分析化学设计性
实验报告
题 目：HCl-NH4Cl混合液中各组分含量的测定 课程名称：分析化学实验
姓 名：
学 号：2010
系 别：化学系
专 业：化 学
班 级：
指导教师（职称）：（教授）
实验学期：2011 至 2012 学年 第一学期
HCl–NH4Cl混合溶液中各组分浓度的测定
**
（化学系，化学，101班，学号201021211--）
摘要 本实验是为了培养学生通过用NaOH溶液测定盐酸-氯化铵混合溶液中各组分的含量。掌握配制NaOH标准溶液的方法，学会用甲醛法进行弱酸的强化，掌握分步滴定的原理与条件。HCI-NH4CI混合溶液中，HCI是强酸，可以直接准
确滴定[1]；NH4 +（cka ＜10-8）的酸性太弱，可以用甲醛法[2]测定。加入甲醛溶液
将NH4+强化，使其生成（CH2）6N4H+及H+，就可用NaOH标准溶液直接滴定。先用
甲基橙作指示剂，用NaOH标准溶液滴定至溶液由红色变为橙色即为终点，在此溶液中加入一定量的甲醛，用酚酞作指示剂继续用NaOH标准溶液滴定到终点，即溶液由红色逐渐变为橙色直至黄色，然后又出现微橙色保持半分钟不褪色。平行测定三次，根据试样量和NaOH标准溶液用量便可计算出HCl与NH4Cl 各组分的浓度。该方法简便易操作，且准确度较高，基本符合实验要求。 关键词 HCl—NH4Cl混合溶液，甲醛法，酸碱滴定法，指示剂
1 引言
测定HCl与NH4Cl混合溶液中各组分的含量有三种常用的方法：
第一种方案[3] 是先取一份溶液用NaOH标准溶液直接滴定，并以酚酞为指示剂，根据反应过程中消耗的NaOH溶液的体积即可求出HCl的量；另取一份溶液用沉淀滴定法用AgNO3溶液滴定并以K2CrO4为指示剂，在中性或弱碱性溶液中，
由于AgCl溶解度小于Ag2C2O4溶解度，因而AgCl沉淀完全后，过量的AgNO3溶液
2-与C2O4 作用生成砖红色沉淀，到达稳定[4]。溶液待反应中止后将沉淀洗涤干净，
干燥后在分析天平上准确称量沉淀的质量。根据沉淀的质量即可出HCl与NH4Cl的总量。这种方案的缺点是实验操作繁琐而Cl—可能沉淀不完全，误差较大。 第二种方案：是蒸汽法。即取一份混合溶液并往其中加适量的NaOH溶液并加
+热使NH4 全部转化为NH3，再用过量的HCl吸收NH3，最后用NaOH标准溶液反滴
定剩余的HCl。根据反应过程中消耗的HCl和NaOH标准溶液即可求出NH4 +的量;
另取一份溶液用NaOH标准溶液滴定并以酚酞为指示剂，根据反应过程中消耗的NaOH溶液体积即可取出HCl的量。此方法的缺点是生成的NH3不能被完全吸收导
致测量结果偏小，且不易操作。
第三种方案：用连续滴定法取一份溶液用NaOH标准溶液滴定并用甲基橙作指示剂，待指示剂变色时停止滴定；然后加入适量的甲醛并加入酚酞作指示剂继续滴定直至溶液变色，根据两次消耗NaOH标准溶液的体积即可求出HCl与NH4Cl混合溶液中各组分含量。通过比较，该法操作简便且准确度相对较高。 2 实验原理
2.1 0.10mol·L-1NaOH标准溶液浓度的标定
NaOH溶液浓度的标定：邻苯二甲酸氢钾（KHP）,易制得纯品，空气中不吸水，，容易保存，摩尔质量大，是较好的基准物质。
KHP+NaOH≒KNaP+H2O
反应产物为KNaP,是二元弱碱，，其水溶液显微碱性，可以选用酚酞作指示
剂。
2.2混合溶液的测定原理
HCl–NH4Cl溶液可视为强酸和弱酸的混合溶液，溶液显酸性，所以选择NaOH溶液为滴定剂。
由于NH3的Kb=1.8×10-5，则NH4+的Ka=5.6×10-10 ，所以cka（5.6×10-11）＜10-8，所以NH4CI不能直接滴定，只能先滴定HCl，反应的第一个计量点为NaCl和NH4Cl的混合溶液（显NH4 +的弱酸性，因为NH4 +的cka=0.05×0.56×10-9 ＞20Kw，c／Ka＞400，所以此时溶液的〔H+〕=(cka)1／2=5.3×10-6,PH=5.28,可以选用甲基红作指示剂）。
由于NH4+的酸性太弱，所以采用甲醛法增强其酸度，反应为： 4 NH4 + + 6HCHO ≒（CH2）6N4H+ +3H+ +6H2O
生成的H+和(CH2)6 NH4 + （ka=7.1×10-5）可以用NaOH标准溶液直接滴定其中的（CH2）6N4H+。然后再用NaOH进行滴定。计量点产物为（CH2）6N4，其水溶液显碱性。计量点时溶液的PH值：
因为Csp Kb＞20Kw, Csp/Kb＞400 所以〔OH-〕= 3.4×10-5
