Na2HPO4与NaH2PO4混合液组分含量的测定

Na2HPO4与NaH2PO4混合液组分含量的测定
刘凯
（武汉大学化学与分子科学学院 2014级化学基地2班）
摘要:本实验使用酸碱滴定法测定了Na2HPO4与NaH2PO4混合液中的各组分,即HPO42-与H2PO4-的含量,并研究了各种不同的酸碱指示剂的使用范围及误差大小.
关键词:酸碱滴定;磷酸二氢根;磷酸氢根;测定;酸碱指示剂.
Titration of Na2HPO4 and NaH2PO4 in miscible
liquids
Linus Liu
(College of Chemistry and Molecular Science, Wuhan University Cultivation Base Class2, Grade 2014)
Abstract:Titration of Na2HPO4 and NaH2PO4 in miscible liquids by acid-base titrimetry. By the way, we study the error of the indicators in this case, and find the most suitable indicator of the titration.
Key words: acid-base titrimetry; dihydrophosphate; hydrophosphate; acid-base indicators.
0 引言
滴定H
3PO
4
时，（以0.10mol•L-1NaOH滴定
0.10mol•L-1H
3PO
4
溶液为例），H
3
PO
4
的各级
解离平衡常数为
H 3PO
4
⇌H++H
2
PO
4
- K
a
1
=7.5×10-3
H 2PO
4
-⇌H++HPO
4
2- K
a
2
=6.3×10-8
HPO
42-⇌H++PO
4
3- K
a
3
=4.4×10-13
滴定曲线如下[1]
本试验中需要滴定HPO
42-和H
2
PO
4
-的含量，而
根据能否分步准确滴定的条件K a×C≥10-8
发现H
2
PO
4
-浓度在大于0.1mol·L-1时可以被
NaOH准确滴定.但是HPO42-不可以.由于
HPO
4
2-呈碱性，
2
2
-14
-7
w
b-8
a
K110
K===1.5910
K 6.310
⨯
⨯
⨯
当c≥0.1mol·L-1时 cK
b
2
≥10-8
所以H
2
PO
4
-可以被酸滴定.
目前常用的碱指示剂有酚酞（变色范围：
pH=8.2-10.0）、百里酚酞（pH=9.4-10.6）
酸指示剂有甲基红（pH=4.2-6.2）、甲基橙
（pH=3.1-4.4）、溴甲酚绿（pH=3.8-5.4）、
溴酚蓝（pH=3.0-4.6由黄变蓝）、溴甲酚绿
（pH=3.8-5.4 由黄变蓝）.[3]
1 实验
1.1实验材料 基准Na 2CO 3，基准KHC 8O 4H 6，浓盐酸（约12mol ·L -），NaOH 固体，混合液，酸式滴定管（聚四氟乙烯旋钮）两支，锥形瓶，称量瓶，分析天平. 1.2实验原理 H 2PO 4-+OH →HPO 4-+H 2O 以百里酚酞做指示剂 ,用标准NaOH 溶液进行准确滴定 ,滴定终点溶液颜色变化为 : 无色 → 淡蓝色
(半分钟内不褪色 ,pH=10.0) 实验过程中,设所消耗NaOH 的量为V NaOH ,浓度为c NaOH ,则磷酸二氢钠的含量
24NaH PO NaOH NaOH n =V c
⨯ 3. HPO 42=+ H +→ H 2PO 4- 以溴甲酚绿为指示剂，用标准HCl 溶液进行准确标定，滴定终点溶液颜色变化为：黄色→蓝色 （滴定终点 pH= 4.8) 实验过程中,设所消耗HCl 的量为V HCl ,浓度为c HCl ,则磷酸氢二钠的含量为
24Na HPO HCl HCl n =V c ⨯
本实验采用一次滴定法，即先用NaOH 滴定H 2PO 4-（百里酚酞作指示剂），再用HCl 滴定HPO 42-（溴甲酚绿作指示剂），这样百里酚酞的就不会影响溴甲酚绿的显色.
1.3 操作过程
A ．盐酸的标定
用量筒量取约4.5mL 浓盐酸，倒入500mL 试剂瓶中，加水到500mL 刻度.用差量法分别量取0.1669g 、0.1654g 、0.1590g Na 2CO 3固体于三只锥形瓶中，编号1/2/3，加约25mL 水溶解后滴入甲基橙2滴.
