(NH4)2SO4-NH4Cl混合液中.doc

定量分析综合实验报告（NH4）2SO4-NH4Cl混合液中，各组分浓度的测定实验方案实验目的1，分别测定NH4Cl和（NH4）2SO4的混合物中各组分的浓度；2，练习使用甲醛法测定含氮量，银量法测定氯的浓度，重量法测定硫酸根的浓度。实验内容一，NH4的测定（甲醛法）实验原理：由于铵盐中NH4+的酸性太弱，Ka=5.610-7 （pH=6.3）。故无法用NaOH标准溶液直接滴定。因此，工业生产中普遍采用甲醛法测定铵盐中的含氮量。将铵盐与甲醛作用，定量生成六亚甲基四铵盐和H+，其具体反应如下所示：4 NH4+ + 6HCHO = (CH2)6N4H+ + 3H+ + 6H2O生成的H+和(CH2)6NH4+ ：Ka 7.110-6 (pH=5.6)，可用NaOH标准溶液滴定。(CH2)6NH4+ + OH- =(CH2)6N4+ H2O计量点时产物为六亚甲基四胺(CH2)6N4，其水溶液显微碱性。因此，在滴定终点时可采用酚酞作为指示剂，达到终点时试液由无色变为微红色。二，Cl的测定1，银量法实验原理：在中性至弱碱性范围内(pH在6.510.5)，以铬酸钾为指示剂，用硝酸银滴定氯化物时，由于氯化银的溶解度小于铬酸银的溶解度，氯离子首先被完全沉淀出来后，然后铬酸盐以铬酸银的形式被沉淀，产生砖红色，指示滴定终点到达。该沉淀滴定的反应如下：AgCl-AgCl2AgCrO42-Ag2CrO4(砖红色)该方法适用的氯离子浓度范围为10500mgL的氯化物，当氯离子含量过高时，可适当加水稀释。2，铁铵钒法实验原理：在酸性条件下（pH1）加入过量的硝酸银(AgNO3)标准溶液，而Cl-仍能与Ag+生成沉淀的原理。设计用铁铵矾NH4Fe(SO4)2作指示剂的测定方法，过量的Ag+用硫氰化铵（NH4SCN）标准溶液返滴定，当达到终点时，SCN-与Fe3+生成红色络合物，使溶液变色，即为滴定终点。Cl- + Ag+ AgCl（白色）SCN- + Ag+ AgSCN（白色）SCN- + Fe3+ FeSCN2+（红色络合物）水样中氯化物(Cl-)含量将按照下式计算： (mg/L) 式中：VAg 硝酸银标准溶液加入的体积； 滴定水样时消耗硫氰酸铵标准溶液体积； 空白试验时消耗硫氰酸铵标准溶液体积；T 硫氰酸铵标准溶液的滴定度；VS 水样的体积，mL。三，SO42-含量的测定1，重量法实验原理：将样品溶解于水后，用稀盐酸酸化后加热至沸，在不断搅拌下慢慢的加入氯化钡溶液，所得沉淀经过过滤、洗涤、烘干、灼烧后，以硫酸钡形式称量，即可求得样品中硫酸根的含量。Ba2+ + SO42- BaSO4 (白色)2，EDTA络合滴定实验原理：在酸性条件下,先用过量的氯化钡将溶液中SO42-的完全沉淀,溶液经过滤,沉淀硫酸钡经洗涤后,将其溶解于加入定量氨水的 EDTA 溶液中,过量的 EDTA 以锌标准溶液回滴,以铬黑 T 为指示剂,可测定溶液中硫酸盐的浓度。硫酸盐质量浓度( mg/L ) =(V0 - V1)C 96.06 1000/ V式中:V 水样的体积,mL ; V0 滴定空白溶液所消耗锌标准溶液的体积,mL ;V1 滴定样品所消耗锌标准溶液的体积,mL ;C 锌标准溶液的浓度,mol/ L（NH4）2SO4-NH4Cl混合液中，各组分浓度的测定摘要：本实验主要针对氯化铵和硫酸铵混合试样的组成成分，应用所学的化学方法对组分离子进行分别测定，归纳总结出待测离子的最佳方案，如氯离子采用银量法，硫酸根采用重量法，铵根离子采用甲醛法。