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实验13 EDTA溶液的配制与标定（二甲酚橙法）一、实验目的1、 了解EDTA标液的配制和标定原理；2、 掌握常用的标定EDTA的方法。二、实验原理1、 EDTA：乙二胺四乙酸H4Y（本身是四元酸），由于在水中的溶解度很小，通常把它制成二钠盐（Na2H2Y2H2O），也称为EDTA或EDTA二钠盐。EDTA相当于六元酸，在水中有六级离解平衡。与金属离子形成螯合物时，络合比皆为1：1。EDTA因常吸附0.3%的水分且其中含有少量杂质而不能直接配制标准溶液，通常采用标定法制备EDTA标准溶液。标定EDTA的基准物质有纯的金属：如Cu、Zn、Ni、Pb，以及它们的氧化物。 某些盐类：如CaCO3、ZnSO4.7H2O、MgSO4.7H2O。2、 金属离子指示剂：在络合滴定时，与金属离子生成有色络合物来指示滴定过程中金属离子浓度的变化。MIn MIn 颜色甲颜色乙滴入EDTA后，金属离子逐步被络合，当达到反应化学计量点时，已与指示剂络合的金属离子被EDTA夺出，释放出指示剂的颜色：MInYMYIn颜色乙 颜色甲指示剂变化的pMep应尽量与化学计量点的pMsp一致。金属离子指示剂一般为有机弱酸，存在着酸效应，要求显色灵敏，迅速，稳定。常用金属离子指示剂：铬黑T（EBT）：pH10时，用于Mg2+，Zn2+，Cd2+，Pb2+，Hg2+，In3+，二甲酚橙（XO）：pH56时，Zn2+KB指示剂（酸性铬蓝（K）荼酚绿（B）混合指示剂）：pH10时，用于Mg2+，Zn2+， Mn2+。pH12时，用于Ca2+。 在络合滴定过程中，随着络合物的生成，不断有H释出：MH2YMY2H因此，溶液的酸度不断增大，酸度增大的结果，不仅降低了络合物的条件稳定常数，使滴定突跃减小，而且破坏了指示剂变色的最适宜酸度范围，导致产生很大的误差。因此在络合滴定中，通常需要加入溶液来控制溶液的pH值。本实验使用的是二甲酚橙做指示剂，用基准物质Zn2+来标定EDTA的浓度。滴定过程中的pH =5-6左右，用缓冲液六亚甲基四胺盐酸溶液做缓冲溶液维持溶液的pH值，滴定终点颜色变化为：酒红色纯黄色。MInYMYIn 酒红色 纯黄色三 实验步骤一、0.01molL-1 Zn2+标准溶液的配制取适量锌片放在100mL烧杯中，用0.1molL-1 HCl溶液（自配）清洗1min，再用自来水、纯水洗净，烘干、冷却。用直接称量法在干燥小烧杯中准确称取0.150.2g Zn，盖好小表面皿。用滴管从烧杯口加入5mL 1:1 盐酸，待Zn溶解后吹洗表面皿、杯壁，小心地将溶液转移至250mL容量瓶中，用纯水稀释至标线，摇匀。二、0.01molL-1 EDTA标准溶液的配制 称取计算量的EDTA二钠盐在烧杯中，加入适量水，搅拌溶解，转移到试剂瓶中稀释至800 mL。三、标定EDTA标准溶液（Zn为工作基准试剂，二甲酚橙为指示剂） 用移液管吸收25.00mL Zn2+标准溶液于烧杯中，加水50 ml，加2滴0.2% 二甲酚橙指标剂，再加10mL30%六亚甲基四胺。用EDTA滴定，当溶液由紫红色恰转变为黄色时即为终点。平行滴定3次，计算EDTA的准确浓度。计算公式：思考题1.说明工作基准试剂锌在使用前的表面处理的方法和目的。答：（1）处理方法：取适量锌片放在100mL烧杯中，用0.1molL-1 HCl溶液（自配） 清洗1min，（时间不宜过长，以免溶蚀过多的锌）再用自来水、纯水洗净，烘干（不可 过分烘烤）、冷却。 （2）目的：除去表面的氧化物。2.配制锌标准液的时候，若锌液转移至容量瓶中有部分流失了，会使标定的结果偏高还是偏低？