题目

如何测量啤酒中的二氧化碳含量?（实验室测法.配上详细的化学方程式及计算过程）

提问时间：2021-12-21

答案

一、实验原理
将啤酒注入到过量的氢氧化钠溶液中,然后用盐酸来淌定多余的氢氧化钠,从而测定啤酒的酸度,再转换成二氧化碳的含量.
氢氧化钠溶液(加入酚酞指示剂)一加入啤酒一滴加盐酸一加入甲基橙指示剂一滴加盐酸至滴定终点.
二、试剂的配制
1、 0．100 mol／L草酸溶液
称取1．26 g H2C2O4·2H2O放人小烧杯中,加入除去二氧化碳的蒸馏水溶解,用100 mL的容量瓶定容.
2．NaOH溶液
称取6 g NaOH放入小烧杯中,用3 mL蒸馏水洗涤2—3次,再加入除去二氧化碳的蒸馏水1 000 mL溶解,贮存于带橡胶塞的试剂瓶中.
3．HCI溶液
用10 mL量筒量取9 mL浓盐酸(密度为1．18 g／cm3)．用蒸馏水稀释至1 000 mL,摇均．贮存于试剂瓶中.
4．0 1％的酚酞试液
将0．2 g酚酞溶于95 mL 95％的酒精中,再加入5 mL蒸馏水,摇均,贮存于试剂瓶中.
5． 0．2％的甲基橙试液
将O．2 g甲基橙溶于100 mL的蒸馏水,摇均,贮存于试剂瓶中.
三、溶液的标定
1．NaOH溶液浓度的标定
用10 mL的移液管移取10 mL的草酸溶液于小锥形瓶中,加入1—2滴酚酞试液,用NaOH溶液滴定.实验结果如表1
表l 实验数据
实验次序 草酸溶液体积／mL 用去氢氧化钠溶液体积／mL
1 10 19．18
2 10 19 ．15
3 10 19．18
计算出c(NaOH) == O．1043mol／L.
2．HCl 溶液的标定
用酸式滴定管取10 mL HCl溶液,加入1—2滴酚酞试液,用标定的NaOH溶液来滴定.实验结果如表2.
表2 实验数据
实验次序 盐酸溶液体积／mL 用去氢氧化钠溶液体积／mL
1 10 9．90
2 10 9．85
3 10 9．80
计算出：c（HCl） == 0．1027mol／L.
四、啤酒中二氧化碳含量的测定
1．方法一
用碱式滴定管取O．104 3 mol／L的Na()H溶液20 mL于150 mL的锥形瓶中,用注射器取罐装啤酒lO mL (尽量除去泡沫),注入到上述锥形瓶中,塞上胶塞,振荡,摇匀,静置,待用.
在上述锥形瓶中滴加2～3滴酚酞试液,用O．102 7.c（HCl） == 0．1027 mol／L HCl溶液滴至红色褪去.再滴加2-3滴甲基橙试液,继续用盐酸溶液滴定,至出现橙色为止.
表3 实验数据
实验次序 V1（HCl溶液；酚酞红色褪去）/mL V1+ V2（HCl溶液；甲基橙出现红色）/mL
1 16．20 20．50
2 16．40 20．85
3 16．50 20．90
平均 16． 37 20．75
V2 == 4．38 mL .
盐酸V2是用来把Na2CO3滴定止NaHCO3的.
啤酒中二氧化碳的浓度为：
c(CO2) == V（HCl) × (HCl)/ V（mL）啤酒 == 0．090 mol／L
2．方法二
将瓶装啤酒故放入冰箱中冷冻一天后取出,啤酒结冰.将啤酒瓶敲破,迅速取少许结冰啤酒称量,然后立即放入氢氧化钠溶液中,进行中和滴定.
具体的滴定方法与方法一相同.
平均固体埠酒的质量 == 53．38g — 28．67 g = 24．71g
平均V2 = 20．77 mL— 18．50 mL == 2．27 mL
n(CO2) == V2 × c(HCl)) == 2．27 × 10—3L×0．1027mol/L == 2．33×10—4mol
啤酒中CO2的质量：2．33×10—4 rnol × 44 g／mol == 0．0103 g
啤酒中二氧化碳的质量分数为：
0．0103g/24．71g == 0．04％
表4 实验记录
由以上两种测定方法得到的CO2 质量分数分别为0．40％和0．04％,两个结果相差很大.原因何在呢?这是因为在啤酒冰冻时有大量的CO2被未来包容.查资料可知CO2的六水合物在—24℃就开始分解,可见在啤酒冰冻时,气相CO2的物质的量增大.由此可知,方法二不能用于测定啤酒中的CO2含量,该方法测定原理是不正确的.
研究性学习重要的不在结果,而在于学生参与研究的过程.该实验方法二与方法一得到的结果不一致,学生找出了不一致的原因,同样可达到研究性学习的目的.