关键词：混合试样，NH4Cl，（NH4）2SO4，测定。本实验需要测定两种试样的含量，由于它们相互之间没有干扰，故我们采取各自的最佳方法分别测定各离子的含量。因为NH4+不稳定，故在配置好样品后，最先做NH4+离子含量的测定。1， NH4+离子含量的测定（甲醛法）11 实验原理由于铵盐中NH4+的酸性太弱，Ka=5.610-7 （pH=6.3）。故无法用NaOH标准溶液直接滴定。因此，工业生产中普遍采用甲醛法测定铵盐中的含氮量。将铵盐与甲醛作用，定量生成六亚甲基四铵盐和H+，其具体反应如下所示：4 NH4+ + 6HCHO = (CH2)6N4H+ + 3H+ + 6H2O生成的H+和(CH2)6NH4+ ：Ka 7.110-6 (pH=5.6)，可用NaOH标准溶液滴定。(CH2)6NH4+ + OH- =(CH2)6N4+ H2O计量点时产物为六亚甲基四胺(CH2)6N4，其水溶液显微碱性。因此，在滴定终点时可采用酚酞作为指示剂，达到终点时试液由无色变为微红色。12 仪器和试剂 （1）仪器 25mL碱式滴定管；250mL容量瓶；25mL移液管； 1000mL试剂瓶； 250mL锥性瓶、烧杯；10、100mL量筒；洗瓶；玻璃棒；滴管；表面皿；吸耳球；托盘天平；电子分析天平。 （2）试剂 氢氧化钠（AR）；邻苯二甲酸氢钾；0.2%乙醇酚酞溶液；40%甲醛；硫酸铵、氯化铵试样，酚酞指示剂。 （3）试剂的配制 酚酞指示剂：称取0.58酚酞溶于50mL95乙醇和50 mL的水溶液中。 0.1 mol/L NaOH溶液：在台称上取NaOH固体2 g于小烧杯中，加入50 mL蒸馏水使其溶解，稍冷后转入500 mL试剂瓶中，加水450 mL，用橡皮塞塞好瓶口，摇匀。 NaOH溶液的标定：准确称取0.40.5 g邻苯二甲酸氢钾三份（分析天平；差量法；有效数字，小数点后四位），分别置于250 mL锥形瓶中，加水4050 mL溶解后，滴加酚酞指示剂12d，用NaOH溶液滴定至溶液呈微红色，30秒内不褪色，即为终点。平行测定三份。 NH4Cl 和（NH4）2SO4混合试样：用电子天平准确地称量0.15-0.20g NH4Cl和0.85-0.90g（NH4）2SO4固体于小烧杯中。用大约30ml蒸馏水将固体溶解定容于250.00ml容量瓶中。13实验步骤用移液管移取25.00mL溶液于250mL锥形瓶中，加入5ml中性甲醛溶液，12滴酚酞，摇匀，静置1min后，用0.10mol/LNaOH标准溶液滴定至溶液呈淡红色且半分钟不褪色为终点。平行测定三份，计算试样中的含氮量及相对平均偏差。14 数据处理（1）NaOH的标定 序号 数据项目123mKHP/g0.31980.44920.4444VNaOH/ml16.6523.2823.15CNaOH/mol/L0.094150.094580.09410CNaOH/mol/L0.09427di0000120.000310.00017相对平均偏差/%021（2）NH4+离子含量的测定 序号 数据项目123V（试样）/ml250025002500V(NaOH)/ml128812841292C(NH4+)006476006456006496C(NH4+)/mol/L006476di000000000020000020相对平均偏差/%02115 问题和讨论（1）.铵盐中氮的测定为何不采用NaOH直接滴定法？