1、学习情境二 项目九项目九 明矾中铝含量的测定明矾中铝含量的测定 配位滴定法（返滴定法）配位滴定法（返滴定法）12345目录目录项项 目目 介介 绍绍vKAl(SO4)212H2O俗称明矾或白矾，是一种无色透俗称明矾或白矾，是一种无色透明的晶体，其溶液呈弱酸性，常用作净水剂、食品明的晶体，其溶液呈弱酸性，常用作净水剂、食品添加剂，在工农业、食品加工业中有着重要的作用添加剂，在工农业、食品加工业中有着重要的作用。v明矾明矾KAl(SO4)212H2O中中Al含量的测定，可采用含量的测定，可采用EDTA配位滴定法。由于配位滴定法。由于Al3+易形成一系列多核羟易形成一系列多核羟基络合物，这些多核羟基
2、络合物与基络合物，这些多核羟基络合物与EDTA络合缓慢络合缓慢，且，且Al3+对二甲酚橙指示剂有封闭作用，故通常采对二甲酚橙指示剂有封闭作用，故通常采用返滴定法测定铝。用返滴定法测定铝。一、学习目标一、学习目标v知识目标知识目标v 1.能选择合适的金属指示剂并准确判断配位滴定的终点；能选择合适的金属指示剂并准确判断配位滴定的终点；v 2.能准确地测定明矾中能准确地测定明矾中Al的含量；的含量；v 3.能正确选择配位滴定法的实验条件；能正确选择配位滴定法的实验条件；v 4.能正确表示实验结果。能正确表示实验结果。v能力目标能力目标v 1.能配制和标定能配制和标定EDTA标准溶液；标准溶液；v 2
3、.能选择合适的金属指示剂并准确判断配位滴定的终点；能选择合适的金属指示剂并准确判断配位滴定的终点；v 3.能准确地测定自来水中的钙、镁含量；能准确地测定自来水中的钙、镁含量；v 4.能正确选择配位滴定法的实验条件；能正确选择配位滴定法的实验条件；v 5.能正确表示实验结果。能正确表示实验结果。二、工作任务二、工作任务v 目前国内外采用滴定分析法测定铝的含量主要有三种方案：目前国内外采用滴定分析法测定铝的含量主要有三种方案：v第一种方案是直接滴定法第一种方案是直接滴定法:即即DCTA（环己烷二胺四已酸（环己烷二胺四已酸）在室温下与）在室温下与Al3+迅速定量络合。这种方法操作简便，但所迅速定量络
4、合。这种方法操作简便，但所使用的使用的DCTA价格比较昂贵。价格比较昂贵。v第二种方案为置换滴定法：第二种方案为置换滴定法：此法用于测定像合金，硅酸此法用于测定像合金，硅酸盐，水泥和炉渣等复杂试样中铝的含量，以此提高选择性盐，水泥和炉渣等复杂试样中铝的含量，以此提高选择性。v第三种方案为返滴定法：第三种方案为返滴定法：此法用于简单试样如明矾，氢此法用于简单试样如明矾，氢氧化铝，复方氢氧化铝片，氢氧化铝凝胶等药物中铝含量的氧化铝，复方氢氧化铝片，氢氧化铝凝胶等药物中铝含量的测定。测定。v 本项目采用返滴定法测定明矾中铝的含量。工作任务如表本项目采用返滴定法测定明矾中铝的含量。工作任务如表2-9-
5、1所示。所示。三、知识准备三、知识准备v试样中含试样中含Ti4、Zr4、Sn4等离子时，亦同时被滴等离子时，亦同时被滴定，对定，对A13+的测定有干扰。大量的测定有干扰。大量Fe3+对二甲酚橙指对二甲酚橙指示剂有封闭作用，故本法不适合于含大量示剂有封闭作用，故本法不适合于含大量Fe3+试样试样的测定。的测定。Fe3+含量不太高时，可用此法，但需控制含量不太高时，可用此法，但需控制NH4F的用量，否则的用量，否则FeY也会部分被置换，使结果也会部分被置换，使结果偏高，为此可加入偏高，为此可加入H3BO3，使过量，使过量F生成生成BF4，从，从而防止而防止Fe3+的干扰。另外，加入的干扰。另外，加
