分析實驗結報

生科 2A 第 10 組

0033B021 張恩誠 0033B028 陳彥穎 0033B029 林澤皓

目錄

分析實驗結報

實驗四 電位測量法之應用-酸鹼滴定

1

目錄

(一) 標定 NaOH 當量濃度 ... 2

(二) 標定 HCl 當量濃度 ... 3

(三) 求出 NH3 解離常數 Kb ... 6

(四) 標定 H3PO4的解離常數(Ka1、Ka2) ... 7

(五) 測出未知考試液中磷酸鹽種類及其濃度 ... 9

(六) 問題討論 ... 11

2

(一) 實驗 1 標定 NaOH 當量濃度

(1) KHP 標定 NaOH 滴定曲線、一次微分及二次微分圖

＊箭號表示當量點

(2) KHP 標定 NaOH 滴入體積和 pH 值數據表格 NaOH 當量濃度：0.184 𝑁

粗滴定 細滴定

NaOH 滴入體 積(mL)

pH 值 NaOH 滴入體 積(mL)

pH 值

3 4.88 0 3.88

6 5.40 9 6.09

9 6.14 9.5 6.44

12 11.48 10 9.05

15 11.88 10.5 10.78

11 11.08

11.5 11.26

12 11.39

0 2 4 6 8 10 12

0 5 10 15

酸鹼滴定曲線

0 1 2 3 4 5 6

0 5 10 15

一次微分圖

-10 -5 0 5 10

0 5 10 15

二次微分圖

3

(3) KHP 標定 NaOH

粗滴定 KHP 精秤質量：0.3609g 細滴定 KHP 精秤質量：0.3610g

NaOH 滴入體積 (mL) pH 值

9.5 6.44

10 9.05

X=9.61 7

(1)利用內插法求得答當量點時，NaOH 滴入體積 𝟏𝟎 − 𝟗. 𝟓

𝟗. 𝟎𝟓 − 𝟔. 𝟒𝟒= 𝟏𝟎 − 𝒙

𝟗. 𝟎𝟓 − 𝟕 ， 𝒙 = 𝟗. 𝟔𝟏 (2)KHP mole 數 = NaOH mole 數

1 ×0.3610

204 = 𝑁_{𝑁𝑎𝑂𝐻}× 9.61

1000，𝑁_{𝑁𝑎𝑂𝐻} = 0.184 𝑁

(二) 實驗 2 標定 HCl 當量濃度

(1) NaOH 標定 HCl 當量濃度滴定曲線、一次微分及二次微分圖

0 5 10 15

0 10 20 30

酸鹼滴定曲線

-6 -4 -2 0

0 5 10 15 20 25

一次微分

-10 -5 0 5 10

0 5 10 15 20 25

二次微分圖

4

(2) NaOH 標定 HCl 當量濃度

HCl 當量濃度：0.167 𝑁

粗滴定 細滴定

HCl 滴入體積 (mL)

pH 值 HCl 滴入體積 (mL)

pH 值

0 12.63 0 12.59

3 12.57 9 10.66

6 12.49 9.5 10.12

9 12.39 10 9.52

12 12.25 10.5 7.28

15 12.08 11 6.59

18 11.80 11.5 5.72

21 10.85

24 3.25

27 2.24

(3) NaOH 標定 HCl 當量濃度 粗滴定 NaOH 體積：25 mL 細滴定 NaOH 體積：25 mL

HCl 滴入體積 (mL) pH 值

22.5 7.28

23 6.59

X=22.7 7

(1)利用內插法求得答當量點時，HCl 滴入體積 𝟐𝟑 − 𝟐𝟐. 𝟓

𝟔. 𝟓𝟗 − 𝟕. 𝟐𝟖= 𝒙 − 𝟐𝟐. 𝟓

𝟕 − 𝟕. 𝟐𝟖 ， 𝒙 = 𝟐𝟐. 𝟕 (2)HCl mole 數 = NaOH mole 數

0.184 × 22.7

1000= 𝑁_𝐻𝐶𝑙×25mL

1000 ，𝑁_𝐻𝐶𝑙= 0.167 𝑁

5

(三) 實驗三 求出 NH

解離常數 Kb

(1) HCl 滴定 NH3 滴定曲線、一次微分及二次微分圖

(2) HCl 滴定 NH3數據表格

NH3解離常數 Kb= 2.13× 10⁻⁵ 當量濃度=0.051N

粗滴定 細滴定

HCl 滴入體積 (mL)