答：因NH4+的Ka=5.610-10，其Cka10-8,酸性太弱，所以不能用NaOH直接滴定。（2）. 为什么中和甲醛试剂中的甲酸以酚酞作指示剂；而中和铵盐试样中的游离酸则以甲基红作指示剂？答：甲醛试剂中的甲酸以酚酞为指示剂用NaOH可完全将甲酸中和，若以甲基红为指示剂，用NaOH滴定，指示剂变为红色时，溶液的pH值为4.4，而甲酸不能完全中和。铵盐试样中的游离酸若以酚酞为指示剂，用NaOH溶液滴定至粉红色时，铵盐就有少部分被滴定，使测定结果偏高。（3）.NH4HCO3中含氮量的测定，能否用甲醛法？答：NH4HCO3中含氮量的测定不能用甲醛法,因用NaOH溶液滴定时，HCO3-中的H+同时被滴定，所以不能用甲醛法测定。16 注意事项（1）定容时注意不要过量；（2）洗涤时试液不能过量；（3）反应应充分；（4）甲醛应一份一份地加以免污染空气；（5）滴定时不要过量。（6）甲醛溶液对眼睛有很大的刺激，实验中要注意通风。2Cl-离子含量的测定（摩尔法）21 实验原理在中性至弱碱性范围内(pH在6.510.5)，以铬酸钾为指示剂，用硝酸银滴定氯化物时，由于氯化银的溶解度小于铬酸银的溶解度，氯离子首先被完全沉淀出来后，然后铬酸盐以铬酸银的形式被沉淀，产生砖红色，指示滴定终点到达。该沉淀滴定的反应如下：AgCl-AgCl2AgCrO42-Ag2CrO4(砖红色)该方法适用的氯离子浓度范围为10500mgL的氯化物，当氯离子含量过高时，可适当加水稀释。22仪器和试剂（1）仪器 250ml锥形瓶,25ml滴定管，吸管。（2）试剂 高锰酸钾（0.05molL），30乙醇，95硫酸溶液（0.10molL），氢氧化钠溶液（0.05molL），硝酸银，铬酸钾，酌酞指示剂。（3）试剂的配制 硝酸银标准溶液C(AgNO3)0.0141molL：称取2.3950g硝酸银(AgNO3)，溶于蒸馏水中，在容量瓶中稀释至1000mL，贮于棕色瓶中。 铬酸钾溶液50gL：称取58铬酸钾(K2CrO4)溶于少量蒸馏水中，滴加硝酸银溶液至有红色沉淀生成。摇匀，静置，然后过滤并用蒸馏水将滤液稀释至100mL。 酌酞指示剂溶液：称取0.58酚酞溶于50mL95乙醇中。23 实验步骤（1）用吸管吸取25mL试样(若氯化物含量高，可取适量水样用蒸馏水稀释至50mL)，置于锥形瓶中。另取一锥形瓶加入25mL蒸馏水作空白试验。（2）如水样pH值在6.510.5范围时，可直接滴定，超出此范围的水样应以酚酞作指示剂，用稀硫酸或氢氧化钠的溶液调节至红色刚刚退去。（3）加入1mL铬酸钾溶液，用硝酸银标准溶液滴定至砖红色沉淀刚刚出现即为滴定终点。同法作空白滴定。24 数据处理Cl-离子含量的测定 序号项目 数据123空白对照(水样)V(试样)/ml25.0025.0025.00000V(AgNO3)/ml21.5421.4821.420.41C(Cl-)/mol/L0.011920.011880.01185/C Cl-/mol/L0.01188|di|0.000040.000000.00003/相对平均偏差/%0.1925 问题和讨论（1）配制好的AgNO3溶液要贮于棕色瓶中，并置于暗处，为什么？答：AgNO3见光分解,故配制好的AgNO3溶液要保存于棕色瓶中,并置于暗处.（2）做空白测定有何意义？K2Cr2O7溶液的浓度大小或用量多少对测定结果有何影响？答：做空白测定主要是扣除蒸馏水中的Cl-所消耗AgNO3标准溶液的体积。