工业纯碱总碱度的测定

6 工业纯碱总碱度的测定

一、 实验目的

1. 了解利用双指示剂法测定Na2CO3 和NaHCO3 混合物的原理和方法。 2. 学习用参比溶液确定终点的方法。 3. 进一步掌握微量滴定操作技术。 二、 实验原理

混合碱是NaCO3 与NaOH 或NaHCO3与Na2CO3 的混合物。欲测定同一份试样中各组分的含

量，可用HCl 标准溶液滴定，根据滴定过程中pH 值变化的情况，选用酚酞和甲基橙为指示

剂，常称之为“双指示剂法”。

若混合碱是由Na2CO3 和NaOH 组成，第一等当点时，反应如下： HCl+NaOH→NaCl+H2O HCl+Na2CO3→NaHCO3+H2O

以酚酞为指示剂（变色pH 范围为8.0～10.0），用HCl 标准溶液滴定至溶液由红色恰

好变为无色。设此时所消耗的盐酸标准溶液的体积为V1（mL）。第二等当点的反应

为： HCl+NaHCO3→NaCl+CO2↑+H2O

以甲基橙为指示剂（变色pH 范围为3.1～4.4）,用HCl 标准溶液滴至溶液由黄色变为

橙色。消耗的盐酸标准溶液为V2（mL）。

当V1＞V2 时，试样为Na2CO3 与NaOH 的混合物，中和Na2CO3 所消耗的HCl 标准溶液为2V1

（mL），中和NaOH 时所消耗的HCl 量应为（V1-V2）mL。据此，可求得混合碱中Na2CO3 和NaOH 的含量。

当V1＜V2 时，试样为Na2CO3 与NaHCO3 的混合物，此时中和Na2CO3 消耗的HCl 标准溶液的

体积为2V1mL，中和NaHCO3 消耗的HCl 标准溶液的体积为（V2-V1）mL。可求得混合碱中Na2CO3

和NaHCO3 的含量。

双指示剂法中，一般是先用酚酞，后用甲基橙指示剂。由于以酚酞作指示剂时从微红色

到无色的变化不敏锐，因此也常选用甲酚红-百里酚蓝混合指示剂。甲酚红的变色范围为6.7

（黄）～8.4（红），百里酚蓝的变色范围为8.0（黄）～9.6（蓝），混合后的变色点是8.3，

酸色为黄色，碱色为紫色，混合指示剂变色敏锐。用盐酸标准溶液滴定试液由紫色变为粉红

色，即为终点。

三、 主要仪器和试剂 分析化学实验教案

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1. 仪器：电子天平，3.000mL 微型滴定管，50.00mL 容量瓶，2.00mL 移液管，25mL 锥

形瓶，50mL 小烧杯。 2. 试剂： (1)0.1mol·L-1HCl 溶液：用吸量管吸取约0.5mL 浓盐酸于50mL 试剂瓶中，加水稀释至

50mL。因浓盐酸挥发性很强，操作应在通风橱中进行。

(2)无水Na２CO３基准物质：将无水Na２CO３置于烘箱内，在180℃下，干燥2～3h。 (3)

酚酞指示剂：2g·L-1 乙醇溶液。 (4)甲基橙指示剂：1g·L-1。

(5)混合指示剂：将0.1g 甲酚红溶于100mL 500g·L－１乙醇中，0.1g 百里酚蓝指示剂溶

于100mL 200g·L－１乙醇中。1g·L－１甲酚红与1g·L－１百里酚蓝的配比为1∶6。 (6)混合碱试样 四、 实验步骤 1. 0.1mol·L－１HCl 溶液的标定

