实验一 可滴定总酸度的测定

1、深圳大学实验报告课程名称:仪器分析实验实验项目名称:实验一可滴定总酸度的测定学院:化学与化工学院专业:应用化学指导教师:米宏伟陈志行报告人:习雯影学号:2006141075 班级:06应化实验时间:2009-3-18实验报告提交时间:2009-4-1教务处制HnFRTk ln +H nFRTln Hln nFRT 10ln (RT F Es Ex -一、实验目的1、掌握电位滴定的方法及确定化学计量点的方法。2、掌握用玻璃电极测量溶液pH 的基本原理和测量技术。3、巩固手动滴定的操作步骤及原理方法。二、实验原理1、玻璃电极测量原理及技术以玻璃电极作指示电极,饱和甘汞电极作参比电极,用电位法测定溶

2、液的pH 值,组成测量电池的图解表示式为:(-Ag,AgCl 内参比溶液玻璃膜试液KCl (饱和Hg 2Cl 2,Hg(+ 6 5 4 3 2 1电池的电动势等于各相界电位的代数和。即, E (电池=( 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为试液与饱和氯化钾溶液之间的液接电位,Ej ,整理(1式,得:E (电池= E (SCE E (膜 E (Ag,AgCl + Ej (2当测量体系确定后,式中E (SCE 、E (Ag,AgCl 及Ej 均为常数,而E (膜=

3、,合并常数项,电动势可表示为:E (电池= (E (SCE E (Ag,AgCl k + Ej = K = K + 0.059pH (3 其中0.059为玻璃电极在25的理论影响斜率。由于玻璃电极常数项,或说电池的“常数”电位值无法准确确定,故实际中测量pH 值的方法是采用相对方法。即选用pH 值已经确定的标准缓冲溶液进行比较而得到预测溶液的pH 值。为此,pH 值通常被定义为其溶液所测电动势与标准溶液的电动势差有关的函数,其关系式是:pHx = pHs + (4 (4式中的pHx 和pHs 分别为预测溶液和标准溶液的pH 值,Ex 和Es 分别为其相应电动势。该式常称为pH 的实用定义。测定

4、pH 用的仪器pH 电位计是按上述原理设计制成的。例如在25时,pH 计设计pH(s,pH(s,E(s,E(s,S 2112-=为单位pH 变化58mV 。若玻璃电极在实际测量中响应斜率不符合58mV 的理论值,这时仍用一个标准pH 缓冲溶液校准pH ,就会因电极响应斜率与仪器的不一致引入测量误差。为了提高测量的准确度,需用双标准pH 缓冲溶液法将pH 计的单位pH 的电位变化与电极的电位变化较为一致。当用双标准pH 缓冲溶液法时,电位计的单位pH 变化率(S 可校定为:(5(5式中pH (s,1和pH (s,2分别为标准pH 缓冲溶液1和2的pH 值,E (s,1和E (s,2分别为其电动势

5、。代入(4式,得:(6 从而消除了电极影响斜率与仪器原设计值不一致引入的误差。显然,标准缓冲溶液的pH 值是否准确可靠,是准确测量pH 值的关键。2、电位滴定原理用强碱滴定多元酸,例如,用等浓度的NaOH 滴定0.10mol L -1的H 3PO 4,各级解离常数为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-,出现第一个化学计量点;然后H 2 PO

6、 4-继续被中和,生成HPO 42-,出现第二个化学计量点;HPO 42-的Ka 3太小,c Ka 3 <<10-8,不能直接滴定。 准确计算多元酸的滴定曲线,涉及到比较麻烦的数学处理,下面只讨论化学计量点pH 的计算。第一化学计量点:用NaOH 滴定H 3PO 4至第一化学计量点时,产物是H 2 PO 4-,浓度为0.050mol L -1,它是两性物质,因为Ka 2 c << Kw ,溶液的pH 为 H + = =2.0×10-5mol L -1pH=4.70第二化学计量点:H 3PO 4作为二元酸被滴定,产物是HPO 42-,浓度为0.033 mol L

7、 -1,溶液pH 为SEsEx pHs pHx -+=cKa cKa Ka 121+050.0105.7050.0103.6 107.5383+- H + = =2.2×10-10mol L -1pH=9.66第三化学计量点:由于H 3PO 4的Ka 3太小,故HPO 42-不能用常规方法滴定,但加入中性CaCl 2溶液形成Ca 3(PO 42沉淀,可将H +释放出来,这样,HPO 42-就可以准确地定了。 用强碱滴定多元酸时,第一化学计量点附近的pH 突跃大小与Ka 1/Ka 2有关,其他化学计量点也是这样,与相邻两级解离常数的比值有关。如果Ka 1/Ka 2太小,则H n B 未

8、被中和完时,H n-1B -就开始参加反应,致使化学计量点附近H +浓度没有明显的突跃,因而无法确定第一化学计量点。如果检测终点的误差约0.2pH 单位,要保证滴定的误差约为0.3%,Ka 1/Ka 2必须大于105。这一结论可通过计算化学计量点附近终点误差的大小看出。三、仪器与试剂1、实验仪器自动电位滴定仪 2ADZ 2型 精密酸度计 pHS 3C 型 雷磁牌pH 复合电极 E 201C 型2、实验试剂NaOH 溶液 25mL 0.3968 molL -1 未知浓度磷酸(H 3PO 4溶液 20 mL 标准pH 溶液 pH = 4.00 pH = 6.86鲜每日C 果汁样品 340mL 配料

