铜含量的测定

实 验 报 告 应用化学 201502 指导老师 吴明君老师 硫酸铜中铜含量的测定 摘要 本实验用配好的 Ca2 标准溶液标定配制近似 0 05moL L 的 Na2S2O3溶液及用标定好的 Na2S2O3溶液通过利用间接碘量法测定硫酸铜试样中铜的含量 关键字 硫代硫酸钠 滴定 铜 间接碘量法 Abstract In this experiment the Na2S2O3 solution of 0 05moL L was calibrated with the Ca2 standard solution and the copper content in the sample was measured by indirect iodine method with the calibrated Na2S2O3 solution Key words sodium thiosulfate titration copper Indirect iodine method 前言 硫酸铜的分析方法有国家标准 该方法是在样品中加入碘化钾 样品中的二价铜离子 在微酸性溶液中能被碘化钾还原 而生成难溶于稀酸的碘化亚铜沉淀 间接碘量法以硫代 硫酸钠作滴定剂 硫代硫酸钠 Na2S2O3 5H2O 一般含有少量杂质 比如 S Na2S2O3 Na2SO4 Na2CO3及 NaCl 等 同时还容易风化和潮解 不能直接配制准确浓度的 溶液 故配好标准溶液后还应标定其浓度 一 实验目的 1 掌握硫代硫酸钠溶液的配制和保存 2 掌握硫代硫酸钠溶液浓度的原理和方法 3 掌握碘量法测定铜的原理和方法 二 实验原理 本实验选择碘量法测定铜的含量 其中可以作为基准物质的有重铬酸钾 碘酸钾 溴酸 钾 和纯铜 本实验选择以纯铜为基准物质 因为在测定铜盐中最好以铜作为基准物质 2Cu2 4I 2CuI I2 为可逆 加 KI I2 I I3 I2 2S2O32 S4O62 2I 反应必须在弱酸性中溶液 PH 3 5 4 0 中进行 因在强酸性溶液中 I 易被空气中氧氧化 为碘 如果有 Cu2 存在 催化此反应 在碱性溶液中 Cu2 会水解 I2也会分解 所以通常 利用 HAc NaAc HAc NH4Ac 或 NH4HF2等来控制溶液的酸度 为了使反应完全 必须加入过量的 I 因 I2在水中溶解度较小 过量的 I 存在 使 I2形成 I3 增加 I2的溶解度 CuI 沉淀表面吸附 I2 使测定结果偏低 为此 在用 Na2S2O3滴定 I2到 接近终点时 加入 KSCN 因 CuSCN 和 CuI 的溶解度相近 加入 KSCN 以后 有一部分 CuI 转化为 CuI SCN CuSCN I 使 CuI 吸附的 I2释放出来 同时由于加入 KSCN 可以减少 KI 的 用量 但是只能在滴定到接近终点时才能加入 KSCN 否则 KSCN 将直接在应接近还原 Cu2 使结果偏低 2 Cu2 4SCN 2CuSCN SCN 2 SCN 2 4H2O 5SCN SO42 7H HCN 三 实验内容 3 1 实验仪器与药品 Na2S2O3 固体 Na2CO3 固体 纯铜 99 9 以上 6 mol LHNO3 100g LKI 溶液 1 1 和 1mol L 的 H2SO4 溶液 100g LKSCN 溶液 10g L 淀粉溶液 试剂瓶一个 50mL 碱 式滴定管一支 碘量瓶若干 分析天平 3 2 0 05 mol L 1Na2S2O3 溶液的配制 称取 12 5 g Na2S2O3 5H2O 于烧杯中 加入约 300 mL 新煮沸后冷却的蒸馏水溶解 加入约 0 2 g Na2CO3 固体 然后用新煮沸且冷却的蒸馏水稀释至 1 L 贮于棕色试剂瓶中 在暗处放置 1 2 周后再标定 3 3 0 05 mol L 1Cu2 标准溶液的配制 准确称取 0 8 g 左右的铜片 置于 250 mL 烧杯 中 以下分解操作在通风橱内进行 加入约 3 mL 6 mol L 1HNO3 盖上表面皿 放在酒精灯上微热 待铜完全分解后 慢慢升 温蒸发至干 冷却后再加入 