盐酸-氯化铵混合溶液各组分含量的测定

盐酸-氯化铵混合溶液各组分含量的测定

摘要 通过用NaOH 溶液测定盐酸-氯化铵混合溶液中各组分的含量。掌握配制NaOH 标准溶液的方法，学会用甲醛法进行弱酸的强化，掌握分步滴定的原理与条件。其中HCl 为一元强酸，NH 4Cl 为强酸弱碱盐，两者Ｋa 之比大于10５，固可分步滴定。根据混合酸连续滴定的原理，盐酸是强酸，第一步可直接对其滴定，用NaOH 滴定，以甲基红为指示剂。氯化铵是弱酸，其Cka ≤10-8，无法直接滴定，但可用甲醛将其强化，加入酚酞指示剂，再用NaOH 标准溶液滴定。通过两次滴定可分别求出HCl 与NH 4Cl 的浓度。该方法简便易行且准确度高，基本符合实验要求。 关键词 盐酸-氯化铵混合溶液，甲醛法，酸碱滴定法，指示剂

1引言

目前国内外测定盐酸-氯化铵混合溶液中各组分含量的方法有三种：

第一种方案：是蒸汽法：即取一份混合溶液往其中加入适量的NaOH 溶液加热使NH 4+

全部转化为氨气，用2%硼酸溶液吸收，用氢氧化钠标准溶液滴定NH 3的体积，再用酸碱滴定法测定HCl 的含量，

这种方法实验误差较小[1]

。

第二种方案：先测总氯离子的浓度，可用已知浓度的AgNO 3溶液滴定待测液，至溶液中出现砖红

色沉淀停止，记录所用AgNO 3溶液的体积。然后用甲醛法测定NH 4＋

离子的浓度，最后根据计算得盐酸

的浓度[2]

﹙若对相对误差要求较高，可做空白实验以减小蒸馏水中氯离子带来的系统误差﹚。

第三种方案：先用甲基红作指示剂，用氢氧化钠标准溶液滴至混合溶液呈黄色，即为盐酸的终点。加中性甲醛试剂，充分摇动并放置1分钟，加酚酞指示剂，仍用氢氧化钠滴至溶液由黄色变为金黄色即为氯化铵的终点。根据所消耗NaOH 的体积计算各组分的含量，这种方法简便易行，且准确

度较高[3]

。

本实验采用第三种方案进行盐酸-氯化铵混合溶液中各组分含量的测定。﹙本方法的相对误差约为0.1%，在误差要求范围之内﹚。

2实验原理

HCl 和NH 4Cl 都可以和NaOH 反应，反应方程式为：NaOH + HCl= NaCl + H 2O 、

NH 4Cl+NaOH=NH 3+H 2O+NaCl 。又c=0.1mol.L -1 。HCl 是一元强酸可用NaOH 直接滴定，而NH 4Cl 是一元弱酸其解离常数太小K a =5.6⨯10-10，K a <104不干扰HCl 滴定过程，可以分步滴定，又因为 CK a <10-8，无法用NaOH 直接准确滴定，故应该用甲醛强化。反应方程式为：

4NH 4++6HCHO = (CH 2)6N 4H ++3H ++6H 2O

反应生成的(CH 2)6N 4H +和H +﹙K a =7.1⨯10-6﹚可用NaOH 标准溶液直接滴定。反应方程式为： (CH 2)6N 4H ++3H ++4OH - = (CH 2)6N 4+4H 2O

反应到第一化学计量点时为NH 4+弱酸溶液，其中K a =5.6⨯10-10，c=0.050mol.L -1 ,由于CK a >10K w ,C/K a >100,故[]

mol/L 106.5050.010626.9--+⨯=⨯==c K H a ，pH=5.28故可用甲基红（4.4～6.2）作指示剂，滴定终点为橙黄色。

反应到第二化学计量点时为(CH 2)6N 4弱碱溶液，其中K b =1.4⨯10-9 ,c=0.0250mol.L -1 ,由于CK b >10K w ,C/K b >100,故[]

mol/L 109.5104.10250.019---⨯=⨯⨯==b cK OH ，pOH=5.23,pH=8.77故采用酚酞（8.2～10.0）作指示剂，滴定终点为橙红色。[4]

滴定完毕后，各组分的含量为：

KHP

NaOH NaOH M V m

c 100=

混合液

V V c c NaOH

NaOH HCl =

混合液

V V c c NaOH

NaOH Cl NH =

4

混合液

V M V c w HCl

NaOH NaOH HCl =

混合液

V M V c w Cl

NH NaOH NaOH Cl NH 44=

﹙注：因为NaOH 溶液不稳定，易与空气中的CO 2发生反应，故不能作基准物质，用标定法配制其标准溶液，先粗配成近似于所需浓度的溶液，再用另一种基准物质邻苯二甲酸氢钾配制的标准溶液来标定其准确浓度，指示剂选用酚酞，终点为粉红色。﹚

3实验用品

3.1 仪器：全自动电光分析天平，碱式滴定管﹙50ml ﹚，电子秤，移液管(25mL)，容量瓶(250mL)，

3个锥形瓶(250mL)，烧杯﹙500 ml ，100ml ﹚，胶头滴管，玻璃棒，塑料试剂瓶

3.2 药品：0.1 mol/L HCl 和0.1 mol/L NH 4Cl 混合试液，NaOH （s ），酚酞指示剂（2g/L ），甲基红

指示剂（2g/L ），甲醛溶液（1:1已中和），邻苯二甲酸氢钾(KHP)基准物质

4实验步骤

4.1 0.1mol/L NaOH 标准溶液的配制与标定

4.1.1 0.1mol/L NaOH 的配制（有现成配好的NaOH 溶液） 4.1.2 0.1mol/L NaOH 的标定

在分析天平上用称量瓶称取4-6 g 的邻苯二甲酸氢钾于烧杯中，加蒸馏水在使其完全溶解，待溶液完全溶解冷却后，转入250mL 容量瓶中，定容。用25.00mL 移液管移取3份邻苯二甲酸氢钾，用已配好的NaOH 溶液滴定，待锥形瓶中溶液颜色由无色变为微红色，且半分钟不褪色即为终点。平行测定三份，记录数据并根据消耗NaOH 溶液的体积计算NaOH 标准溶液的浓度和其相对平均偏差（≤0.2%）。

4.2 混合液中各组分含量的测定 4.2.1 HCl 含量的测定

用移液管移取20.00mL 混合液三份分别置于250mL 锥形瓶中，加入2滴甲基红指示剂，充分摇匀，用0.1mol/LNaOH 标准溶液滴定至溶液呈现橙黄色，并持续半分钟不褪色即为终点，记录所用NaOH 溶液的体积，并计算HCl 含量和相对平均偏差（≤0.2%）。 4.2.2 NH 4Cl 含量的测定

在上述溶液中，继续加入10mL 预先中和好的甲醛溶液，加入2滴酚酞指示剂，充分摇匀，放置1分钟，用0.1mol/L NaOH 标准溶液滴定至溶液呈现微橙色（黄色与粉红色的混合色），并持续半分钟不褪色即为终点，记录所用NaOH 溶液的体积，并计算NH 4Cl 含量和相对平均偏差（≤0.2%）。 4.3 实验完毕后，将仪器洗涤干净，废液回收到废液桶中，整理好实验台，并登记实验数据。

5实验记录及数据处

5.1 0.1mol/LNaOH 溶液标定的数据处理