自行编写·高锰酸钾法滴定氧化钙.doc

实验题目： 高锰酸钾法测定蛋壳中CaO的含量 1 前言钙元素在自然界分布广，以化合物的形态存在，如石灰石、白垩、大理石、石膏、磷灰石等；也存在于血浆和骨骼中，并参与凝血和肌肉的收缩过程。钙元素是人类必须的微量元素之一，钙占人体重的1.7%左右，99%以羟基磷酸钙的形式存在于骨骼和牙齿中，血液中占0.1%。离子态的钙可促进凝血酶原转变为凝血酶，使伤口处的血液凝固。缺钙会导致骨质疏松等疾病。因此用化学方法对食物以及血液中的钙含量进行分析显得尤为重要。实验室常用的测定钙含量的方法有：酸碱滴定法（先用定量的酸将碳酸钙溶解，然后用碱滴定过量的酸）、络合滴定法（铬黑T指示剂用EDTA滴定），以及氧化还原滴定（本实验）。本实验探讨用高锰酸钾间接测定蛋壳中氧化钙含量的方法。2 实验部分2.1 实验原理鸡蛋壳中的主要成分为CaCO3，另外还含有MgCO3、蛋白质色素以及少量Fe、Al等元素。利用Ca2+与C2O42-能生成难溶盐的性质，将Ca2+与蛋壳中的其他组分分离，将经过处理的沉淀用酸溶解，再用高锰酸钾法测定C2O42-的含量，换算出CaO的含量。主要反应如下：Ca2+C2O42-CaC2O4CaC2O4+H2SO4CaSO4+H2C2O45H2C2O4+2MnO4-+6H+2Mn2+10CO2+8H2OCaC2O4是弱酸盐沉淀，其溶解度随溶液酸度增大而增加，pH4时，CaC2O4的溶解损失可忽略。本实验采用均相沉淀法，即在酸性溶液中加入(NH4)2C2O4,再滴加氨水逐渐中和溶液中的H+，使C2O42缓缓增大，CaC2O4沉淀完全。实验时调节pH至3.54.5，不仅可使CaC2O4沉淀完全，同时避免MgC2O4沉淀的生成，排除Mg2+的干扰，也不会产生Ca(OH)2 、Ca2(OH)2C2O4沉淀。某些金属离子（Ba2+、Sr2+、Mg2+、Pb2+、Cd2+）与C2O42-能形成沉淀对测定Ca2+有干扰。2.2 主要仪器恒温水浴锅、电炉、分析天平、铁架台等250mL烧杯、25.00mL酸式滴定管、250mL烧瓶、玻璃棒、玻璃漏斗等2.3实验试剂KMnO4（固体，分析纯）、（NH4）2C2O4（固体，分析纯）、NH3H2O（37%）、H2SO4（浓，分析纯）、浓盐酸、Na2C2O4（固体，分析纯）甲基橙（0.2%）AgNO3（0.1molL-1）2.4实验方法与步骤KMnO4溶液、1molL H2SO4、1：1 HCl、5 (NH4)2C2O4、10氨水用分析天平称取一定量的Na2C2O4（0.140.17g）于250ml锥形瓶中，加10ml水使之溶解，再加10ml 1molL H2SO4溶液，并加热至7080，立即用已配制的KMnO4溶液滴定直至终点，即溶液呈粉红色经30秒不褪色。平行做两次。计算KMnO4溶液的浓度。准确称量蛋壳粉（每份约0.10.13g），分别置于250烧杯中，加1:1HCl3mL，加H2O 20mL，加热溶解，过滤。滤液置于烧杯中，加入5%草酸铵溶液50mL，若出现沉淀，滴加浓盐酸至沉淀溶解，然后加热至7080，加入12滴甲基橙，溶液呈红色，再逐滴加入10%氨水，不断搅拌，至溶液呈黄色并有氨味逸出。溶液放置陈化（或在水浴上加热30min陈化），过滤，将沉淀洗涤至无Cl-。将带有沉淀的滤纸铺在原进行沉淀的烧杯内壁上，用50mL1molL-1H2SO4将沉淀洗涤入烧杯中，再用洗瓶吹洗12次。加水稀释至体积约为100mL，加热至7080，用KMnO4标准溶液滴定至溶液呈浅红色时把滤纸推入溶液中，继续滴加KMnO4至浅红色在30s内不消失为止。