分析化学实验教程

实验一容量分析基本操作

【实验目的】

1. 学习掌握容量分析常用仪器的洗涤和使用方法，了解常用玻璃量器的基本知识；

2. 学习滴定分析基本操作，掌握正确判断终点的能力；

3. 初步掌握酸碱指示剂的选择方法，熟悉酚酞、甲基橙指示剂的使用和终点的颜色变化。

【预习要点】

预习“常用玻璃仪器及其洗涤与干燥”、“试剂的取用方法和溶液的配制”、“基本度量仪器的使用”以及“误差与分析数据的处理”等内容，明确其操作要点。

【知识介绍】

容量分析，又称滴定分析。容量分析法是将已知准确浓度的试剂溶液(标准溶液) 滴加到被测的试样溶液中，直到所加的试剂与被测物质定量反应完全时为止，然后根据标准溶液的浓度、体积以及化学反应计量关系求得试样中被测物质含量的一种方法。

用容量分析法进行定量分析时，通常将被测物质的溶液置于锥形瓶中，再把标准溶液通过滴定管逐滴加到锥形瓶里，这样的操作过程叫滴定。当滴入的标准溶液与被测物质按两者的化学反应计量关系定量反应完全时，称反应到达了化学计量点(简称计量点)。由于很多反应在到达计量点时并无外观的变化(如NaOH与HCl的反应)，计量点一般依据指示剂的变色来确定，因此，滴定实际上是进行到加入的指示剂正好发生颜色转变时为止(称滴定终点，简称终点)。终点与计量点不一定恰好符合，由此而造成的分析误差叫做终点误差。

在选择适当的指示剂的前提下，能否正确判断滴定终点，准确测量滴定过程中所消耗的标准溶液的体积，将直接影响滴定分析结果的准确度。

根据标准溶液和被测物质间反应(滴定反应) 类型不同，滴定分析法可分为酸碱滴定法、配位滴定法、氧化还原滴定法和沉淀滴定法。酸碱滴定所用的指示剂大多数是可逆的，这有利于练习判断滴定终点。

一定浓度的NaOH和HCl溶液互相滴定时，其滴定反应为

NaOH + HCl = NaCl + H2O

反应达到计量点时：

c NaOH·V NaOH = c HCl·V HCl

由此，当NaOH和HCl溶液的浓度一定时，所消耗的溶液体积比(V HCl/ V NaOH) 或(V NaOH/V HCl) 应是一定的。在指示剂不变的情况下，改变被滴定溶液的体积，滴定至终点时此体积之比也应基本不变。借此，可以检验滴定操作技术和判断终点的能力。

酸碱指示剂一般是弱的有机酸或有机碱，其共轭酸碱具有不同的结构和颜色。当溶液的pH在一定范围内改变时，共轭酸碱相互发生转变，从而引起溶液颜色的变化。例如，酚酞指示剂是二元弱酸，当溶液的pH在8.0-10.0范围内增大时，酚酞则由其酸式结构转化为碱式结构，随之颜色由其酸式色(无色) 转化为碱式色(红色)。因此，酚酞是在弱碱性范围内变色的指示剂。又如，甲基橙是在弱酸性范围内变色的指示剂，其变色的pH范围(简称

变色范围) 为3.1-4.4，其酸式色为红色，碱式色为黄色。

HCl和NaOH溶液的相互滴定是强酸强碱的滴定，达到计量点时溶液的pH = 7.00。当以0.1 mol/L NaOH溶液滴定同浓度的HCl溶液时，计量点前后± 0.1%相对误差范围内溶液pH的变化范围(称滴定突跃范围) 为4.30-9.70。为使终点误差小于± 0.1%，以指示剂的变色范围全部或部分落在滴定突跃范围内作为选择酸碱指示剂的依据。换句话说，应选择可以在滴定突跃范围内变色的酸碱指示剂，如酚酞、甲基橙和甲基红(变色范围pH = 4.4-6.2) 等。若以甲基橙为指示剂，用NaOH溶液滴定HCl溶液时，终点颜色变化由橙色(pH = 4.0) 变黄色；而用HCl溶液滴定NaOH溶液时，则应以由黄色变橙色时为终点，若滴至红色(pH = 3.1)，将产生± 0.2%以上的误差。如果用酚酞作指示剂，常用NaOH滴定HCl，这样终点时酚酞由无色变为微红色，易于观察，便于判断滴定终点。