6、入H3BO3后，还可防止后，还可防止SnY中的中的EDTA被置换，从而消除被置换，从而消除Sn4的干扰。的干扰。v大量大量Ca2在在pH56时，也有部分与时，也有部分与EDTA配位，配位，使测得的使测得的A13+结果不稳定。结果不稳定。四、实践操作四、实践操作任务任务1 0.02molL-1 EDTA标准溶液的配制标准溶液的配制操作步骤操作步骤在台秤上称取在台秤上称取4.0g左右的左右的EDTA置于烧杯中，用少置于烧杯中，用少量蒸馏水加热溶解，冷却后转入量蒸馏水加热溶解，冷却后转入500 mL试剂瓶中，试剂瓶中，加蒸馏水稀释至加蒸馏水稀释至500mL。长期放置时应贮于聚乙烯。长期放置时应贮于聚
7、乙烯瓶中。瓶中。2022-11-2610四、实践操作四、实践操作任务任务2 0.02 molL-1 Zn2+标准溶液的配制标准溶液的配制操作步骤操作步骤用分析天平准确称取含用分析天平准确称取含Zn99.9%以上的基准以上的基准锌粉锌粉0.30.4 g于小烧杯中，盖上表面皿，沿于小烧杯中，盖上表面皿，沿烧杯嘴滴加约烧杯嘴滴加约10mL（11）HCl溶液，加热溶液，加热煮沸至完全溶解（防止蒸干）后，用少量水煮沸至完全溶解（防止蒸干）后，用少量水淋洗表面皿及烧杯内壁，然后将溶液定量转淋洗表面皿及烧杯内壁，然后将溶液定量转移至移至250mL容量瓶中，稀释至刻度，摇匀备容量瓶中，稀释至刻度，摇匀备用。根
8、据数据计算用。根据数据计算Zn2+标准溶液的准确浓度。标准溶液的准确浓度。2022-11-2611四、实践操作四、实践操作任务任务3 EDTA标准溶液的标定标准溶液的标定操作步骤操作步骤（1）用移液管平行移取三份）用移液管平行移取三份25.00mLZn2+标准溶液标准溶液分别置于分别置于250mL锥形瓶中，滴加锥形瓶中，滴加2滴二甲酚橙指示剂，滴二甲酚橙指示剂，加入加入10mL20的六次甲基四胺溶液，用的六次甲基四胺溶液，用EDTA溶液溶液滴定，直至锥形瓶中溶液颜色由紫红色恰好转变为滴定，直至锥形瓶中溶液颜色由紫红色恰好转变为亮黄色，并持续亮黄色，并持续30s不褪色即为终点。不褪色即为终点。（
9、2）记录所用）记录所用EDTA溶液的体积，并计算溶液的体积，并计算EDTA溶液溶液的浓度和相对平均偏差（的浓度和相对平均偏差（0.2%）。）。四、实践操作四、实践操作v任务任务4 明矾试样中明矾试样中A1含量的测定含量的测定v操作步骤操作步骤v（1）用分析天平准确秤取明矾试样用分析天平准确秤取明矾试样Mr=474.4 0.951.00g于小烧杯中，加热使其完全溶解，待冷却后将溶液定量转移于小烧杯中，加热使其完全溶解，待冷却后将溶液定量转移至至100mL容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀备用。容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀备用。v（2）用移液管移取用移液管移取25.00mL明矾试样标准溶液置
10、于明矾试样标准溶液置于250mL的锥形瓶中，用滴定管准确加入的锥形瓶中，用滴定管准确加入EDTA标准溶液标准溶液50.00mL，然后加入然后加入10mL pH=3.5的缓冲溶液，在电炉上加热煮沸近的缓冲溶液，在电炉上加热煮沸近10min，最后放置冷却至室温。，最后放置冷却至室温。v（3）在锥形瓶中加入六次甲基四胺在锥形瓶中加入六次甲基四胺10mL，二甲酚橙指示剂，二甲酚橙指示剂34滴，用滴，用Zn2+标准溶液返滴定至溶液由黄色变为橙色，并标准溶液返滴定至溶液由黄色变为橙色，并持续持续30s不褪色即为终点。不褪色即为终点。v（4）平行测定三份，根据所消耗的）平行测定三份，根据所消耗的Zn2+标准
