EDTA标准溶液的配制与滴定方法.doc

【实验目的】1. 学会EDTA标准溶液的配制与滴定方法；2. 掌握配位滴定法测定水硬度的原理和方法。3. 了解测定水硬度的意义和常用的硬度表示方法。4. 理解酸度条件对配位滴定的影响。【仪器及试剂】仪器：滴定装置 25mL移液管、250mL锥形瓶、洗耳球。试剂：乙二胺四乙酸二钠（固体）；碳酸钙；NH3.H20-NH4Cl缓冲溶液；铬黑T指示剂 ；6mol/L HCl；0.05mol/L Mg-EDTA溶液；【实验原理】乙二胺四乙酸二钠盐(习惯上称EDTA)是有机配位剂，能与大多数金属离子形成稳定的1:1 型的螯合物，计量关系简单，故常用作配位滴定的标准溶液。通常采用间接法配制EDTA标准溶液。标定EDTA溶液的基准物有Zn、ZnO、CaCO3、Bi、Cu、MgSO4 7H2O、Ni、Pb 等。选用的标定条件应尽可能与测定条件一致，以免引起系统误差。如果用被测元素的纯金属或化合物作基准物质，就更为理想。本实验采用CaCO3作基准物标定EDTA，以铬黑T(EBT)作指示剂，用pH 10 的氨性缓冲溶液控制滴定时的酸度。因为在pH 10 的溶液中，铬黑T 与Mg2+ 形成比较稳定的酒红色螯合物(CaEBT)，而EDTA与Mg2能形成更为稳定的无色螯合物。因此，滴定至终点时，EBT 便被EDTA 从CaEBT中置换出来，游离的EBT 在pH = 811 的溶液中呈蓝色。用CaCO3标定EDTA，通常选用钙指示剂指示终点，用NaOH控制溶液pH为1213，其变色原理为： 滴定前 Ca + In（蓝色）= CaIn（红色） 滴定中 Ca + Y = CaY 终点时 CaIn（红色）+ Y = CaY + In（蓝色） 水的总硬度测定一般采用络合滴定法，在pH10的氨性缓冲溶液中，以铬黑T（EBT）为指示剂，用EDTA标准溶液直接测定Ca2+、Mg2+总量。由于KCaYKMgYKMgEBTKCa.EBT，络黑T先与部分Mg络合为Mg-EBT（酒红色）。当EDTA滴入时，EDTA与Ca2+、Mg2+络合，终点时EDTA夺取Mg-EBT中的Mg2+，将EBT置换出来，溶液由酒红色转为纯蓝色。测定水中钙硬时，另取等量水样加NaOH调节溶液pH为1213。使Mg2+生成Mg(OH)，加入钙指示剂用EDTA滴定，测定水中的Ca2+含量。已知Ca2+、Mg2+的总量及Ca2+的含量，即可算出水中Mg2+的含量即镁硬。滴定时，Fe3+、Al3+等干扰离子可用三乙醇胺予以掩蔽；Cu2+、Pb2+、Zn2+等重属离子，可用KCN、Na2S或巯基乙酸予以掩蔽。【实验内容】1. EDTA溶液的配制和标定（1）0.01mol/L EDTA溶液的配制称取1.9g乙二胺四乙酸二钠与250ml烧杯中，加水约100ml，加0.05mol/L Mg-EDTA盐溶液2ml，微热使其完全溶解。溶解后转入500ml容量瓶中，加水稀释至500ml，摇匀。贴上标签，备用。（2）以碳酸钙为基准物标定EDTA准确称取碳酸钙0.25-0.28g与250ml烧杯中。再加入6mol/L HCl溶解碳酸钙，用少量蒸馏水冲洗烧杯内壁，定量转移至250ml容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。计算钙离子的准确浓度，贴上标签备用。用移液管移取25.00ml钙离子标准溶液于250ml锥形瓶中，加5ml缓冲溶液及少量铬黑T指示剂，摇匀，然后用EDTA滴定至溶液由酒红色变为蓝色，即为终点。平行做3次，按下式计算EDTA溶液的物质的量浓度。c=c1V1/V2. 水样的测定总硬度的测定吸取50ml自来水水样3份，分别放入250ml锥形瓶中。