为了严格训练学生的滴定分析基本操作，本实验选用甲基橙和酚酞指示剂，通过HCl 与NaOH溶液相互滴定时体积比的测定，学会酸碱溶液的配制方法和判断滴定终点的方法。【实验仪器和试剂】

仪器：酸式滴定管(50 ml)、碱式滴定管(50 ml)、移液管(25 ml)、锥形瓶(250 ml)、烧杯(100 ml)、量筒(10 ml，100 ml)、台秤、试剂瓶(500 ml)

试剂：NaOH (AR)、浓盐酸(相对密度1.19)、甲基橙指示剂(0.2%水溶液)、酚酞指示剂(0.2%乙醇溶液)

【实验内容】

1. 酸碱溶液的配制

(1) 0.1 mol/L HCl溶液的配制：用洁净量筒量取浓盐酸2.5 ml倒入试剂瓶中，用水将其稀释至300 ml，盖上玻璃塞，摇匀。

(2) 0.1 mol/L NaOH溶液的配制：称取NaOH 1.2 g于烧杯中，加50 ml水使之全部溶解，移入试剂瓶中，再加入250 ml水，用橡皮塞塞好瓶口，摇匀。

2. 酸碱溶液的互相滴定

(1) 洗涤酸式、碱式滴定管及移液管。将酸式滴定管涂凡士林油，并检查是否漏水。碱式滴定管的乳胶管如已老化，则更换新的，并检查玻璃珠大小是否合适，是否漏水。

(2) 用NaOH溶液润洗碱式滴定管2-3次，每次用5-10 ml，然后将NaOH溶液直接装入碱式滴定管中，调好零刻度。

(3) 用HCl溶液润洗酸式滴定管2-3次，每次用5-10 ml，然后将HCl溶液直接装入酸式滴定管中，调好零刻度。

(4) 用NaOH溶液滴定HCl溶液：用25 ml移液管量取HCl溶液置于锥形瓶中，加2-3滴酚酞指示剂，然后用NaOH溶液滴定至溶液刚刚呈现微红色，30 s内不褪色即为终点，记录读数。如此平行测定4次，要求所消耗NaOH溶液的体积最大值与最小值之差(极差R) 小于0.04 ml。求出NaOH溶液体积的平均值，并计算(V HCl/ V NaOH)。

(5) 用HCl溶液滴定NaOH溶液：由碱式滴定管以每秒3-4滴的流速，放出约20 ml (读准至0.01 ml) NaOH溶液至锥形瓶中，加1-2滴甲基橙指示剂，用HCl滴定到溶液恰好由黄色转变为橙色为止，记录所消耗HCl溶液的体积(读准至0.01 ml)。由碱式滴定管再放出约2 ml NaOH溶液，继续用HCl溶液滴定至溶液由黄色变为橙色，记录终点读数。如此反复滴定练习数次，得到的体积读数即为累计体积。计算每次滴定的体积比(V HCl/ V NaOH)，其相对极差小于0.2%才算合格。

(6) 参照上表的格式记录及整理实验数据。

【说明】

本实验所配置的NaOH溶液并非标准溶液，仅限于在滴定操作练习中使用。

【思考题】

1. 滴定管和移液管应如何洗涤?使用前应如何处理？锥形瓶使用前是否要干燥？

2. 移液管排空后遗留在流液口内的少量溶液是否应吹出？

3. 每次滴定前，为何将滴定管读数的起点均要调到0.00刻度处？