11、溶液的体积，标准溶液的体积，计算所测明矾中铝的含量和相对平均偏差（计算所测明矾中铝的含量和相对平均偏差（0.2%）。）。四、实践操作四、实践操作任务任务5 实验数据记录与整理实验数据记录与整理 （1）EDTA标准溶液标定的数据处理标准溶液标定的数据处理 计算公式计算公式式中式中 c（EDTA）EDTA标准溶液的量浓度，标准溶液的量浓度，molL1；m（Zn）基准物基准物Zn的质量，的质量，g；M（Zn）Zn物质的摩尔质量，物质的摩尔质量，g/mol。V（EDTA）滴定时消耗的滴定时消耗的EDTA标准溶液体积，标准溶液体积，mL;数据记录与处理数据记录与处理（见表（见表2-9-2）3ZnEDTA
12、ZnEDTA25.0010250.0mcMV2022-11-2614表表2-8-2 EDTA标准溶液的标定数据记录标准溶液的标定数据记录项项 目目123m称量瓶称量瓶+Zn粉粉/gm称量瓶称量瓶+剩余剩余Zn粉粉/gmZn粉粉/gCZn粉粉/mol/LVZn标准溶液标准溶液/mL25.0025.0025.00VEDTA初读数初读数/mL0.000.000.00VEDTA终读数终读数/mLVEDTA/mLCEDTA/mol/L平均平均CEDTA/mol/L相对平均偏差相对平均偏差/%四、实践操作四、实践操作v（2）明矾中铝含量的测定）明矾中铝含量的测定v 计算公式计算公式v 式中式中v EDTA
13、标准溶液的量浓度，标准溶液的量浓度，molL-1；v 消耗的消耗的EDTA标准溶液的体积，标准溶液的体积，mL；v 锌标准溶液的量浓度，锌标准溶液的量浓度，molL-1；v 消耗的锌标准溶液的体积，消耗的锌标准溶液的体积，mL；v 铝的摩尔质量，铝的摩尔质量，g mol-1；v 明矾试样的质量，明矾试样的质量，g。v 数据记录及处理（见表数据记录及处理（见表2-9-3）2+2+EDTAEDTAZnZnAlAl()100%cVcVwMm明矾EDTAcEDTAV2+Znc2+ZnVAlMm明矾表表2-9-3 明矾中铝含量测定的数据记录明矾中铝含量测定的数据记录项项 目目123m称量瓶称量瓶+明矾试
14、样明矾试样/gm称量瓶称量瓶+剩余明矾试样剩余明矾试样/gm明矾试样明矾试样/gV明矾试样标准溶液明矾试样标准溶液/mL25.0025.0025.00VEDTA标准溶液标准溶液/mL50.0050.0050.00VZn标准溶液初读数标准溶液初读数/mL0.000.000.00VZn标准溶液终读数标准溶液终读数/mLVZn标准溶液标准溶液/mLW明矾中铝含量明矾中铝含量/%平均平均W明矾中铝含量明矾中铝含量/%相对平均偏差相对平均偏差/%五、应五、应 知知 应应 会会v 配位滴定的方式和应用配位滴定的方式和应用 v 在配位滴定中，采用不同的滴定方式可以扩大其应用范围，提高其选择在配位滴定中，采用
15、不同的滴定方式可以扩大其应用范围，提高其选择性。性。v（一）直接滴定法（一）直接滴定法v 凡是凡是K MY足够大、配位反应快速进行，又有适宜指示剂的金属离子都可足够大、配位反应快速进行，又有适宜指示剂的金属离子都可以用以用EDTA直接滴定。在强酸性溶液中滴定直接滴定。在强酸性溶液中滴定Zr（），酸性溶液中滴定），酸性溶液中滴定Bi3+、Fe3+，弱酸性溶液中滴定，弱酸性溶液中滴定Cu2+、Pb2+、Zn2+，碱性溶液中滴定，碱性溶液中滴定Ca2+、Mg2+、Sr2+等都能直接进行，且有很成熟的方法。等都能直接进行，且有很成熟的方法。v 例如，水的总硬度通常是用例如，水的总硬度通常是用EDTA直
