2024年2月8日发(作者：)

磷酸一氢钠(Na2HPO4)与磷酸二氢钠(NaH2PO4)

混合溶液中各组分浓度的测定

武汉大学化学与分子科学学院 2014级化学基地五班 张馨蕊 2

摘 要：现有一瓶未知浓度的磷酸一氢钠和磷酸二氢钠的混合溶液，为了得知混合溶液中各组分的浓度，对溶液进行分步滴定。本文展现了本次实验的目的、原理、过程、数据以及对数据的分析。

关键词： 混合溶液 滴定 磷酸一氢钠 磷酸二氢钠

正 文：

1、实验原理

H3PO4是三元酸，其PKa1=2.12, PKa2=7.20, PKa3=12.36. 磷酸一氢钠和磷酸二氢钠都可以视为两性物质，由两性物质的pH计算公式，pH=（PKa1+PKa2）可知，磷酸一氢钠（Na2HPO4）溶液的pH值等于（PKa2+PKa3）/2=（12.36+7.20）/2=9.78。 同理可知，磷酸二氢钠（NaH2PO4）溶液的pH值等于（PKa1+PKa2）/2=（2.12+7.20）/2=4.66 当确保Et（终点误差）≤0.2%,化学计量点与滴定终点差值为±0.3时，弱酸能够被准确滴定的条件是PKaCa≤8。一般来说当PKa≤7时，弱酸能够被准确滴定。因为PKa2=7.2，与7相差不大，并且由滴定曲线（详见图1）可知，滴定磷酸二氢钠时仍有较明显的突跃，实际操作中磷酸二氢钠可以直接被氢氧化钠溶液滴定。但是PKa3=12.36，与7相差过大，可知磷酸一氢钠无法被氢氧化钠溶液滴定，所以在用氢氧化钠溶液滴定磷酸二氢钠时，磷酸一氢钠也不会对前者的滴定产生干扰。PKb2=14-PKa2=6.80由此可知磷酸一氢钠可以被盐酸溶液滴定。PKb3=14-PKa1=14-2.12=11.88。由此可知在用盐酸溶液滴定磷酸一氢钠时，磷酸二氢钠不会对前者的滴定产生干扰。

（图一）

上图中pH为4.7的点可以视为用盐酸溶液滴定磷酸一氢钠时的化学计量点。

关于指示剂的选择，滴定磷酸一氢钠，达到化学计量点时，溶液中是磷酸二氢钠，pH=4.66。 变色点在这附近的有甲基橙和溴酚蓝两种指示剂。甲基橙变色范围3.1-4.4，溴酚蓝变色范围3.0-4.6 溴酚蓝指示剂的变色点与化学计量点更接近，选择溴酚蓝指示剂终点误差更小。达到终点时，指示剂由蓝色变为黄绿色，半分钟内不褪色。滴定磷酸二氢钠，达到化学计量点时，溶液中是磷酸一氢钠，pH=9.78。变色点在这附近的有酚酞和百里酚酞两种指示剂。酚酞变色范围是8.2-10.0，百里酚酞变色范围是9.3-10.5，百里酚酞的变色点与化学计量点更接近，选择百里酚酞指示剂终点误差更小。

2、实验过程

①氢氧化钠溶液的配制和标定

在台秤上称取约2.0g NaOH固体，假如约500ml蒸馏水，搅拌至NaOH固体完全溶解即完成配制。

以分析天平准确称取三份0.4000-0.6000g邻苯二甲酸氢钾固体，置于三支25ml锥形瓶中，加入约20ml蒸馏水，搅拌至完全溶解。滴入1-2滴酚酞指示剂，使用待标定的氢氧化钠溶液滴定至溶液从无色变为浅红色，30s不变色即为滴定终点。记录使用的氢氧化钠溶液体积。重复实验三次，分别计算出氢氧化钠溶液浓度，取平均值。

C NaOH=m/(MVb) 其中M为领苯二甲酸氢钾的相对分子质量 M=204.23。 Vb为所用的NaOH溶液体积。

②盐酸溶液的标定

使用10ml移液管准确量取三份10.00ml待标定的盐酸溶液于三支25ml锥形瓶中，滴加1-2滴酚酞溶液，加入约10ml蒸馏水稀释，搅拌均匀。用已标定的氢氧化钠溶液滴定至溶液从无色变为浅红色，30s不变色即为滴定终点。记录使用的氢氧化钠溶液体积。重复实验三次，分别计算出盐酸溶液的浓度，取平均值。

