盐酸-氯化铵混合液中各组分含量的测定分析化学实验1

太原师范学院

设计性实验报告

题 目： 盐酸-氯化铵混合液中各组分含量的测定 课程名称： 分析化学实验 姓 名： 学 号： 系 别： 专 业： 班 级： 指导教师（职称）：

实验学期： 至 学年 学期

盐酸-氯化铵混合溶液各组分含量的测定

﹙化学系,化学, ,学号 ﹚

摘要 本实验是为了培养学生对分步滴定实验的协调控制能力。HCl-NH4Cl混合溶液中，HCl是强酸，可以直接准确滴定【1】；NH4+（CKa <10-8）的酸性太弱，可以用甲醛法【2】滴定。加入甲醛溶液将NH4+强化，使其生成（CH2）6N4H+及H+，就可用NaOH标准溶液直接滴定，。先用甲基橙作指示剂，用NaOH标准溶液滴定至溶液由红色变为橙色即为终点；在此溶液中加入一定量的甲醛，用酚酞作指示剂，继续用NaOH标准溶液滴定至终点，及溶液由红色逐渐变为橙色直至黄色，然后又出现为橙色保持半分钟不褪色。平行滴定三份。根据试样量和NaOH标准溶液用量便可计算出HCl和NH4Cl各组分的浓度。该方法简便易操作，且准确度高。

关键词 盐酸-氯化铵混合溶液，甲醛法，酸碱滴定法，指示剂

1引言

通过查阅国内外相关资料可知测定盐酸-氯化铵混合溶液中各组分含量的三种常用方法有：

第一种方案【3】：先取一份溶液用NaOH标准溶液直接滴定，并以酚酞为指示剂，根据反应过程中消耗的NaOH溶液体积即可求出HCl的量；另取一份溶液用沉淀滴定法，用AgNO3溶液滴定并以K2CrO4为指示剂，待反应终止后将沉淀洗涤干净，干燥后在分析天平上准确称量沉淀的质量及可求出HCl和NH4Cl的总量。这种方案的缺点是实验操作繁琐而Cl-可能沉淀不完全，误差较大。

第二种方案【4】是蒸汽法：即取一份混合溶液往其中加入适量的NaOH溶液加热使NH4+全部转化为氨气，再用过量的HCl吸收NH3，最后用NaOH标准溶液反滴定剩余的HCl。根据反应过程中消耗的HCl和NaOH标准溶液即可求出NH4+的量；另取一份溶液用NaOH溶液体积即可求出HCl的量。此方法的缺点是生成的NH3不能被完全吸收导致测量结果偏小，且不易操作。

第三种方案【5】：用连续滴定法，取一份溶液用NaOH标准溶液滴定并用甲基橙作指示剂，待指示剂变色时停止滴定；然后加入酚酞作指示剂继续滴定至溶液变色，根据两次消耗NaOH标准溶液的体积即可求出HCl和NH4Cl混合溶液个组分含量。通过比较可见第三种方案操作简便且准确度相对较高。

本实验采用第三种方案进行盐酸-氯化铵混合溶液中各组分含量的测定。﹙本方法的相对误差约为0.1%，在误差要求范围之内﹚。

2实验原理

2.1 0.10 mol.L-1 NaOH标准溶液的配制和浓度的标定

NaOH标准溶液的配制：因为NaOH不易制纯，在空气中易吸收CO2和水分，因此采用间接配制发配制，及先制取近似浓度的溶液，再用基准物质标定。

NaOH标准溶液浓度的标定：邻苯二甲酸氢钾（KHP）易制的纯品，在空气中不吸水，容易保存，摩尔质量大，是较好的基准物质。标定反应：

KHP+NaOH=KNaP+H2O

反应产物为二元弱酸，其水溶液显微碱性，可选酚酞作指示剂。 2.2 混合溶液的测定原理：

HCl-NH4Cl溶液可视为强酸和弱酸的混合溶液，溶液显酸性，所以选择NaOH为滴定剂，反应方程式为：NaOH + HCl= NaCl + H2O 。而NH4Cl是一元弱酸其解离常数大小Ka =5.610-10 ，c=0.1mol.L-1 。所以 CKa <10-8无法用NaOH直接准确滴定，只能先滴定HCl，反应的第一个计量点为NaCl和溶液（显NH4+的弱酸性，其中Ka=5.610-10，c=0.050mol.L-1 ,由于CKa210Kw,C/Ka>400,故此时溶液pH=5.28故可用甲基红（4.4～6.2）作指示剂），由于NH4+的酸性太弱，所以采用甲醛强化增强其酸度。反应方程式为：

