106 无机及分析化学实验

实验二十 混合碱的测定（双指示剂法）

一、实验目的

1.掌握双指示剂法测定混合碱中NaOH和Na2CO3含量的原理和方法 2.了解混合指示剂使用及其优点

二、实验原理

工业混合碱通常是Na2CO3 与NaOH或Na2CO3与NaHCO3混合物。欲测定同一试样中各组分的含量，可用标准酸溶液进行滴定分析。根据滴定过程中pH值变化的情况，选用两种不同的指示剂分别指示终点，这种方法称为双指示剂法。此法简便、快速，在实际生产中普遍应用，但准确度不高。

首先在混合碱溶液中加入酚酞指示剂（变色的pH值范围8.0～10.0），用HCl标准溶液滴定到溶液颜色由红色变为无色时，混合碱中的NaOH与HCl完全反应（产物NaCl+H2O）而Na2CO3与HCl反应一半生成NaHCO3，反应产物的pH值约为8.3。设此时消耗HCl标准溶液的体积为V1 mL。然后，再加入甲基橙指示剂（变色的pH值范围3.1～4.4），继续用HCl标准溶液滴定到溶液颜色由黄色转变为橙色时，溶液中NaHCO3与HCl完全反应（产物NaCl+H2CO3），化学计量点时pH值为3.8～3.9。设此时消耗HCl标准溶液的体积为V2 mL。

当V1 > V2 时，试样为Na2CO3 与NaOH的混合物。滴定Na2CO3所需的HCl是由两次滴定加入的，并且两次的用量应该相等。因此滴定NaOH消耗HCl的体积为（V1 -V2）mL。则试样中Na2CO3 和NaOH的质量分数分别为：

c(HCl)mol?L?1?V2?10?3L?M(Na2CO3)g?mol?1?(Na2CO3)??100

m(样品质量）gc(HCl)mol?L?1?(V1?V2)?10?3L?M(NaOH)g?mol?1?(NaOH)??100

m(样品质量）g当V1 < V2 时，试样为Na2CO3 与NaHCO3的混合物，此时V1为将Na2CO3滴定NaHCO3所消耗的HCl溶液的体积，故Na2CO3所消耗HCl溶液的体积为2V1 ，滴定NaHCO3所消耗的HCl溶液的体积为（V2-V1）mL。则试样中Na2CO3 和NaHCO3的质量分数分别为：

c(HCl)mol?L?1?V1?10?3L?M(Na2CO3)g?mol?1?(Na2CO3)??100

m(样品质量）gc(HCl)mol?L?1?(V2?V1)?10?3L?M(NaHCO3)g?mol?1?(NaHCO3)??100

m(样品质量）g双指示剂法中，传统的方法是先用酚酞指示剂，后用甲基橙指示剂，用HCl标准溶液滴定。由于酚酞变色不敏锐，人眼观察这种颜色变化的灵敏度较差，因此常选用甲酚红-百里酚蓝混合指示剂。甲酚红变色范围的pH值为6.7（黄）～ 8.4（红），百里酚蓝色范围的pH值为8.0（黄）～ 9.6（蓝），混合后变色点的pH值8.3，酸色呈黄色，碱色呈紫

第四章 定量化学分析

107

色。用HCl滴定剂滴定溶液由紫色变为粉红色，即为终点。本实验用甲酚红-百里酚蓝混合指示剂代替酚酞指示剂。

三、仪器与试剂 1.仪器

分析天平 50mL酸式滴定管 25mL移液管 150mL容量瓶 常用玻璃仪器若干 2.试剂

-1

工业混合碱试样 HCl标准溶液（约为0.2mol?L ） 甲基橙水溶液（0.1%） 甲酚红-百里酚蓝混合指示剂 （一份0.1%甲酚红钠水溶液和三份0.1%百里酚蓝钠盐水溶液混合即可）

四、实验内容

下面分析试样实验，使用实验十六中标定的 HCl标准溶液。

(1)称量及溶解试样 在分析天平上用递减称量法称取2.5～3.0g（准确至0.1mg）工业混合碱于100mL烧杯中，加入少量的去离子水溶解，必要时可加热促使溶解。待冷却后，将溶液定量转移于150mL容量瓶，加水稀释至刻度，充分摇动均匀。

