高锰酸钾测定钙

高锰酸钾测定钙高锰酸钾测定钙 刘玲 指导老师 吴明君 四川农业大学理学院应用化学 2 班 摘要摘要 学习 KMnO4标准溶液的制备方法 结晶形沉淀的制备及洗涤方法和 KMnO4法测定钙的基本操作 掌握用草酸钠作基准物标定高锰酸钾溶液浓度的原 理 方法及滴定条件 掌握用 KMnO4法测定钙的原理 步骤和操作技术 了解 用沉淀分离法消除杂质的干扰 学会沉淀 过滤 洗涤和消化法处理样品的操 作技术 关键词关键词 KMnO4标准溶液的制备 沉淀过滤 结晶沉淀的制备 AbstractAbstract Study of KMnO4 standard solution preparation methods the preparation of crystalline precipitate and washing method and KMnO4 method to determine the basic operations of calcium Master using sodium oxalate as the primary standard calibration principle and method of potassium permanganate solution concentration and titration conditions Mastering the principle of using KMnO4 method determination of calcium steps and operating technology Understand with precipitation separation to eliminate the interference of impurity Learn to precipitation filtration washing and digestive process the operation technology of the sample KeywordsKeywords KMnO4 standard solution preparation the preparation of precipitation filtering crystallization precipitation 引言引言 KMnO4 常含有少量杂质 如 Cl SO42 和 NO3 等 另外由于 KMnO4的氧 化性很强 稳定性不高 在生产 储存及配制成溶液的过程中易与其它还原性 物质作用 例如配制时与水的还原性杂质作用等 因此 KMnO4不能直接配制成 标准溶液 必须进行标定 标定 KMnO4溶液用基准试剂有 H2C2O4 2H2O Na2C2O4 As2O3和纯铁丝等 实验室常用 Na2C2O4 不含结晶水 容易提纯 在热的酸性溶液中 KMnO4和 H2C2O4的反应如下 2MnO4 5 H2C2O4 6H 2Mn2 10CO2 8H2O 反应开始较慢 待溶液中产生 Mn2 后 由于 Mn2 的催化作用 反应越来越快 利用 KMnO4 法测定钙的含量 只能采用间接法测定 将样品用酸处理成溶 液 使 Ca2 溶解在溶液中 Ca2 在一定条件下与 C2O42 作用 形成白色 CaC2O4沉 淀 过滤洗涤后再将 CaC2O4沉淀溶于热的稀 H2SO4中 用 KMnO4 标准溶液滴定 与 Ca2 1 1 结合的 C2O42 含量 沉淀 Ca2 时 为了得到易于过滤和洗涤的粗晶 形沉淀 必须很好地控制沉淀的条件 通常是在含 Ca2 的酸性溶液中加入足够 使 Ca2 沉淀完全的 NH4 2C2O4沉淀剂 由于酸性溶液中 C2O42 大部分是以 H2C2O4 形式存在 这样会影响 CaC2O4的生成 所以在加入沉淀剂后必须慢慢滴加氨水 使溶液中 H 逐渐被中和 C2O42 浓度缓慢地增加 这样就易得到 CaC2O4粗晶形 沉淀 沉淀完毕 溶液 pH 值还在 3 5 4 5 即可防止其他难溶性钙盐的生成 又不致使 CaC2O4溶解度太大 加热半小时使沉淀陈化 陈化的过程中小颗粒晶 体溶解 大颗粒晶体长大 过滤后 沉淀表面吸附的 C2O42 必须洗净 否则分 析结果偏高 为了减少 CaC2O4在洗涤时的损失 则先用稀 NH4 2C2O4溶液洗涤 然后再用微热的蒸馏水洗到不含 C2O42 时为止 将洗净的 CaC2O4沉淀溶解于稀 H2SO4中 加热至 75 85 用 KMnO4标准溶液滴定 一 实验部分一 实验部分 1 1 仪器与试剂仪器与试剂 酸式滴定管 烧杯 量筒 酒精灯 铁架台 火柴 玻璃棒 长颈漏斗 滤纸 分析天平 表面皿 高锰酸钾固体 Na2C2O4 3mol LH2SO4 HCl 1 1 氨水 0 25mol L NH4 2C2O4溶液 0 1 NH4 2C2O4溶液 10 H2SO4溶液 甲基橙指示剂 0 5mol LBaCl2溶液 石灰石 10 柠檬酸铵 2 2 实验方法实验方法 2 1 KMnO4溶液的配制 在台秤上称取 1 8g KMnO4溶解于 500mL 的去离子水中 加热煮沸半小时 然后用微孔玻璃漏斗 或玻璃棉 过滤 滤液贮存于棕色试剂瓶中备用 2 2 KMnO4标准溶液浓度的标定 在分析天平上准确称取 0 15 0 20g 精确 0 1mg Na2C2O4基准物三份分别 于洁净的 250mL 锥形瓶中 加入 20 30mL 去离子水溶解 再加入 10 15mL3 