【武大】混合溶液中磷酸二氢钠与磷酸氢二钠浓度的测定

武汉大学2012级分析化学设计实验

混合溶液中磷酸二氢钠与磷酸氢二钠

浓度的测定

孙阳勇

武汉大学化学与分子科学学院

摘要：酸碱滴定法是容量滴定分析法中最重要的方法之一，也是其它三种滴定分析的基础。

酸碱滴定法是以质子传递反应为基础的滴定分析方法。这种方法的特征是：滴定过程中溶液的酸度呈现规律性变化。

关键词：磷酸二氢钠 磷酸氢二钠 差减法 指示剂 引言：酸碱指示剂可以指示溶液中

H+浓度的变化，是一种有机弱酸或有机弱碱，其酸性

和碱性具有不同的颜色。指示剂酸HIn在溶液中的离解常数Ka=[H+][In-]/[HIn]，即溶液的颜色决定于[In-]/[HIn]，而[In-]/[HIn]又决定于[H+]。以甲基橙（Ka=10-3.4）为例，溶液的pH<3.1时，呈酸性，具红色；pH>4.4时，呈碱性，具黄色；而在pH=3.1～4.4，则出现红黄的混合色橙色，称之为指示剂的变色范围。不同的酸碱指示剂有不同的变色范围。

试剂及仪器：NaOH固体，浓HCl溶液，甲基橙溶液（1g/L），酚酞溶液（2g/L，乙醇溶

液），邻苯二甲酸氢钾基准试剂，无水碳酸钠固体，溴甲酚绿溶液，待测混合液，蒸馏水 量筒，烧杯，称量瓶，烧杯，锥形瓶，50mL酸式滴定管，50mL碱式滴定管，25mL移液管，分析天平，洗耳球，玻璃棒，试剂瓶 ，

实验原理：

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上图表示H3PO4

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的分布分数图，在pH为2.16-7.21间以磷酸二氢根为主，在pH为7.21-12.32间，以磷酸一氢根为主。对于浓度约为0.1mol/L的磷酸氢二钠和磷酸二氢钠的混合液，起始，有pH=pKa+lg[HPO4]/[H2PO4]=7.2，用氢氧化钠将磷酸二氢钠滴定成磷酸氢二钠，当完全变成磷酸氢二钠时，此时混合溶液中c（Na2HPO4）=0.1mol/L,那么在此时，溶液中氢离子浓度 ，此时的pH=9.74，选用酚酞作指示剂。之后用盐酸将混合液中Ka?c22--

[H?]?Ka2(cKa3?Kw)磷酸氢二钠滴定成磷酸二氢钠，此时混合液中c（NaH2PO4）=0.1 mol/L，那么溶液中氢离子浓度:［H+］= ，此时的pH=4.68，选用溴甲酚绿作指示剂，其中溴甲酚绿在pH=3.8时显黄色，在pH=5.4是呈蓝绿色，在pH=4.5时开始有颜色明显变化。

Ka1(cKa2?Kw)c?Ka1实验操作过程：

（1）配制NaOH溶液：称取约2.0g固体NaOH于烧杯中，加入100mL水使之全部溶解，并转入试剂瓶中，配制成500mL溶液，摇匀。

（2）配制HCl溶液：用量筒量取约4.2mL浓盐酸于试剂瓶中，加水约至500mL，摇匀。 （3）标定NaOH溶液：准确称取基准邻苯二甲酸氢钾0.4~0.5g于锥形瓶中，溶于50mL水后，加2~3滴酚酞指示剂。用NaOH溶液滴定至微红色，半分钟不褪色即为终点。平行测定2~3次，计算NaOH溶液的准确浓度。

编号 m(KHC8H4O4)/g V（NaOH）/ mL c（NaOH）/ mol/L c（NaOH）平均值 1 0.4899 26.45 0.09079 2 0.6640 35.81 0.09089 0.09054 3 0.4711 25.68 0.08993 （4）标定HCl溶液：准确称取0.1~0.16基准无水碳酸钠 ，溶于30mL蒸馏水中，加甲基橙1滴，用HCl溶液滴定至溶液由黄色变为橙色，即为终点。计算HCl溶液的准确浓度。

