項(xiàng)目3-工業(yè)氫氧化鈉含量測(cè)定

項(xiàng)目3工業(yè)品氫氧化鈉含量測(cè)定項(xiàng)目背景項(xiàng)目導(dǎo)學(xué)項(xiàng)目訓(xùn)練引導(dǎo)問題1【能力目標(biāo)】能按照試樣采樣原則對(duì)工業(yè)氫氧化鈉樣品進(jìn)行采集與制備；能正確的使用分析天平、容量瓶、移液管、滴定管等分析儀器；能熟練地進(jìn)行遞減法稱取樣品的操作；能解讀國家標(biāo)準(zhǔn)并進(jìn)行相關(guān)含量的測(cè)定；能根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理與計(jì)算、誤差分析及結(jié)果的判斷，并能規(guī)范書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告；能獨(dú)立地完成整個(gè)項(xiàng)目的測(cè)定工作，具有一定的解決問題的能力。2【知識(shí)目標(biāo)】熟練掌握酸堿滴定的原理及應(yīng)用范圍；掌握酸滴定曲線的繪制及指示劑的選擇方法；了解常用指示劑的變色范圍；理解氯化鋇法測(cè)定工業(yè)氫氧化鈉含量的原理和方法；理解雙指示劑法測(cè)定混合堿各組分的原理和方法。3氫氧化鈉廣泛應(yīng)用于污水處理劑、基本分析試劑、配制分析用標(biāo)準(zhǔn)堿液、少量二氧化碳和水分的吸收劑、酸的中和鈉鹽制造。制造其它含氫氧根離子的試劑；在造紙、印染、廢水處理、電鍍、化工鉆探方面均有重要用途。項(xiàng)目背景4本項(xiàng)目的質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)采用《GB209-2006工業(yè)用氫氧化鈉》和《GBT4348.1-2000工業(yè)用氫氧化鈉中氫氧化鈉和碳酸鈉含量的測(cè)定》。工業(yè)用固體（包括片狀、粒狀、塊狀等）氫氧化鈉主體為白色、有光澤，允許微帶顏色。

表2-1工業(yè)用合成鹽酸的質(zhì)量指標(biāo)項(xiàng)目背景5工業(yè)用固體氫氧化鈉（包括片堿）應(yīng)符合表3-1要求。表3-1

工業(yè)固體氫氧化鈉的質(zhì)量指標(biāo)項(xiàng)目型號(hào)規(guī)格IS-ITIS-DTIS-CTⅠⅡⅠⅡⅠ優(yōu)等品一等品合格品優(yōu)等品一等品合格品優(yōu)等品一等品合格品優(yōu)等品一等品合格品優(yōu)等品一等品合格品氫氧化鈉（以NaOH計(jì)）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥99.0≥98.5≥98.072.0±2.0≥96.0≥95.072.0±2.0≥97.0≥94.0碳酸鈉（以Na2CO3計(jì)）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤0.50.81.00.30.50.81.21.31.60.40.81.01.51.72.5氯化鈉（以NaCl計(jì)）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤0.030.050.080.020.00.082.52.73.02.02.52.81.11.23.5三氧化二鐵（以Fe2O3計(jì)）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤0.0050.0080.010.0050.0080.010.0080.010.020.0080.010.020.0080.010.016液體氫氧化鈉為稠狀液體，工業(yè)用液體氫氧化鈉應(yīng)符合表3-2要求。表3-2

