实验类型：验证   要求：必修   学时：4

教学重点及难点：极弱酸的滴定

一、实验目的

1.了解弱酸强化的基本原理

2.了解甲醛法测定氨态氮的原理及操作方法

3.掌握酸碱指示剂的选择原理

二、实验原理

铵盐中NH₄⁺的酸性太弱，K_a=5.6×10^-10，不能用NaOH标准溶液直接滴定，但甲醛能与NH₄⁺定量生成质子化的六次亚甲基四胺 (k_a=7.1×10^-6)和H⁺，二者均能用NaOH标准溶液滴定，反应式为：

4NH₄⁺ + 6HCHO = (CH₂)₆N₄H⁺ + 3H⁺ + 6H₂O

该反应称为弱酸的强化，这里4mol NH₄⁺在反应中生成了4mol可被准确滴定的酸，故氮与NaOH的化学计量数比为1。

若试样中含有游离酸，加甲醛之前应事先以甲基红为指示剂，用NaOH溶液预中和至甲基红变为黄色（pH≈6），再加入甲醛，以酚酞为指示剂用NaOH标准溶液滴定强化后的产物。

三、主要试剂与仪器

1. 0.1mol/LNaOH溶液   2. 甲基红：0.2%乙醇溶液   3.甲醛溶液   4.基准试剂KHC₈H₄O₄   5.电子天平   6.25mL碱式滴定管   7.100mL锥形瓶  8.10mL移液管   9. 酚酞 : 0.2%乙醇溶液   10.250mL容量瓶  11.小烧杯

四、实验步骤

1.NaOH溶液的标定

称取固体NaOH 0.4g左右，置于50mL烧杯中，马上加入蒸馏水使之溶解，稍冷却后转入容量瓶中，加水稀释至100mL，盖塞后摇匀；转入试剂瓶中，用橡皮塞塞好瓶口，充分摇匀。

用差减法称取KHC₈H₄O₄3份，每份0.2～0.3g，分别倒入100mL锥形瓶中，加20mL蒸馏水溶解后，加入酚酞指示剂2~3滴，用待标定的NaOH溶液滴定至呈微红色并保持30秒不褪色即为终点。

2.甲醛溶液的处理

甲醛中常含有微量酸，应事先中和。取原瓶装甲醛上层清液于烧杯中，加水稀释一倍，加入2滴酚酞指示剂，用标准碱溶液滴定甲醛溶液至微红色。

3. (NH₄)₂SO₄中N含量的测定

    准确称取(NH₄)₂SO₄试样0.9~1.0g左右于小烧杯，加入少量蒸馏水溶解，定容于100mL容量瓶中，移取10mL试样三份，各加1滴甲基红，用0.1mol/LNaOH溶液滴定至黄色，加入10mL（1+1）甲醛溶液，再加入酚酞指示剂1~2滴，放置5分钟，继续用0.1mol/LNaOH溶液滴定至溶液呈橙红色，并持续30秒不褪色为终点。

五、数据记录与处理

 

六、注意事项：

1、  针对上几次实验中存在的问题（滴定操作与天平称量）作必要的总结和示范；

2、  NaOH溶液的配制按实验4－1中的NaOH配制与标定，省去煮沸蒸馏水的步骤；

3、  强调记录和计算时注意有效数字。

4、  强调将(NH₄)₂SO₄溶液从烧杯定量转移至容量瓶，并稀释至刻度的操作。

5、  甲醛由预备室统一中和。

6、  由于(NH₄)₂SO₄样品均匀性较差，准确度要求可放宽。

七、思考题：

1.         NH₄^＋为NH₃的共轭酸，为什么不能直接用NaOH溶液滴定？

要点：NH₄^＋，Ka＝5.6×10^－10，酸性太弱，故不能用NaOH溶液滴定。

2.  NH₄NO₃，NH₄Cl或NH₄HCO₃中的含氮量能否用甲醛法测定？

要点：NH₄NO₃和NH₄Cl可用甲醛法测N%，NH₄NO₃ 中NO₃^－中的N虽然没反应，但从NH₄^＋和 NO₃^－1：1的关系可以计算得到。NH₄HCO₃不能用甲醛法测定，因产生的H₂CO₃很弱，不能用一般的方法滴定，且H₂CO₃可分解为CO₂和H₂O。NH₄HCO₃中含氮量的测定不能用甲醛法,因用NaOH溶液滴定时，HCO₃^-中的H⁺同时被滴定，所以不能用甲醛法测定。

3. 尿素CO(NH₂)₂中的含氮量的测定方法为：先用H₂SO₄加热消化，全部变为（NH₄）₂ SO₄后，按甲醛法同样测定，写出含氮量的计算式。

 

4. 为什么中和甲醛中的游离酸使用酚酞为指示剂，而中和（NH₄）₂ SO₄试样中的游离酸却使用四基红为指示剂？

要点：甲醛中的游离酸是甲酸等，Ka＝1.8×10^－4，中和产物甲醛钠呈弱碱性，故采用酚酞（pH为8.0－9.6）

（NH₄）₂ SO₄中的游离酸是H₂SO₄，中和产物呈中性，另有呈弱酸性的（NH₄）₂ SO₄，故用甲基红（pH为4.4－6.2）作指示剂，若用酚酞，则NH₄^＋会被部分中和。

得分（仅占40%准确度和精密度）	优40	良32	及格24	不及格16
准确度（相对误差）	±0.5	±1	±1.5	±1.5以外
精密度（相对平均偏差）	≤0.2	≤0.3	≤0.5	＞0.5