所以反应到第二计量点时溶液的pH=14-pOH=8.53，故选择酚酞作指示剂。 滴定过程中溶液颜色的变化情况为： 红色（MR）→ 橙色（MR, pH≈5.28） → 亮黄色（MR） → 橙黄色（MR+PP, pH≈8.53）
计算公式：
标定NaOH溶液： CNaOH=mKHP÷MKHP÷(VNaOH×10-3) 标定HCl溶液浓度： CHCl=(CV1)NaOH÷VS 标定NH4Cl溶液浓度： CNH4Cl=(CV2)NaOH÷VS 3 仪器试剂 3.1 仪器
全自动电光分析天平(万分之一)，电子秤，药匙，称量瓶，玻璃棒，洗瓶，药匙，烧杯（100mL，500mL），塑料试剂瓶（500mL），滴定台架，碱式滴定管（50mL），胶头滴管，移液管（25mL）,锥形瓶（250mL，3个,吸耳球等。 3.2 试剂
NaOH（A.R.）(s)，邻苯二甲酸氢钾(KHP)基准物质，甲醛（40％，中性），甲基红指示剂（2g/L），酚酞指示剂（1g/L），试样溶液（HCl和NH4Cl的浓度均约0.10mol/L ）， 去离子水 4 实验方法
4.1 0.10mol/LNaOH标准溶液的配制和标定 4.1.1 0.10mol/LNaOH标准溶液的配制
在电子秤上称取2.0-2.5g NaOH固体，在500mL烧杯中溶解，溶解后加蒸馏水至500mL刻度线并转入试剂瓶中，摇匀备用。 4.1.2 NaOH溶液浓度的标定
在分析天平上用称量瓶准确称取三份0.4-0.5 g的邻苯二甲酸氢钾于锥形瓶中，加20-30mL蒸馏水在水浴中使其完全溶解，待冷却后加入1到2滴酚酞指示剂，充分摇匀，用已配好的0.1mol/L NaOH溶液滴定，待锥形瓶中溶液颜色由无色变为微红色，且半分钟不退色即为终点。平行测定三份，记录数据并根据消耗
NaOH溶液的体积计算NaOH标准溶液的浓度和其相对平均偏差（≤0.2%）。
4.2 混合溶液中各组分含量的测定
用移液管准确移取20.00mL混合溶液于锥形瓶中，滴加1～2滴甲基红，摇匀后，用NaOH标准溶液滴定，当溶液颜色变为橙色时（30s内不褪色）即为终点，停止滴定，所用NaOH溶液的体积。继续加入5mL 40％的已中和的甲醛溶液，滴加1～2滴酚酞指示剂，摇匀，放置1分钟后，溶液呈红色，用NaOH标准溶液滴定至溶液颜色变为橙色（黄色与粉红色的混合色）并半分钟不褪色即为终点，所用NaOH溶液的体积，平行滴定三次，计算各组分的浓度，要求其相对平均偏差不大于0.2％。，
4.3 整理及登记
实验完毕后，仪器洗涤干净，废液倒回废液缸中，将各仪器放回相应位置，将实验台擦干净，登记数据，方可离开实验室。
5 实验记录及数据处理
5.1 0.10mol·L-1NaOH溶液的标定
表1 0.10mol·L-1NaOH溶液的标定结果
项目 1 2 3
M(瓶+ KHP)倾出前 /g 11.4900 11.0595 10.6259 M(瓶+ KHP)倾出后 /g 11.0595 10.6259 10.1887
m(KHP) /g 0.4305 0.4336 0.4372
VNaOH始/Ml 0.00 0.10 0.30
VNaOH终/mL 19.10 19.20 19.45
△VNaOH/mL 19.10 19.10 19.15
CNaOH/mol/L 0.1104 0.1108 0.1111
平均CNaOH/mol/L
di /mol/L 0.0003 相对平均偏差/% 5.2 混合溶液中HCl的测定
表2 混合溶液中HCl浓度的测定结果
项目 1 2 3
CNaOH mol/mL 0.1107
V NaOH始/mL 0.05 0.05 0.20
V NaOH终/mL 17.80 17.80 17.90
△V NaOH/mL 17.75 17.75 17.70
CHCI/mol/L 0.09824 0.09824 0.09797 平均CHCL/mol/L 0.09815
di/mol/L 0.00009 0.00009 0.00018
相对平均偏差/% 0.12%
5.3 混合溶液中NH4 Cl浓度 的测定
表3 混合溶液中NH4 Cl浓度 的测定结果
CNaOH mol/ mol/L V NaOH始/mL V NaOH终/mL △V NaOH/mL CNH4 Cl/mol/L 平均CNH4 Cl/mol/L
di/mol/L
相对平均偏差/%
0.00 17.50 17.50 0.09686 0.00009