加5ml缓冲溶液和三滴铬黑T指示剂，溶液呈明显的紫红色。立即用刚才配制的EDTA标准溶液滴定至蓝色，即为终点，记录用量。由下式计算：总硬度（碳酸钙计，ml/L）=cEDTA*V1*100.1/V0【数据记录及处理】试样编号123V(EDTA)/ml20.5120.5020.49平均值20.50c（EDTA） mmol/L13.16水样编号123V(EDTA,1)/ml7.427.407.41平均值7.41总硬度（CaCO3）mg/l195.49194.96195.23【思考题】1.通常使用乙二胺四乙酸二钠盐配制EDTA标准溶液，为什么不用乙二酸四乙酸？答：主要是为了增大溶解度。乙二胺四乙酸在水中的溶解度不大，易溶于有机溶剂，而乙二胺四乙酸二钠由于阴阳离子的存在，在水中的溶解度较大，便于配制溶液。2.用HCl溶液溶解碳酸钙基准物时，操作中应注意些什么？答：先将将CaCO3碾细放入烧杯，加数滴水润湿，盖上表面皿，为了防止反应过于激烈，应缓慢从烧杯嘴边滴加HCL。3如果对水的硬度的测定结果要求保留2位有效数字，应如何量取25ml水样？答：用移液管吸取待测水样25.00ml注入250ml锥形瓶。4.当水中Mg含量很低时，以铬黑T作指示剂，测水的总硬度，终点变色不敏锐，因此，在配置EDTA溶液时常加入少量的Mg-EDTA,然后再标定EDTA溶液的浓度，这样对测定结果有无影响？说明其道理。答：EDTA与Ca的络合常数大于与Mg的络合常数，所以Mg被置换，Mg-EDTA+Ca2+=Ca- EDTA+ Mg2+Mg2+ + 铬黑T生成红色络合物当滴定水样中的Ca2+时, 在结束点，ED TA与红颜色的Mg2+ + 铬黑T络合物反应，需要的额外的ED TA置换Mg2+-铬黑T络合物。需要的额外的ED TA的物质的量等于Mg2+物质的量，而Mg2+物质的量等于与Mg-EDTA反应的Ca2+的物质的量，所以滴定时加入的ED TA的总摩尔数完全等于钙离子的摩尔数，那么Mg-EDTA量的增加不影响测定结果。 【EDTA的性质】 乙二胺四乙酸（简称EDTA）用H4Y表示，难溶于水，通常采用它的二钠盐（Na2H2Y 2H2O）来配制标准滴定溶液。乙二胺四乙酸二钠盐是白色结晶粉末，易溶于水，经提纯后可作为基准物质，直接配制标准溶液。但提纯方法较为复杂，故在工厂和实验室中该标准滴定溶液常用间接法配制。 【EDTA配位化合物的特点】 1.EDTA与不同价的金属离子生成配合物时，配位比较简单，一般为1:1；2.生成的配合物较稳定，配位反应较完全；3.生成的配合物易溶于水； 4.生成的配合物多数无色； 5.EDTA与金属离子的配位能力与溶液的酸度有密切关系。 【缓冲溶液的作用】 在标定EDTA时，我们需加入氨-氯化铵缓冲溶液控制溶液pH=10，这是因为使用铬黑T指示剂的最适宜酸度是pH=910。在pH=10时，铬黑T呈蓝色，而它与Zn2+的配合物呈红色。由于颜色相差较大，容易观察终点。 【金属指示剂的性质及其指示终点原理】 金属指示剂是一种能与金属离子配位的配合剂，一般为有机染料。由于它与金属离子配位前后的颜色不同，所以能作为指示剂来确定终点。金属指示剂与被滴定的金属离子反应，形成一种与自身颜色不同的配合物：M + In = MIn甲色 乙色随着滴定剂EDTA的加入，与金属离子配位。当达到化学计量点时，已与指示剂配位的金属离子被EDTA夺取，释放出指示剂，溶液呈现指示剂本身的颜色。MIn + Y = MY + In乙色 甲色如：铬黑T指示剂溶液为蓝色，与金属离子配位时呈红色。当用EDTA滴定金属离子至化学计量点时，与铬黑T配位的金属离子被夺取，溶液由红色转为蓝色。 