【实验目的】
1. 了解弱酸强化的基本原理
2. 掌握甲醛法测定氨态氮的原理和操作方法。 3. 熟练掌握酸碱指示剂的选择原理。
【实验原理】
1.NaOH标准溶液的标定
用基准物质(邻苯二甲酸氢钾,草酸)准确标定出NaOH溶液的浓度 本实验所用基准物为邻苯二甲酸氢钾
邻苯二甲酸氢钾:优点:易制得纯品,在空气中不吸水,易保存,摩尔质量大,与NaOH反应的计量比为1:1。
KHC8H4O4在100~125℃下干燥1~2h后使用。
化学计量点时,溶液呈弱碱性(pH≈9.20),可选用酚酞作指示剂。
2.铵盐中氮含量的测定:
将甲醛与一定量的铵盐作用,生成相当量的酸(H)和质子化的六次甲基四铵盐(Ka
=7.1×10),反应如下:
4NH4 + 6HCHO = (CH2)6N4H + 3H + 6H2O
生成的H和质子化的六次甲基四胺(Ka=7.1×10),均可被NaOH标准溶液准确滴定(弱酸NH4被强化)。
(CH2)6N4H+3H+4NaOH = 4H2O + (CH2)6N4 + 4Na
4mol NH4 相当于4mol的 H 相当于4mol的 OH 相当于4mol的 N。所以氮与NaOH 的化学计量数比为1。
化学计量点时溶液呈弱碱性(六次甲基四胺为有机碱),可选用酚酞作指示剂。 终点:无色→微红色(30S内不褪色)
注意:(1)若甲醛中含有游离酸(甲醛受空气氧化所致,应除去,否则产生正误差),应事先以酚酞为指示剂,用NaOH溶液中和至微红色(pH≈8)
(2)若试样中含有游离酸(应除去,否则产生正误差),应事先以甲基红为指示剂,用NaOH溶液中和至黄色(pH≈6)(能否用酚酞指示剂?) 【仪器和试剂】
碱式滴定管(50 ml); 移液管(25ml);锥形瓶(250ml);烧杯(50ml);容量瓶(250
+
+
-+
+
+
++
-6
+
+
+
-6
+
ml)
NaOH 溶液(0.1mol/L); 浓HCl; 甲基红指示剂(2g/L,60%乙醇溶液或其钠盐的水溶液);酚酞指示剂(2g/L乙醇溶液);甲醛(18%即1:1)。 【实验步骤】
1.0.1mol·LNaOH溶液的标定
用差减法准确称取0.4~0.6g已烘干的邻苯二甲酸氢钾三份,分别敲入三个已编号的250mL锥形瓶中,加40~50mL水溶解(可稍加热以促进溶解),2~3d酚酞,用NaOH溶液滴定至微红色(30S内不褪),记录VNaOH,计算C NaOH和标定结果的相对偏差(应小于或等于±0.2%,否则需重新标定)。
2.试样中含氮量的测定
(1)准确称取2-3 g的(NH4)2SO4于小烧杯中,用适量蒸馏水溶解,定量地转移至250 ml 容量瓶中,用蒸馏水稀释至刻度,摇匀。
(2) 用移液管移取试液25.00 ml于250 ml锥形瓶中,加1滴甲基红指示剂, 用0.1 mol/L的 NaOH溶液中和至黄色。加入10ml已中和的(1:1)甲醛溶液,再加入1~2滴酚酞指示剂摇匀,静置一分钟后(强化酸),用0.1 mol/L NaOH 标准溶液滴定至溶液呈微橙色,并持续半分钟不褪,即为终点(终点为甲基红的黄色和酚酞红色的混合色)。记录滴定所消耗的NaOH 标准溶液的读数,平行做3次。根据NaOH 标准溶液的浓度和滴定消耗的体积,计算试样中氮的含量和测定结果的相对偏差。 【实验结果】
表1 0.1 mol/L NaOH溶液的标定
记录项目
KHC8H4O4质量(g)
消耗NaOH溶液体积VNaOH/mL CNaOH / mol/L
1
2
3
-1
表2 硫酸铵中含氮量的测定(甲醛法)
项目 m(试样)(g)
(NH4)2SO4溶液总体积(mL) 滴定时移取V(NH4)2SO4(mL) CNaOH (mol·L-1) VNaOH(mL)
试样的含氮量(%) 含氮量的平均值(%) 相对偏差 平均相对偏差
1
2
3
思考题
1. NH4+为NH3的共轭酸,为什么不能直接用NaOH溶液滴定? 2.NH4NO3, NH4CI或NH4HCO3中的含氮量能否用甲醛法测定?
3.为什么中和甲醛中的游离酸用酚酞指示剂,而中和(NH4)2SO4试样中的游离酸用甲基红指示剂?
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