(2)混合碱的测定 用25mL移液管平行移取稀释的工业混合碱三份，分别放入250mL锥形瓶中，各加1～2滴甲酚红-百里酚蓝混合指示剂，摇匀。用HCl标准溶液分别滴定到溶液由紫色变为粉红色，即为反应第一终点，记录所消耗HCl标准溶液的体积V1。然后，再加入1～2滴的甲基橙指示剂，继续用HCl标准溶液滴定到溶液由黄色变为橙色，即为反应第二终点，记录所消耗HCl标准溶液的体积V2。根据HCl标准溶液的浓度和消耗的体积，按照原理部分所述的公式计算工业混合碱中各组分的含量。

五、实验数据记录与处理

（见下表---工业混合碱中各组分含量的测定）

六、思考题

1.混合碱中各组分含量是怎样测定的？ 2.食用碱的主要成分是Na2CO3，常含有少量的NaHCO3，能否以酚酞问指示剂测定Na2CO3

含量？

3.为什么用移液管移液时，必须要用被装溶液润洗，而锥形瓶却不必用被装溶液润洗？

108 无机及分析化学实验

工业混合碱中各组分的含量的测定

编号 实验项目 倾出前(称量瓶+试样)质量 倾出后(称量瓶+试样)质量 试样的质量 容量瓶的体积 移出试样溶液的体积 第二滴定终点HCl溶液的读数 第一滴定终点HCl溶液的读数 HCl溶液 初读数 消耗HCl溶液体积 V1 消耗HCl溶液体积 V2 HCl标准溶液的浓度 Na2CO3的质量分数 Na2CO3的质量分数的平均值 NaHCO3的质量分数 NaHCO3的质量分数的平均值

第四章 定量化学分析

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实验二十一 EDTA标准溶液的配制与标定

一、实验目的

1.掌握EDTA标准溶液的配制和标定方法 2.理解配位滴定的原理及其滴定特点

3.学会用二甲酚橙指示剂和钙指示剂判断反应终点

二、实验原理

乙二胺四乙酸（简称EDTA，常用H4Y表示）难溶于水，分析化学中通常使用其二钠盐。

-1-1

乙二胺四乙酸二钠盐的溶解度为120g?L，可配制0.3 mol?L以下的溶液。通常以间接法配制标准溶液。

标定EDTA溶液常用的基准物有Zn 、ZnO、CaCO3、Bi、Cu、MgSO4?7H2O、Hg、Ni、Pb等。通常选用其中与被测物组分相同的物质作为基准物，这样，滴定条件一致，可减少系统误差。本实验主要学习CaCO3和Zn 或ZnO作为基准物，以钙指示剂和二甲酚橙指示剂为金属指示剂标定EDTA标准溶液原理及方法。

金属指示剂是一些有色的有机配合剂，在一定条件下能与金属离子形成有色配合物，其颜色与游离指示剂的颜色不同，因此用它能指示滴定过程中金属离子浓度的变化情况，但其用量要适当。配位反应比酸碱反应进行慢，在滴定过程中，EDTA溶液滴加速度不能太快，尤其近终点时，应逐滴加入，充分摇动。

以CaCO3为基准物时，用钙指示剂作为指示剂。在pH ? 12条件下，游离的钙指示剂

2+-

为纯蓝色，Ca与钙指示剂（常以H3In表示）结合形成比较稳定的酒红色的CaIn配位离子，

2+-使溶液呈现酒红色。当用EDTA标准溶液滴定时，由于EDTA能与Ca形成比CaIn离子更稳

2-定的无色的CaY离子，反应到达化学计量点时释放出游离的钙指示剂，溶液的颜色由酒红色变为纯蓝色，反应方程式为：

-2-2-2- +

CaIn(酒红色) + H2Y CaY(无色)+ HIn(纯蓝色)+ H

2+2+2+

当有Mg离子存在时，颜色变化更敏锐，因此在只有Ca存在时，常常加入少量Mg离子。用此方法标定的EDTA标准溶液，可用于测定石灰石或白云石中CaO、MgO含量，也可以用于测定水中钙硬度。

以Zn 或ZnO为基准物时，用二甲酚橙作为指示剂。在pH = 5～6条件下，游离的二

2+

甲酚橙为黄色，Zn与二甲酚橙结合形成比较稳定的紫红色配合离子，使溶液呈现紫红色。

2+2-当用EDTA标准溶液滴定时，由于EDTA能与Zn形成更稳定的无色CaY离子，反应到达化

学计量点时释放出游离的二甲酚橙指示剂，溶液的颜色由紫红色变为亮黄色。

用此方法标定的EDTA标准溶液，可用于铅、铋混合液中铅、铋含量的测定，也可以用于水总硬度测定。