【配制和标定方法】 一、配制、清洗所要使用的玻璃仪器；、在台秤上称取下列规定量的乙二胺四乙酸二钠于烧杯中：c(EDTA)/ mol.L-1 m(乙二胺四乙酸二钠)/g0.1 400.05200.028、加入适量的蒸馏水，加热溶解；、用蒸馏水稀释至1L；、冷却后贮于试剂瓶中，待标定。二、标定、c(EDTA)=0.1mol.L-1EDTA标准滴定溶液的标定(1)将基准氧化锌于800C灼烧至恒重，稍冷后放干燥器中，冷却至室温；(2)用减量法称取已处理过的氧化锌0.25g（称准至0.0001g）于250mL锥形瓶中；(3)滴加34滴水使氧化锌润湿；(4)滴加浓HCl使氧化锌恰好溶解；(5)用25mL蒸馏水冲洗瓶壁，并摇匀；(6)边摇边滴加1:1氨水至溶液刚出现白色的氢氧化锌浑浊（此时溶液pH= 8）；(7)加10mL pH=10的氨-氯化铵缓冲溶液，摇匀；(8)滴加5滴0.5%的铬黑T指示剂，摇匀；(9)用配制好EDTA溶液滴定至溶液由红色变为纯蓝色为终点。记录消耗的EDTA标准滴定溶液的体积为V1；(10)平行标定四次；(11)按上法同时做空白实验，记录消耗的EDTA标准滴定溶液的体积为V2。、c(EDTA)=0.05mol.L-1和c(EDTA)=0.02mol.L-1EDTA标准滴定溶液的标定(1)称取下列规定量的于800C灼烧至恒重后的基准ZnO（称准至0.0001g）于小烧杯中，盖上表面皿：c(EDTA)/ mol.L-1 m(ZnO)/g0.0510.02 0.4(2)滴加23滴水使ZnO润湿；(3)滴加2mL浓HCl使ZnO恰好溶解；(4)用蒸馏水冲洗表面皿，洗液并入烧杯中；(5)将ZnO溶液定量转移入250mL的容量瓶中，定容至刻度线，摇匀；(6)移取25.00mLZn2+标准溶液于250mL锥形瓶中，加50mL水摇匀；(7)边摇边滴加1:1氨水至溶液刚出现白色的氢氧化锌浑浊（此时溶液pH=8）；(8)加10mL pH=10的氨-氯化铵缓冲溶液，摇匀；(9)滴加5滴0.5%的铬黑T指示剂，摇匀；(10)用配制好EDTA溶液滴定至溶液由酒红色变为纯蓝色为终点。记录消耗的EDTA标准滴定溶液的体积为V1；(11)平行标定四次；(12)按上法同时做空白实验，记录消耗的EDTA标准滴定溶液的体积为V2。 EDTA标准溶液配制与标定应注意1、为什么要使用两种指示剂分别标定 答案要点:因为络合滴定中,EDTA与金属离子形成稳定络合物的酸度范围不同,如Ca2+,Mg2+要在碱性范围内,而Zn2+,Ni2+,Cu2+等要在酸性范围内.故要根据不同的酸度范围选择不同的金属离子指示剂,从而在标定EDTA时,使用相应的指示剂,可以消除基底效应,减小误差.2、在中和标准物质中的HCl时,能否用酚酞取代甲基红,为什么 答案要点:不能用酚酞取代甲基红,氨水中和盐酸,产物NH4Cl是强酸弱碱盐,呈弱酸性,而酚酞是碱性指示剂,故不能用酚酞作指示剂,而甲基红的变色范围是4.4-6.2,可以用来做指示剂3、阐述Mg2+-EDTA能够提高终点敏锐度的原理答案要点:铬黑T与Mg2+能形成稳定的络合物,显色很灵敏,但与Ca2+形成的络合物不稳定,显色灵敏度低,为此在pH=10的溶液中用EDRA滴定Ca2+时,常于溶液中先加入少量MgY,使之发生置换反应,置换出Mg2+:置换出的Mg2+与铬黑T显出很深的红色:Mg2+EBT=Mg-EBT(红色)但EDTA与Ca2+的络合能力比Mg2+强,滴定时,EDTA先与Ca2+络合,当达到终点时,EDTA夺取Mg-EBT中的Mg2+,形成MgY,Y+Mg-EBT=MgY+EBT (蓝色)游离出的指示剂显蓝色,变色很明显,在这里,滴定前的MgY与最后生成的MgY物质的量相等,故不影响滴定结果4、滴定为什么要在缓冲溶液中进行 如果没有缓冲溶液存在,将会导致什么现象发生答案要点:在络合滴定过程中,随着络合物的生成,不断有H+释出M+H2Y=MY+2H+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.5、由于EDTA是白色结晶粉末,本身不易得到纯品,所以只能用间接标定的方法来配制.