C HCl=CbVb/Va Cb为氢氧化钠溶液浓度 Vb为所用氢氧化钠溶液体积。Va为所取盐酸体积（即10.00ml）

③滴定磷酸二氢钠

使用25ml移液管准确移取10.00ml混合溶液于25ml锥形瓶中，滴加1-2滴百里酚酞指示剂，用已标定的氢氧化钠溶液滴定至溶液由无色变为浅蓝色且半分钟内不褪色即为终点，记录所用的氢氧化钠溶液体积。重复实验三次，分别计算出磷酸二氢钠的浓度，取平均值。

C NaH2PO4=CbVb/Vm Cb为氢氧化钠溶液浓度 Vb为所用的氢氧化钠溶液体积 Vm为所取混合液体积（即10.00ml）

④滴定磷酸一氢钠

使用25ml移液管准确移取10.00ml混合溶液于25ml锥形瓶中，滴加1-2滴溴酚蓝指示剂，用已标定的盐酸溶液滴定至溶液由蓝色变为黄绿色且半分钟内不变色即为终点，记录所用的盐酸溶液体积。重复实验三次，分别计算出磷酸一氢钠的浓度，取平均值。

C Na2HPO4=CaVa/Vm Ca为盐酸溶液浓度 Va为所用的盐酸溶液体积 Vm为所取混合液体积（即为10.00ml）

3、数据记录及分析

NaOH溶液的标定

编号

KHC8H4O4质量/g

氢氧化钠溶液体积/ml

氢氧化钠溶液的浓度/ mol/L

氢氧化钠溶液的平均浓度 mol/L

相对偏差

相对平均偏差

1

0.4140

16.00

0.1267

2

0.4725

18.24

0.1268

3

0.4365

16.80

0.1272

0.1269

0.158% 0.079% 0.236%

0.148%

标准偏差 2.65*10^(-4)

HCl浓度的标定

编号

盐酸溶液的体积/ml

氢氧化钠溶液的浓度/ mol/L

氢氧化钠溶液的体积/ ml

1

10.00

2

10.00

3

10.00

0.1269

8.49 8.49

0.1077

8.52

0.1081 盐酸溶液浓度/ 0.1077

mol/L

盐酸溶液平均浓度/

mol/L

相对偏差

相对平均偏差

0.1078

0.093% 0.093% 0.278%

0.155%

标准偏差 2.35*10^(-4)

NaH2PO4的滴定

编号

混合溶液体积/ml

1

10.00

2

10.00

3

10.00

氢氧化钠溶液浓度/ 0.1269

mol/L

氢氧化钠溶液体积/ml

7.81 7.85

0.0996

7.86

0.0997 磷酸二氢钠的浓度/ 0.0991

mol/L

磷酸二氢钠的平均浓度/ mol/L

相对误差

平均相对误差

0.0995

0.402% 0.101% 0.201%

0.235%

标准偏差 3.24*10^(-4)

Na2H2PO4的滴定

编号

混合溶液的体积/ml

1

10.00

2

10.00

3

10.00

盐酸溶液的浓度/ 0.1078

mol/L

盐酸溶液的体积/ml 9.94 9.95

0.1073

10.00

0.1078 磷酸一氢钠的浓度/ 0.1071

mol/L

磷酸一氢钠的平均浓度/ mol/L

相对误差

平均相对误差

0.1074

0.279% 0.093% 0.372%

0.248%

标准偏差 3.61*10^（-4）

4、实验结论

磷酸一氢钠浓度为0.1074mol/L 磷酸二氢钠浓度为0.0995mol/L

5、实验改进措施

a.本次实验中，因为氢氧化钠溶液和盐酸溶液配制量不太充足，若每次取样，均取25.00ml可能会造成最后没有滴定剂供使用，所以选择每次取样均取10.00ml，这样操作读数以及移取时的相对误差较大。

b.在进行盐酸溶液的标定时，本该用碳酸钠固体或硼砂作基准物质，但是本实验中为了方便使用了已标定的氢氧化钠溶液来标定盐酸溶液。若标定氢氧化钠溶液时，滴定不太准确，会导致盐酸浓度也不准确，那么最后磷酸一氢钠和磷酸二氢钠的浓度都不够准确。

6、参考文献

《分析化学》第五版 武汉大学主编

《分析化学实验》第五版 武汉大学主编