實驗四 電位測量法之應用－酸鹼滴定
班別：水產養殖學系大一Ａ班 組別：18 組
姓名：陳昆敬、楊俊彥
學號：00133007、00133011 報告分數：
日期：2013 年 3 月 26 日 實驗助教簽名：
1
目錄
一、實驗記錄及結果
1.以 KHP 標定 0.100 M NaOH－NaOH 滴入體積與 pH 值數據...2
以 KHP 標定 0.100 M NaOH－酸鹼滴定、一次微分、二次微分曲線數據...3
以 KHP 標定 0.100 M NaOH－酸鹼滴定、一次微分、二次微分曲線圖...4
2.已標定 0.100 M NaOH 標定 0.100 M HCl－NaOH 滴入體積與 pH 值數據...5
已標定 0.100 M NaOH 標定 0.100 M HCl－酸鹼滴定、一次微分、二次微分曲線 數據...6
已標定 0.100 M NaOH 標定 0.100 M HCl－酸鹼滴定、一次微分、二次微分曲線 圖...7
3.已標定 0.100 M HCl 標定 0.100 M NH4OH－酸鹼滴定、一次微分、二次微分曲 線數據...8
已標定 0.100 M HCl 標定 0.100 M NH4OH－酸鹼滴定、一次微分、二次微分曲線 數據...9
已標定 0.100 M HCl 標定 0.100 M NH4OH－酸鹼滴定、一次微分、二次微分曲線 圖...10
4. 計算標定後之 NaOH、HCl、NH4OH 濃度...11
二、問題與討論 1.實驗算出之濃氨水的 Kb值，是否與理論值相同？為什麼？...12
2.請說明為何由強鹼-弱酸滴定曲線半當量點之 pH 值，即可得知 pH = pKa？..12
2
一、 實驗紀錄與結果：
1. 以 KHP 標定 0.100 M NaOH 細滴定 KHP 使用量 0.4025 g
A. NaOH 滴入體積與 pH 值數據
NaOH 滴入體積 (mL) pH 值
0.00 3.93
5.00 4.64
10.00 5.08
15.00 5.56
15.50 5.62
16.00 5.69
16.50 5.76
17.00 5.83
17.50 5.92
18.00 6.02
18.50 6.14
19.00 6.32
19.50 6.55
20.00 7.12
20.50 10.17
21.50 11.16
25.00 11.80
30.00 12.09
35.00 12.26
40.00 12.37
3
B. 酸鹼滴定、一次微分、二次微分曲線數據 NaOH 滴入體積
V (mL)
pH 值
一次微分 二次微分
Va ΔpH/ΔV Vb Δ(ΔpH/ΔV)/ΔV
0.00 3.93 2.500 0.142 5.000 -0.011
5.00 4.64 7.500 0.088 10.000 0.002
10.00 5.08 12.500 0.096 13.875 0.009
15.00 5.56 15.250 0.120 15.500 0.040
15.50 5.62 15.750 0.140 16.000 -3.600×10-15
16.00 5.69 16.250 0.140 16.500 3.550×10-15
16.50 5.76 16.750 0.140 17.000 0.080
17.00 5.83 17.250 0.180 17.500 0.040
17.50 5.92 17.750 0.200 18.000 0.080
18.00 6.02 18.250 0.240 18.500 0.240
18.50 6.14 18.750 0.360 19.000 0.200
19.00 6.32 19.250 0.460 19.500 1.360
19.50 6.55 19.750 1.140 20.000 9.920
20.00 7.12 20.250 6.100 20.625 -6.813
20.50 10.17 21.000 0.990 22.125 -0.359
21.50 11.16 23.250 0.183 25.375 -0.029
25.00 11.80 27.500 0.058 30.000 -0.005
30.00 12.09 32.500 0.034 35.000 -0.002
35.00 12.26 37.500 0.022
40.00 12.37
Va = 相鄰二體積(V)之平均 Vb = 相鄰二體積(Va)之平均
4 -8
-6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12
0 10 20 30 40
Δ (Δ p H/ Δ V) /Δ V
Volume 0.100 M NaOH, mL
