分析化学实验思考题(2)

2019-03-22 08:44

答:溶液吸收了空气中的CO2后,酸度增加,pH值降低。

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实验三、混碱分析

1. 双指示剂法的测定原理是什么? 答:用HCl溶液滴定Na2CO3 为例。H2CO3 为二元酸,离解常数分别为pKa1=6.38; pKa2=10.25,用HCl溶液滴定Na2CO3 溶液时cKb1>10-9 ,c Kb2=10-8.62 > 10-9,且Kb1/Kb2=10-3.75/10-7.62=103.87 ≈104,能分步进行:第一步反应:Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl,

11第一化学计量点:pH?(pK?pK)?(6.36?10.25)?8.31a1a1 22第二步的反应产物为CO2 ,其饱和溶液的浓度为0.04 mol·L-1

NaHCO3?HCl?NaCl?H2CO3

.............................................?CO2??H2O 11 第二化学计量点:pH2?2(pKa?pc)?2(6.36?1.40)?3.9用HCl溶液滴定Na2CO3有2个滴定突跃:

第一个突跃在化学计量点pH=8.3的附近,可用酚酞作指示剂; 第二个突跃在化学计量点pH=3.9的附近,可用甲基橙作指示剂。 2. 采用Na2CO3作基准物质标定0.l mol·L-1 HCl溶液时,如何烘干?基准物质称取量如何计算?

答:Na2CO3作基准物质标定HCl溶液时,首先将Na2CO3基准物质放入称量瓶中,瓶盖留缝隙,在270 ~ 300 ℃ 的烘箱中烘干0.5 h,取出臵入放有硅胶的干燥器中冷却至室温称量。

标定反应Na2CO3+2HCl=NaCl+HCl+H2O

MNa2CO31mNa2CO3m?cVNa2CO3HClHCl cHClVHCl?2??1000mL?L-121000mL?L-1MNa2CO3

VHCl =20?40mL 时,则

1105.99g/molmNa2CO3??0.1mol?L?1?20mL?

21000mL?L-1

?0.1059g?0.11g

若配制250mL,分取25.00mL用于标定HCl溶液浓度则应称量1.1g ? 2.2g;通常VHCl =20?30mL,若配制250mL,分取25.00mL用于标定HCl溶液浓度则应称量1.1g ? 1.6 g 3. 采用双指示剂法测定混碱,试判断五种情况下混碱的组成?

V1>V2 ; V10 ;V2=0 , V1>0 ; V1=V2

答:V1>V2,NaOH,Na2CO3; V10,NaHCO3; V2=0 , V1>0,NaOH;V1=V2,Na2CO3。

4.碱灰的主要成分是什么?还含有哪些主要杂质?为什么说用HCl溶液滴定碱灰这个测定是总碱量的测定?

答:碱灰的主要成分是碳酸钠,还含有NaCl、Na2SO4、NaOH、NaHCO3等杂质。因为用酸滴定时,除其中主要组分Na2CO3被中和外,其他碱性杂质如NaOH或NaHCO3等也都被中和,因此这个测定的结果称为总碱量。

5.“总碱量”的测定应选用何种指示剂?终点如何控制?为什么?· 答:指示剂选用:“总碱量”的测定应选用甲基橙作指示剂。溶液由黄色变为橙色时即为终点。因为用和HCl溶液滴定Na2CO3时,其反应包括以下两步:

1 7

Na2CO3 + HCl NaHCO3 +NaClNaHCO3 + HCl NaCl + H2CO3H2O+CO2

当中和成NaHCO3时,pH值为8.3;在全部中和后,其pH值为3.7。由于滴定的第一等当点(pH8.3)的突跃范围比较小,终点不敏锐。因此采用第二等当点,以甲基橙为指示剂,溶液由黄色到橙色时即为终点。

终点控制:滴定快到终点时应慢滴快摇,要充分摇动锥形瓶,以防形成CO2的过饱和溶液使终点提前到达。当颜色由黄变橙,且颜色稳定,即为终点。

6.本法称取基准物质碳酸钠,要求称准至小数点后第几位?为什么? 答:要求称准至小数点后四位,因为是基准物质,直接配制准确浓度。 7.若以Na2CO3形式表示总碱度,其结果的计算公式应怎样? 答:

?Na2CO31?cHClVHCl?MNa2CO3 ?2msf?1000

8.假设某碱灰试样含100%的Na2CO3,以Na2O表示的总碱量为多少? 答:

MNa2O61.98?????100%??0.5848?58.48% Na2ONa2CO3MNa2CO3105.99

8

实验四、含氮量测定

1.NH4+为NH3的共轭酸,为什么不能直接用NaOH溶液滴定? 答:NH3 Kb = 1.8× 10-5, pKb =4.74 , NH4+ pKa =14-pKb =14.00-4.74 =9.26

__

c通常为0.1 mol/L,因为cKa=1010.26 ﹤108 故不能用NaOH溶液直接滴定。

2.NH4NO3、NH4C1或NH4HCO3中的合氮量能否用甲醛法分别测定?

答:NH4NO3中NO3里面的N无法直接用甲醛法测定,NH4C1中的可以,但是NH4HCO3中的HCO3- 干扰测定。

NH4HCO3中的含氮量不能直接用甲醛法测定。

因NH4HCO3 + HCHO →(CH2)6N4H+ + H2CO3

产物 H2CO3易分解且酸性太弱,不能被NaOH准确滴定。

3.尿素CO(NH2)2中含氮量的测定,先加H2SO4加热消化,全部变为(NH4)2 SO4后,按甲醛法同样测定,试写出含氮量的计算式。

cV?14.01答:

?(N) ?NaOHNaOH mCO(NH2)2

4.中和甲醛及(NH4)2 SO4试样中的游离酸时,为什么要采用不同的指示剂?