如在容量瓶中稀释超过刻度，将使浓度的标定的结果是偏低还是偏高？答：两种结果均使标定的结果偏高，因为两种情况都是锌标准液的浓度的降低，所以标 定的时候所需的EDTA溶液的体积也将降低，从而导致计算的EDTA的浓度偏高。3.若配好的锌溶液没有摇匀，将对标定产生什么后果？答：将会使结果偏高。4.为什么用乙二胺四乙酸的二钠盐配制EDTA溶液，而不用其酸？ 答：乙二胺四乙酸H4Y（本身是四元酸），由于在水中的溶解度很小，通常把它制成二 钠盐（Na2H2Y2H2O），也称为EDTA或EDTA二钠盐。EDTA相当于六元酸，在水中 有六级离解平衡。与金属离子形成螯合物时，络合比皆为1：1。5.当用二甲酚橙为指示剂时，它变色的最适宜的酸度范围在何处？用何种缓冲溶液？答：pH =5-6范围内，一般用六亚甲基四胺HCl缓冲溶液。6.拟出CEDTA的计算公式。答： 。五 问题标定EDTA浓度的常用工作基准物质有哪些?应如何选择？答;基准物质有很多：金属Zn、Cu、Bi以及ZnO、CaCO3、MgSO47H2O等。金属锌的纯度很高，在空气中又稳定，Zn2+与ZnY2-均无色，既能在pH5-6以二甲酚橙为指示剂标定，又可以再pH 9-10的氨性溶液中以铬黑T为指示剂标定，终点都很敏锐，所以一般多采用金属锌为基准物质。实验十四 水硬度的测定一 实验目的 1、了解硬度的常用表示方法；2、学会用配位滴定法测定水中钙镁含量，钙含量的原理和方法3、掌握铬黑T，钙指示剂的使用条件和终点变化。二、实验原理1、 总硬度、钙硬度、镁硬度的概念及表示方法；水的硬度主要是指水中含可溶性的钙盐和镁盐。总硬度通常以每L水中含的碳酸钙的mg数，即mg/L.钙硬度即每1L水中含的钙离子的mg数，mg/L.镁硬度即每1L水中含的镁离子的mg数，mg/L2 总硬度的测定条件与原理测定条件：以NH3-NH4Cl 缓冲溶液控制溶液pH10，以铬黑T为指示剂，用EDTA滴定水样。原理：滴定前水样中的钙离子和镁离子与加入的铬黑T指示剂络合，溶液呈现酒红色，随着EDTA的滴入，配合物中的金属离子逐渐被EDTA夺出，释放出指示剂，使溶液颜色逐渐变蓝，至纯蓝色为终点，由滴定所用的EDTA的体积即可换算出水样的总硬度。3 钙硬度的测定条件与原理；测定条件：用NaOH溶液调节待测水样的pH为13，并加入钙指示剂，然后用EDTA滴定。原理：调节溶液呈强碱性以掩蔽镁离子，使镁离子生成氢氧化物沉淀，然后加入指示剂用EDTA滴定其中的钙离子，至酒红色变为纯蓝色即为终点，由滴定所用的EDTA的体积即可算出水样中钙离子的含量，从而求出钙硬度。4、相关的计算公式总硬度(CV1)EDTAMCaCO3/0.1 钙硬度(CV2)EDTAMCa/0.1 镁硬度C(V1-V2)MMg/0.1五、思考题1、水硬度的测定包括哪些内容？如何测定？1水硬度的测定包括总硬度与钙硬度的测定，镁硬度则根据实验结果计算得到； 2可在一份溶液中进行，也可平行取两份溶液进行； 在一份溶液中进行；先在pH=12 时滴定Ca2+ ，再将溶液调至pH=10 （先调至pH=3，再调至pH=10，以防止Mg(OH)2或MgCO3等形式存在而溶解不完全），滴定Mg2+。平行取两份溶液进行：一份试液在pH=10时测定Ca，Mg总量，另一份在pH=12时测定Ca，由两者所用EDTA体积之差求出Mg的含量。本实验采用第二种方法。2、我国如何表示水的总硬度，怎样换算成德国硬度？我国通常以110-3gL-1 CaCO3表示水的总硬度，德国以1010-3gL-1 CaO表示水的硬度，因此，如以我国110-3gL-1 CaCO3表示的总硬度换算成德国度时，需乘以系数0.056。