使测定结果更准确.K2Cr2O7的浓度必须合适,若太大将会引起终点提前，且溶液本身的黄色会影响终点的观察；若太小又会使终点滞后，都会影响滴定的准确度。根据计算，终点时 的浓度约为510-3 mol/L为宜。（3）能否用莫尔法以NaCl标准溶液直接滴定Ag+？为什么？答：莫尔法不适用于以NaCl标准溶液直接滴定Ag+。因为在Ag+试液中加入指示剂KCrO4后，就会立即析出Ag2CrO4沉淀。用NaCl标准溶液滴定时，Ag2CrO4再转化成的AgCl的速度极慢，使终点推迟。26 注意事项（1）最适宜的pH范围为6.510.5;若有铵盐存在，为了避免Ag(NH3)2+生成，溶液pH范围应控制在6.57.2为宜。（2）AgNO3见光析出金属银2AgNO3 光 2Ag+NO2+O2，故需保存在棕色瓶中；AgNO3若与有机物接触，则起还原作用，加热颜色变黑，故勿使AgNO3与皮肤接触。（3）实验结束后，盛装AgNO3溶液的滴定管应先用蒸馏水冲洗23次，再用自来水冲洗，以免产生AgNO3沉淀，难以洗净。含银废液应予以回收，切不能随意倒入水槽。27 其他方法测定Cl-离子含量（铁铵钒法）在酸性条件下（pH1）加入过量的硝酸银(AgNO3)标准溶液，溶液中CO32-、SO32-、PO43-、聚羧酸盐和有机膦等干扰离子不能与Ag+生成沉淀，而Cl-仍能与Ag+生成沉淀的原理。设计用铁铵矾NH4Fe(SO4)2作指示剂的测定方法，过量的Ag+用硫氰化铵（NH4SCN）标准溶液返滴定，当达到终点时，SCN-与Fe3+生成红色络合物，使溶液变色，即为滴定终点。Cl- + Ag+ AgCl（白色）SCN- + Ag+ AgSCN（白色）SCN- + Fe3+ FeSCN2+（红色络合物）用此法测定时，由于AgCl的溶解度比AgSCN大，当剩余的Ag+被滴定完毕后，过量的SCN-将与AgCl发生沉淀转化，使的FeSCN2+红色不能及时出现，或已经出现的红色随摇动而又消失。因此必须继续滴加SCN ，但此时的终点与计量点会相差甚远，故要AgCl沉淀完毕再滤去。这样手续繁杂，且操作不当将造成较大误差。3， SO42-离子含量的测定(重量法)31实验原理将样品溶解于水后，用稀盐酸酸化后加热至沸，在不断搅拌下慢慢的加入氯化钡溶液，所得沉淀经过过滤、洗涤、烘干、灼烧后，以硫酸钡形式称量，即可求得样品中硫酸根的含量。32仪器和试剂（1）仪器电子天平、烧杯、吸量管、表面皿、玻璃棒、胶头滴管、中（慢）速定量滤纸、玻璃漏斗、瓷坩锅、干燥器、试管。（2）试剂2mol/LHCl 溶液、BaCl2H2O122g/L、0.1mol/L硝酸银、0.025mol/LEDTA、甲基红指示剂（2g/L）,乙醇。（3）试剂的配制 硝酸银溶液C(AgNO3)0.1molL：称取1.7160g硝酸银，溶于蒸馏水中，在容量瓶中稀释至100mL，贮于棕色瓶中。甲基红指示剂（2g/L）：0.2g指示剂溶于100ml60%乙醇中。0.025mol/LEDTA：称取4.0g乙二胺四乙酸二钠于500ml烧杯中，加200ml水，温热使其溶解完全，转移到500ml容量瓶中用蒸馏水定容。33 实验步骤（1）空瓷坩锅的恒重：洗净两个瓷坩锅，晾干，编号，然后在 800 850马沸炉中灼烧。第一次灼烧时间 30 45min，取出放冷后，转入干燥器中冷却至室温后称重，然后再放入同样温度的马沸炉中，进行第二次灼烧时间15 20min，取出放冷后，转入干燥器中冷却至室温后再称重。