工業(yè)液體氫氧化鈉的質(zhì)量指標(biāo)項(xiàng)目型號(hào)規(guī)格IL-ITIL-DTIL-CTⅠⅡⅠⅡⅠ優(yōu)等品一等品合格品優(yōu)等品一等品合格品優(yōu)等品一等品合格品一等品合格品優(yōu)等品一等品合格品氫氧化鈉（以NaOH計(jì)）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥45.030.042.030.045.042.0碳酸鈉（以Na2CO3計(jì)）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤0.50.81.00.30.50.81.21.31.60.30.51.01.21.6氯化鈉（以NaCl計(jì)）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤0.030.050.080.020.00.082.52.73.04.65.00.70.81.0三氧化二鐵（以Fe2O3計(jì)）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤0.0050.0080.010.0050.0080.010.0080.010.020.0050.0080.010.020.037工業(yè)用氫氧化鈉中氫氧化鈉和碳酸鈉含量的測(cè)定屬于混合堿測(cè)定，可用氯化鋇法和雙指示劑法進(jìn)行測(cè)定。氯化鋇法。試樣溶液中先加入氯化鋇，則碳酸鈉轉(zhuǎn)化為碳酸鋇沉淀，然后以酚酞為指示劑，用鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)，反應(yīng)如下：8雙指示劑法。

Na2CO3相當(dāng)于二元弱堿，用酸滴定時(shí)其滴定曲線上有兩個(gè)pH突躍，因此可利用“雙指示劑”法分別指示第一、第二化學(xué)計(jì)量點(diǎn)的到達(dá)，根據(jù)到達(dá)兩個(gè)化學(xué)計(jì)量點(diǎn)時(shí)消耗的HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，便可判別試樣的組成及計(jì)算各組份含量。9在混合堿試樣中加入酚酞指示劑，此時(shí)溶液呈紅色，用HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定到溶液由紅色恰好變?yōu)闊o色時(shí)，則試液中所含NaOH完全被中和，Na2CO3則被中和到NaHCO3，設(shè)滴定用去的HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積為V1(mL)，反應(yīng)如下：再加入甲基橙指示劑，繼續(xù)用HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定到溶液由黃色變?yōu)槌壬ㄒ部捎娩寮追泳G-甲基紅混合指示劑，由綠色滴至暗紅色為終點(diǎn)）。此時(shí)試液中的NaHCO3（第一步被中和生成）被中和成CO2和H2O。此時(shí)，又消耗的HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積為V2(mL)。10當(dāng)試樣為Na2CO3與NaOH的混合物時(shí)，V1>V2，中和Na2CO3所需HCl是分兩批加入的，兩次用量應(yīng)該相等。即滴定Na2CO3所消耗的HCl的體積為2V2，而中和NaOH所消耗的HCl的體積為(V1–V2)，故計(jì)算NaOH和Na2CO3的含量公式應(yīng)為：11分析：12引導(dǎo)問題（1）采用氯化鋇法和雙指示劑法測(cè)定工業(yè)氫氧化鈉中氫氧化鈉和碳酸鈉含量的最終結(jié)果是否會(huì)有區(qū)別？從原理來說哪個(gè)更加精確？（2）什么是指示劑？指示劑有哪幾種類型？原理分別是什么？（3）什么是滴定曲線?如何根據(jù)酸堿滴定曲線選擇合適的指示劑?（4）酸堿滴定反應(yīng)的終點(diǎn)是如何判斷的？在近終點(diǎn)時(shí)應(yīng)如何操作滴定管？（5）如何計(jì)算酸堿水溶液中的[H+]的濃度？13項(xiàng)目導(dǎo)學(xué)3.1酸堿指示劑3.2滴定曲線與指示劑的選擇143.1.1指示劑變色原理3.1.2常用酸堿指示劑的變色范圍返回3.1酸堿指示劑153.1.1指示劑變色原理

酸堿指示劑：一類有顏色的有機(jī)物（弱酸或弱堿），隨溶液pH的不同結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，而呈現(xiàn)不同顏色，顏色與結(jié)構(gòu)相互關(guān)聯(lián)。

HInH++In-

酸式色堿式色如：有機(jī)弱酸：酚酞、石蕊等；有機(jī)弱堿：甲基橙、甲基紅等。163.1.2常用酸堿指示劑的變色范圍根據(jù)人眼對(duì)顏色的靈敏度：當(dāng)[In-]/[HIn]≥10即pH≥pKHIn+1,呈現(xiàn)

