠易吸收空气中的二氧化碳和水分，不符合基准物质的条件，所以需要先配制成近似浓度的溶液，然后用基准物质标定其准确浓度。

常用于标定氢氧化钠溶液的基准物质有邻苯二甲酸氢钾（KHC8H4O4）、草酸（H2C2O4·2H2O）等。

邻苯二甲酸氢钾易制得纯品，在空气中不吸水，容易保存，摩尔质量较大，是一种较好的基准物质，标定反应如下：

化学计量点时，溶液呈弱碱性（pH=9.20），可选用酚酞做指示剂。邻苯二甲酸氢钾通常在105～110 °C 下干燥2 h，干燥温度过高，则脱水成为邻苯二甲酸酐。草酸在相对湿度为5%～95%时不会风化失水，故将其保存在磨口玻璃瓶中即可，草酸固体状态比较稳定，但溶液状态的稳定性较差，空气能使草酸溶液慢慢氧化，光照和Mn2+能催化其氧化，因此草酸溶液应置于暗处存放。标定反应如下：

反应产物为Na2C2O4，在水溶液中显碱性，可选用酚酞做指示剂。本次试验采用邻苯二甲酸氢钾作为基准物质。

三、实训用品及准备

1.实训仪器

表2-48　NaOH 标准滴定溶液的配制与标定实训仪器

续表

2.实训试剂

表2-49　NaOH 标准滴定溶液的配制与标定实训试剂

四、实训内容

1.配制 500 mL 0.1 mol/L NaOH 溶液

用洁净的小烧杯称取2 g NaOH，加少量蒸馏水溶解后转入500 mL 烧杯中，边搅拌边继续加蒸馏水稀释至500 mL，移入试剂瓶中，摇匀并贴上标签。

2.NaOH 溶液浓度的标定

洗净碱式滴定管，经检漏、清洁、润洗、装液、调零等操作后，夹在滴定台上备用。

准确称取0.4～0.5 g 已烘干的邻苯二甲酸氢钾3 份，分别放入3 个已编号的250 mL锥形瓶中，各加20～30 mL 水溶解（若不溶可稍加热，冷却后再继续操作），加入1～2滴酚酞指示剂，用NaOH 溶液滴定至无色溶液变浅粉红色，半分钟不褪色，即为终点，计算NaOH 标准溶液的浓度等。注意及时准确地记录数据，平行滴定3 份。

五、数据记录与处理

表2-50　NaOH 标准滴定溶液的配制与标定数据记录

参考公式：

六、注意事项

严格意义上对平行实验需要做一组空白试验来减小试剂误差，所以可以增加一份空白试验数据，按照以下公式计算：

式中　Vn—— 氢氧化钠溶液体积，mL；

V0—— 空白试验消耗氢氧化钠溶液的体积，mL。

七、实训评估

表2-51　NaOH 标准滴定溶液的配制与标定实训评估

八、拓展练习

（1）计算配制500 mL 0.1 mol/L NaOH 要称取多少克固体试剂。

（2）如何计算称取基准物邻苯二甲酸氢钾或Na2CO3 的质量范围？称得太多或太少对标定有何影响？

（3）试推导数据处理中的计算公式。

（4）你认为你的操作过程中引入了哪些误差？