0mol LH2SO4溶液 摇均匀后 加热至 75 80 趁热用 KMnO4标准 溶液滴定到溶液微红色且半分钟不褪色即为终点 记录消耗 KMnO4溶液的体积 平行滴定三次 2 3 CaC2O4的制备 准确称取石灰石样品 0 15 0 2 g 置于 250 mL 烧杯中 滴加少量蒸馏水润 湿试样 盖上表面皿 从烧杯嘴处慢慢滴入 6 mol L 1HCl 溶液 5 mL 同时不 断轻摇烧杯 使试样溶解 待停止冒泡后 小火加热至沸 2 min 冷却后用少 量蒸馏水淋洗表面皿和烧杯内壁使飞溅部分进入溶液 在 5 mL10 柠檬酸铵溶 液 掩蔽其中的 Fe3 和 Al3 和 50 mL 蒸馏水 加入 2 滴甲基橙指示剂 此时 溶液 70 80 在不断搅拌下以每秒 1 2 滴的速度滴加 3 mol L 1 氨水至溶液 由红色变为黄色 将溶液热水浴 30 min 同时用玻璃棒搅拌 使沉淀陈化 待 沉淀自然冷却至室温后用定性滤纸以倾注法过滤 用冷的 0 1 NH4 2C2O4溶 液洗涤沉淀 3 4 次 再用水洗涤至滤液中不含 C2O42 为止 在过滤和洗涤过程中 尽量使沉淀留在滤纸上 应多次用水淋洗滤纸上部 在洗涤接近完成时 用小 表面皿接取约 1 mL 滤液 加入数滴 0 5 mol L 1 的 CaCl2溶液 如无浑浊现 象 证明已洗涤干净 2 4 沉淀的溶解和 Ca2 含量的测定 将带有沉淀的滤纸小心展开并贴在原贮沉淀的烧杯内壁上 用 50 mL 1 mol L 1H2SO4溶液分多次将沉淀冲洗到烧杯内 用水稀释至 100 mL 加热至 75 85 用 0 02 mol L 1KMnO4标准溶液滴定至溶液呈粉红色 再将滤纸浸入 溶液中 轻轻搅动 溶液褪色后再滴加 KMnO4标准溶液 直至粉红色在半分钟 内部褪色为止 即为终点 记录消耗 KMnO4标准溶液的体积 计算试样中 Ca2 的含量 平行测定 3 次 二数据记录及处理二数据记录及处理 1 1 KMnOKMnO4 4标准溶液浓度的标定标准溶液浓度的标定 KMnOKMnO4 4标准溶液浓度的标定标准溶液浓度的标定 滴定次数一二三 Na2C2O4的质量 g 0 19370 19770 1982 V 初 KMnO4 mL 0 000 250 00 V 末 KMnO4 mL 27 1027 8527 73 V 耗 KMnO4 mL 27 1027 6027 73 C KMnO4 平均 0 021340 021380 02134 C KMnO4 平均 0 02135 相对平均偏差 0 29 相对标准偏差 0 12 计算结果如上表 C KMnO4mol L 平均值 0 02135 相对平均偏差 0 29 相对标准偏差 100 0 12 置信度为 95 时 t 1 96 0 02135 0 00029x n ts 2 2 沉淀的溶解和沉淀的溶解和 Ca2 Ca2 含量的测定含量的测定 沉淀中沉淀中 CaCa2 2 含量的测定 含量的测定 滴定次数一二三 CaCO3的质量 g 0 19800 20570 2087 V 初 KMnO4 mL 0 000 000 00 V 末 KMnO4 mL 37 7238 8540 15 V 耗 KMnO4 mL 37 7238 8540 15 Ca 40 68 40 33 41 08 Ca 平均 40 69 相对平均偏差 0 63 相对标准偏差 0 92 计算结果如上表 Ca 平均 40 69 相对平均偏差 0 63 相对标准偏差 100 0 92 置信度为 95 时 t 1 96 40 69 0 42 x n ts 三 结果与讨论三 结果与讨论 3 1 实验结果 KMnO4标准溶液的标定结果为 平均浓度为 0 02135 mol L 1 最终测得 石灰石中钙的含量的为 40 69 0 42 由上述数据可以看出 本次实验的数 据并不理想 实验误差无非来自以下几方面 高锰酸钾溶液颜色较深 使得滴 定管读数不容易 有较大偏差 沉淀在过滤和洗涤过程中 钙有较大损失 用 蒸馏水洗涤沉淀并不充分 没有将 C2O42 洗涤彻底 3 2 洗涤剂的选择 由于 CaC2O4沉淀在水中的溶解度较大 所以根据同离子效应 本实验先采 用沉淀剂的稀溶液洗涤沉淀 以降低沉淀的溶解度 减少溶解损失 并且洗去 杂质 再用蒸馏水洗至滤液中无 C2O42 即表示沉淀中杂质已洗净 3 3 滴定时温度的选择 在标定 KMnO4 标准溶液时及用 KMnO4 溶液滴定 CaC2O4 的过程中 溶液应加 热到 75 80 触摸烧杯壁感觉烫手 时进行滴定 因为在室温下 高锰酸钾 与 CaC2O4和 Na2C2O4反应缓慢 但是温度不宜过高 若高于 90 H2C2O4易发生 分解 在滴定终点时 溶液的温度不应低于 60 3 4 酸度 在生成草酸钙沉淀的过程中 应用甲基橙指示剂控制体系的酸度在 pH 4 左 右 如果酸度过高 一方面受酸效应的影响 沉淀不完全 另一方面 会促使 H2C2O4 分解 酸度过低 KMnO4 易分解成 MnO2 3 5 滴定速度 高锰酸钾溶液滴定草酸钙的过程中 开始时滴定的速度不宜太快 否 则 加入的 KMnO4 溶液来不及与草酸钙反应 即在热的酸性溶液中发生分解 3 6 滴定终点 高锰酸钾滴定至终点后 溶液中出现的粉红色保持 30s 不变即可 因为空 气中的还原性气体和灰尘都能使 MnO4 还原 使溶液中的粉红色消失 参考文献参考文献 1 四川大学化工学院 浙江大学化学系 分析化学实验 北京 高等教育出