(1)酸性标准溶液制备 按要配的当量浓度、体积数先计算出需要多少体积的浓酸,量取后,冲稀需配制的体积。这样配制出来的浓度,并不太精确,或称为近似浓度,其准确浓度数值,有待标定。
例如:欲制备0.2000N HCl2500毫升。
已知:浓HCl为12N,d=1.19(36%),N'=0.2000,V'=2500
按公式NV=N'V'计算:
V=N'V'/N=0.2×2500/12=41.67毫升
量取约41.7毫升浓HCl,冲稀至2500毫升,即为近似的0.2000N标准盐酸溶液。
(2)配制基准物质标准溶液
标定酸性溶液时,通常选用的基谁物质是无水Na2CO3(也有采用四硼酸钠Na2B4O7·10H2O或K2CO3的)。将无水碳酸钠于105℃烘干4小时以上,取出置于干燥器中冷却待称量。
基准物质溶液的浓度与被标定的溶液大体一致,制备的体积数足够三次标定使用(一般100~250毫升)就可以。计算出应称取基准物质的重量。
如,配基准物质(Na2CO3)0.2000N100毫升(Na2CO3分子量为105.98)。
需称取无水Na2CO3=105.98/2×0.2×1/10=1.0598克
称取1.0598克无水Na2CO3,溶至100毫升,即为0.2000N Na2O3标准溶液。
但我们通常不去正好称取1.0598克Na2CO3,因为这样称量操作太费时间。而是先在托盘天平上称取1克Na2CO3,再到分析天平上称出其精密准确的重量,加水溶解至100毫升,计算出基准物质的精确浓度。
例如:托盘天平粗称Na2CO3 1克,精密称量后为1.1205克,溶至100毫升,其精确浓度应如下计算:
由公式W=M/n×N×V/1000
推导:
N=1000Wn/MV
∴ N=(1000×1.1205×2)/(105.98×100)=0.2105
(3)标定工作 因Na2CO3属于弱碱,被标定的HCl是强酸,应选用甲基橙作指示剂。
用移液管取上面制备的0.2105N Na2CO3溶液20毫升,置于洁净的三角瓶中,加甲基橙1~3滴;将近似0.2000N待标定的HCl装入滴定管进行滴定,滴至终点(由黄色到橙色),记录所用HCl溶液的毫升数(假设用去20.25毫升),再进行计算近似0.2000N HCl的准确浓度。
根据公式 NV=N'V'
设:N为基准物质Na2CO3标准溶液的浓度,即0.2105N;
V为基准物质Na2CO3标准溶液所用体积,即20毫升;
V'为被标定的HCl溶液用去体积数,即20.25毫升;
N'为需求出的被标定HCl的当量浓度。
N'=20×0.2105/20.25=0.2079
即,被标定的HCl浓度为0.2079N。我们虽要求0.2000N,但不一定要恰好为0.2000N。只要精密准确的浓度在有效数值上合乎要求,而又与要求的精确浓度大体相当就可以。这主要是能满足实验的准确度和精密度要求。
(4)用基准物质直接标定法 如果操作技术熟练(特别是称天平的技术熟练),可不必将基准物质配制成溶液去标定标准溶液,而可以将一定重量的基准物质加水溶解后,直接用于进行标准溶液的标定。虽然这样增加了一次称量的操作,但却省去了基准物质(称好重量的)转移至容量瓶,容量中的溶解和定容、移液管的吸取转移等手续。所以可减少实验误差。操作法如下:
按和被标定标准溶液的相似浓度,以20~30毫升的量计算,精密称取基准物质的重量,置于洁净的三角瓶中,加水20~30毫升溶解。再直接用待标定的酸以甲基橙作指示剂进行滴定。
例如:标定上述的近似0.2000N的HCl。
需称取无水Na2CO3基准物质的量为:
W=105.98×1/2×0.2×25/1000=0.2650克
先在托盘天平上称取无水Na2CO3 0.25~0.30克,假如又在分析天平上精密称量后为0.2795克。置于三角瓶中,加水20~30亳升溶解,用待标定的HCl滴定,假设滴定用HCl溶液25.15毫升。计算其精确浓度的方法:
∵ 克当量/1000=毫克当量
Na2CO3的毫克当量=105.98×1/2/1000=0.0530
又∵ NV(毫克当量数)=W(重量)/毫克当量
∴ 毫克当量数(me)=0.2795/0.0530=5.274
(称取基准物质的毫克当量数)
令: V=25.15毫升, N为被求的HCl当量浓度
则代入: NV=me
N=me/V=5.274/25.15=0.2098
用这种标定方法,可用经烘干已知重量的三角瓶直接称量。但应该进行两次标定。如两次标定数字相差较大,还需进行第三次。所以说,操作熟练的化验员可以使用这种方法。