分析化學實驗方案設計題目：HCl-NH4Cl混合液中各組分含量的測定課程名稱：分析化學實驗班級：12應用化學2姓名：郭奕華學號：12104032008時間：2013.11.18設計思想一、方法選擇依據(jù)HCI-NH4CI混合溶液中，HCI是強酸，可以直接準確滴定；NH4+（cka＜10-8）的酸性太弱，可以用甲醛法測定。加入甲醛溶液將NH4+強化，使其生成（CH2）6N4H+及H+，就可用NaOH標準溶液直接滴定。先用甲基橙作指示劑，用NaOH標準溶液滴定至溶液由紅色變?yōu)槌壬礊榻K點，在此溶液中加入一定量的甲醛，用酚酞作指示劑繼續(xù)用NaOH標準溶液滴定到終點，即溶液由紅色逐漸變?yōu)槌壬敝咙S色，然后又出現(xiàn)微橙色保持半分鐘不褪色。平行測定三次，根據(jù)試樣量和NaOH標準溶液用量便可計算出HCl與NH4Cl各組分的濃度。該方法簡便易操作，且準確度較高，基本符合實驗要求。二、試樣量及標準溶液濃度確定依據(jù)查找相關資料可知，測定HCl與NH4Cl混合溶液中各組分的含量有三種常用的方法：1、是先取一份溶液用NaOH標準溶液直接滴定，并以酚酞為指示劑，根據(jù)反應過程中消耗的NaOH溶液的體積即可求出HCl的量；另取一份溶液用沉淀滴定法用AgNO3溶液滴定并以K2CrO4為指示劑，在中性或弱堿性溶液中，由于AgCl溶解度小于Ag2C2O4溶解度，因而AgCl沉淀完全后，過量的AgNO3溶液與C2O42-作用生成磚紅色沉淀，到達穩(wěn)定[4]。溶液待反應中止后將沉淀洗滌干凈，干燥后在分析天平上準確稱量沉淀的質量。根據(jù)沉淀的質量即可出HCl與NH4Cl的總量。這種方案的缺點是實驗操作繁瑣而Cl—可能沉淀不完全，誤差較大。2、蒸汽法。即取一份混合溶液并往其中加適量的NaOH溶液并加熱使NH4+全部轉化為NH3，再用過量的HCl吸收NH3，最后用NaOH標準溶液反滴定剩余的HCl。根據(jù)反應過程中消耗的HCl和NaOH標準溶液即可求出NH4+的量;另取一份溶液用NaOH標準溶液滴定并以酚酞為指示劑，根據(jù)反應過程中消耗的NaOH溶液體積即可取出HCl的量。此方法的缺點是生成的NH3不能被完全吸收導致測量結果偏小，且不易操作。3、用連續(xù)滴定法取一份溶液用NaOH標準溶液滴定并用甲基橙作指示劑，待指示劑變色時停止滴定；然后加入適量的甲醛并加入酚酞作指示劑繼續(xù)滴定直至溶液變色，根據(jù)兩次消耗NaOH標準溶液的體積即可求出HCl與NH4Cl混合溶液中各組分含量。通過比較，該法操作簡便且準確度相對較高。三、問題討論HCl-NH4Cl試液可采用雙指示劑法分別滴定HCl和NH4Cl，因為4<pka(氯化銨)<10，所以可準確滴定HCl，而且c*Ka<10-8，不能直接滴定混合酸總量，所以只能分別滴定。利用V1，V2，和計算公式：可以計算出HCl和NH4Cl的組分含量。同時,利用甲醛法將不能直接滴定的NH4Cl轉化為其他酸性變得更強，使得反應完成的程度變高和指示劑的變化更明顯，進而達到能直接滴定的目的。HCl–NH4Cl混合溶液中各組分濃度的測定一、實驗原理1、0.10mol·L-1NaOH標準溶液濃度的標定NaOH溶液濃度的標定：鄰苯二甲酸氫鉀（KHP）,易制得純品，空氣中不吸水，，容易保存，摩爾質量大，是較好的基準物質。KHP+NaOH≒KNaP+H2O反應產物為KNaP,是二元弱堿，，其水溶液顯微堿性，可以選用酚酞作指示劑。計算公式：2、混合溶液的測定原理HCl–NH4Cl溶液可視為強酸和弱酸的混合溶液，溶液顯酸性，所以選擇NaOH溶液為滴定劑。