用清水润洗滴定管后用配好的盐酸润洗3遍，装入盐酸，分别滴定1/2/3瓶中的Na 2CO 3,，由下式子计算c HCl ，
23
23Na CO HCl Na CO HCl
m c =
2M V ⨯⨯
1 2 3
m Na2CO3/g 0.1669 0.1654 0.1590 V HCl /mL 20.65 20.52 19.79 c HCl /mol ·L 0.1525 0.15208 0.1516 c （平均） 0.1521mol ·L -1 δ 0.26% 0.013% 0.33% δ— 0.20% c HCl
=0.1521mol ·L -1
B ．NaOH 的标定
用电子天平称取2.00gNaOH ，加到试剂瓶
里，加水到500mL 刻度.用差量法分别称取0.5939g 、0.5475g 、0.5456g KHC 8H 4O 4于三只
锥形瓶中（编号A/B/C ）. 用清水润洗滴定管后用配好的盐酸润洗3遍，装入盐酸，分别滴定A/B/C 瓶中的KHP ，由下式计算c NaOH
KHP
NaOH KHP NaOH
m c =
M V ⨯
A B C m KHP /g 0.5939 0.5475 0.5456 V NaOH /mL 30.00 27.71 27.68 c NaOH /mol ·L -1
0.0970 0.0968 0.0965
c 平均 0.0968mol ·L -1
δ
0.21% 0% -0.31%
δ—
-0.03% c NaOH =0.0968mol ·L -1
1.4 测定Na
2HPO
4
/NaH
2
PO
4
的含量
A．分别用移液管在三只锥形瓶内加入25mL混合液（编号为a/b/c），分别滴入2滴百里酚酞，用标定好的NaOH滴定之，待溶液稍变蓝即到达终点，
浓度由下式计算
24NaOH NaOH
NaH PO c V
c=
V ⨯
混合液
数据如下
a b c V
NaOH
/mL 25.51 25.61 25.52
c(NaH
2PO
4
)0.09877 0.09916 0.09881
c平均0.09891
δ-0.14% 0.25% -0.10% δ平均0.003% B．分别在a/b/c中滴入两滴溴甲酚绿
用标定好的HCl滴定之，待溶液由黄变蓝时，即到达终点，总的P浓度的浓度由下式计算
HCl HCl
p
V c
c=
V
⨯
混合液
a b c
V
HCl
/mL 32.31 32.41 32.30
c
p
/mol/L0.1966 0.1972 0.1965
c
p
平均0.1968
δ-0.10% 0.20% -0.15%
δ平均-0.02%
Na
2
HPO
4
的浓度可以由下式计算
2424
Na PO p Na HPO
c=c c
-
.
锥形瓶a 锥形瓶b 锥形瓶c
c（Na
2HPO
4
）0.09877mol·L-1 0.09916 mol·L-10.09881 mol·L-1
c（Na
2HPO
4
）平均0.9891 mol·L-1
δ1-0.14% 0.25% 0.10%
δ1平均0.07%
c（NaH
2PO
4
）0.9787 mol·L-10.9804 mol·L-10.9769 mol·L-1
c（NaH
2PO
4
）平均0.9787 mol·L-1
δ20.04% 0.17% -0.18%
δ2平均0.017% 2.结果与讨论
最终测得，c（Na
2HPO
4
）=0.9891 mol·L-
1 c（NaH
2PO
4
）=0.9787 mol·L-1
在滴定过程中，误差来源除了NaH
2PO
4
和
Na
2HPO
4
本身的性质之及滴定操作之外，最主
要的是指示剂的变色点.
在本试验中，百里酚酞和溴甲酚绿是最合适的指示剂
百里酚酞
（Thymolphthalein）[4]
无色9.4-10.6蓝
只有HPO
4
2-存在时的pH=9.7最为接近.
溴甲酚绿[4] 黄 3.8-5.4 蓝绿
只有H 2PO 4-存在时的pH=4.7最为接近. 根据酸碱滴定的Ringbom 误差公式
pH pH
t ep HCl/NaOH
w
1010E =
100%
c K ∆-∆-⨯ [3]
可知，△pH 越小，误差也越小.
参考文献：
[1] 武汉大学. 分析化学（第五版）. 高等教
育出版社. 2006 Wuhan University. Analytical Chemistry.
HIGHER EDUCATION PRESS. 2006
[2] /wiki/酸碱指示剂
2015.4.20 04:39 AM [3] 同上. Idem [4] 同上. Idem。