化學丙級 101年術科練習題 第一站：980301-3 鹼液中鹼量之測定

 

二、第一站第三題：301-3 液鹼中總鹼量之測定

1.操作說明：液鹼樣品以甲基橙為指示劑，以標準酸溶液滴定，可測得樣品之總鹼量。

1.1     0.25 M 硫酸標準溶液標定：

(1)精秤0.50±0.05 g 碳酸鈉，以試劑水溶解，稀釋至100 mL。

(2)加入2 滴甲基橙指示劑，以標準硫酸溶液滴定。

1.2     樣品之測定：

(1) 秤取5.0±0.2 g 液鹼，以不含二氧化碳之試劑水定量至200 mL。

(2) 取樣品50 mL，稀釋至100 mL。

(3) 加入2 滴甲基橙指示劑，以0.25 M 硫酸標準溶液滴定至稍過量，置一小漏斗

    於瓶口，微火煮沸5 分鐘，冷卻後再加入2 滴甲基橙，再以約0.1 M 氫氧化

    鈉溶液滴定過量之硫酸。

(4) 重複滴定，計算液鹼中%總鹼量（以Na2O 計）之平均值。

註：原子量：

元素	B	Ca	Cl	Fe	K	I	Mn	Na
原子量	10.81	40.08	35.45	55.85	39.10	126.90	54.94	22.99

 

Experimental chemicals

甲基橙，一般來說強酸滴定弱鹼使用。右邊為鹼液

 

 

0.1 M NaOH & 0.25M H­₂SO₄

 

 

Sodium Carbonate 碳酸鈉，用來標定硫酸溶液。

一般看到藥品有Sodium 都是跟酸脫離不了關係

Carbonate 指的就是碳，常常聽到老師傅卡夢卡夢的叫，指的就是碳相關品。

 

Experimental equipment

丙級術科使用的Equipment 都大同小異，要注意就是使用的方法；

好比說不能使用燒杯去定量溶液之類的。

 

 

Experimental Operation and calculations

精秤0.50±0.05 g 碳酸鈉，以試劑水溶解，稀釋至100 mL。

圖一(左樣品槽為鹼液)

圖二(調配好置入錐形瓶)

 

 

加入2 滴甲基橙指示劑，以標準硫酸溶液滴定，

紀錄硫酸鈉滴定體積 並計算硫酸溶液之濃度。

左圖為滴定前黃色，右圖為滴定後橘色。

 

Calculation

Na_2­CO₃ ； 0.5048 g (精秤)

H­₂SO₄ ； 17.10 ml …….滴定體積

N = 0.5570 N(濃度) = 0.2785 M ………………… 硫酸的價數 = 2

標定硫酸溶液的濃度 為 0.2785 M

-----------------------------  分隔線  ---------------------------------------

 

秤取5.0±0.2 g 液鹼，以不含二氧化碳之試劑水定量至200 mL

從上述鹼液中(200 ml)取樣品50 mL，稀釋至100 mL。

 

 

先將 鹼液溶液量瓶一部分倒入燒杯，

 

以移液吸管 吸取50ml到另一燒杯，

再定量一新的100 ml 鹼液(稀釋)溶液 (使用量瓶) 充分搖均。

(為何右圖 使用量筒……..因為筆者沒有燒杯了…….)

 

加入2 滴甲基橙指示劑，以0.25 M 硫酸標準溶液滴定至稍過量

左圖 右為加入甲基橙滴定前，左為滴定後 ； 順序沒調整好，筆者實在是手忙腳亂阿

兩次實驗對造組。可以發現左邊橘色偏淡，右邊橘色偏深。(通常淡為佳)

大概再橘色顯現成，追加幾滴就會變成紅色了。

滴定過量 與 滴定前之對照組

置小漏斗於瓶口，微火煮沸5 分鐘(此時待測溶液會由紅轉回為黃色)

冷卻後再加入2 滴甲基橙，再以約0.1 M 氫氧化鈉溶液滴定過量之硫酸。

重複滴定，計算液鹼中%總鹼量（以Na₂O 計）之平均值。

圖左為滴定完成(偏橘色) 圖右為未滴定。

兩張對照組，可以發現右邊比較偏橘，也是這個實驗顏色判讀的重點之一。

補上最後一張對照，對照之下很能夠區分滴定前後；但實際操作又是另外一回事了

 

 

 

甲基橙的顯色大致說來，情況概述如下

由強酸(硫酸溶液)滴定弱鹼(碳酸溶液、鹼液)時，溶液會由黃色 轉變為 橘色

過量滴定又會從橘色轉變為紅色

由強鹼(NaOH)滴定弱酸(稍過量滴定硫酸)時，溶液會由紅色 轉變為 橘色

 

 

Calculation

鹼液重 4.9703 g.

H₂SO_{4 ­}滴定 10.80 ml

NaOH 滴定 10.85 ml _； 0.0962 N NaOH

看不懂 !? 我也看不懂……

其實要了解的重點，就是本實驗使用的是逆滴定

一般來說 直接滴定 可以表達如下：

分析物 + 滴定劑 -----> 產物

我們只要知道從滴定劑的濃度便可藉由 M₁ V₁ = M₂ V₂ 推導出分析物的濃度

而當反應式反應出其他未知產物，而須要過量滴定才能使其穩定精準時，

都會採用逆滴定。同時逆滴定也比直接滴定來得容易判讀。

它的概念是

分析物 + 滴定劑1(已知) ------> 產物 + 超過部分滴定(未知) --- (a)

超過部分滴定(未知) + 滴定劑2(已知) --------> 產物        --- (b)

由 b 式 可以由滴定劑2(已知)推導出 超過部分滴定(未知)

再由 a 式 滴定劑1(已知) 減去 超過部分滴定(未知) ，就可以得到分析物濃度。

也許改換為圖片說明會更淺顯易懂，

很明顯地，我們可以由 滴定劑1(已知) – 滴定劑2(已知) = 分析物濃度

還是不懂……筆者只能說 我技窮了。

同理可以得 由

未知鹼液 + H₂SO₄ -------> Product1 + 過量的H₂SO₄

過量的H₂SO₄ + NaOH -------> Product 2

Concen H₂SO₄ 已知 – Concen NaOH已知 = Concen 未知鹼液

計算式 我們最終得到 12.40%

 

Q&A

本次實驗之化學式

NaCO₃ +H₂SO₄ -----à Na­₂SO₄ + H₂O +CO₂

2NaOH + H₂SO₄ -------à Na­₂SO₄ + 2H₂O

 

為何不使用酚酞指示劑 ?

NaCO₃ +H₂SO₄ 反應結果為偏酸性，故使用甲基橙當指示劑

 

本實驗滴定時為何硫酸須要過量，且需加熱冷卻後以氫氧化鈉回滴 ?

過量使溶液呈酸性較為穩定，加熱可以去除空氣中的CO₂，所造成的誤差，

由於滴定過量的硫酸，所以必須以氫氧化鈉回滴，以得正確數值。

 

PS : 最近實在是忙翻天了，應該在5、6月update的資訊 竟然到8月中旬才放上去orz……..

       有些事情雖然很沒意義，再仍要決心下去做，也許是茫然之中最後一絲的熱血。