色當(dāng)[In-]/[HIn]≤1/10即pH≤pKHIn-1,呈現(xiàn)

色當(dāng)1/10<[In-]/[HIn]

<10,呈現(xiàn)

色HIn+H2OH3O++In-KHIn=[H3O+][In-][HIn]整理為[H3O+]=KHIn[In-][HIn]pH=pKHIn+lg[In-][HIn]濃度比決定溶液的顏色堿式酸式混合17指示劑的變色范圍：人的視覺能明顯看出指示劑由一種顏色轉(zhuǎn)變成另一種顏色的pH范圍。指示劑的理論變色范圍：pKHIn

1指示劑的實(shí)際變色范圍：實(shí)驗(yàn)測(cè)得的變色范圍。一般小于2個(gè)pH單位。指示劑的理論變色點(diǎn)：當(dāng)[In-]=[HIn]，pH=pKHIn

時(shí)的pH值。3.1.2常用酸堿指示劑的變色范圍18

指示劑的變色區(qū)間越窄越好,有利于提高測(cè)定準(zhǔn)確度?！ぷ兩c(diǎn)(橙)3.7(紅)

(黃)pH=3.1－4.4例：甲基橙的理論變色點(diǎn)pKHIn=3.7

理論變色范圍：pH=2.7-4.7實(shí)際變色范圍:3.1.2常用酸堿指示劑的變色范圍19表2-2常用酸堿指示劑3.1.2常用酸堿指示劑的變色范圍20幾點(diǎn)說明：指示劑加入量多少影響變色敏銳程度；指示劑消耗滴定劑；指示劑應(yīng)適當(dāng)少用；不同酸堿指示劑其變色范圍和理論變色點(diǎn)不同；各種指示劑變色范圍的幅度各不相同，但一般不大于2個(gè)pH單位，大多數(shù)為1.6-1.8個(gè)pH單位。213.2酸堿滴定曲線和指示劑的選擇滴定曲線：酸堿滴定過程中溶液的pH值隨滴定劑加入量的變化而變化的曲線。滴定曲線的作用：確定滴定終點(diǎn)時(shí)，消耗的滴定劑體積；判斷滴定突躍大小；確定滴定終點(diǎn)與化學(xué)計(jì)量點(diǎn)(理論終點(diǎn)）之差；選擇指示劑。22實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：HCl+酚酞為什么最后一滴NaOH的加入，可以使溶液顏色馬上改變？而先前的加入的卻不會(huì)？最后一滴NaOH以0.1000mol/LNaOH溶液滴定20.00mL0.1000mol/LHCl溶液為例。⒈滴定前⒉滴定開始到化學(xué)計(jì)量點(diǎn)前⒊化學(xué)計(jì)量點(diǎn)時(shí)⒋化學(xué)計(jì)量點(diǎn)后。

分四個(gè)階段3.2.1強(qiáng)堿（酸）或強(qiáng)酸（堿）的滴定23

(1)滴定前，加入滴定劑NaOH體積為0.00ml

0.1mol/L鹽酸

溶液的pH=1(2)加入滴定劑體積為19.98mL時(shí)(即滴定誤差為-0.1%):