准确称取无水Na２CO３0.5g 左右于干燥小烧杯中，用少量水溶解后，定量转移至50mL

容量瓶中，稀释至刻度，摇匀。

准确移取上述Na２CO３标准溶液2.00mL 于25mL 锥形瓶中，加1 滴甲基橙指示剂，用HCl

溶液滴定至溶液由黄色变为橙色，即为终点。平行测定3～5 次，根据Na２CO３的质量和滴定

时消耗HCl 的体积，计算HCl 溶液的浓度。标定HCl 溶液的相对平均偏差应在±0.2%以内。

2. 混合碱的测定

准确移取混合碱试样0.5g 左右于干燥小烧杯中，加水使之溶解后，定量转入50mL 容量

瓶中，用水稀释至刻度，充分摇匀。

准确移取2.00mL 上述试液于25mL 锥形瓶中，加酚酞1 滴，用盐酸溶液滴定至溶液由红色恰

好褪为无色，记下所消耗HCl 标准溶液的体积V１，再加入甲基橙指示剂1 滴，继续用盐酸

溶液滴定溶液至由黄色恰好变为橙色，所消耗HCl 溶液的体积记为V２，平行测定3 次，计

算混合碱中各组分的含量 五、 注意事项

1. 滴定到达第二等当点时，由于易形成CO２过饱和溶液，滴定过程中生成的H２CO３慢慢

地分解出CO２，使溶液的酸度稍有增大，终点出现过早，因此在终点附近应剧烈摇动溶液。

2. 若混合碱是固体样品，应尽可能均匀，亦可配成混合试液供练习用。 分析化学实验教案

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六、 思考题

1. 采用双指示剂法测定混合碱，在同一份溶液中测定，试判断下列五种情况下，混合

碱中存在的成分是什么？

（1）V１=0；（2）V２=0；（3）V１＞V２；（4）V１＜V２；（5）V１=V２。 2. 测定混合碱中总碱度，应选用何种指示剂？

3. 测定混合碱，接近第一化学计量点时，若滴定速度太快，摇动锥形瓶不够，致使滴

定液HCl 局部过浓，会对测定造成什么影响？为什么？ 4. 标定HCl 的基准物质无水Na２CO３如保存不当，吸收了少量水分，对标定HCl 溶液浓度有何影响？

8 自来水总硬度的测定

一、实验目的

1．掌握测定水的总硬度的方法和条件。 2．掌握掩蔽干扰离子的条件及方法。 二、实验原理

水的总硬度是指水中镁盐和钙盐的含量。国内外规定的测定水的总硬度的标准分析方法

是EDTA 滴定法。用EDTA 滴定Ca2+，Mg2+总量时，一般是在pH=10 的氨性缓冲溶液中，以铬

黑T(EBT）为指示剂，计量点前Ca2+和Mg2+与EBT 生成紫红色络合物，当用EDTA 滴定至计量

点时，游离出指示剂，溶液呈现纯蓝色。

滴定时用三乙醇胺掩蔽Fe3+，Ae3+，Ti4+；以Na2S 或巯基乙酸掩蔽Cu2+，Pb2+，Zn2+，Cd2+，

Mn2+等干扰离子，消除对铬黑T 指示剂的封闭作用。

为了提高滴定终点的敏锐性，氨性缓冲溶液中可加入一定量的Mg2+－EDTA。由于Mg2+－

EDTA 的稳定性大于Ca2+－EDTA，使终点颜色变化明显。

对于水的总硬度，各国表示方法有所不同，我国“生活饮用水卫生标准”规定，总硬度

以CaCO3 计，不得超过450mg·L-1。 三、主要试剂

1．EDTA 标准溶液(0.01mol/L)：称取0.2g EDTA 二钠盐，用温热水溶解后，稀释至50mL，

储存于聚乙烯塑料瓶中。

2．NH3-NH4Cl 缓冲溶液（pH=10）：称取1gNH4Cl 溶解于少量水中，加入5mL 浓氨水，用

水稀至50mL。

3．三乙醇胺(200g·L-1) 4．铬黑T(5g·L-1)：称取铬黑T 0.5g，加入200g·L-1 三乙醇胺溶液100mL 以及少许盐酸 羟胺。

5．HCl(6mol·L-1) 6．NH3·H2O(5mol·L-1) 7．锌片（99.99%） 8．甲基红指示剂(2g·L-1)乙醇溶液 9．Na2S 溶液(20g·L-1) 四、实验步骤