0.1107 0.10 17.60 17.50 0.09686 0.09695 0.00009 0.12%
0.10 17.65 17.55 0.09713 0.00018
6 实验结果与讨论 6.1 测定结果
本实验采用酸碱滴定法测定0.1 mol/L HCl和0.1 mol/L NH4Cl混合液中各组分的含量，其中所标定NaOH溶液的标准浓度0.1156mol/L ；滴定得HCl的浓度为0.09627 mol/L ， NH4Cl的浓度为0.09772 mol/L 。 6.2 误差分析
6.2.1 滴定过程中，有少量溶液滞留在锥形瓶内壁，未用蒸馏水完全冲入溶液中，导致误差；
6.2.2 滴定过程中滴定终点判断有误，读数时有人为误差；
6.2.3 试剂纯度可能不够或蒸馏水中可能含有微量杂质从而引起系统误差。 6.3 注意事项
6.3.1 滴定前要将滴定管内的气泡排尽；
6.3.2 加入的指示剂不应过多，以免影响滴定终点的判断； 6.3.3 甲醛溶液有毒，且对眼睛有很大的刺激，实验中要注意在通风厨中进行； 6.3.4 确定滴定终点时，要注意滴定过程中溶液颜色的变化，正确判断终点的达到，从而减小实验误差。颜色半分钟内不褪色即可读数；
6.3.5 整个实验过程中用到了分析天平和滴定管，这两种仪器都属于较精密的仪器，因此，要注意分析天平的操作步骤，减小误差到最小。另外，要熟练掌握滴定操作的三步走，即：渐滴成线，逐滴加入，半滴加入； 6.3.6 处理数据时注意有效数字的保留 6.4 收获体会
通过这次设计实验,我深刻意识到，分析化学是一门严密的课程，需要我们认真操作好每一步，认真读取数据并准确计算，我们应以严谨的态度对待这门学科。然而滴定分析又是分析化学的基础，需要我们好好掌握滴定方法，滴定终点的判断以及指示剂的使用等。实验中，我懂得了弱酸强化的基本原理，熟练掌握了甲醛法测定铵盐中铵根离子的含量，学会了测定混合液中相关含量的方法。在今后的实验中，我会继续努力，学会运用已学知识解决问题，提高自己解决问题的能力。
参考文献
[1] 华中师范大学等编,分析化学,上册,（第三版）.北京:高等教育出版社,2001,131
[2] 武汉大学,吉林大学,中山大学.分析化学实验（第四版）.北京:高等教育出版社,2001,181—183
[3] 宋光泉.通用化学实验技术.广州:广东高等教育出版社,1999,85
[4] 四川大学化工学院，浙江大学化学系编，分析化学实验（第三版）.北京:高等教育出版社,20xx年6月,105
（附英文题目、摘要、关键词）
HCl-NH4Cl mix solution each Component content determination Wang Xuan
(Chemistry department, chemistry,class101, Learning numbers 2010121125) The abstract Determines the each component in HCl-NH4Cl mix solution, according to the theory of the mixed solution continuous titration. HCl is strong acid , the first steps can by direct titration of NaOH standard solution; But NH4Cl is weak acid , cKa <10-8, therefore being used HCHO to strengthen queen ability by the titration. According to this one principle, and the different indicator choosing,determine the contents blending every liquid middle component
thereby. Should determine method , accord with experiment call for basically. Keywords HCl-NH4Cl mixed acids , formol-titration method, micrometry, and indicator
（2011.11.07）
第二篇：盐酸-氯化铵混合液中各组分含量的测定