德国度oDH(1010-3gL-1 CaO) = 总硬度(gL-1 CaCO3)56.08/(100.0910)= 总硬度(gL-1 CaCO3)0.0563、怎样移取100mL水样？由于移取的水样体积大，因此移取时盛水样的烧杯为400mL ；吸取水样用水泵、真空泵，而不是洗耳球；将真空泵上的橡皮管微接（不是全部套住）100mL吸管的管口，使水以适中的速度进入吸管。若全部套住，进水速度快，会带入大量小气泡（水呈浑浊样），使移取的体积不准。注意右手食指的操作，因100mL吸管的上口管径大，溶液下流快，故调节液面至刻度线时，应微松食指使液面缓缓下降，以控制液面的最低点恰与刻度线相切，同时紧按食指，使液面不再下降，使移取水样的体积准确。每个实验室公用三支100mL无分度吸管，以及相配套的400mL烧杯及表面皿。5、为什么测定钙、镁总量时，要控制pH=10？叙述它的测定条件。因稳定常数 CaY2- MgY2-，滴定Ca2+的最低pH=8,滴定Mg2+的最低pH=10，指示剂铬黑T使用的最适宜pH范围为910.5,因此测定时pH=10。测定总量的条件为，在pH=10的氨性缓冲溶液中，以铬黑T为指示剂。6、测定总硬度时，溶液中发生了哪些反应，它们如何竞争在pH=10的缓冲溶液中，加入铬黑T指示剂后，指示剂先与Mg2+配位（为什么？）为MgIn-，当滴加EDTA后，EDTA先与游离的Ca2+、Mg2+配位，最后夺取MgIn-中的Mg2+ ：MgIn- + H2Y2- MgY2- + HIn2- + H+溶液的颜色由酒红色变为纯蓝色。7、 如果待测液中只含有Ca2+，能否用铬黑T为指示剂进行测定?若按本实验条件用直接滴定法测定总硬度，则不能。经计算可知，在pH=10的氨性溶液中，以铬黑T为指示剂，用0.02molL-1EDTA滴定0.02molL-1Ca2+溶液，终点误差为-1.5%；若滴定的是0.02molL-1 Mg2+溶液，终点误差为0.11%。此结果表明，采用铬黑T为指示剂时，尽管CaY比MgY稳定，但测定钙的终点误差较大，这是由于铬黑T与Ca2+显色不灵敏所致。若按照置换滴定法进行实验，则可以。只要在溶液中加入少量MgY，在pH=10的条件下，用铬黑T为指示剂就能进行测定8 测定钙硬度时，为什么加2mL 6molL-1NaOH溶液使溶液的pH=1213？叙述它的测定条件。在pH=1213的条件，Mg2+形成Mg(OH)2沉淀，不干扰钙的测定。钙硬度的测定条件：pH=1213，以钙指示剂为指示剂。9为什么钙指示剂能在pH=1213的条件下指示终点？在溶液中，钙指示剂存在下列平衡 ：pKa2=7.4pKa3=13.5H2In-HIn2-In3-酒红色蓝色酒红色由于MIn为酒红色，要使终点的变色敏锐，从平衡式看7.4pH13.5就能满足。为了排除Mg2+的干扰，因此在pH=1213的条件下，滴定钙，终点呈蓝色。10、怎样减少测定钙硬度时的返红现象？测定钙硬度时，采用沉淀掩蔽法排除Mg2+对测定的干扰，由于沉淀会吸附被测离子Ca2+和钙指示剂，从而影响测定的准确度和终点的观察（变色不敏锐），因此测定时注意：在水样中加入NaOH溶液后放置或稍加热（298K），待看到Mg(OH)2沉淀后再加指示剂。放置或稍加热使Mg(OH)2沉淀形成，而且颗粒稍大，以减少吸附；近终点时慢滴多搅，即滴一滴多搅动，待颜色稳定后再滴加。11、怎样表示实验结果？总硬度：计算三份水样的总硬度（gL-1CaCO3），求平均值（包括S，T 等处理），将总硬度转化为德国度，说明水样是否符合饮用水标准；钙硬度：取三次测定钙硬度时所得的EDTA标准液体积V2的平均值；计算钙硬度（gL-1Ca2+）；镁硬度：取三次测定总硬度时所得的EDTA标准液体积V1的平均值；由体积V1的平均值和体积V2的平均值计算镁硬