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1．0.01mol EDTA 溶液的标定

准确称取锌片0.1g 于50mL 烧杯中，加入2mL 6mol·L-1HCl，盖上表面皿，待完全溶解后，

用水吹洗表面皿和烧杯壁，将溶液转入100mL 容量瓶，用水稀释至刻度，摇匀。 用移液管移取1.00mL Zn2+溶液于25mL 锥形瓶中，加甲基红1 滴，滴加氨水使溶液呈现

微黄色，再加蒸馏水3mL，氨性缓冲液1mL，摇匀，加入铬黑T 指示剂1 滴(约0.05mL)，用

EDTA 溶液滴定至溶液由紫红色变为蓝紫色即为终点，平行标定3～7 份，记下消耗EDTA 溶

液的体积(mL)，计算EDTA 溶液的浓度。 2．水样的分析 打开水龙头，放水数分钟、用已洗干净的试剂瓶承接水样100mL，盖上瓶盖备用。取水

样5.00mL 至25mL 锥形瓶中，加三乙醇胺0.3mL（若水样含有重金属离子，需加入0.1mL Na2S 溶液），加入1mL pH=10 的NH3NH4Cl 缓冲溶液及铬黑T 指示剂一滴（约0.005mL），用EDTA

标准溶液滴定至溶液由紫红色变为蓝紫色即为终点。平行测定3～7 份。计算水的总硬度， 以CaCO3mg·L-1。 五、注意事项

1．氨性缓冲溶液(pH=10)的配制：称取1g NH4Cl，加入少量水使其溶解后，加入浓NH3稨2O

5mL，加入Mg2+_EDTA 盐的全部溶液，用水稀释至50mL。 Mg2+-EDTA 盐溶液的配制：称取0.13g MgCl2?6H2O 于50mL 烧杯中，加少量水溶解

后转入

50mL 容量瓶中，用水稀释至刻度，用干燥的25.00mL 移液管移取25.00mL，加5mLpH=10 的

NH3NH4Cl 缓冲溶液，3～4 滴铬黑T 指示剂，用 0.1mol/L EDTA 滴定至溶液由紫红色变为蓝

紫色，即为终点，取此同量的EDTA 溶液加入容量瓶剩余的镁溶液中，即成Mg2+_EDTA 盐溶液。

将此溶液全部倾放至上述缓冲溶液中。此缓冲溶液适用于镁盐含量低的水样。 2．水样中HCO3-，H2CO3 含量高时，会影响终点变色观察，加入1 滴HCl，使水样酸化，

加热煮沸去除CO2。

3．水样中含铁量超过10mg稬-1时，用三乙醇胺掩蔽不完全，需用蒸馏水将水样稀释到

Fe3+含量不超过10mg稬-1。 六、思考题

1．络合滴定中加入缓冲溶液的作用是什么？ 2．什么样的水样应加含Mg2+_EDTA 的氨性缓冲溶液，Mg2+_EDTA 盐的作用是什么？对测定

结果有没有影响？

9 高锰酸钾标准溶液的配制和浓度的标定

一、实验目的

1. 掌握 KMnO4 溶液的配制及标定过程。

2. 了解氧化还原滴定法基准物质草酸的性质和特点。 3. 对 KMnO4 自身指示剂的特点有所体会。 4. 对自动催化反应有所了解。 二、实验试剂及仪器

台称，微孔玻璃漏斗，电热板，分析天平，干燥箱，酸式滴定管，锥形瓶，移液管，容

量瓶，KMnO4，Na2C2O4，H2SO4。 三、实验原理

KMnO4 溶液的浓度可用基准物质As2O3、纯铁丝或Na2C2O4 等标定。若以Na2C2O4 标定，其反

应式为： 2MnO4 -+5C2O4

2-+16H+ ═ 2Mn2++10O2↑+8H2O 四、实验步骤

1．KMnO4 溶液的配制

在台秤上称取KMnO4 固体约1.6g，置于1 000mL 烧杯中，加500mL 蒸馏水使其溶

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