4NH4++6HCHO = (CH2)6N4H++3H++6H2O

反应生成的(CH2)6N4H+和H+﹙Ka=7.110-6﹚可用NaOH标准溶液直接滴定。

反应方程式为： (CH2)6N4H++3H++4OH- = (CH2)6N4+4H2O 反应到第二化学计量点时为(CH2)6N4弱碱溶液，其中Kb=1.410-9，c=0.0250mol.L-1 ,由于CKb>20Kw,C/Kb>400,故 ，pOH=5.23, pH=8.77故采用酚酞（8.2～10.0）作指示剂。

当滴定完毕后，各组分的含量为：

CNaOHmKHPVNaOHMKHP ×1000；

CHCl

VNaOHCNaOHV4

;

CNHVNaOHCNaOH。

V

3实验用品

3.1 仪器：全自动电光分析天平，碱式滴定管﹙50ml﹚，电子秤，移液管(25mL)，容量瓶(250mL)，3个锥形瓶(250mL)，烧杯﹙500 ml，100ml﹚，胶头滴管，玻璃棒，塑料试剂瓶，电炉

3.2 药品：0.1 mol/L HCl和0.1 mol/L NH4Cl混合试液，NaOH（s），酚酞指示剂（2g/L），甲基红指示剂（2g/L），甲醛溶液（1:1已中和），邻苯二甲酸氢钾(KHP)基准物质

4实验步骤

4.1 0.1mol/L NaOH标准溶液的配制与标定 4.1.1 0.1mol/L NaOH的配制

用电子秤称取约2.0g固体NaOH于500mL的烧杯中，加入少量新鲜的或煮沸除去CO2的蒸馏水，边加边搅拌使其完全溶解，然后加水稀释至500mL。转入塑料试剂瓶中，盖紧瓶塞，摇匀备用。 4.1.2 0.1mol/L NaOH的标定

在分析天平上用称量瓶中称取3份0.4-0.5 g的邻苯二甲酸氢钾于烧杯中，加40-50mL蒸馏水在电炉上加热使其完全溶解，待冷却后将溶液定量转移至250mL容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀备用。

用25mL的移液管移取溶液置于250mL锥形瓶中，加入1到2滴酚酞指示剂，充分摇匀，用已配好的0.1mol/L NaOH溶液滴定，待锥形瓶中溶液颜色由无色变

为微红色，且半分钟不退色即为终点。平行测定三份，记录数据并根据消耗NaOH溶液的体积计算NaOH标准溶液的浓度和其相对平均偏差（≤0.2%）。 4.2 混合液中各组分含量的测定 4.2.1 HCl含量的测定

用移液管平行移取三份25.00mL混合液分别置于250mL锥形瓶中，加2滴甲基红指示剂，充分摇匀，用0.1mol/LNaOH标准溶液滴定至溶液呈现橙黄色，并持续半分钟不褪色即为终点，记录所用NaOH溶液的体积，并计算HCl含量和相对平均偏差（≤0.2%）。 4.2.2 NH4Cl含量的测定

在上述溶液中，加入5mL预先中和好的甲醛溶液，加入2滴酚酞指示剂，充分摇匀，放置1分钟，用0.1mol/L NaOH标准溶液滴定至溶液呈现微橙色（黄色与粉红色的混合色），并持续半分钟不褪色即为终点，记录所用NaOH溶液的体积，并计算NH4Cl含量和相对平均偏差（≤0.2%）。

4.3 实验完毕后，将仪器洗涤干净，废液回收到废液桶中，将和仪器放回相应位置，整理好实验台，并登记实验数据。

5实验记录及数据处理

5.1 0.1mol/LNaOH溶液标定的数据处理

项目 m称量瓶+KHP/g M称量瓶+剩余KHP/g mKHP/g VNaOH初读数/mL VNaOH终读数/mL VNaOH/mL cNaOH/ mol/L 平均cNaOH/ mol/L 偏差的绝对值/% 0.00034 1 15.0002 14.5341 0.4661 0.00 22.88 22.88 0.09986 2 14.5341 14.0861 0.4481 0.00 22.04 22.04 0.09934 0.09955 0.00021 0.00009 3 14.0861 13.6385 0.4476 0.00 22.06 22.06 0.09946

相对平均偏差/% NaOH的浓度为：CNaOH5.2 HCl含量的测定

项目 V混合液/mL cNaOH/ mol/L VNaOH初读数/mL VNaOH终读数/mL VNaOH/mL cHCl/ mol/L 平均cHCl/ mol/L wHCl/g/L 平均wHCl/ g/L 偏差的绝对值/% 相对平均偏差/% HCl的浓度为：CHCl0.001 3.640 0.00 25.40 25.40 0.1011 1 0.20 mKHPVNaOHMKHP ×1000

