【武大】混合溶液中磷酸二氢钠与磷酸氢二钠浓度的测定

混合溶液中磷酸二氢钠与磷酸氢二钠

浓度的测定

孙阳勇

武汉大学化学与分子科学学院

摘要：酸碱滴定法是容量滴定分析法中最重要的方法之一，也是其它三种滴定分析的基础。酸碱滴定法是以质子传递反应为基础的滴定分析方法。这种方法的特征是：滴定过程中溶液的酸度呈现规律性变化。

关键词：磷酸二氢钠磷酸氢二钠差减法指示剂

引言：酸碱指示剂可以指示溶液中H+浓度的变化，是一种有机弱酸或有机弱碱，其酸性和碱性具有不同的颜色。指示剂酸HIn在溶液中的离解常数Ka=[H+][In-]/[HIn]，即溶液的颜色决定于[In-]/[HIn]，而[In-]/[HIn]又决定于[H+]。以甲基橙（Ka=10-3.4）为例，溶液的pH<3.1时，呈酸性，具红色；pH>4.4时，呈碱性，具黄色；而在pH=3.1～4.4，则出现红黄的混合色橙色，称之为指示剂的变色范围。不同的酸碱指示剂有不同的变色范围。

试剂及仪器：NaOH固体，浓HCl溶液，甲基橙溶液（1g/L），酚酞溶液（2g/L，乙醇溶液），邻苯二甲酸氢钾基准试剂，无水碳酸钠固体，溴甲酚绿溶液，待测混合液，蒸馏水量筒，烧杯，称量瓶，烧杯，锥形瓶，50mL酸式滴定管，50mL碱式滴定管，25mL移液管，分析天平，洗耳球，玻璃棒，试剂瓶

，

实验原理：上图表示H3PO4

的分布分数图，在pH 为2.16-7.21间以磷酸二氢根为主，在pH 为7.21-12.32间，以磷酸一氢根为主。对于浓度约为0.1mol/L 的磷酸氢二钠和磷酸二氢钠的混合液，起始，有pH=pKa+lg[HPO 42-]/[H 2PO 4-

]=7.2，用氢氧化钠将磷酸二氢钠滴定成磷酸氢二钠，当完全变成磷酸氢二钠时，此时混合溶液中c （Na 2HPO 4）=0.1mol/L,那么在此时，溶液中氢离子浓度

，此时的pH=9.74，选用酚酞作指示剂。之后用盐酸将混合液中磷酸氢二钠滴定成磷酸二氢钠，此时混合液中c （NaH 2PO 4）=0.1 mol/L ，那么溶液中氢离子浓度:［H+］= ，此时的pH=4.68，选用溴甲酚绿作指示剂，其中溴甲酚绿在pH=3.8时显黄色，在pH=5.4是呈蓝绿色，在pH=4.5时开始有颜色明显变化。

实验操作过程：

（1）配制NaOH 溶液：称取约2.0g 固体NaOH 于烧杯中，加入100mL 水使之全部溶解，并转入试剂瓶中，配制成500mL 溶液，摇匀。

（2）配制HCl 溶液：用量筒量取约4.2mL 浓盐酸于试剂瓶中，加水约至500mL ，摇匀。 （3）标定NaOH 溶液：准确称取基准邻苯二甲酸氢钾0.4~0.5g 于锥形瓶中，溶于50mL 水后，加2~3滴酚酞指示剂。用NaOH 溶液滴定至微红色，半分钟不褪色即为终点。平行测定2~3次，计算NaOH 溶液的准确浓度。

编号 1 2 3 m(KHC 8H 4O 4)/g 0.4899 0.6640 0.4711 V （NaOH ）/ mL 26.45 35.81 25.68 c （NaOH ）/ mol/L 0.09079

0.09089 0.08993

c （NaOH ）平均值

0.09054

（4）标定HCl 溶液：准确称取0.1~0.16基准无水碳酸钠 ，溶于30mL 蒸馏水中，加甲基橙1滴，用HCl 溶液滴定至溶液由黄色变为橙色，即为终点。计算HCl 溶液的准确浓度。

编号 1 2 3 m(Na 2CO 3)/g 0.1069 0.1273 0.1293 V(HCl)/mL 21.00 25.05 25.50 C(HCl)/ mol/L 0.09605

0.09588 0.09567

C(HCl) 平均值

0.09587

(5)将磷酸二氢钠滴定成磷酸氢二钠：准确移取25.00mL 混合溶液3份于3个锥形瓶中，各

c

K )

K (cK K ][H 2

32a w a a ++=

+1

21a w a a K c )

K (cK K ++

滴加1~2滴酚酞指示剂，用NaOH 标准溶液滴定至溶液由无色变为微红且半分钟不褪色，即为滴定终点。据此计算混合溶液中NaH 2PO 4的浓度。

编号 1 2 3 V （NaOH ）/ mL 26.41 26.23 26.25 c （NaH 2PO 4）/ mol/L 0.1014

0.1007 0.1008

c （NaH 2PO 4）平均值

0.1009

（6）将磷酸氢二钠滴定成磷酸二氢钠:

准确移取25.00mL 混合液3份于3个250mL 锥形瓶中，加入40mL 水稀释。滴加1~2滴溴甲酚绿指示剂，用上述盐酸溶液滴定使之从蓝色突变为黄色且半分钟不变色，即达到滴定终点，记下滴定消耗体积为 V （mL ）。可算出NaH 2PO 4的准确浓度。

编号 1 2

3 V(HCl)/mL 26.39 26.35 26.45 c （Na 2HPO 4）/ mol/L 0.1013

0.1012 0.1016

c （Na 2HPO 4）平均值

0.1014

实验结论：实验测得磷酸氢二钠的浓度约为0.1014mol/L ，磷酸二氢钠的浓度约为

0.1009mol/L

实验讨论：

（1）用氢氧化钠将磷酸二氢钠滴定成磷酸氢二钠，滴定终点时pHep=9.1，化学计量点时有pHsp=9.74，那么有

由电荷守恒，有[H +]+[Na +]=[OH -]+[ H 2PO 4-]+2[HPO 42-]+3[PO 43-

],那么有，终点时：[Na +]-[ H 2PO 4-]= [OH -]+2[HPO 42-]+ 3[PO 43-]- [H -

]，同时由分布分数，有

因此可得终点误差约为-1%，，同理用百里酚酞作指示剂，则可算得终点误差只有-0.3%，但

[][][]

a3

a2a1a2a1

2a1

3

a3

a2a1PO K K K H K K

H K H K K K δ34+++=

+++-[]

[][][]a3

a2a1

a2

a1

2a1

3

a2a1HPO K K K

H K K

H K H H K K δ24+++=

+

+++

-