由于NH3的Kb=1.8×10-5，則NH4+的Ka=5.6×10-10，所以cka（5.6×10-11）＜10-8，所以NH4CI不能直接滴定，只能先滴定HCl，反應的第一個計量點為NaCl和NH4Cl的混合溶液（顯NH4+的弱酸性，因為NH4+的cka=0.05×0.56×10-9＞20Kw，c／Ka＞400，所以此時溶液的〔H+〕=(cka)1／2=5.3×10-6,PH=5.28,可以選用甲基紅作指示劑）。由于NH4+的酸性太弱，所以采用甲醛法增強其酸度，反應為：4NH4++6HCHO≒（CH2）6N4H++3H++6H2O生成的H+和(CH2)6NH4+（ka=7.1×10-5）可以用NaOH標準溶液直接滴定其中的（CH2）6N4H+。然后再用NaOH進行滴定。計量點產物為（CH2）6N4，其水溶液顯堿性。計量點時溶液的PH值：因為CspKb＞20Kw,Csp/Kb＞400所以〔OH-〕=3.4×10-5所以反應到第二計量點時溶液的pH=14-pOH=8.53，故選擇酚酞作指示劑。滴定過程中溶液顏色的變化情況為：紅色（MR）→橙色（MR,pH≈5.28）→亮黃色（MR）→橙黃色（MR+PP,pH≈8.53）計算公式：標定NaOH溶液：CNaOH=mKHP÷MKHP÷(VNaOH×10-3)標定HCl溶液濃度：CHCl=(CV1)NaOH÷VS標定NH4Cl溶液濃度：CNH4Cl=(CV2)NaOH÷VS二、儀器試劑1、儀器：全自動電光分析天平(萬分之一)，電子秤，藥匙，稱量瓶，玻璃棒，洗瓶，藥匙，燒杯（100mL，500mL），塑料試劑瓶（500mL），滴定臺架，堿式滴定管（50mL），膠頭滴管，移液管（25mL）,錐形瓶（250mL，3個）,吸耳球等。2、試劑：NaOH（A.R.）(s)，鄰苯二甲酸氫鉀(KHP)基準物質，甲醛（40％，中性），甲基紅指示劑（2g/L），酚酞指示劑（1g/L），試樣溶液（HCl和NH4Cl的濃度均約0.10mol/L），蒸餾水三、實驗步驟1、0.10mol/LNaOH標準溶液的配制和標定(1)0.10mol/LNaOH標準溶液的配制在電子秤上稱取2.0-2.5gNaOH固體，在500mL燒杯中溶解，溶解后加蒸餾水至500mL刻度線并轉入試劑瓶中，搖勻備用。(2)NaOH溶液濃度的標定在分析天平上用稱量瓶準確稱取三份0.4-0.5g的鄰苯二甲酸氫鉀于錐形瓶中，加20-30mL蒸餾水在水浴中使其完全溶解，待冷卻后加入1到2滴酚酞指示劑，充分搖勻，用已配好的0.1mol/LNaOH溶液滴定，待錐形瓶中溶液顏色由無色變?yōu)槲⒓t色，且半分鐘不退色即為終點。平行測定三份，記錄數(shù)據(jù)并根據(jù)消耗NaOH溶液的體積計算NaOH標準溶液的濃度和其相對平均偏差（≤0.2%）。2、混合溶液中各組分含量的測定用移液管準確移取20.00mL混合溶液于錐形瓶中，滴加1～2滴甲基紅，搖勻后，用NaOH標準溶液滴定，當溶液顏色變?yōu)槌壬珪r（30s內不褪色）即為終點，停止滴定，所用NaOH溶液的體積。繼續(xù)加入5mL40％的已中和的甲醛溶液，滴加1～2滴酚酞指示劑，搖勻，放置1分鐘后，溶液呈紅色，用NaOH標準溶液滴定至溶液顏色變?yōu)槌壬S色與粉紅色的混合色）并半分鐘不褪色即為終點，所用NaOH溶液的體積，平行滴定三次，計算各組分的濃度，要求其相對平均偏差不大于0.2％。，四、注釋五、實驗中應注意的事項1、注意盡量減少實驗時的隨機誤差2、注意滴定時的正確操作：點滴成線，逐滴滴入，半滴滴入2、注意滴定時指示劑的用量3、注意測定混合溶液中各組分含量時，測完一份再移取一份試樣進行測定，防止空氣中CO2的影響參考文獻[1]華中師范大學等編,分析化學,上冊,（第三版）.北京:高等