二次微分曲線圖
3
4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
0 10 20 30 40 50
pH
Volume 0.100 M NaOH, mL
酸鹼滴定曲線圖
0 1 2 3 4 5 6 7
0 10 20 30 40
Δ p H/ Δ V
Volume 0.100 M NaOH, mL
一次微分曲線圖
C. 酸鹼滴定、一次微分、二次微分曲線圖
當量點
當量點
當量點
5
2. 已標定 0.100 M NaOH 標定 0.100 M HCl
A. NaOH 滴入體積與 pH 值數據
NaOH 滴入體積 (mL) pH 值
0.00 1.36
5.00 1.48
10.00 1.65
15.00 1.90
20.00 2.40
20.50 2.50
21.00 2.63
21.50 2.80
22.00 3.10
22.50 3.96
23.00 6.26
23.50 9.96
25.00 11.19
30.00 11.88
35.00 12.12
40.00 12.26
6
B. 酸鹼滴定、一次微分、二次微分曲線數據 NaOH 滴入體積
V (mL)
pH 值
一次微分 二次微分
Va ΔpH/ΔV Vb Δ(ΔpH/ΔV)/ΔV
0.00 1.36 2.500 0.024 5.000 0.002
5.00 1.48 7.500 0.034 10.000 0.003
10.00 1.65 12.500 0.050 15.000 0.010
15.00 1.90 17.500 0.100 18.875 0.036
20.00 2.40 20.250 0.200 20.500 0.120
20.50 2.50 20.750 0.260 21.000 0.160
21.00 2.63 21.250 0.340 21.500 0.520
21.50 2.80 21.750 0.600 22.000 2.240
22.00 3.10 22.250 1.720 22.500 5.760
22.50 3.96 22.750 4.600 23.000 5.600
23.00 6.26 23.250 7.400 23.750 -6.580
23.50 9.96 24.250 0.820 25.875 -0.210
25.00 11.19 27.500 0.138 30.000 -0.018
30.00 11.88 32.500 0.048 35.000 -0.004
35.00 12.12 37.500 0.028
40.00 12.26
Va = 相鄰二體積(V)之平均 Vb = 相鄰二體積(Va)之平均
7 1
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
0 10 20 30 40 50
pH
Volume 0.100 M NaOH, mL
酸鹼滴定曲線圖
0 1 2 3 4 5 6 7 8
0 10 20 30 40
Δ p H/ Δ V
Volume 0.100 M NaOH, mL
一次微分曲線圖
-8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8
0 10 20 30 40
Δ (Δ p H/ Δ V) /Δ V
Volume 0.100 M NaOH, mL
二次微分曲線圖
C. 酸鹼滴定、一次微分、二次微分曲線圖
當量點
當量點
當量點
8
3. 已標定 0.100 M HCl 標定 0.100 M NH4OH
A. HCl 滴入體積與 pH 值數據
HCl 滴入體積 (mL) pH 值
0.00 10.98
5.00 9.78
10.00 9.28
15.00 8.66
15.50 8.57
16.00 8.46
16.50 8.31
17.00 8.10
17.50 7.76
18.00 4.60
20.00 2.58
25.00 2.08
30.00 1.87
35.00 1.75
40.00 1.66
9
B. 酸鹼滴定、一次微分、二次微分曲線數據 HCl 滴入體積
V (mL)
pH 值
一次微分 二次微分
Va ΔpH/ΔV Vb Δ(ΔpH/ΔV)/ΔV
0.00 10.98 2.500 -0.240 5.000 0.028
5.00 9.78 7.500 -0.100 10.000 -0.005
10.00 9.28 12.500 -0.124 13.875 -0.020
15.00 8.66 15.250 -0.180 15.500 -0.080
