混合溶液中Zn2+、Al3+和Ca2+含量的测定.doc

混合溶液中Zn2+、Al3+和Ca2+含量的测定一、实验目的 1. 掌握络合滴定的原理及应用； 2. 培养动脑、动手设计实验方案的能力； 3. 接触复杂试样，以提高分析问题、解决问题的能力。 二、实验原理 混合离子的滴定常用控制酸度法、掩蔽法进行，根据有关副反应系数论证对它们分别滴定的可能性。 Zn2+ 、Ca2+均能与EDTA 形成稳定的1:1络合物，lgK分别为16.50和10.69。由于二者的lgK相差很大（lgK=5.815），故可以不加掩蔽剂或不分离而只需控制合适的酸度就可以分别滴定。在pH=56时用二甲酚橙做指示剂测Zn时；在pH10时用钙指示剂测Ca。pH4.1后Al的各种羟基配合物将生成。且在pH=4.0时Ca2+与EDTA的条件稳定常数为2.2，Al3+的为7.5。因此，在Ca2+存在的条件下并不影响Al3+用EDTA的滴定。测定Al3+控制的酸度范围为pH=3.54.0 。由于Al3+与EDTA生成的配合物稳定性偏低，反应进行的较慢，所以一般用返滴定法来测定。即先加入过量的EDTA标准溶液，并加热煮沸，使Al与EDTA充分反应，然后以PAN为指示剂，用CuSO4标准溶液滴定过量的EDTA从而计算出铝的含量。Al3+-EDTA配合物是无色的，而滴定开始前溶液为黄色。滴入铜离子先与过量的EDTA形成淡蓝色的Cu2+-EDTA配合物，随着CuSO4标准溶液的不断滴入，溶液的颜色将逐渐由黄变绿（Cu2+-EDTA的蓝色与PAN的黄色组成）。当过量的EDTA与铜离子反应完全后稍微过量的铜离子即与PAN形成深红色的配合物。当溶液出现少许Cu2+-PAN配合物，溶液即有红的成分，与绿色混合，显茶红色即为终点。三、主要试剂和仪器试剂：Al2+Zn2+Ca2+的混合液、盐酸-六亚甲基四胺（pH=5.5）、二甲酚橙（XO 2 g.L-1）、HCl溶液（1：5）、氢氧化钠、EDTA二钠盐4g 、氟化铵、硫酸铜标准溶液、PAN指示剂、钙指示剂 仪器：酸式滴定管、漏斗、电子天平、托盘天平、硬质玻璃瓶、棕色试剂瓶、烧杯、锥形瓶、玻璃棒、表面皿、容量瓶、电炉、移液管、滴瓶、量筒四、实验步骤（一）部分指示剂及标准溶液的配制1、2 g.L-1二甲酚橙水溶液：称取0.1g的二甲酚橙固体于100ml小烧杯中，加入50ml水搅拌使其溶解，并转移至滴瓶中。2、2 g.L-1PAN指示剂：称取0.1g的PAN于100ml小烧杯中，加入50ml无水乙醇搅拌使其溶解，并转移至滴瓶中。3、1:5的HCl溶液：取浓盐酸与5倍体积的蒸馏水混合，移至滴瓶。4、200gL-1六亚甲基四胺：称取20g六亚甲基四胺溶于20ml水，稀释至100ml并转移至250ml试剂瓶。 5、0.02moL/LCUSO4溶液:用分析电子天平称取1.001.25CuSO4粉末溶于晓烧杯中，定量转移至250ml容量瓶，定容后转移至试剂瓶。6、NH4F溶液：称取1.1g NH4F粉末溶于10ml水中。（二）EDTA溶液的配制与标定1、EDTA溶液的配制 计算配制500mL0.02mol.L-1EDTA二钠盐所需EDTA的质量。用台秤称取4gEDTA于200mL烧杯中，加水，温水溶解，冷却后移入聚乙烯塑料瓶（或硬质玻璃瓶）中。2、配制0.020mol/l的钙标准溶液准确称取0.500.55g110干燥过的碳酸钙，用少量水润湿，盖上表面皿，慢慢滴加1:1的盐酸5ml使其溶解，加少量水稀释，定量转移至250ml容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。3、用钙标准溶液标定EDTA溶液： 用移液管移取20.00mL标准钙溶液于250mL锥形瓶中，加入约25 mL水，2mL镁溶液，5mL40g/lNaOH溶液及约10mg（米粒大小）钙指示剂，摇匀后，用EDTA溶液滴定至溶液从红色变为蓝色，即为终点。平行测定三份，计算EDTA标准溶液的浓度。 （三）混合溶液中Zn、Al和Ca含量的测定 1、用移液管准确量取三份20ml混合溶液于250mL锥形瓶中，滴加过量的EDTA标准溶液，加热煮沸。冷却后加2滴PAN，用硫酸铜标准溶液滴定过量的EDTA至溶液恰好变为茶红色且半分钟内不退色即为滴定终点。记下加入的EDTA的体积V，以及消耗的硫酸铜的体积V1。平行测定三次。2、 用移液管准确量取三份20ml混合溶液于250mL锥形瓶中，加入2ml氟化铵，并加入pH为5.5的 六亚甲基四胺调节pH。加入XO作为指示剂，用EDTA标准溶液标定至溶液恰好从紫红变为亮黄为终点。 