EDTA的标定(二甲酚橙)及锡铜中锌的测定-讲解

EDTA的标定(二甲酚橙)及锡铜中锌的测定一.实验目的1．学习配制Zn2+标准溶液,EDTA标准溶液；2．学会以六亚甲基四胺-盐酸为缓冲溶液，二甲酚橙为指示剂标定EDTA标准溶液；3.了解黄铜片的组成，学会铜合金的溶解方法; 干扰离子的掩蔽方法;、4．掌握铜合金中Zn的测定方法二.实验原理：1.EDTA配置及标定原理：⑴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.⑵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。

⑶滴定用的指示剂是可以选用铬黑T和二甲酚橙，本次实验选用二甲酚橙与后面黄铜中Zn的滴定的指示剂保持一致，减小误差。

二甲酚橙有6级酸式解离，其中H6In至H2In4-都是黄色，HIn5-至In6-是红色。

H2In4-＝H++ HIn5-（p K a=6.3）黄色红色从平衡式可知，pH＞6.3指示剂呈现红色；pH＜6.3呈现黄色。

二甲酚橙与M n+形成的配合物都是红紫色，因此，指示剂只适合在pH＜6的酸性溶液中使用。

测定Zn2+的适宜酸度为pH=5.5，终点时，溶液从红紫色变为纯黄色。

化学计量点时，完成以下反应：MIn + H2Y2-→ MY + H2In4-⑷ EDTA浓度计算公式：C(EDTA)= m(Zn)/10MZnVEDTA2.黄铜片中Zn测定原理：⑴黄铜片的溶解：使用1：1的盐酸和30%的H2O2溶解黄铜片Cu+ H2O2+2HCl=CuCl2+2H2O⑵干扰离子的掩蔽：黄铜的主要成分是铜，铅，锡，锌还可能有少量铁铝等杂质。

在实验条件下Cu2+、Pb2+、Sn4+、Fe3+、Al3+等离子会干扰锌的测定。

可以用配位掩蔽、沉淀掩蔽、氧化还原掩蔽等方法，选择在适当的pH下，将待测离子之外的其他离子进行化学掩蔽。

采用的掩蔽方法如下：Ⅰ。

沉淀掩蔽法掩蔽Pb2+在微酸性溶液中，加入适量的氯化钡和硫酸钾溶液，使生成硫酸钡沉淀，当Ba2+的量超过Pb2+量10倍以上时，Pb2+即会全部渗入硫酸钡晶格中去，形成硫酸铅钡混晶沉淀，这种沉淀比单纯的硫酸铅沉淀稳定得多。

因此，可以有效地掩蔽Pb2+。

Ⅱ。

氧化还原、配位掩蔽法掩蔽Cu2+在一定酸度(pH=2～6)下，Cu2+被硫脲还原成Cu+：8Cu2+ + CS(NH2)2+ 5H2O ＝ 8Cu+ + CO(NH2)2+ SO42- + 10H+Cu+再与硫脲形成配合物而被掩蔽。

Ⅲ．配位掩蔽法掩蔽Sn(IV)、Fe3+、Al3+用氟化钾(或氟化铵)将Sn(IV)、Fe3+、Al3+形成氟的配合物(SnF62-、FeF63-、AlF63-)而加以掩蔽。

3计算Zn的含量：三.主要仪器与试剂主要仪器：分析天平，250m烧杯，50mL滴定管，称量瓶, 移液管，干燥器，量筒，250mL容量瓶。

主要试剂：黄铜片，二甲酚橙指示剂，30%H2O2，0.1mol·L-1 HCl溶液，Na2H2Y·2H2O四.操作步骤:五.实验结果及分析1.EDTA的标定：2.黄铜片中锌的测定：序号1234 mCu/ g初体积V/ ml终体积V/mlV/mlW%舍前平均W%ST舍后平均W%六．问题及思考题★思考题1. 如何判断过氧化氢是否除尽？如果溶解后过剩的过氧化氢未完全分解，将有何种影响?答：溶液中小而密的气泡（O2）变少，最后消失，继而出现大而少的气泡（水蒸气），再加热片刻（2～3min），可保证H2O2完全除去。