9、:水、白砂糖、橙浓缩汁、柠檬酸、檬酸钠、食用香精、增稠剂、维生素C 、-胡萝卜素四、实验步骤1、电位滴定法测定磷酸滴定曲线及磷酸浓度取25mLNaOH 溶液于250mL 容量瓶中,定容至刻度。在自动电位滴定仪的滴定管中加入蒸馏水,接上仪器电源及装置接口,调节旋塞的松紧程度,使滴定管内的液体呈滴状流出,勿呈线状。将复合电极接口接入精密酸度计的对应接口中,将电极用蒸馏水润洗后,滤纸擦干,使用pH=6.86的标准缓冲溶液对仪器进行定位,033.0103.6100.1033.0104.4(103.6814138+-cKa Kwc (Ka Ka 232+取出电极,同前法润洗后用pH=4.00的标准pH溶

10、液校正仪器斜率。将校正好的电极润洗后再次插入用pH=6.86的标准缓冲溶液中,此时仪器读数应为6.86。用稀释好的NaOH溶液润洗电位滴定仪的滴定管。分别取10ml磷酸溶液加入两个100ml 容量瓶中,加水定容至刻度.取一烧杯,加入20ml稀释好的磷酸溶液及搅拌子,插入复合电极,开始进行滴定。记下滴定过程中pH值的变化以及对应的NaOH体积,绘制磷酸的滴定曲线。2、手动滴定法测定磷酸浓度取3个250ml锥形瓶分别加入20ml稀释好的磷酸溶液以及34滴酚酞,用稀释好的NaOH进行手动滴定。3、电位滴定法测定果汁样品酸度向烧杯中加入20ml鲜每日C果汁样品,放入搅拌子,插入复合电极,开始进行滴定。

11、4、手动滴定法测定果汁样品酸度。取2个250ml锥形瓶分别加入20ml鲜每日C果汁样品以及34滴酚酞,用稀释好的NaOH进行手动滴定。五、实验数据及结果1、实验数据编号 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编号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编号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编号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编号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 编号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编号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 编号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 编号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 编号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 编号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 手动滴定法测定磷酸浓度编号 1 2 3 V NaOH / ml8.70 8.75 8.70表3 电位滴定法测定果汁样品酸度编号 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 编号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 编号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编号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 编号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 编号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 手动滴定法测定果汁样品酸度编号 1 2V NaOH / ml16.20 16.142、实验结果电位滴定法测定磷酸滴定曲线及磷酸浓度根据表1中数据,以V NaOH / ml为横坐标,pH值为纵坐标作H3PO4滴定曲线,结果如图1所示。 HpV NaOH / ml图1 H3PO4电位滴定曲线对H 3PO 4滴定曲线的各点进行一阶近似微分,得图2所示曲线: m

20、 a x i m u mV NaOH / ml图2 H 3PO 4电位滴定曲线的一阶微分数据处理结果图由图2可得两个极大值点,对应的NaOH 滴定毫升数分别为4.30ml 与8.72ml 。由表1可分别查得这两点所对应的pH 值为4.66与9.20。由此得出,第一化学计量点与第二化学计量点的pH 值分别为4.66与9.20。第一化学计量点时所消耗的NaOH 体积与磷酸浓度关系为:43431PO H NaOH PO H V V C C =其中V 1为第一化学计量点时所消耗的NaOH 体积。已知滴定所用的NaOH 浓度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为稀释10倍后的样品磷酸溶液。因此,原样品磷酸溶液的浓度为0.08531 molL -1,pH=1.07。 手动滴定法测定磷酸浓度手动滴定法测定磷酸浓度,滴定终点时所消耗的NaOH 体积与磷酸浓度关系为:434321PO H NaOH NaOH PO H V V C C =已知滴定所用的NaOH 浓度C NaOH =0.03968 molL -1;43PO H V = 20.00ml ,根据表2数据计算样品磷酸溶液浓度。第一组:V NaOH =8.70ml 0

22、0.2070.803968.02143=PO H C =0.008630 molL -1即原样品磷酸溶液浓度为0.08630 molL -1。第二组:V NaOH =8.75ml 00.2075.803968.02143=PO H C =0.008680 molL -1即原样品磷酸溶液浓度为0.08680 molL -1。 第三组:V NaOH =8.70ml 00.2070.803968.02143=PO H C =0.008630 molL -1即原样品磷酸溶液浓度为0.08630 molL -1。平均值: 43PO H C =(0.08630+0.08680+0.08630/ 3 =0.

23、08647 molL -1pH =1.06 电位滴定法测定果汁样品酸度根据表3数据绘制果汁样品的电位滴定曲线,结果如图3所示。 p HV NaOH / ml图3 果汁样品的电位滴定曲线对图3中各数据点进行一阶近似微分,得如图4所示的一阶微分曲线。 V NaOH / mlm a x i m u m图4 果汁样品的电位滴定曲线的一阶微分曲线图4中最大值对应的NaOH体积为16.09ml,根据表3数据查得V NaOH=16.09ml时,pH=7.78。六、结果与讨论本实验,分别以磷酸溶液、果汁样品为测定对象。使用浓度为0.3968mol/L的NaOH溶液为滴定液,分别采用手动滴定、电位滴定两种测定方法,测定了磷酸溶液的电位滴定曲线、溶液pH值,果汁样品的电位滴定曲线、曲线化学计量点pH值。电位滴定法测定磷酸溶液pH值为