记录消耗KMnO4的量3 结果与讨论3.1实验结果标准溶液KMnO4浓度的标定实验数据表格项目序号12基准物Na2C2O4的质量（g）0.15970.1509标准溶液KMnO4的初读数(ml)标准溶液KMnO4的终读数(ml)0.0024.800.0023.40蛋壳中CaO含量的测定实验数据表格项目序号12蛋壳的质量(g)0.12940.1285标准溶液KMnO4的初读数(ml)标准溶液KMnO4的终读数(ml)0.1020.820.0020.45标准溶液KMnO4浓度的标定 实验数据处理汇总项目序号12基准物Na2C2O4的质量（g）0.15970.1509标准溶液KMnO4的初读数(ml)标准溶液KMnO4的终读数(ml)0.0024.800.0023.40V标准溶液(ml)24.8023.40C标准溶液（molL）0.019220.01924 (molL)0.01923相对平均偏差0.05%计算公式蛋壳中CaO含量的测定 实验数据处理汇总项目序号12蛋壳的质量(g)0.12940.1285标准溶液KMnO4的初读数(ml)标准溶液KMnO4的终读数(ml)0.1020.820.0020.45V标准溶液(ml)20.7220.45蛋壳中CaO含量(%)43.10%42.84%蛋壳中CaO的平均含量(%)42.97%相对平均偏差0.30%计算公式3.2讨论1)本方法的优点是KMnO4本身带有颜色，所以不用指示剂即可判断滴定终点。本方法的缺点最主要的一条就是草酸受热易分解，导致实验难以控制，引起误差，另外空气中含有的微量还原性物质会影响实验终点。2)沉淀要洗至无离子为止，因为在酸性条件下，离子会被KMnO4氧化，使测定结果偏大。3)用（NH4）2C2O4沉淀Ca2+，需要先在酸性溶液中加入沉淀剂，然后在7080时滴加氨水至甲基橙变黄，这样做的目的是为了在特定的溶液环境下使CaC2O4沉淀，从而消除或减弱其它沉淀对实验的干扰。4)在同样条件下，小晶粒的溶解度比大晶粒的大，同一溶液中，对大晶粒为饱和溶液时，对小晶粒则为未饱和，因此小晶粒就要溶解，这便是陈化的原理，通过加热可以缩短陈化的时间。5)实验刚开始进行较慢，随着反应的进行，生成的Mn2+离子会催化该反应，所以反应速率会大大加快；接近终点的时候，反应速率随着反应物浓度的下降而降低，于是，在接近终点的时候，滴定不宜过快。6)实验过程中如果先将带有CaC2O4沉淀的滤纸一起投入烧杯，以硫酸处理后再用KMnO4滴定，会使实验结果偏大，因为滤纸中含有还原性物质，在酸性环境下会被KMnO4氧化。7)本实验也可采用络合滴定法以及酸碱滴定法来完成。络合滴定法滴定的方法是，在加入少许铬黑T指示剂的情况下，用EDTA标准溶液滴定至溶液由酒红色恰变为纯蓝色即为终点，根据EDTA消耗的体积即可计算。但是此法易受其它金属离子的干扰，需要在合适的PH值情况下加入掩蔽剂才能减小其对实验的干扰。酸碱滴定法的方法是，使用定量的盐酸充分溶解蛋壳粉，在用酚酞为指示剂的情况下，用氢氧化钠标准溶液返滴定过量的盐酸。此法操作简便，没有复杂的处理步骤，但由于对指示剂颜色的感知不同，会产生主观方面的误差。4 结论本批鸡蛋壳中CaO含量42.97%（相对平均偏差0.30%）5 参考文献1 方国女 王燕 周其镇 编. 大学基础化学实验（I）. 第二版. 北京：化学工业出版社. 2005.32 吉林化工学院基础化学实验教学中心编. 基础化学实验教程（）. 吉林：内部资料.20083