EDTA溶液的配制与标定(铬黑T法).pdf

实验十一 EDTA溶液的配制与标定（铬黑T 法）一、实验目的1、学习配制 Zn2+标准溶液 ,EDTA标准溶液；2、学会以 Zn为工作基准试剂 , 铬黑 T为指示剂标定 EDTA 标准溶液；3、巩固直接称量、准确配制溶液、准确移取溶液、滴定等基本操作二、实验原理1、用 EDTA 二钠盐配制 EDTA 标准溶液的原因；EDTA 是四元酸， 常用 H4Y表示，是一种白色晶体粉末， 在水中的溶解度很小， 室 温溶解度为 0.02g/100g H2O 因此，实际工作中常用它的二钠盐 Na2H2Y·2H2O, Na2H2Y·2H2O的溶解度稍大 , 在 22℃（295K）时，每 100g 水中可 溶解 11.1g. 2、标定 EDTA 标准溶液的工作基准试剂，基准试剂的预处理；实验中以纯金属 Zn为工作基准试剂预处理：称量前一般应先用稀盐酸洗去氧 化层，然后用水洗净，烘干3、滴定用的指示剂，指示剂的作用原理；实验中以铬黑 T 作为指示剂作用原理：在 pH=l0 的条件下，滴定前， Zn2+与指示剂反应 : HIn2-+ Zn2+ZnIn-+ In3-纯蓝色酒红色滴定至终点时，反应为：ZnIn-+ H2Y2-HIn2-+ ZnY2-+ H+酒红色纯蓝色此时，溶液从酒红色变为纯蓝色，变色敏锐。

4、用何种缓冲溶液及其原因；实验是以 NH3·H2O-NH4Cl 为缓冲溶液原因：实验中所用的指示剂是铬黑T，pKa2=6.3 pKa3=11.55 H2In-HIn2-In3-紫红蓝橙若 pH11.5，由于指示剂本身接近于红色而不能使用根据实验结果， 使用铬黑 T 的最适宜酸度是 pH=9 ～10.5 ，pH=10的缓冲液符合要求5、计算式CEDTA=mVZn/0.25MZnVEDTA三、实验步骤实验步骤思考题0.01mol·L-1Zn2+标准溶液的配制1、取适量锌片放在100mL烧杯中，用 0.1mol·L-1HCl 溶液（自配）清洗 1min， 再用自来水、纯水洗净，烘干、冷却1、标定 EDTA 标准溶液的工作基准试剂 有多种，为什么选用Zn？2、工作基准试剂 Zn在使用前，为什么 要进行表面处理，怎样处理？2、用直接称量法在干燥小烧杯中准确称 取 0.15 ～0.2g Zn ，盖好小表面皿作基准试剂 Zn在使用前，为什么要进行 表面处理，怎样处理？ 3、用滴管从烧杯口加入5mL 1:1 盐酸， 待 Zn 溶解后吹洗表面皿、 杯壁，小心地 将溶液转移至 250mL容量瓶中，用纯水 稀释至标线，摇匀。

3、 怎样溶解锌片， 配制 Zn2+标准溶液？0.01mol·L-1EDTA标准溶液的配制 称取计算量的 EDTA 二钠盐在烧杯中， 加入适量水，搅拌溶解，转移到试剂瓶 中稀释至 800 mL4、怎样配制 EDTA 标准溶液？5、配制 EDTA 溶液时，为什么先在烧杯 中溶解后转移到试剂中，能否直接在试 剂瓶中溶解？ 标定 EDTA 标准溶液（ Zn为工作基准试 剂，铬黑 T 为指示剂） 移取 25.00mL Zn2+标准溶液，边搅边滴加 1:1 氨水至开始析出 Zn(OH)2白 色沉淀， 加5mL NH3·H2O-NH4Cl 缓冲溶液、 50 mL 水，2～3 滴铬黑 T，用 EDTA 标准 溶液滴定溶液由酒红色变为纯蓝色即 为终点6、配位滴定中， 为什么要用缓冲溶液？7、说明铬黑 T指示剂作用的原理8、 为什么要在 pH=10的缓冲溶液中使用 铬黑 T？9、如何调节溶液的pH为 10？10、为什么要先用 1:1 氨水调节，后加 pH=10的氨性缓冲溶液？11、如何滴加 1:1 氨水调节 pH？12、怎样掌握好终点？四、实验数据记录与处理序号1 2 3 mZn/ g 0.1672 V EDTA( 初读数 ) / ml 0.00 0.00 V EDTA( 末读数 ) / ml 22.73 22.73 V EDTA / mL 22.37 22.37 CEDTA / mol·L-1 0.1125 0.1125 舍前平均 CEDTA / mol·L-10.1125 S 0 T 舍后平均 CEDTA / mol·L-10.1125 五 问题与思考题1. 说明工作基准试剂锌在使用前的表面处理的方法和目的。

