一、实验目的
本实验旨在通过酸碱滴定法,准确测定盐酸(HCl)和氢氧化钠(NaOH)两种标准溶液的浓度。通过使用已知浓度的标准溶液进行滴定,利用中和反应的化学计量关系,计算出未知浓度溶液的实际浓度,从而掌握滴定操作的基本技能和数据处理方法。
二、实验原理
酸碱滴定是基于酸与碱之间发生中和反应的原理,通过逐滴加入已知浓度的溶液至反应终点,根据所用体积计算出待测溶液的浓度。本实验采用的是酸碱滴定中的中和反应:
$$ \text{HCl} + \text{NaOH} \rightarrow \text{NaCl} + \text{H}_2\text{O} $$
在滴定过程中,当酸和碱恰好完全中和时,溶液的pH值会发生突变,此时称为滴定终点。通常使用酚酞作为指示剂,在酸性条件下为无色,碱性条件下变为粉红色,因此可以判断反应是否完成。
三、实验仪器与试剂
1. 仪器:
- 酸式滴定管
- 碱式滴定管
- 锥形瓶
- 移液管(25mL)
- 量筒
- 烧杯
- 洗瓶
- 磁力搅拌器(可选)
2. 试剂:
- 盐酸(HCl)溶液(待测)
- 氢氧化钠(NaOH)溶液(已知浓度,如0.1mol/L)
- 酚酞指示剂
- 蒸馏水
四、实验步骤
1. 准备滴定管:分别用蒸馏水清洗酸式和碱式滴定管,再用相应溶液润洗2-3次,装入已知浓度的NaOH溶液和待测HCl溶液,排出气泡并调整液面至“0”刻度线。
2. 移取试液:用移液管准确移取25.00mL的HCl溶液至锥形瓶中,加入2-3滴酚酞指示剂。
3. 滴定操作:将NaOH溶液逐滴加入HCl溶液中,同时不断摇动锥形瓶,观察颜色变化。当溶液由无色变为浅粉色且30秒内不褪色时,即为滴定终点,记录此时滴定管中NaOH溶液的体积。
4. 重复实验:为了提高实验结果的准确性,重复上述步骤2-3次,取平均值。
五、数据记录与处理
| 实验次数 | NaOH溶液体积(mL) | HCl溶液体积(mL) | 浓度(mol/L) |
|----------|---------------------|-------------------|---------------|
| 1| 24.80 | 25.00 | |
| 2| 24.75 | 25.00 | |
| 3| 24.85 | 25.00 | |
注:假设NaOH溶液浓度为0.1000 mol/L。
根据公式计算HCl溶液的浓度:
$$ C_{\text{HCl}} = \frac{C_{\text{NaOH}} \times V_{\text{NaOH}}}{V_{\text{HCl}}} $$
计算三次实验的平均值,并求出相对误差。
六、实验结果与分析
通过三次实验测定,HCl溶液的平均浓度为0.0992 mol/L,与理论值接近,说明实验操作较为准确。误差可能来源于滴定管读数的偏差、指示剂颜色判断的主观性以及溶液配制过程中的微小误差等。
七、注意事项
1. 滴定过程中应缓慢加入溶液,避免过量。
2. 滴定终点的判断需仔细观察,避免误判。
3. 使用前必须对滴定管进行润洗,防止残留溶液影响实验结果。
4. 实验结束后应及时清洗仪器,避免污染。
八、结论
通过本次实验,掌握了酸碱滴定的基本操作方法,能够准确测定盐酸和氢氧化钠溶液的浓度。实验结果表明,HCl溶液的浓度约为0.0992 mol/L,符合预期范围,验证了实验方法的可行性与准确性。
九、思考题
1. 若在滴定过程中,滴定管未完全润洗,会对实验结果产生什么影响?
2. 如果滴定终点判断过早或过晚,会对最终结果造成怎样的误差?
3. 为什么选择酚酞作为本实验的指示剂?
十、参考文献
[1] 《分析化学实验》(第三版),高等教育出版社
[2] 《基础化学实验指导》,化学工业出版社
[3] 实验室安全手册,校内资料