如果没有完全去除，它会氧化指示剂二甲酚橙。

2. 试述用六亚甲基四胺作缓冲溶液的基本原理。

答：六亚甲基四胺为弱碱，p K b=8.87。

结合一个质子后形成质子化六亚甲基四胺：(CH2)6N4+ H+＝ (CH2)6N4H+质子化六亚甲基四胺为弱酸，p K a=5.15。

弱酸和它的共轭碱组成缓冲溶液，缓冲溶液的pH主要决定于p K a，当c酸=c碱时，pH=p K a=5.15，改变c酸、c碱的比例，缓冲溶液的pH可在p K a±1的范围调节，因此，六亚甲基四胺-盐酸缓冲溶液符合测定Zn2+时pH=5.5的要求。

3. 实验中如何掩蔽干扰离子?答：参见实验原理。

4. 能否先加硫脲，后加氟化物？答：不能。

若先加硫脲，则还原剂硫脲将Fe3+、Sn（IV）还原为低价Fe2+、Sn2+，由于F-形成的配合物为离子型,金属离子的电荷越高形成的配合物越稳定,因此金属离子电荷的降低,使Fe2+、Sn2+不能被F-有效掩蔽而干扰Zn2+的测定（Fe2+，b= 0.8；Fe3+，b1=5.18，b2=9.07，b3=12.1；Sn2+，b3= 9.5；Sn（IV），b6=25）。

5. 加入掩蔽剂后如未混匀，对实验有何影响?答：如果没有混匀，掩蔽不完全，滴定时就会消耗过多的EDTA使得测得的锌的含量偏高。

6. 本实验中锌的测定条件是什么？当用纯锌作基准物质试剂标定EDTA溶液时，采用何种指示剂，为什么？答：在本实验中，以二甲酚橙为指示剂，pH=5.5的条件下测定锌，由于标定应与被测物的测定条件一致，所以用纯锌作基准物质标定EDTA时需在pH=5.5的条件下，以二甲酚橙为指示剂重新标定EDTA溶液。

这样做是为了减少在不同PH 条件下，用不同指示剂引起的系统误差。

4、在“EDTA标准溶液配制与标定”实验中，已测定EDTA标准液的浓度，为什么还要重新标定？答：在“锡青铜中锌的测定”中，以二甲酚橙为指示剂，pH=5.5的条件下测定锌，由于标定应与被测物的测定条件一致，所以需在pH=5.5的条件下，以二甲酚橙为指示剂重新标定EDTA溶液。

减少在不同PH条件下，用不同指示剂引起的系统误差。

5说明二甲酚橙指示剂使用的最适宜pH范围，滴定时终点的颜色变化。

答：⑴二甲酚橙有6级酸式解离，其中H6In至H2In4-都是黄色，HIn5-至In6-是红色。

H2In4-＝H++ HIn5-（p K a=6.3）黄色红色从平衡式可知，pH＞6.3指示剂呈现红色；pH＜6.3呈现黄色。

二甲酚橙与M n+形成的配合物都是红紫色，因此，指示剂只适合在pH＜6的酸性溶液中使用。

测定Zn2+的适宜酸度为pH=5.5，其他M n+离子测定时要求的pH值如下：pH＜1，ZrO2+；pH=1～2（HNO3），Bi3+；pH=2.5～3.5（HNO3），Th4+；pH=5～6，La3+、Pb2+、Cd2+、Hg2+、Te3+；⑵终点时，溶液从红紫色变为纯黄色。

化学计量点时，完成以下反应：MIn + H2Y2-→ MY + H2In4-6为什么选用六亚甲基四胺-盐酸作为缓冲溶液？答：六亚甲基四胺为弱碱，p K b=8.87。

结合一个质子后形成质子化六亚甲基四胺：(CH2)6N4+ H+＝ (CH2)6N4H+质子化六亚甲基四胺为弱酸，p K a=5.15。

弱酸和它的共轭碱组成缓冲溶液，缓冲溶液的pH主要决定于p K a，当c酸=c碱时，pH=p K a=5.15，改变c酸、c碱的比例，缓冲溶液的pH可在p K a±1的范围调节，因此，六亚甲基四胺-盐酸缓冲溶液符合测定Zn2+时pH=5.5的要求7在盐酸-六亚甲基四胺缓冲溶液中，只加了六亚甲基四胺，HCl从哪里来？答：虽然在溶液中只加了六亚甲基四胺，未同时加HCl溶液，但溶解锡青铜试样时加了过量HCl，所以溶液中同时存在HCl与六亚甲基四胺，六亚甲基四胺与HCl反应生成(CH2)6N4H+，它与过量的六亚甲基四胺组成了(CH2)6N4H+ - (CH2)6N4缓冲对。