答： （1）处理方法：取适量锌片放在 100mL烧杯中，用 0.1mol·L-1HCl 溶液（自 配）清洗 1min，（时间不宜过长，以免溶蚀过多的锌）再用自来水、纯水洗净， 烘干（不可过分烘烤）、冷却2）目的：除去表面的氧化物2. 配制锌标准液的时候， 若锌液转移至容量瓶中有部分流失了，会使标定的结果 偏高还是偏低？如在容量瓶中稀释超过刻度，将使浓度的标定的结果是偏低 还是偏高？答：两种结果均使标定的结果偏高，因为两种情况都是锌标准液的浓度的降低， 所以标定的时候所需的EDTA 溶液的体积也将降低， 从而导致计算的 EDTA 的浓度偏高3. 若配好的锌溶液没有摇匀，将对标定产生什么后果？答：将会使结果偏高4. 为什么用乙二胺四乙酸的二钠盐配制EDTA 溶液，而不用其酸？答：乙二胺四乙酸H4Y（本身是四元酸），由于在水中的溶解度很小，通常 把它制成二钠盐（ Na2H2Y·2H2O ），也称为 EDTA 或 EDTA 二钠盐 EDTA 相当于 六元酸，在水中有六级离解平衡 与金属离子形成螯合物时， 络合比皆为 1： 15. 当用二甲酚橙为指示剂时， 它变色的最适宜的酸度范围在何处？用何种缓冲溶 液？答：pH =5-6 范围内，一般用六亚甲基四胺—HCl 缓冲溶液。

6. 标定 EDTA 浓度的常用工作基准物质有哪些?应如何选择？答; 基准物质有很多：金属Zn、Cu、Bi 以及 ZnO 、CaCO3、MgSO4·7H2O等金属锌 的纯度很高，在空气中又稳定，Zn2+与 ZnY2-均无色，既能在 pH5-6 以二甲酚橙为 指示剂标定，又可以再pH 9-10 的氨性溶液中以铬黑T 为指示剂标定，终点都很 敏锐，所以一般多采用金属锌为基准物质3．怎样溶解锌片，配制Zn2+标准溶液？从烧杯口用滴管滴加5 mL1:1HCl（体积比），避免因剧烈反应而溅出溶液，放 置待反应完全后，用洗瓶吹洗表面皿和杯壁，将溶液定量转移到250 mL容量 瓶中，稀释至标线，摇匀4．怎样配制 EDTA 标准溶液？EDTA 二钠盐溶解速度较慢， 溶解需要一定时间 可在实验开始时， 先称好 EDTA ， 放在 250 mL烧杯中，加入 150 mL左右纯水，搅拌后盖上表面皿，放置，待EDTA 全溶后再转移到试剂瓶中，稀释到所需体积，摇匀EDTA 标准溶液也可以提前 一周配制5．、配制 EDTA 溶液时，为什么先在烧杯中溶解后转移到试剂中，能否直接在试 剂瓶中溶解？7．配位滴定中，为什么要用缓冲溶液？因为 EDTA 本身是有机酸，在与Mn+ 的配位反应中有 H+放出 ：H2Y2- + Mn+ = MYn-4 + 2H+ 随着反应的进行，溶液的酸度会增大，酸度的增加会影响已生成配合物的稳定性， 也不能满足指示剂变色要求的最适宜酸度范围，导致产生很大的误差。

因此，在 测定中必须加入适量的缓冲溶液8．为什么要在 pH=10的缓冲溶液中使用铬黑T？金属指示剂通常是具有酸碱性质的有机染料，几乎都是有机多元酸， 同时具有酸 碱性，而且指示剂的不同物种又常具有不同的颜色铬黑 T 在溶液中存在下列酸 碱平衡：(pKa2=6.3) (pKa3=11.55） H2In-HIn2-In3-紫红纯蓝橙由于铬黑 T 与金属离子形成的配合物显红色，从酸碱指示剂的变色原理看， 指示剂可在 pH=6.3～11.5 的条件下使用但根据实验结果，使用铬黑T的最适 宜的酸度是 9～10.5 通常使用 pH=10的氨性缓冲溶液9．如何调节溶液的pH为 10？在溶液中滴加 1:1 的氨水，边滴边搅，直至出现Zn(OH)2的白色沉淀，此时溶液 的 pH约为 6.4，加入 5 mL NH3·H2O-NH4Cl 缓冲溶液（ pH=10 ），此时溶液的pH 为 1010．为什么要先用 1:1 氨水调节，后加pH=10的氨性缓冲溶液？Zn2+标准溶液中酸过量，需先用1:1 氨水中和将 pH提高若用缓冲溶液中和提 高 pH ，因只用了缓冲对中的碱NH3·H2O ，同时浪费了 NH4Cl，又由于 NH4Cl 的存 在，溶液 pH的上升将比单用 1:1 氨水中和来得慢，因而费时费试剂。

