高锰酸钾测定钙.doc

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 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 KMnO4标准溶液的制备 沉淀过滤 结晶沉淀的制备Abstract 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.Keywords KMnO4 standard solution preparation the preparation of precipitation filtering crystallization precipitation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 1. 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. 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1. KMnO4标准溶液浓度的标定KMnO4标准溶液浓度的标定滴定次数一二三Na2C2O4的质量/g0.19370.19770.1982V初KMnO4(mL)0.000.250.00V末KMnO4 (mL)27.1027.8527.73V耗KMnO4 (mL)27.1027.6027.73C KMnO4 (平均)0.021340.021380.02134C 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=1.96µ=±=0.02135±0.000292. 沉淀的溶解和Ca2+含量的测定沉淀中Ca2+含量的测定滴定次数一二三CaCO3的质量/g0.19800.20570.2087V初KMnO4 (mL)0.000.000.00V末KMnO4 (mL)37.7238.8540.15V耗KMnO4 (mL)37.7238.8540.15ωCa％40.68%40.33%41.08%ωCa％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：ωCa％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=1.96µ=±=40.69%±0.42%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 ：[1] 四川大学化工学院，浙江大学化学系，分析化学实验，北京：高等教育出版社，2003.6 [2] 武汉大学，分析化学，北京：高等教育出版社，2006.7 [3] 王仁国，无机及分析化学实验，北京：中国农业出版社，2007.9 [4] 王仁国，无机及分析化学，北京中国农业出版社，2006.8致谢：感谢吴明君老师为本次实验提供场地和技术指导!吴老师在实验中细心的指导我们各种仪器的使用方法以及控制误差在此对吴老师献上诚挚的谢意。