编号 m(Na2CO3)/g V(HCl)/mL C(HCl)/ mol/L C(HCl) 平均值 1 0.1069 21.00 0.09605 2 0.1273 25.05 0.09588 0.09587 3 0.1293 25.50 0.09567 (5)将磷酸二氢钠滴定成磷酸氢二钠：准确移取25.00mL混合溶液3份于3个锥形瓶中，各

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滴加1~2滴酚酞指示剂，用NaOH标准溶液滴定至溶液由无色变为微红且半分钟不褪色，即为滴定终点。据此计算混合溶液中NaH2PO4的浓度。

编号 V（NaOH）/ mL c（NaH2PO4）/ mol/L c（NaH2PO4）平均值 1 26.41 0.1014 2 26.23 0.1007 0.1009 3 26.25 0.1008 （6）将磷酸氢二钠滴定成磷酸二氢钠:准确移取25.00mL混合液3份于3个250mL锥形瓶中，加入40mL水稀释。滴加1~2滴溴甲酚绿指示剂，用上述盐酸溶液滴定使之从蓝色突变为黄色且半分钟不变色，即达到滴定终点，记下滴定消耗体积为 V（mL）。可算出NaH2PO4的准确浓度。

编号 V(HCl)/mL c（Na2HPO4）/ mol/L c（Na2HPO4）平均值 1 26.39 0.1013 2 26.35 0.1012 0.1014 3 26.45 0.1016 实验结论：实验测得磷酸氢二钠的浓度约为0.1014mol/L，磷酸二氢钠的浓度约为

0.1009mol/L

实验讨论：

（1）用氢氧化钠将磷酸二氢钠滴定成磷酸氢二钠，滴定终点时pHep=9.1，化学计量点时有pHsp=9.74，那么有

由电荷守恒，有[H]+[Na]=[OH]+[ H2PO4]+2[HPO4]+3[PO4],那么有，终点时：[Na]-[ H2PO4]= [OH]+2[HPO4]+ 3[PO4]- [H]，同时由分布分数，有 δ?HPO2?4++--2-3-

+--2-3--

δPO43??

?H??K?H??K?3?2a1?3?2a1Ka1Ka2H?a1a2??K?H??K?a1Ka2Ka3?H??K?H??KKa1Ka2Ka3a1Ka2H??Ka1Ka2Ka3??因此可得终点误差约为-1%，，同理用百里酚酞作指示剂，则可算得终点误差只有-0.3%，但

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实验时考虑灵敏度，综合考虑应用酚酞。实验中可将酚酞滴入0.1 mol/L的磷酸氢二钠中观察颜色，在实验时以此为基准。

（2）用盐酸将磷酸氢二钠滴定成磷酸二氢钠，滴定终点pHep=4.69，化学计量点时有pHsp=4.90，那么有终点误差约为-0.29%。

（3）用盐酸将磷酸氢二钠滴定成磷酸二氢钠，由于1mol Na2HPO4~1molHCl ，计算磷酸氢

二钠的浓度时，有 ，同时标定盐酸时，有

，称取碳酸钠时用分析天平称取，天平读数标准偏差

为S1=0.10mg，由于计算碳酸钠质量时用了一次减法，故Sm=S1+S1,将盐酸装入酸式滴定管中滴碳酸钠，那么滴定管体积V的标准偏差为SV=S2+S2,其中S2=0.01mL，量取混合液时体积标准偏差为Sv=0.02mL，则根据上述两式，有

2

2

2

2

2

2

根据随机误差的传递公式，有,根据上述数

据，取m=0.1069g，V2=26.39mL，V=25.00mL，V1=21.00mL，那么可以算的磷酸氢二钠的浓度范围为（0.1014-9.85*10）mol/L~（0.1014+9.85*10）mol/L

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参考文献：

[1]武汉大学主编《分析化学》（第五版 上册）46~47,147~151

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