难溶金属氢氧化物溶度积的测定——pH自动滴定法

图７－２ 滴定曲线

实验七 难溶金属氢氧化物溶度积的测定——pH 自动滴定法

实验目的：1、掌握pH 自动滴定法测定难溶金属氢氧化物溶度积的原理和方法；

2、学会pH 自动滴定仪测定Ni(OH)2的溶度积。

实验原理：难溶性金属氢氧化物溶度积符合下式：

K SP =a +n M

·

a n

OH

-

在定温下

K SP 为常数。根据水的离子积

K w =a H

+

·a

OH -可的得氢离子活

度与

K SP 的关系即溶液pH 与K SP 的关

系。因此若准确地测出形成某金属氢氧化物沉淀时溶液的pH 值和金属离子的活度或浓度就可以算得

K SP 值。

如左图7—1是一个典型的pH 滴定曲线：图中AB 线段为沉淀形成阶段，加入的NaOH 消耗与金属离子结合，故

溶液pH 值变化缓慢，滴定曲线几乎呈水平状态。

在沉淀阶段AB 线段间任取一点i ，并确定i 的两个坐标的准确值，就得到该点的pH 值和对应的NaOH 的滴定量，则在实验温度下被测的金属氢氧化物的溶度积：

K SP =[Ni

2+

]i [OH -

]2

i

而

[Ni 2+

]=N NaOH (V B -V i )/2(V

+

2i

N +V i )

[OH -

]=10-14

/10

-(pH)

j

则

K SP =[N NaOH (V B -V i )/2(V +2i

N +V i )]×[10-14/10-(pH)j ]2

式中N NaOH 为标准溶液NaOH 的当量浓度，V B 为B 点所消耗的NaOH 体积，V i 为i 点所消耗的NaOH 体积，

V +2i N 为实验时所用NiSO 4

溶液的体积，（PH ）i

为i

点的pH 值。

本实验采用pH 自动滴定法进行。将玻璃电极与甘汞电极插入被测溶液NiSO 4之中，组成待测电池置

于ZD-1型滴定台上，与ZD-3型自动电位滴定计和XW —100型自动电位差计配套组成测定系统。随着NaOH 标准溶液的不断滴入被测液的pH 值即电池的电

动势将发生连续变化。这个变化的电讯号送到ZD-3型自动电位滴定计进行放大，并显示溶液的pH 值。并且它经取样转化为脉冲信号，送到DZ 型滴定装置，控制电磁阀，以此控制NaOH 的滴入量。同时电动势变化的信号也输入自动电位差计，驱动记录笔绘出滴定的时间—pH 曲线，如左图7

—2。滴定所消耗的NaOH 溶液体积则由滴定管直接读出。

P 图７－１ p Ｈ滴定曲线

实验仪器和药品：ZD-3型自动电位滴定计（00312113）DZ滴定装置；DF滴定放大器（003121130 01）；

DK滴定控制器（00312113002）；

LM17型记录仪（00312113003）；烧杯7只。蒸馏水；pH=4.00邻苯二甲酸氢钾溶液；pH=6.86混合磷酸盐溶液； pH=9.18四硼酸钠溶液；

0.5mol·L-1 NiSO4 ；0.2000mol·L-1NaOH。

实验步骤：

1、组装仪器：仪器的连线参照说明书连接好；

2、配制待测液：以2ml0.5mol·L-1 NiSO4溶液和50ml蒸馏水的比例配制5份待测液；

3、绘制工作曲线：以标准缓冲溶液校正仪器后，将1份待测液置于滴定台上，插入电极后调整装置各

部分运转情况，进行过量滴定，记录仪将回出完整的滴定工作曲线；

4、求 B点所消耗的NaOH溶液体积V B：用作图法在工作曲线上求得A，B两点的 pH值，以B点 pH值

作为滴定终点，进行自动控制滴定。由滴定前后NaOH溶液的体积求出所消耗的NaOH标准溶液体积V B；

5、求沉淀阶段任意2点所消耗的NaOH溶液的体积V i：在工作曲线上找出A，B间任意3点的 pH值，

分别以它们作为滴定终点进行自动滴定，并由此求得相应的3个NaOH标准溶液体积V i。

实验记录和数据处理：

表二 A，B两点所消耗的NaOH标准溶液体积V B

表三沉淀阶段任意两点C，D点所消耗的NaOH标准溶液体积V

i

被测点落在碱性段时 pH 01

=6.86 pH

02

=9.18 则根据K =

2

102

01pH pH E E --

K =18

.986.6)133(14----=-51.29

又 b=E 0

1-KpH 01=-14-（-51.29）×6.86= 337.85 再根据pH=

K

b

E -求得对应点的pH 值；

若被测点落在酸性段时

pH 0

1=4.00 pH

02

=6.86 再根据

K =

2

102

01pH pH E E --

K =86

.600.4)14(153---=-58.39

又 b=E 0

1 -KpH 01=153-（-58.39）×4.00=386.57 再根据pH=

K

b

E -求得对应点的pH 值。 根

据K SP =[N NaOH (V B -V i )/2(V

+

2Ni + V i )]×[10-14

/10

-(pH)i

]

2

（

其

中

V B =2

21B B V V +=

2

22

.1530.15+ml=15.26ml ; N NaOH =

0.2000mol ·L -1

; V +2Ni =52ml ）求得被测的 Ni(OH)2的溶度积

K SP ，得到结果如下表：

表四 沉淀阶段任意两点C ，D 点所消耗的NaOH 标准溶液体积V i 及对应的 pH 值

K SP =(8.34×10-15+11.34×10-15+9.141×10-15+11.34×10-15)÷4=10.04×10-15

本实验的相对误差为 ：Er=︱

ＳＰ理论

理论

ＫSP SP K K -︱×100﹪=∣15

15

151021021004.10---⨯⨯-⨯∣×100﹪=402﹪

问题与讨论：

1.分析本实验误差较大的原因: