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=5.81>5），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=5~6时用二甲酚橙做指示剂测Zn时；在pH≥10时用钙指示剂测CapH>4.1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=3.5~4.0 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、200g·L-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1.00~1.25CuSO4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0.50~0.55g110℃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/(MCACO3·VEDTA)N)/ mol mL-10.021710.021780.02176C(-) EDTA/mol L-10.02175︱di ︳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-10.021280.021200.02126C(-) Al2+/mol L-10.02125︱di ︳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-10.021600.021640.02163C(-) Zn2+ /mol L-10.02162︱di ︳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/(MCaCO3·VEDTA)//mol L-1 mL-10.032410.032430.03243C(-) EDTA/mol L-10.03242︱di ︳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+ =( CEDTA`VEDTA)/20 mol L-10.040330.040230.04028C(-) Ca2+/mol L-10.04028︱di ︳0.000050.000050.00000相对平均偏差/％0.085、最终试验结果CAl2+ =mol·L-1，CZn2+ =mol·L-1，CCa2+ =mol·L-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，结果的精密度大于0.1％，AL离子的平均含量为0.2125，与实际值0.2000Zn含量的测定，结果精密度小于0.1％，测出的zn离子的平均含量为0.2162，而实际值是0.2000.Ca含量的测定，结果精密度小于0.1％，测出的CA平均含量为0.4028，而实际值是0.2000相差较大，一开始，用第一次配的0.02175mol/lEDTA标准溶液滴定，用了25ml标准液也没能得到终点反应的纯蓝色。