實驗一 可滴定總酸度的測定

1、深圳大學實驗報告課程名稱:儀器分析實驗實驗項目名稱:實驗一可滴定總酸度的測定學院:化學與化工學院專業(yè):應用化學指導教師:米宏偉陳志行報告人:習雯影學號:2006141075 班級:06應化實驗時間:2009-3-18實驗報告提交時間:2009-4-1教務處制HnFRTk ln +H nFRTln Hln nFRT 10ln (RT F Es Ex -一、實驗目的1、掌握電位滴定的方法及確定化學計量點的方法。2、掌握用玻璃電極測量溶液pH 的基本原理和測量技術。3、鞏固手動滴定的操作步驟及原理方法。二、實驗原理1、玻璃電極測量原理及技術以玻璃電極作指示電極,飽和甘汞電極作參比電極,用電位法測定溶

2、液的pH 值,組成測量電池的圖解表示式為:(-Ag,AgCl 內參比溶液玻璃膜試液KCl (飽和Hg 2Cl 2,Hg(+ 6 5 4 3 2 1電池的電動勢等于各相界電位的代數(shù)和。即, E (電池=( 1 2+( 2 3+( 3 4+( 4 5+( 5 6E (SCE =1 2E (Ag,AgCl = 5 6E (膜=( 4 3-( 4 5= 5 3 (1其中(2 3為試液與飽和氯化鉀溶液之間的液接電位,Ej ,整理(1式,得:E (電池= E (SCE E (膜 E (Ag,AgCl + Ej (2當測量體系確定后,式中E (SCE 、E (Ag,AgCl 及Ej 均為常數(shù),而E (膜=

3、,合并常數(shù)項,電動勢可表示為:E (電池= (E (SCE E (Ag,AgCl k + Ej = K = K + 0.059pH (3 其中0.059為玻璃電極在25的理論影響斜率。由于玻璃電極常數(shù)項,或說電池的“常數(shù)”電位值無法準確確定,故實際中測量pH 值的方法是采用相對方法。即選用pH 值已經(jīng)確定的標準緩沖溶液進行比較而得到預測溶液的pH 值。為此,pH 值通常被定義為其溶液所測電動勢與標準溶液的電動勢差有關的函數(shù),其關系式是:pHx = pHs + (4 (4式中的pHx 和pHs 分別為預測溶液和標準溶液的pH 值,Ex 和Es 分別為其相應電動勢。該式常稱為pH 的實用定義。測定

4、pH 用的儀器pH 電位計是按上述原理設計制成的。例如在25時,pH 計設計pH(s,pH(s,E(s,E(s,S 2112-=為單位pH 變化58mV 。若玻璃電極在實際測量中響應斜率不符合58mV 的理論值,這時仍用一個標準pH 緩沖溶液校準pH ,就會因電極響應斜率與儀器的不一致引入測量誤差。為了提高測量的準確度,需用雙標準pH 緩沖溶液法將pH 計的單位pH 的電位變化與電極的電位變化較為一致。當用雙標準pH 緩沖溶液法時,電位計的單位pH 變化率(S 可校定為:(5(5式中pH (s,1和pH (s,2分別為標準pH 緩沖溶液1和2的pH 值,E (s,1和E (s,2分別為其電動勢

5、。代入(4式,得:(6 從而消除了電極影響斜率與儀器原設計值不一致引入的誤差。顯然,標準緩沖溶液的pH 值是否準確可靠,是準確測量pH 值的關鍵。2、電位滴定原理用強堿滴定多元酸,例如,用等濃度的NaOH 滴定0.10mol L -1的H 3PO 4,各級解離常數(shù)為H 3PO 4 H + + H 2 PO 4-Ka 1=7.5×10 -3 H 2 PO 4- H + HPO 42-Ka 2=6.3×10 -8HPO 42 -H + + PO 43-Ka 3=4.4×10 -13首先H 3PO 4被中和,生成H 2 PO 4-,出現(xiàn)第一個化學計量點;然后H 2 PO