以铬黑T为指示剂，用金属离子与EDTA作用，从而确定其准确浓度在滴定的反应过程中，会有H离子产生，而产生的H 离子不利于反应的进程，还主要一个原因是，在酸性条件下，不利于指示剂铬黑T的显色，也就是说不能很好的确定反应终点。加入氨水调节PH 后，再加入氨水-氯化铵缓冲液，使反应能维持在碱性条件下进行，碱性缓冲液在这里起到了不可替代的作用!也可以说,氨水-氯化铵缓冲液起了维持环境相对碱性的作用!EDTA标准溶液的配制和标定及水硬度的测定二实验原理 配位滴定中最常用的配位剂为乙二胺四乙酸，简称EDTA，也常写作H4Y。EDTA可与大多数金属离子形成1：1的螯合物。乙二胺四乙酸在水中的溶解度较小，所以常使用乙二胺四乙酸二钠盐，习惯上也称EDTA，常用Na2H2Y2H2O表示。它可以直接制成溶液，但比较麻烦，所以用标定法配制EDTA标准溶液。标定的基准物质常选用与被测组分相同的物质，使标定条件测量条件尽量一致。标定后的EDTA应储存在聚乙烯塑料瓶或硬质玻璃瓶中，避免EDTA缓慢溶解玻璃中的Ca2+形成CaY2-而改变其浓度。本试验用CaCO3作基准物标定EDTA。用CaCO3作基准物标定EDTA时，用NH3H2O-NH4CI缓冲溶液调节溶液溶液的PH值为10.0，以铬黑T（EBT）指示剂指示终点。铬黑T为有机染料，在不同的PH值有不同的颜色，PH0为红色；PH=711为蓝色；PH12为橙黄色。在PH=711，铬黑T能与与多种金属离子作用生成红色络合物。由于CaY2-比CaIn-更为稳定，在化学计量点附近，EDTA将夺取CaIn-中的Ca2+形成CaY2-，同时释放出游离的铬黑试剂，溶液将由酒红色变为蓝色。发生的反应如下：Ca2+HIn2-=CaIn-+H+ 酒红色Ca2+H2Y2-=CaY2-+2H+CaIn-+H2Y2-=CaY2-+HIn2-+H+酒红色 纯蓝色水的总硬度是指水中Ca2+和Mg2+的总量。在PH=10的NH3H2O-NH4CI缓冲溶液中，铬黑T与水中的Ca2+和Mg2+形成紫红色络合物，然后用EDTA标准溶液滴定至终点时，置换出铬黑T使溶液呈纯蓝色，即为终点。根据EDTA标准溶液的浓度和用量可以测出水的总硬度。如果PH12时，Mg2+以Mg（OH）2形式被掩盖，加钙指示剂，用EDTA标准溶液滴定至溶液从红色变为蓝色，即为终点。根据EDTA标准溶液的浓度和用量可以测出水中Ca2+的含量。滴定时，Fe3+AI3+对铬黑T有封闭作用，干扰测定。若水样中存在三乙醇胺掩蔽。Cu2+Pb2+Zn2+等干扰离子可用KCNNa2S掩蔽。三试剂乙二胺四乙酸二钠（固体）：Na2H2Y2H2O。CaCO3（固体）：基准物质或分析纯，110干燥2小时。NH3H2O-NH4CI缓冲溶液（PH=10）。铬黑T指示剂：1g铬黑T和100gNaCI研细，混匀。6molL-1HCI溶液，0.05 molL-1MgEDTA盐溶液。四、实验内容1.EDTA的配制与标定称取1.9克乙二胺四乙酸钠于250毫升的烧杯中，加水约100毫升，加0.05molL-1MgEDTA盐溶液2毫升，微热使其完全溶解。转移到500毫升烧杯中，加水至刻度，摇匀。贴上标签，备用。准确称取CaCO30.250.28g于250毫升烧杯中。加水数滴润湿，盖上表面皿，再从烧杯嘴口加5毫升6molL-1HCI溶液，待其完全