2 25.00 0.09955 0.00 25.03 25.03 0.09967 0.1002 3.637 3.639 0.002 0.05 3 0.00 25.06 25.06 0.09979 3.642 0.003 VNaOHCNaOHV

5.3 NH4Cl含量的测定

项目 V混合液/mL cNaOH/ mol/L VNaOH初读数/mL VNaOH终读数/mL VNaOH/mL NH4Cl的浓度/ mol/L NH4Cl的平均浓度/ mol/L 23.21 48.96 25.75 0.1025 1 2 25.00 0.09955 23.41 49.06 25.65 0.1021 0.1023 23.30 49.02 25.72 0.1024 3

NH4Cl的含量/ g/L NH4Cl的平均含量/ g/L 偏差的绝对值/% 相对平均偏差/% 5.4838 5.4731 5.4784 5.4784 0.0054 0.0053 0.065 0.0000 6实验结果与讨论

6.1 测定结果

本实验采用酸碱滴定法测定0.1 mol/L HCl和0.1 mol/L NH4Cl混合液中各组分的含量，其中所标定NaOH溶液的标准浓度 0.09955 mol/L ；滴定得HCl的浓度为 0.1002 mol/L ，含量为 3.639g/L ；NH4Cl的浓度为 0.1023 mol/L ，含量为 5.4784 g/L 。﹙HCl理论含量是3.646 g/L ，NH4Cl的理论含量是5.349 g/L﹚。实验所得结果与理论值较接近，说明此实验方法较好。 6.2 误差分析

6.2.1 分析天平仪器老化，灵敏度不高，有系统误差；

6.2.2 滴定过程中，有少量溶液滞留在锥形瓶内壁，未用蒸馏水完全冲入溶液中，导致误差；

6.2.3 滴定过程中滴定终点判断有误，读数时有人为误差；

6.2.4 试剂纯度可能不够和蒸馏水中可能含有微量杂质从而引起系统误差。 6.3 注意事项

6.3.1 甲醛溶液对眼睛有很大的刺激，实验中要注意在通风厨中进行； 6.3.2 注意滴定时指示剂的用量，及滴定终点颜色的正确判断； 6.3.3 注意滴定时的正确操作：滴定成线，逐滴滴入，半滴滴入； 6.3.4 确定滴定终点时，要注意在规定时间内不退色再读数； 6.3.5 处理数据时注意有效数字的保留。 6.4 收获体会

分析化学是一门严密的课程，需要我们认真操作好每一步，认真读取数据并准确计算。我们应以严谨的态度对待这门学科。然而滴定分析又是分析化学的基

础，需要我们好好掌握滴定方法，滴定终点的判断以及指示剂的使用等。通过实验我懂得了弱酸强化的基本原理，熟练掌握了甲醛法测定铵盐中铵根离子的含量，学会测定混合液中相关含量的方法。我相信通过做此设计性实验不仅可以熟练分析天平、移液管、滴定管等的使用，还能锻炼我们学会运用已学知识、提高解决问题的能力。

参考文献

[1] 蔡维平.基础化学实验（一）[M].北京:科学出版社,2004,298

[2] 武汉大学,吉林大学,中山大学.分析化学实验（第四版）[M].北京:高等教育出版社,2001,181—183 [3] 宋光泉.通用化学实验技术[M].广州:广东高等教育出版社,1999,85

[4] 华中师范大学,东北师范大学,陕西师范大学,北京师范大学编.分析化学实验[M] (第三版).北京:高等

教育出版社,2001,58-67

（附英文题目、摘要、关键词）

HCl-NH4Cl mix solution each Component content determination

(Chemistry department, Applied chemistry,class102, Learning numbers 2010121213)

The abstract this experiment is to train students to stepwise titration experiment coordination

control ability. HCl-NH4Cl mixed solution, HCl is strong, can direct titration [ 1 ]; NH4 + ( CKa < 10-8 ) acid is too weak, can use formaldehyde method [ 2 ] titration. Formaldehyde solution is added to NH4 + aggrandizement, make its generation ( CH2 ) 6N4H + and H +, NaOH standard solution by direct titration,. Using methyl orange as indicator for first, with the NaOH standard solution titration solution from red to orange to the end; this solution, adding a certain amount of formaldehyde, using phenolphthalein as indicator, continue to use the NaOH standard solution titration to the finish, and solution from red gradually turns orange and yellow, and then there is the orange maintain half minutes do not fade. Three parallel titration. According to the sample volume and NaOH standard solution dosage can then be calculated from the HCl and NH4Cl component concentration. This method is simple and easy in operation, and high accuracy

Keywords HCl-NH4Cl mixed acids , formol-titration method, titrimetry, indicator

（2010.11.8）