如此操作直到相邻两次称量结果相差不超过 0.3mg，即为恒重。（2）沉淀的制备：称取50g氯化钡样品，精确0.1g，置于400ml烧杯中，加200ml水溶解，加2滴甲基红指示剂，滴加盐酸溶液至刚变红，再过量2ml，在石棉网上加热近沸，勿使溶液沸腾，以防溅失，冷却，用中速滤纸过滤，用水洗涤5次，每次约10ml，将滤液和洗液收集到500ml烧杯中，加热至近沸，在不断搅拌下，先加入6mlEDTA溶液，再慢慢加入25ml试样，继续沸腾15min，冷却，盖上表面皿，将玻璃棒靠在烧杯嘴边，沸水浴上保温2h（要经常不断搅拌）。（3）溶液自然冷却后，室温下用慢速定量滤纸过滤，先将上层清液倾注在滤纸上，再用温水洗涤 34 次，每次用水约510ml，洗涤时均用倾泻法过滤。然后将沉淀小心转移至滤纸上，并用一小片滤纸擦净烧杯壁（该滤纸是折叠滤纸时撕下的小片）。将此滤纸片放入漏斗内的沉淀上，再用水洗涤沉淀至无氯离子为止（检查方法：用小试管收集 2ml滤液，加入2滴硝酸银，若无白色沉淀产生，表示氯离子以洗净）。（4）利用玻璃棒把滤纸和沉淀从漏斗中取出，折卷成小包，把沉淀包在里面，特别注意，勿使沉淀有任何损失。将滤纸包装进已质量恒重的坩埚中。使滤纸层较多一边向上。在电炉上干燥、炭化，在800850马沸炉中灼烧至恒重（方法同空坩埚的恒重）。34 数据处理SO42-离子含量的测定项目数据试样质量/g(0.1787+0.8513)/10=0.1030灼烧后坩埚质量/g30.9452沉淀和坩埚总量/g31.0508沉淀质量/g0.1056SO42质量分数/%60.30C（SO42）/mol/L00258835 问题和讨论（1）沉淀BaSO4时为什么要在稀溶液中进行？不断搅拌的目的是什么？答：沉淀BaSO4时要在稀溶液中进行，溶液的相对饱和度不至太大，产生的晶核也不至太多，这样有利于生成粗大的结晶颗粒。不断搅拌的目的是降低过饱和度，避免局部浓度过高的现象，同时也减少杂质的吸附现象。（2）为什么沉淀BaSO4时要在热溶液中进行，而在自然冷却后进行过滤？趁热过滤或强制冷却好不好？答：沉淀要在热溶液中进行，使沉淀的溶解度略有增加，这样可以降低溶液的过饱和度，以利于生成粗大的结晶颗粒，同时可以减少沉淀对杂质的吸附。为了防止沉淀在热溶液中的损失，应当在沉淀作用完毕后，将溶液冷却至室温，然后再进行过滤。（3）洗涤沉淀时，为什么用洗涤液要少量、多次？为保证BaSO4沉淀的溶解损失不超过0.1%，洗涤沉淀用水量最多不超过多少毫升？答：为了洗去沉淀表面所吸附的杂质和残留的母液，获得纯净的沉淀，但洗涤有不可避免的要造成部分沉淀的溶解。因此，洗涤沉淀要采用适当的方法以提高洗涤效率，尽可能地减少沉淀地溶解损失。所以同体积的洗涤液应分多次洗涤，每次用15-20mL洗涤液。（4）本实验中为什么称取0.4-0.5g BaCl22H2O试样？称样过多或过少有什么影响？答：如果称取试样过多，沉淀量就大，杂质和残留母液难洗涤；称取试样过少，沉淀量就少，洗涤造成的损失就大。36 注意事项（1）恒重过程中，要保持各种条件的一致性，如干燥器放置的位置，时间等。（2）灼烧温度不能太高，若超过 950，可能有部分硫酸钡分解。37 其他方法测定SO42-离子含量（EDTA法）在酸性条件下,先用过量的氯化钡将溶液中SO42-的完全沉淀,溶液经过滤,沉淀硫酸钡经洗涤后,将其溶解于加入定量氨水的 EDTA 溶液中,过量的 E