因此，先 用 1:1 氨水中和至一定的pH值，再加缓冲溶液11、、如何滴加 1:1 氨水调节 pH ？在 Zn2+标准溶液中，滴加1:1 氨水的速度要慢，滴1 滴，搅几下因金属氢氧化 物沉淀的形成需要时间， 当颗粒小时， 肉眼观察不到， 往往是在不断搅拌的过程 中慢慢出现白色混浊由于氨水既是弱碱，又是配体NH3的提供者，NH3 + H2O NH3·H2O NH4+ + OH-若氨水加快了， 会造成白色沉淀尚未出现， 后加的氨水已进入溶液， Zn2+与过量 的氨水配位：4NH3 + Zn2+ Zn(NH 3)42+导致再加氨水，沉淀不出现的现象，因此滴加时的要领是慢滴、多搅12．怎样掌握好终点？加入铬黑 T 指示剂后， 溶液为酒红色， 是 ZnIn-的颜色，随着 EDTA 标准溶液的滴 入，EDTA 先与游离 Zn2+配位，近终点时，夺取部分 ZnIn- 中的 Zn2+，释放出 HIn2-， 因此，当溶液颜色中透蓝的成份， 为蓝紫色时， 小心滴加 1 滴或半滴， 多搅动直 至红色成份消失，溶液呈纯蓝色即为终点由于配位反应速度慢于酸碱反应，因此当滴落点出现蓝色，消失慢时，要1 滴多搅，否则终点易过。

⑴配合物的结构除了极少数金属离子，如锆（IV）、钼（ VI）等与 EDTA 形成 2:1 的配合物之外，周期表中绝大多数金属阳离子与EDTA 均形成1:1 配合物 MY ，它的 6 个给电子基团 （4 个羧基和 2 个氨基）都可与金属离子配位，形成5 个五元环的螯合物，结构式如下：⑵ EDTA 配合物的颜色无色金属离子与EDTA 形成的配合物仍为无色，有色离子形成的配合物则使颜色加深当离子的量较大时会影响目视终点的观测下表是几种常见的配合物的颜色几种有色金属离子-EDTA 配合物的颜色配合物颜色配合物颜色CoY-紫红Fe(OH)Y2-棕(pH≈6)CrY-深紫FeY-黄Cr(OH)Y2-蓝(pH>10) MnY2-紫CuY2-蓝NiY2-蓝紫⑶ EDTA 配位反应速率EDTA 与金属离子配位反应的速率在实际工作中也是一个需要考虑的问题许多离子反应极快，但也有个别离子较慢例如，在室温和酸性溶液中铬(III) 不与 EDTA 反应，但加热至沸时则形成相当稳定的紫色配合物锆要在363K 以上才与EDTA 完全反应，而铁(III) 和铝在室温下与EDTA 反应缓慢，前者需加热，后者需煮沸才能反应完全。

在配位滴定中可用各种方法指示终点，但是最简便、使用最广泛的是金属指示剂金属指示剂通常是同时具有酸碱性质的有机染料，它对金属离子的改变十分灵敏，在一定pH 范围内，当金属离子浓度发生改变时，指示剂的颜色发生变化，用它可以确定滴定的终点⑴金属指示剂的作用原理金属指示剂与被滴定金属离子反应，形成一种与指示剂本身颜色不同的配合物：M +In=MIn颜色甲颜色乙滴入 EDTA 时，金属离子逐步被配位，当达到化学计量点时，已与指示剂配位的金属离子被 EDTA 夺出而释放出指示剂，引起溶液颜色的变化：MIn+Y=MY +In⑵金属指示剂应具备的条件① 在滴定要求pH 下， In 和 MIn 具有明显的颜色变化② 显色反应灵敏迅速，有良好的变色可逆性③ 显色配合物的稳定性要适当它既要有足够的稳定性，但又要比MY 配合物的稳定性小如果MIn 稳定性太高， EDTA 不能从 MIn 中夺取 M，导致即使过了化学计量点也不变色，失去指示剂的作用但MIn 的稳定性也不能太。