6、 4-繼續(xù)被中和,生成HPO 42-,出現(xiàn)第二個化學計量點;HPO 42-的Ka 3太小,c Ka 3 <<10-8,不能直接滴定。 準確計算多元酸的滴定曲線,涉及到比較麻煩的數(shù)學處理,下面只討論化學計量點pH 的計算。第一化學計量點:用NaOH 滴定H 3PO 4至第一化學計量點時,產(chǎn)物是H 2 PO 4-,濃度為0.050mol L -1,它是兩性物質,因為Ka 2 c << Kw ,溶液的pH 為 H + = =2.0×10-5mol L -1pH=4.70第二化學計量點:H 3PO 4作為二元酸被滴定,產(chǎn)物是HPO 42-,濃度為0.033 mol L

7、 -1,溶液pH 為SEsEx pHs pHx -+=cKa cKa Ka 121+050.0105.7050.0103.6 107.5383+- H + = =2.2×10-10mol L -1pH=9.66第三化學計量點:由于H 3PO 4的Ka 3太小,故HPO 42-不能用常規(guī)方法滴定,但加入中性CaCl 2溶液形成Ca 3(PO 42沉淀,可將H +釋放出來,這樣,HPO 42-就可以準確地定了。 用強堿滴定多元酸時,第一化學計量點附近的pH 突躍大小與Ka 1/Ka 2有關,其他化學計量點也是這樣,與相鄰兩級解離常數(shù)的比值有關。如果Ka 1/Ka 2太小,則H n B 未

8、被中和完時,H n-1B -就開始參加反應,致使化學計量點附近H +濃度沒有明顯的突躍,因而無法確定第一化學計量點。如果檢測終點的誤差約0.2pH 單位,要保證滴定的誤差約為0.3%,Ka 1/Ka 2必須大于105。這一結論可通過計算化學計量點附近終點誤差的大小看出。三、儀器與試劑1、實驗儀器自動電位滴定儀 2ADZ 2型 精密酸度計 pHS 3C 型 雷磁牌pH 復合電極 E 201C 型2、實驗試劑NaOH 溶液 25mL 0.3968 molL -1 未知濃度磷酸(H 3PO 4溶液 20 mL 標準pH 溶液 pH = 4.00 pH = 6.86鮮每日C 果汁樣品 340mL 配料

9、:水、白砂糖、橙濃縮汁、檸檬酸、檬酸鈉、食用香精、增稠劑、維生素C 、-胡蘿卜素四、實驗步驟1、電位滴定法測定磷酸滴定曲線及磷酸濃度取25mLNaOH 溶液于250mL 容量瓶中,定容至刻度。在自動電位滴定儀的滴定管中加入蒸餾水,接上儀器電源及裝置接口,調節(jié)旋塞的松緊程度,使滴定管內的液體呈滴狀流出,勿呈線狀。將復合電極接口接入精密酸度計的對應接口中,將電極用蒸餾水潤洗后,濾紙擦干,使用pH=6.86的標準緩沖溶液對儀器進行定位,033.0103.6100.1033.0104.4(103.6814138+-cKa Kwc (Ka Ka 232+取出電極,同前法潤洗后用pH=4.00的標準pH溶

10、液校正儀器斜率。將校正好的電極潤洗后再次插入用pH=6.86的標準緩沖溶液中,此時儀器讀數(shù)應為6.86。用稀釋好的NaOH溶液潤洗電位滴定儀的滴定管。分別取10ml磷酸溶液加入兩個100ml 容量瓶中,加水定容至刻度.取一燒杯,加入20ml稀釋好的磷酸溶液及攪拌子,插入復合電極,開始進行滴定。記下滴定過程中pH值的變化以及對應的NaOH體積,繪制磷酸的滴定曲線。2、手動滴定法測定磷酸濃度取3個250ml錐形瓶分別加入20ml稀釋好的磷酸溶液以及34滴酚酞,用稀釋好的NaOH進行手動滴定。3、電位滴定法測定果汁樣品酸度向燒杯中加入20ml鮮每日C果汁樣品,放入攪拌子,插入復合電極,開始進行滴定。