16、接测定法测定的，将水样调节至直接测定法测定的，将水样调节至pH10，加入铬黑，加入铬黑T指示剂，把指示剂，把EDTA加入标准溶液滴定至溶液由酒红色变加入标准溶液滴定至溶液由酒红色变成蓝色为终点。此时，水样中的成蓝色为终点。此时，水样中的Ca2+、Mg2+均被滴定。均被滴定。v 若在若在pH12的溶液中加入钙指尔剂，用的溶液中加入钙指尔剂，用EDTA标准溶液滴定至溶液由红标准溶液滴定至溶液由红色变为蓝色，则因色变为蓝色，则因Mg2+生成生成Mg(OH)沉淀而被掩蔽，可测得沉淀而被掩蔽，可测得Ca2+的含量的含量。Mg2+的含量可由的含量可由Ca2+、Mg2+总量及总量及Ca2+的含量求得。的含量
17、求得。五、应五、应 知知 应应 会会v（二）返滴定法（二）返滴定法v在试液中先加入已知过量的在试液中先加入已知过量的EDTA标准溶液，用另标准溶液，用另一种金属离子的标准溶液滴定过量的一种金属离子的标准溶液滴定过量的EDTA,求得被求得被测物质含量的方法称为返滴定法。测物质含量的方法称为返滴定法。v通常出现以下情况之一时使用返滴定法；通常出现以下情况之一时使用返滴定法；v缺乏符合要求的指示剂；缺乏符合要求的指示剂；v被测金属离子与被测金属离子与EDTA反应的速度慢；反应的速度慢；v在测定条件下，被测金属离子水解。在测定条件下，被测金属离子水解。v例如，例如，Al3+能与能与EDTA定量反应，但
18、因反应缓慢而难定量反应，但因反应缓慢而难以直接滴定。测定以直接滴定。测定Al3+时，可加入过量的时，可加入过量的EDTA标准标准溶液，加热煮沸，待反应完全后用溶液，加热煮沸，待反应完全后用Zn2+标准溶液返标准溶液返滴定剩余的滴定剩余的EDTA。五、应五、应 知知 应应 会会v（三）置换滴定法（三）置换滴定法v利用置换反应生成等物质的量的金属离子或利用置换反应生成等物质的量的金属离子或EDTA，然后进行滴定的方法称为置换滴定法。即在一定，然后进行滴定的方法称为置换滴定法。即在一定酸度下，向被测试液中加入过量的酸度下，向被测试液中加入过量的EDTA，用金属，用金属离子滴定过量的离子滴定过量的ED
19、TA，然后再加入另一种配合剂，然后再加入另一种配合剂，使其与被测定离子生成一种配合物，这种配合物，使其与被测定离子生成一种配合物，这种配合物比被测离子与比被测离子与EDTA生成的配合物更稳定，从而把生成的配合物更稳定，从而把EDTA释放释放(置换置换)出来，最后再用金属离子标准溶液出来，最后再用金属离子标准溶液滴定释放出来的滴定释放出来的EDTA。v根据金属离子标准溶液的用量和浓度，计算被测离根据金属离子标准溶液的用量和浓度，计算被测离子的含量。这种方法适用于多种金属离子存在的情子的含量。这种方法适用于多种金属离子存在的情况下测定其中况下测定其中 一种金属离于。该方法是提高配位一种金属离于。该
20、方法是提高配位滴定选择性的途径之一。滴定选择性的途径之一。五、应五、应 知知 应应 会会v1置换金属离子置换金属离子v如果被测定的离子如果被测定的离子M与与EDTA反应不完全或所形成反应不完全或所形成的配合物不稳定，这时可让的配合物不稳定，这时可让M置换出另一种配合物置换出另一种配合物NL中等物质的量的中等物质的量的N，用，用EDTA溶液滴定溶液滴定N，从而可，从而可求得求得M的含量，其反应式为的含量，其反应式为MNL MLNNY NYv例如，例如，Ag+与与EDTA的配合物不稳定，不能用的配合物不稳定，不能用EDTA直接滴定，但把直接滴定，但把Ag+加入到加入到Ni(CN)42溶液中，则溶液