15.50 8.57 15.750 -0.220 16.000 -0.160
16.00 8.46 16.250 -0.300 16.500 -0.240
16.50 8.31 16.750 -0.420 17.000 -0.520
17.00 8.10 17.250 -0.680 17.500 -11.280
17.50 7.76 17.750 -6.320 18.375 4.248
18.00 4.60 19.000 -1.010 20.750 0.260
20.00 2.58 22.500 -0.100 25.000 0.012
25.00 2.08 27.500 -0.042 30.000 0.004
30.00 1.87 32.500 -0.024 35.000 0.001
35.00 1.75 37.500 -0.018
40.00 1.66
10 1
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
0 10 20 30 40 50
pH
Volume 0.100 M HCl, mL
酸鹼滴定曲線圖
-7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0
0 10 20 30 40
Δ p H/ Δ V
Volume 0.100 M HCl, mL
一次微分曲線圖
-14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6
0 10 20 30 40
Δ (Δ pH /Δ V)/ Δ V
Volume 0.100 M HCl, mL
二次微分曲線圖
C. 酸鹼滴定、一次微分、二次微分曲線圖
當量點
當量點
當量點
11
4. 計算標定後之 NaOH、HCl、NH4OH 濃度
i. 以 KHP 標定 NaOH KHP = 204 g/mol = 204 amu = 204 u
= MNaOH × VNaOH 達當量點時用了 20.31 mL 的 NaOH
→
= MNaOH ×
L MNaOH = 0.097 M (實際體積莫耳濃度)
理論體積莫耳濃度應為 0.100 M。因此，誤差率為
× 100 % = -3.000 %
ii. 已標定之 NaOH 標定 HCl
MHCl × VHCl = MNaOH × VNaOH 達當量點時用了 23.38 mL 的 NaOH
→ MHCl ×
L = 0.097 M×
L MHCl = 0.091 M (實際體積莫耳濃度)
→ MHCl ×
L = 0.100 M×
L MHCl = 0.094 M (理論體積莫耳濃度)
因此，誤差率為
× 100 % = -3.191 %
iii. 已標定之 HCl 標定 NH4OH
MHCl × VHCl = MNH4OH × VNH4OH 達當量點時用了 17.94 mL 的 HCl
→ 0.091 M ×
L = MNH4OH ×
L MNH4OH = 0.065 M (實際體積莫耳濃度)
→ 0.100 M ×
L = MNH4OH ×
L MNH4OH = 0.072 M (理論體積莫耳濃度)
因此，誤差率為
× 100 % = -9.722 %
12
二、 問題與討論：
1. 實驗算出之濃氨水的 Kb值，是否與理論值相同？為什麼？
NH3 + H3O+ NH4+
+ H2O
達當量點時，NH3會全部轉變成 NH4+ 且 NH3之當量數=H3O+之當量數，而兩物 質皆在同一溶液中，因此 NH3之濃度=H3O+之濃度。
[NH4+] = ( 0.065 ×
) mole / ( 50.00 + 17.94 ) mL = 0.024 M
Ka =
因為 NH3之濃度=H3O+之濃度，所以[H3O+] = -log[H3O+] = pH = 4.99 (使用數據經內插法求得)
( [H3O+] )2 = Ka[NH4+
] → (10-4.99)2 = Ka × 0.024 M → Ka = 4.36 × 10-9 Kw / Ka = Kb → Kb = 10-14 / Ka = 2.29 × 10-6
查表 Kb = 1.8 × 10-5，實驗算出及查表不相同。可能原因為實驗時之溫度與查表 上之溫度不相等，使用平衡常數計算時未考慮到各物質之活性α。
2. 請說明為何由強鹼-弱酸滴定曲線半當量點之 pH 值，即可得知 pH = pKa？
Ka =
取-log 後 → pKa = pH - log
→ pH = pKa + log
達半當量點時，因為[HA] = [A-]，所以滴定處在緩衝區，依照上面的公式可得到
pH = pKa + log1，而 log1 = 0，所以 pH = pKa