pH 值 HCl 滴入體積 (mL)

pH 值

0 10.68 0 10.52

3 9.54 9 8.74

6 8.92 9.5 8.59

9 2.92 10 8.36

12 2.23 10.5 7.54

11 3.53

11.5 3.21

0 2 4 6 8 10 12

0 5 10

氨酸鹼滴定

-8 -6 -4 -2 0

0 5 10

一次微分圖

-15 -10 -5 0 5 10 15

0 5 10

二次微分圖

6

(3) 求出 NH3 解離常數 Kb

滴定液濃度 HCl = 0.167 M

當量點體積 7.56 mL 數據來源：二次微分圖

1/2 當量點體積 3.78 1/2 當量點 pH pH=9.33

Kb (實驗值) 2.13× 10⁻⁵ Kb (理論值) 1.76× 10⁻⁵ 相對誤差 (％) 21.59％

(4) 求出 NH3 解離常數 Kb 計算式

HCl 滴入體積 (mL) pH 值

9.54 3

8.74 6.01

X= 3.78

(1)利用內插法求得答當量點時，得到 pH 值 𝟑. 𝟕𝟖 − 𝟑

𝒙 − 𝟗. 𝟓𝟒= 𝟔. 𝟎𝟏 − 𝟑

𝟖. 𝟕𝟒 − 𝟗. 𝟓𝟒 ， 𝒙 =𝟗. 𝟑𝟑 = 𝒑𝑯值 (2)pOH = 4.67

Kb = 10^{−𝑝𝑂𝐻}= 2.13× 10⁻⁵ (3)相對誤差

2.13 × 10⁻⁵− 1.76 × 10⁻⁵

1.76 × 10⁻⁵ = 21.59％

(4) HCl mole 數 = NH3 mole 數 0.167 × 7.56

1000= 𝑁_NH3×25mL

1000 ，𝑁_𝐻𝐶𝑙 =0.051 𝑁

-20 -10 0 10 20

0 5 10

二次微分圖

7

(四) 實驗四 標定 H

PO

的解離常數(Ka1、Ka2)

(1) NaOH 滴定 H3PO4滴定曲線、一次微分及二次微分圖

0 2 4 6 8 10 12

0 10 20 30 40 50

滴定曲線

-1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5

0 10 20 30 40 50

一次微分

-3 -2 -1 0 1 2 3 4 5

0 10 20 30 40 50

二次微分

8

(2) NaOH 滴定 H3PO4的數據表格

NaOH 當量濃度：0.184 𝑁

粗滴定 細滴定

NaOH 滴入體 積(mL)

pH 值 NaOH 滴入體 積(mL)

pH 值

0 1.82 0 1.8

3.01 1.92 18.05 1.92

6.02 2.05 18.52 2.05

9.04 2.21 19.02 2.21

12.01 2.40 19.51 2.4

15.02 2.66 20.02 2.66

18.02 3.16 20.53 3.16

21.01 5.75 21.04 3.14

24.02 6.34 21.52 3.28

27.01 6.65 22.01 3.48

30.02 6.92 22.48 3.89

33.02 7.18 22.99 4.88

36.02 7.53 23.51 5.42

39.04 8.34 24.02 5.68

42.02 10.79 24.51 5.86

45.01 11.22 25.51 5.98

48.02 11.47 26.52 6.06

51.02 11.64 27.49 6.16

54.02 11.76 30.52 6.23

57.01 11.87 33.51 6.3

36.55 6.38 37.01 6.48 37.52 6.58 38.01 6.67 38.48 6.93 39.02 7.21 39.51 7.58 40.02 7.65 40.52 7.75