H2SO4 1 1 2 mL 蒸发至冒白烟 近干 切忌蒸干 冷却 定量转入 250 mL 容量瓶中 加水稀释至刻度 摇匀 从而制得 Cu2 标准溶液 3 4 Na2S2O3 溶液的标定准确 称取 25 00 mLCu2 标准溶液于 250 mL 碘量瓶中 加水 25 mL 混匀 溶液酸度应为 pH 3 4 加入 1mLNaF 溶液 5 mL100 g L 1KI 溶液 立即用待标定的 Na2S2O3 溶液滴定 至呈淡黄色 然后加入 1 mL10 g L 1 淀粉溶液 继续滴定至浅蓝色 再加入 5 mL100 g L 1KSCN 溶液 摇匀后溶液蓝色转深 再继续滴定至蓝色恰好消失为终点 此时溶液为米色 CuSCN 悬浮液 3 5 滴定 精确称取 CuSO4 5H2O 试样 0 25 0 375 g 于 250 mL 碘量瓶中 加入 3 mL1 mol L 1H2SO4 溶液和 30 mL 水 溶解试样 加入 1 mLNaF 溶液 5 mL100 g L 1KI 溶液 立即用 待标定的 Na2S2O3 溶液滴定至呈淡黄色 然后加入 1 mL10 g L 1 淀粉溶液 继续滴定至 浅蓝色 再加入 5 mL100 g L 1KSCN 溶液 摇匀后溶液蓝色转深 再继续滴定至蓝色恰好 消失为终点 此时溶液为米色 CuSCN 悬浮液 四 结果与讨论 4 1 Na2SO3 的标定的实验数据如下 平行测定次数 P 95 mCu 0 8006g 记录项目 123456 VNa2S2O3始 ml0 03 0 12 0 07 0 10 0 20 0 00 VNa2S2O3末 ml27 55 28 06 27 15 25 93 27 47 25 63 VNa2S2O3 ml27 52 27 94 27 08 25 83 27 27 25 63 cCu2 2 mol L 1 1 0 05039 0 05039 0 05039 0 05039 0 05039 0 05039 VCu2 ml25 00 25 00 25 00 25 00 25 00 25 00 cNa2S2O3 mol l 10 04578 0 04509 0 04652 0 04877 0 04620 0 04915 cNa2S2O3 mol l 10 04692 相对平均偏差0 15 置信度为 95 时 t0 05 5 2 57 0 04692 0 00174 1 4 2 滴定的 CuSO4 样品的数据如下 平行测定次数 P 95 记录项目 12345 m 样品 g 0 30850 29000 27330 32340 3119 VNa2S2O3始 ml0 240 100 110 400 00 VNa2S2O3末 ml28 3326 3224 5730 5128 62 VNa2S2O3 ml28 0926 2224 4630 1128 62 mCu2 2 g 0 08370 07820 07290 08980 0853 27 14 26 95 26 68 27 76 27 35 27 12 相对平均偏差 0 36 置信度为 95 时 t0 05 4 2 78 27 12 0 47 五 结果与讨论 1 硫酸铜的配置中再加入硝酸后应将其蒸干 加入硫酸的作用是为了溶解被硝酸氧化的铜 并起到调节 pH 保护的典离子的作用 因为在后面实验中典离子在酸性条件下不易被氧化 2 本实验选择以定粉为指示剂 因为铜氧化典离子生成碘化亚铜和单质碘 遇定粉显蓝色 在实验中 若所加的定粉并未使溶液变色 可加量直至溶液变成淡蓝色 3 氟化钠的加入由于测定的是矿石等中的铜离子的含量 为了防止铁离子的的干扰 加入 氟离子铜铁离子形成络合物 而不被滴定 滴定过程中选择碘量瓶由于铜氧化典离子生成碘化亚铜和单质碘 碘会挥发 故选择碘量 瓶进行滴定 4 配置的硫代硫酸钠溶液易被空气中的氧化 在进行测定时要对其进行标定 本实验选择 以铜为基准物质 并且应用煮沸后的蒸馏水 并加入少量碳酸钠为呈微碱性 因为碳酸钠 可以调节溶液的 pH 使溶液呈微碱性抑制细菌的生长 防止细菌对硫代硫酸钾的分解作用 5 硫氰化钾必须在接近终点时加