11、4、手動滴定法測定果汁樣品酸度。取2個250ml錐形瓶分別加入20ml鮮每日C果汁樣品以及34滴酚酞,用稀釋好的NaOH進行手動滴定。五、實驗數(shù)據(jù)及結果1、實驗數(shù)據(jù)編號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 V NaOH / ml 0 0.7 0.75 0.85 0.90 1.00 1.10 1.10 1.20 1.21編號11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 V NaOH / ml 1.40 1.50 1.70 1.75 1.85 1.95 2.00 2.15 2.20 2.35編號21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 V NaOH / ml

12、2.40 2.50 2.80 3.10 3.30 3.51 3.64 3.79 3.90 4.02編號31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 V NaOH / ml 4.07 4.10 4.11 4.15 4.19 4.20 4.25 4.29 4.30 4.32編號41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 V NaOH / ml 4.36 4.40 4.42 4.45 4.50 4.51 4.55 4.59 4.61 4.65 pH 5.17 5.32 5.43 5.54 5.62 5.68 5.75 5.80 5.85 5.90V NaOH / ml

13、4.69 4.75 4.80 4.88 4.92 5.03 5.10 5.20 5.29 5.35 pH 5.94 6.01 6.08 6.13 6.19 6.26 6.31 6.37 6.42 6.46 編號61 62 63 64 65 66 67 68 69 70V NaOH / ml 5.44 5.53 5.65 5.80 5.99 6.14 6.30 6.45 6.58 6.70編號71 72 73 74 75 76 77 78 79 80V NaOH / ml 6.84 6.92 7.09 7.20 7.41 7.59 7.76 7.91 8.05 8.19 pH 7.08 7.12

14、 7.18 7.23 7.34 7.42 7.51 7.62 7.71 7.82 編號81 82 83 84 85 86 87 88 89 90V NaOH / ml 8.30 8.38 8.43 8.45 8.50 8.51 8.56 8.60 8.61 8.66 pH 7.96 8.04 8.15 8.21 8.27 8.36 8.44 8.54 8.65 8.82 編號91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 V NaOH / ml 8.70 8.72 8.76 8.79 8.81 8.86 8.90 8.91 8.97 9.00 pH 9.00 9.20 9.40

15、9.54 9.68 9.78 9.88 9.95 10.02 10.08 編號101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 V NaOH / ml 9.02 9.05 9.10 9.12 9.16 9.20 9.24 9.28 9.30 9.40 pH 10.13 10.17 10.21 10.25 10.29 10.33 10.37 10.40 10.43 10.51 編號111 112 113 114 115 116V NaOH / ml 9.49 9.60 9.85 10.07 10.40 10.80pH 10.55 10.62 10.72 10.81

16、10.91 11.02表2 手動滴定法測定磷酸濃度編號 1 2 3 V NaOH / ml8.70 8.75 8.70表3 電位滴定法測定果汁樣品酸度編號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10V NaOH / ml 0 0.50 1.01 1.54 1.96 2.41 2.90 3.43 3.93 4.40 pH 3.18 3.27 3.32 3.47 3.56 3.66 3.76 3.86 3.97 4.06 編號11 12 13 14 15 16 17 18 19 20V NaOH / ml 4.89 5.50 5.92 6.53 6.98 7.41 7.91 8.40 8.80 9.

17、21 pH 4.16 4.28 4.36 4.50 4.57 4.66 4.77 4.87 4.97 5.08V NaOH / ml 9.72 10.09 10.52 10.99 11.40 11.81 12.20 12.58 12.97 13.22 pH 5.17 5.27 5.37 5.47 5.58 5.68 5.78 5.88 5.97 6.05 編號31 32 33 34 35 36 37 38 39 40V NaOH / ml 13.70 14.11 14.41 14.70 14.54 15.11 15.33 15.50 15.62 15.65編號41 42 43 44 45 46

18、 47 48 49 50V NaOH / ml 15.70 15.77 15.82 15.87 15.89 15.94 16.01 16.07 16.09 16.13 pH 7.13 7.21 7.30 7.35 7.40 7.52 7.57 7.64 7.78 7.87 編號51 52 53 54 55 56 57 58 59 60V NaOH / ml 16.18 16.20 16.27 16.32 16.40 16.50 16.54 16.60 16.65 16.73 pH 7.94 8.02 8.16 8.29 8.41 8.51 8.60 8.68 8.75 8.85 編號61 62