答:因为中和甲醛时,化学计量点pH≈6,为了标测一致选择用酚酞,甲基红作指示剂中和

(NH4)2 SO4试样时,pH≈5,如果选用酚酞,则变色点在碱性范围内,NaOH会与NH4反应,影响结果的准确度,故选择用甲基红(4.4~6.2)做指示剂。

5.(NH4)2 SO4试样溶解于水后呈现酸性还是碱性?能否用NaOH标液直接测定其中的含氮量?

_

答:(NH4)2 SO4试样溶解于水后呈现酸性,因为cKa﹤108,不能用NaOH标液直接测定其中的含氮量

6.(NH4)2 SO4试液中含有PO43-、Fe3+、Al3+等离子,对测定结果有何影响?

答:PO43-产生酸效应使测的结果偏低;Fe3+、Al3+离子在中和参与酸时,容易产生水解现象导致测定结果偏高。

7.若称取0.4g KHC8H4O4溶于50mL水中,问此时pH为多少? 答:pH=1/2(pKa1+pKa2)=3.68

8.若试样为NH4NO3,用本方法测定时(甲醛法),其结果N%如何表示?此含氮量中是否包括NO3-中的氮?

答: 不包含NO3-中的氮。

cV?14.01?(N) ?NaOHNaOH

mNH4NO3

9. 如何配制不含CO32-的NaOH溶液?

(1).用小烧杯于台秤上称取较理论计算量稍多的NaOH,用不含CO2蒸馏水迅速冲洗两次,溶解并定溶。

(2).制备饱和NaOH(500g/L,Na2CO3基本不溶)待Na2CO3下沉后,取上层清液用不含CO2的蒸馏水稀释。

(3).于NaOH溶液中,加少量Ba(OH)2或BaCI2,取上层清液用不含CO2的蒸馏水稀释。

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10.标定NaOH标准溶液的基准物质常用的有哪几种?本试验选用的基准物质是什么?与其他基准物质比较,它有什么显著的优点?为何氢氧化钠不能直接配成标准浓度的溶液?

答:标定NaOH标准溶液的基准物质常用的有草酸,苯甲酸,邻苯二甲酸氢钾等。本实验选择邻苯二甲酸氢钾作基准物质。优点:较大的摩尔质量,纯度高,试剂组成与化学式完全一致,性质稳定,定量反应。NaOH容易吸水,且易和空气中的CO2发生反应,不能精确称量质量,所以只能粗配。

11.已标定的NaOH溶液在保存中吸收了二氧化碳,用它来测定HCI的浓度,若以酚酞为指示剂对测定结果有何影响?改用甲基橙,又如何? 答:测定cHCI,用酚酞指示剂,偏高(多消耗NaOH);用甲基橙指示剂,无影响。

2NaOH→Na2CO3

酚酞指示剂: NaOH +HCI= NaCI+H2O

Na2CO3+HCI= NaHCO3+NaCI 2NaOH - 1 HCI 甲基橙指示剂: NaOH +HCI= NaCI+H2O

Na2CO3+2HCI= CO2+H2O+2NaCI 1NaOH - 1 HCI

实验五、水的硬度分析

1. 什么是水的硬度?钙硬?镁硬?暂时硬度?永久硬度?总硬?

答:水的硬度:(也叫矿化度)是指溶解在水中的钙盐与镁盐含量的多少。暂时硬度——水中含有钙、镁的酸式碳酸盐,遇热即成碳酸盐沉淀而失去其硬性。永久硬度——水中含有钙、镁的硫酸盐、氯化物、硝酸盐,在加热时亦不沉淀(但在锅炉运用温度下,溶解度低的可析出而成为锅垢)。暂硬和永硬的总和称为“总硬”或者水中Ca2+、Mg2+的总量称为水的总硬度。。由钙离子形成的硬度称为“钙硬”,由镁离子形成的硬度称为“镁硬”。

2. 碳酸钙标定EDTA时,在中和碳酸钙基准溶液中的HCl时,能否用酚酞取代甲基红?为什么?

答:不能,主要是因为酚酞在终点时呈现紫红色,该颜色影响EBT蓝色的观察。

(甲基红变色范围为4.4~6.2,酚酞变色范围为8.0~10.0,从变色范围上看好似酚酞更好,但是考虑到终点颜色,EBT颜色是由紫色变为纯蓝色,中间过程蓝紫色,如果用酚酞,其紫红色对其影响很大,会使终点一直呈现蓝紫色。)

3. 为什么使用EBT指示剂测定水硬时或者用碳酸钙标定EDTA溶液浓度时要加入Mg2+-EDTA溶液?阐述Mg2+-EDTA能够提高终点敏锐度的原理。 答:

Mg2+-EDTA溶液作用:由于Mg2+EBT的变色灵敏,所以当测定水硬时,试液的Mg2+

浓度较低或没有Mg2+时,需要加入Mg2+-EDTA提高变色灵敏度。

提高终点敏锐度的原理:与Ca2+与EDTA的络合常数为10.69,比Mg2+与EDTA的络合常数8.7大,溶液中开始时存在大量的Ca2+,溶液中加入Mg2+-EDTA后,Ca2+臵换Mg2+,形成Ca2+-EDTA,游离出的Mg2+与指示剂络合形成酒红色化合物,到滴定终点时,过量的一滴EDTA与Mg2+,释放出游离的蓝色的指示剂,通过终点颜色的变化,可以敏锐的指示滴定终点。

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