[H+]=0.1×(20.00-19.98)/(20.00+19.98)=5.0×10-5mol/L

溶液pH=4.324(3)化學(xué)計(jì)量點(diǎn)，加入滴定劑體積為20.00mL，

反應(yīng)完全,溶液中[H+]=10-7mol/L,

溶液的pH=7

(4)化學(xué)計(jì)量點(diǎn)后，加入滴定劑體積為20.02，過量0.02mL(即滴定誤差為+0.1%)：

[OH-]=nNaOH

/V

=(0.1000×0.02)/(20.00+20.02)=5.0×10-5mol/L

pOH=4.3

溶液的pH=14-4.3=9.725滴定曲線：加入堿的體積19.98mLpH=4.30加入堿的體積20.02mLpH=9.70計(jì)量點(diǎn)pH=7.0酚酞變色范圍pH=8.0-9.6突躍范圍pH7.01.0V(NaOH)/mL突躍范圍是指計(jì)量點(diǎn)前后±0.1%誤差范圍內(nèi)溶液pH值的變化范圍。26滴定曲線的討論（指示劑的選擇）：滴定過程中，溶液總體積不斷增加，計(jì)算時(shí)應(yīng)注意：滴定前19.98mL，pH變化慢：4.3-1=3.3；化學(xué)計(jì)量點(diǎn)前后0.04mL(約1滴)，pH發(fā)生突躍變化：9.7-4.3=5.4；滴定終點(diǎn)與化學(xué)計(jì)量點(diǎn)并不一定相同，但相差不超過±0.02mL，滴定誤差不超過±0.1%；符合滴定分析要求。指示劑選擇原則：指示劑的變色范圍全部或一部分在滴定突躍范圍內(nèi)。27※指示劑的選擇

保證測(cè)定結(jié)果有足夠準(zhǔn)確度(相對(duì)誤差±0.1%內(nèi))凡變色范圍全部或部分落在滴定突躍范圍內(nèi)的指示劑(如左圖)●選擇原則

●選擇依據(jù)----滴定突躍范圍還應(yīng)考慮人視覺對(duì)顏色變化的敏感性。（a）0.1000mol·L-1NaOH溶液滴定0.1000mol·L-1HCl溶液20.00mL（b）0.1000mol·L-1HCl溶液滴定0.1000mol·L-1NaOH溶液20.00mL28突躍范圍與濃度的關(guān)系(1)：pH3.3～10.7(2)：pH4.3～9.7(3)：pH5.3～8.7濃度愈大,突躍范圍愈大.合適的濃度:0.1～0.5mol·L-1

用（1）1.000mol·L-1（2）0.1000mol·L-1（3）0.01000mol·L-1NaOH溶液滴定相應(yīng)濃度的

HCl溶液※突躍范圍與酸堿濃度的關(guān)系293.2.2弱酸或弱堿的滴定

現(xiàn)以0.1000mol/LNaOH滴定20mL0.1000mol/LHAc為例：①滴定前HAc

按一元弱酸溶液組成pH值計(jì)算②滴定開始至③化學(xué)計(jì)量點(diǎn)時(shí)NaAc

按一元弱堿化學(xué)計(jì)量點(diǎn)前④化學(xué)計(jì)量點(diǎn)后NaOH+NaAc

按過量NaOH濃度HAc-NaAcNaOHHAc

（1）強(qiáng)堿滴定一元弱酸30●滴定曲線見左圖，與強(qiáng)酸曲線比較的特點(diǎn)有:①曲線起點(diǎn)pH值高。②滴定過程中pH值變化速率不同于滴定強(qiáng)酸。④滴定突躍范圍小pH=7.8~9.7（堿性區(qū)）③計(jì)量點(diǎn)pH=8.73選堿性區(qū)變色的指示劑酚酞、百里酚酞甲基橙、甲基紅

×31●影響滴定突躍范圍大小的因素:①被滴定弱酸的強(qiáng)度②弱酸濃度:酸濃度越大,突躍范圍越大

用強(qiáng)堿直接準(zhǔn)確滴定弱酸的判定依據(jù):

Ka愈大,突躍范圍愈大；

Ka愈小,突躍范圍愈小。當(dāng)Ka<10-7，已無明顯突躍。32各點(diǎn)值的計(jì)算方法與強(qiáng)堿滴定弱酸相似。

突躍范圍：pH=6.3~4.3（酸性區(qū)）計(jì)量點(diǎn)pH=5.28選酸性區(qū)變色的指示劑：甲基橙、甲基紅、溴甲酚綠（2）強(qiáng)酸滴定一元弱堿以0.100