19、 63 64 65 66 67 68V NaOH / ml 16.84 17.00 17.20 17.31 17.53 17.79 17.93 18.20pH 8.94 9.04 9.16 9.24 9.35 9.45 9.51 9.60表4 手動滴定法測定果汁樣品酸度編號 1 2V NaOH / ml16.20 16.142、實驗結果電位滴定法測定磷酸滴定曲線及磷酸濃度根據(jù)表1中數(shù)據(jù),以V NaOH / ml為橫坐標,pH值為縱坐標作H3PO4滴定曲線,結果如圖1所示。 HpV NaOH / ml圖1 H3PO4電位滴定曲線對H 3PO 4滴定曲線的各點進行一階近似微分,得圖2所示曲線: m

20、 a x i m u mV NaOH / ml圖2 H 3PO 4電位滴定曲線的一階微分數(shù)據(jù)處理結果圖由圖2可得兩個極大值點,對應的NaOH 滴定毫升數(shù)分別為4.30ml 與8.72ml 。由表1可分別查得這兩點所對應的pH 值為4.66與9.20。由此得出,第一化學計量點與第二化學計量點的pH 值分別為4.66與9.20。第一化學計量點時所消耗的NaOH 體積與磷酸濃度關系為:43431PO H NaOH PO H V V C C =其中V 1為第一化學計量點時所消耗的NaOH 體積。已知滴定所用的NaOH 濃度C NaOH=0.03968 molL -1;V 1 = 4.30ml ;43P

21、O H V = 20.00ml ,00.2030.403968.043=PO H C=0.008531molL -1由于滴定所用磷酸溶液為稀釋10倍后的樣品磷酸溶液。因此,原樣品磷酸溶液的濃度為0.08531 molL -1,pH=1.07。 手動滴定法測定磷酸濃度手動滴定法測定磷酸濃度,滴定終點時所消耗的NaOH 體積與磷酸濃度關系為:434321PO H NaOH NaOH PO H V V C C =已知滴定所用的NaOH 濃度C NaOH =0.03968 molL -1;43PO H V = 20.00ml ,根據(jù)表2數(shù)據(jù)計算樣品磷酸溶液濃度。第一組:V NaOH =8.70ml 0

22、0.2070.803968.02143=PO H C =0.008630 molL -1即原樣品磷酸溶液濃度為0.08630 molL -1。第二組:V NaOH =8.75ml 00.2075.803968.02143=PO H C =0.008680 molL -1即原樣品磷酸溶液濃度為0.08680 molL -1。 第三組:V NaOH =8.70ml 00.2070.803968.02143=PO H C =0.008630 molL -1即原樣品磷酸溶液濃度為0.08630 molL -1。平均值: 43PO H C =(0.08630+0.08680+0.08630/ 3 =0.

23、08647 molL -1pH =1.06 電位滴定法測定果汁樣品酸度根據(jù)表3數(shù)據(jù)繪制果汁樣品的電位滴定曲線,結果如圖3所示。 p HV NaOH / ml圖3 果汁樣品的電位滴定曲線對圖3中各數(shù)據(jù)點進行一階近似微分,得如圖4所示的一階微分曲線。 V NaOH / mlm a x i m u m圖4 果汁樣品的電位滴定曲線的一階微分曲線圖4中最大值對應的NaOH體積為16.09ml,根據(jù)表3數(shù)據(jù)查得V NaOH=16.09ml時,pH=7.78。六、結果與討論本實驗,分別以磷酸溶液、果汁樣品為測定對象。使用濃度為0.3968mol/L的NaOH溶液為滴定液,分別采用手動滴定、電位滴定兩種測定方法,測定了磷酸溶液的電位滴定曲線、溶液pH值,果汁樣品的電位滴定曲線、曲線化學計量點pH值。電位滴定法測定磷酸溶液pH值為