21、中，则发生反应发生反应4 Ag+Ni(CN)42 4 Ag CNNi2+v在在pHl0的氨性溶液中，以紫脲酸铵做指示剂，用的氨性溶液中，以紫脲酸铵做指示剂，用EDTA滴定置换出来的滴定置换出来的Ni2+，即可求得，即可求得Ag+的含量。的含量。五、应五、应 知知 应应 会会v2置换置换EDTAv 将被测定的金属离子将被测定的金属离子M与干扰离子全部用与干扰离子全部用EDTA配合，加入配合，加入选择性高的配合剂选择性高的配合剂L以夺取以夺取M，并释放出，并释放出EDTA，其反应式，其反应式MYL MLYv 反应完全后，释放出与反应完全后，释放出与M等物质的量的等物质的量的EDTA，然后再用金，然
22、后再用金属盐类标准溶液滴定释放出的属盐类标准溶液滴定释放出的EDTA，从而可求得，从而可求得M的含量的含量。v 例如，测定锡青铜中的例如，测定锡青铜中的Sn时，可于试液中加入过量的时，可于试液中加入过量的EDTA，将可能存在的，将可能存在的Pb2+、Zn2+、Cd2+、Bi3+等与等与Sn4+一起配合一起配合，用，用Zn2+标准溶液滴定过量的标准溶液滴定过量的EDTA，再加入，再加入NH 4F选择性选择性地将地将SnY中的中的EDTA置换出来，再用置换出来，再用Zn2+标准溶液滴定释放标准溶液滴定释放出的出的EDTA，即可求得，即可求得Sn含量，其反应式为含量，其反应式为 SnY6F SnF6
23、2Y4Zn2+Y4 ZnY2五、应五、应 知知 应应 会会v4.间接滴定法间接滴定法v有些金属离子有些金属离子(如如Li+、Na+、K+、Rb+、Cs+、w6+、Ti5+等等)和一些非金属离子和一些非金属离子(如如 、等等)，由于与，由于与EDTA不能形成稳定配合物或不能形成配合物，不不能形成稳定配合物或不能形成配合物，不便于配位滴定，这时可采用间接滴定法进行测定。便于配位滴定，这时可采用间接滴定法进行测定。v例如，例如，的滴定，在一定条件下，可将沉淀为的滴定，在一定条件下，可将沉淀为MgNH4PO4，然后过滤，将沉淀溶解。调节溶液使，然后过滤，将沉淀溶解。调节溶液使pH值为值为10，用铬黑，
24、用铬黑T作指示刑以作指示刑以EDTA标准溶液标准溶液滴定沉淀中的滴定沉淀中的Mg2+，由，由Mg2+的含量间接计算出磷的的含量间接计算出磷的含量。也可利用过量的含量。也可利用过量的Bi3+与反应生成与反应生成BiPO4沉淀，沉淀，用用EDTA滴定过量的滴定过量的Bi3+，计算的含量。，计算的含量。24SO34PO34PO五、应五、应 知知 应应 会会v【例例2-9-1】称取称取0.100 0g含磷试样，处理成试液，并把磷含磷试样，处理成试液，并把磷沉淀为沉淀为MgNH4PO4，将沉淀过滤洗涤后，再溶解并使溶液的，将沉淀过滤洗涤后，再溶解并使溶液的pH值为值为10，以铬黑，以铬黑T为指示剂，用为
25、指示剂，用0.0100 molL-1的的EDTA标准溶液滴定溶液中的标准溶液滴定溶液中的Mg2+，消耗，消耗20.00 mL。求试样中。求试样中P和和P2O5的质且分数。的质且分数。v 解：由于解：由于MgNH4PO4 Mg2+PO43-PPEDTAP30.97()0.100020.0010001000100%=100%=6.19%0.1000Mc Vwm样品2525P OEDTAP O141.96()0.100020.0020002000100%=100%=14.20%0.1000Mc Vwm样品六、知六、知 识识 拓拓 展展（自学）（自学）1、完成学习情境二之项目十、完成学习情境二之项目十食盐中氯食盐中氯的测定的测定预习报告预习报告2、预习本项目中的应知应会、预习本项目中的应知应会1、完成本项目的实验报告、完成本项目的实验报告2、练习教材中目标检测习题、练习教材中目标检测习题下次实验项目十下次实验项目十食盐中氯含量食盐中氯含量的测定的测定