因此，在高酸度的溶液中加入六亚甲基四胺，就组成了缓冲溶液，可使溶液的pH稳定在5～6的范围内。

8二甲酚橙为指示剂时，如何确定终点？答：在化学计量点时，由于H2Y2-夺取MIn（红紫）中的Zn2+而释放出指示剂H2In4-（黄色），因此近终点时，随着滴定剂的逐滴加入，溶液的颜色从红紫→橙（红紫与黄的中间色）→红的成分继续减少→终点的黄色。

当滴落点暂时黄色，溶液出现橙色表示已近终点，要1滴多搅，如仍有透红的现象，则终点未到，小心滴加半滴，多搅动，直至纯黄。

注意：近终点要1滴多搅，否则终点易过，因过了终点溶液仍是黄色。

9怎样称取锡青铜试样？答：⑴如试样是很小的颗粒，放在称量瓶中用减量法称量。

⑵如试样是螺旋状的铜丝，则在电子天平上用直接称量法称量。

将小称量纸折成盒状，称量，按去皮键显示“0.0000g”后，用镊子取试样放在称量纸上，直至质量在0.13g-0.16g的范围内，关上天平门，称量，记录。

取出称量纸将试样小心转移到锥形瓶内（要保证试样转移入锥形瓶内，不能洒落在外）。

10铜试样转移到锥形瓶内，有些试样沾在锥形瓶壁，如何处理？答：利用加酸的机会，将铜试样带到瓶底，若用洗瓶吹洗，会降低酸与H2O2的浓度，使反应速度减慢。

11、为什么H2O2溶液要用定量加液器加？怎样加？答：由于质量百分比大于30% 的H2O2溶液会灼伤皮肤（呈白色），所以用定量加液器加。

加液器由塑料瓶与试管组成，手捏塑料瓶使流出的溶液至试管的标线即可。

因试管已成倾斜状态，转移溶液时，先将试管口靠在锥形瓶口，再稍倾斜塑料瓶就行，否则溶液会倒在容器外。

如万一不小心，H2O2沾到手上，立即用水冲洗干净，灼烧的白色皮肤过几天也会脱落。

12、加入5mL 1:1 HCl、2～3mL30%H2O2后，为什么待Cu反应完后才加热？答：由于有氧化剂H2O2存在，铜试样溶解在HCl和H2O2混合溶液中，有气泡产生，溶液逐渐变绿，因此不加热反应就可完成。

反应后再加热可以减少溶剂水的损失。

13加热的目的是什么，加热过程的注意事项有哪些？答：⑴铜溶解完后，加热的目的是除H2O2，H 2O2= H2O + 1/2 O2↑⑵注意事项：① 加热时，锥形瓶决不能塞上塞子，否则会因瓶内压力增加而冲出塞子，甚至锥形瓶也炸裂。

② H2O2受热分解放出O2，可看到大量小而密的气泡产生，此时把煤气灯移去，以免反应过于激烈溶液溅失。

③ 待大部分O2放出后，继续用小火加热使H2O2完全分解，记住：要小火，以防止溶液烧干。

此时人不要离开。

建议：平行测定的试样在溶样时尽量条件相同，如加的酸量、溶样后的体积大致相等，便于后续pH的调节。

14如H2O2还未赶完，溶液体积已很小，但未烧干，怎么办？答：等锥形瓶稍冷后，补加稀盐酸10mL。

冷后加是为了避免热的锥形瓶遇冷的酸而破裂15如何判断H2O2已除净，冷却时为什么不能塞上塞子？答：⑴溶液中小而密的气泡（O2）变少，最后消失，继而出现大而少的气泡（水蒸气），再加热片刻（2～3min），可保证H2O2完全除去。