3、 用移液管准确量取三份20ml混合溶液于250ml锥形瓶中，加入5ml40g.mol/lNaOH调节pH至12，加入钙指示剂，用EDTA标准溶液标定至溶液恰好从酒红色变为纯蓝色即是终点。平行测定三次，记录EDTA消耗的体积。五、数据处理表1 EDTA 溶液的标定编 号项 目123Mcaco3 /g0.5301VEDTA初读数/mL0.250.120.32VEDTA终读数/mL19.6019.4019.62VEDTA/mL19.3519.2819.30CEDTA=mCACO3/(MCACO3VEDTA)N)/ mol mL-10.021710.021780.02176 EDTA/mol L-10.02175di 0.000040.000030.00001相对平均偏差/0.12表2 AL含量的测定编 号项 目123CEDTA/mol mL-10.02175VEDTA初读数/mL0.021.150.08VEDTA终读数/mL20.2921.6020.14VEDTA/mL20.2720.4520.36Vcuso4初读数/mL1.803.800.11Vcuso4终读数/mL2.504.450.92Vcuso4/mL0.700.870.81CAl2+=（VEDTA-Vcuso4）CEDTA /20 mol L-10.021280.021200.02126 Al2+/mol L-10.02125di 0.000030.000050.00001相对平均偏差/0.14表3 ZN含量的测定（稀释10倍）编 号项 目123CEDTA/mol mL-10.02175VEDTA初读数/mL0.452.080.50VEDTA终读数/mL20.3121.9820.39VEDTA/mL19.8619.9019.89C Zn2+ = (CEDTA .VEDTA) /20 mol L-10.021600.021640.02163 Zn2+ /mol L-10.02162di 0.000020.000020.00001相对平均偏差/0.08表4 测定Ca 含量所用的EDTA 溶液的标定编 号项 目123M CaCO3 /g0.5301VEDTA初读数/mL0.020.500.73VEDTA终读数/mL12.9813.4513.68VEDTA/mL12.9612.9512.95CEDTA=mCaCO3/(MCaCO3VEDTA)/mol L-1 mL-10.032410.032430.03243 EDTA/mol L-10.03242di 0.000010.000010.00001相对平均偏差/0.01表5 Ca 含量的测定编 号项 目123CEDTA/ mol mL-10.03242VEDTA初读数/mL0.100.120.35VEDTA终读数/mL24.9824.9425.20VEDTA/mL24.8824.8224.85CCa2+ =( CEDTAVEDTA)/20 mol L-10.040330.040230.04028 Ca2+/mol L-10.04028di 0.000050.000050.00000相对平均偏差/0.085、最终试验结果CAl2+ =molL-1，CZn2+ =molL-1，CCa2+ =molL-1六、心得体会 通过这次的分组、自行设计试验、以及实验报告的成形，过程虽是很漫长，但又不乏趣味。本来就只是几个离子的反应，却可以在查询的过程中，发现诸多问题。譬如钙离子的测定中，事先准备的用氧化还原滴定法，即高锰酸钾滴定过滤出来的草酸钙沉淀，由于滤纸也会被高锰酸钾氧化，无法合理排除这一影响，从而修改方案。类似的，在测定铝和锌的时候，查到的资料显示，它们与EDTA的反应，要在一定的pH范围甚至一定的温度下才可进行。故而第一次的操作中，我们按照资料给混合溶液调节pH，但发现指示剂的颜色变化不符合理论情况。最终，在老师的帮助下，用pH试纸粗测混合溶液，结果显示pH竟然低至2左右！这一结果使得调节pH的操作不可行。在实验过程中，我们的实验步骤不断改善，终于达到了要求。因此，在设计方案的过程中，不仅要考虑理论，还要考虑实际的可行性操作。就分析方法来看，大部分的金属离子可采用络合滴定法。此外，还应考虑采用何种滴定方式，如络合滴定法测定铝时，采用返滴定法即可。从试样的组成来看，要考虑共存组分的干扰和消除。 11化1 黄希阳 第二组我们测定的是三种组分含量，这三种金属离子在不同的ph范围下与EDTA发生络合反应，所以我们三个人分别测定一个组分含量，这样减少了随机误差。在AL含量的测定中