41.05 7.86

41.51 10.62

42.02 10.77

9

(3)求出 H3PO4解離常數計算式

a. 1/2 第一當量點 pH 值=2.27(利用二次微分圖數據內插法) 1/2 第二當量點 pH 值=4.78(利用二次微分圖數據內插法) b. pKa1 = pH = 2.27 → Ka1 = 10^-2.27 = 5.37×10^-3

pKa2 = pH = 4.78 → Ka2 = 10^-4.78 = 1.66×10^-5

(五) 實驗五 測出未知考試液中磷酸鹽種類及其濃度

(1) NaOH 滴定未知考試液滴定曲線、一次微分及二次微分圖

0 2 4 6 8 10 12

0 5 10 15

滴定曲線

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

0 5 10 15

一次微分

-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5

0 5 10 15

二次微分

10

(2) NaOH 滴定未知考試液數據表格

NaOH 當量濃度：0.184 𝑁

粗滴定 細滴定

NaOH 滴入體 積(mL)

pH 值 NaOH 滴入體 積(mL)

pH 值

0 4.85 0 4.83

3.02 6.70 0.51 5.85

5.98 7.38 1.00 6.14

9.01 10.70 1.49 6.34

12.03 11.47 1.99 6.49

15.02 11.72 2.52 6.63

3.01 6.75 3.52 6.86 4.02 6.96 4.51 7.07 5.01 7.16 5.52 7.30 6.02 7.43 6.54 7.61 7.02 7.82 7.48 8.14

8.01 9.47

8.51 10.56

9.02 10.86 9.54 11.07 10.01 11.18 10.52 11.30 11.03 11.38 (2) NaOH 滴定未知考試液計算式

a. 利用二次微分圖的數據內插法算出當量點時的 pH 值 8.5125 − 7.4975

8.5125 − 𝑥 =−3.15 − 3.66

−3.15 ， 𝑥 = 8.04 𝑝𝐻值 = 8.04 b. NaOH mole 數 = NH3 mole 數

0.184 N ×8.04mL

1000 = 𝑁_考試液×20mL 1000

C. 𝑁_考試液 = 0.074 N ，由圖形判斷此未知考試液所含磷酸鹽為 NaH2PO4

11

(六) 問題討論

1. 試比較以 PH 計及使用指示劑決定酸鹼滴定終點之優、劣點。

pH 計：利用溶液中離子的濃度來測定，較準確，缺點是電極若放在會沈澱 的溶液中測量時，常會因沈澱物沈積在電極而使電極不靈敏。

指示劑：利用不同酸鹼溶液中變色的性質，方便取得，但較不準確，指示 劑的變色為一漸進過程，有一定的 pH 範圍，故滴定終點和當量點不一定 相同。

2. 實驗算出之醋酸的 Ka 值與濃氨水的 Kb 值，是否與理論值相同？為什麼？

濃氨水的 Kb 值理論為1.8 × 10⁻⁵ 實驗做出的濃氨水的 Kb 值 2.13× 10⁻⁵ 誤差：

2.13 × 10⁻⁵− 1.76 × 10⁻⁵

1.76 × 10⁻⁵ = 21.59％

參考上列實驗三的計算式，可得知算出 Kb 值的過程，做實驗會有人為誤 差，可能在滴定的過程中或者是配溶液的時候

3. 試討論酸鹼混合物用電位測定法定量時，混合物所應具備的條件。

在中性、鹼性溶液中，進行氧化還原滴定時，須改用電位滴定法，利用測 定溶液電位的變化，且經繪圖後，才能找出滴定終點。

4. 磷酸的第三個酸解離常數Ka3在本實驗中可以求得嗎？為什麼？如果不

能試問要如何改進程序才可求得？

無法，由於 Ka3 值數值極小，氫難解離所以不能測得