太原师范学院
设计性实验报告
题 目： 盐酸-氯化铵混合液中各组分含量的测定
课程名称： 分析化学实验
姓 名：
学 号：
系 别： 化学系
专 业： 应用化学
班 级： 113班
指导教师（职称）：董金龙（讲师）
实验学期： 20## ——2013 学年第一学期
2012年11月15号
盐酸-氯化铵混合液中各组分含量的测定
一、实验目的
1.掌握强酸滴定强碱的过程，以及如何选择合适的指示剂；
2.掌握甲醛强化法测定铵盐的含量的方法；
3.了解可以进行滴定的基本操作。
二、实验原理
1、HCl是一元强酸，可以用已标定的NaOH溶液直接滴定，用甲基红作指示剂，滴定终点为橙黄色，且半分钟不褪色。反应方程式为：
NaOH + HCl= NaCl + H2O。
2、NH4Cl是一元弱酸，起始浓度为C=0.1mol/L,其解离常数为Ka=5.6×10
，由于C.Ka<10
,无法用已标定的NaOH溶液直接滴定，因此，选择用醛强化的方法，进行间接滴定。其反应方程式为：
4NH4++6HCHO = (CH2)6N4H++3H++6H2O
氯化铵的初始浓度为C
=0.05mol/L,查表得其解离常数为Ka=5.6×10,由于CKa>10Kw，且C/Ka>100,此时，[H]
= 5.29 x10
,pH=-log[H]=5.28。因此用甲基红（变色范围为4.4～6.2）作指示剂，滴定终点为橙黄色，且半分钟内不褪色。反应生成六亚甲基四胺离子（ (CH2)6N4H+的解离常数Ka=7.1×10
）和H+，此时，可以用氢氧化钠溶液直接滴定,反应方程式为：
(CH2)6N4H++3H++4OH- = (CH2)6N4+4H2O
在达到滴定终点时，形成六亚甲基四胺溶液，查表得其Kb=1.4x10-9此时，溶液的浓度为C=0.O25mol/L。由于，C Kb>10Kw,且C/Kb>100,所以[OH-]= 5.9x10 mol/L ，故pOH=5.23,pH=14.00-pOH=8.77，故采用酚酞（变色范围是8.2～10.0）作指示剂，滴定终点为微橙色，且半分钟内不褪色。
滴定完毕后各组分的含量分别为：
三、实验试剂和仪器
1.仪器：碱式滴定管﹙50ml﹚，3个锥形瓶(250mL)，移液管(20.00ml）、洗耳球、量筒。
2.试剂：0.1075mol/LNaOH溶液，甲醛溶液，酚酞指示剂（2g/L），甲基红指示剂（2g/L），HCl-NH4Cl的混合溶液
四、实验步骤
1.甲醛溶液的处理
2.HCl的含量的测定
用移液管平行移取三份20.00mL混合液分别置于250mL锥形瓶中，加2滴甲基红指示剂，充分摇匀，用0.1081mol/LNaOH标准溶液滴定至溶液呈现橙黄色，并持续30s不褪色即为终点，记录所用NaOH溶液的体积，并计算HCl含量和相对平均偏差（≤0.2%）。
3.混合液中NH4Cl的含量测定：
在上述溶液中，加入5mL预先中和好的甲醛溶液，加入2滴酚酞指示剂，充分摇匀，放置1分钟，用0.1081mol/L NaOH标准溶液滴定至溶液呈现微橙色（黄色与粉红色的混合色），并持续30s不褪色即为终点，记录所用NaOH溶液的体积，并计算NH4Cl含量和相对平均偏差（≤0.2%），平行三次。
五、实验记录及数据处理
1、HCl含量的测定
2、NH4Cl含量的测定
实验现象：红色 — 橙黄色 — 黄色 — 微橙色（ 实验时溶液一直呈乳白色）实验结果与讨论：
本实验采用酸碱滴定法测定0.1 mol/L HCl和0.1 mol/L NH4Cl混合液中各组分的含量，其中所标定NaOH溶液的标准浓度0.1081 mol/L；滴定得HCl的含量为4.323g/L；NH4Cl的浓、含量为6.260g/L。﹙HCl理论含量是3.646 g/L ，NH4Cl的理论含量是5.349 g/L﹚。实验所得结果与理论值相差较大，说明实验过程中误差较大。
六、误差分析
1) 滴定过程中，第一次滴定时有少量溶液滞留在锥形瓶内壁，未用蒸馏水完全冲入溶液中，导致误差；
2）滴定过程中滴定终点判断有误，读数时有人为误差；
3）试剂纯度可能不够和蒸馏水中可能含有微量杂质从而引起系统误差。
七、注意事项
1) 甲醛溶液对眼睛有很大的刺激，实验中要注意；
2) 注意滴定时指示剂的用量，及滴定终点颜色的正确判断；
3) 注意滴定时的正确操作：滴定成线，逐滴滴入，半滴滴入；
4) 确定滴定终点时，要注意在规定时间内不退色再读数；
5）处理数据时注意有效数字的保留。