多种方法测定碳酸钙的含量

采用多种方法测定牡蛎壳中碳酸钙的含量
实
验
报
告
采用多种方法测定牡蛎壳中碳酸钙的含量
【实验目的】
⑴掌握多种测定钙的方法。

⑵学会合理的计算实验所用各种溶液的浓度。

⑶掌握基本配制溶液和标定溶液的方法。

⑷进一步熟悉分析化学中的滴定反应。

⑸熟练的使用酸式滴定管，碱式滴定管，移液管等仪器。

【实验原理】
通常测定钙含量的方法有多种。

通常包括仪器分析法（微量）和化学分析法（常量）。

仪器分析法中的原子吸收光谱法、电化学法、光度分析法、发射光谱法等都可以测定钙的含量。

本实验主要用化学分析法测定牡蛎壳中碳酸钙的含量。

其中用到的方法有：EDTA 络合滴定法、酸碱滴定法、氧化还原法和高温煅烧法。

EDTA 滴定法的原理是：样品用酸溶解后配成溶液，在一定条件下，用EDTA 标准溶液滴定钙离子的含量。

在配位滴定法中，随着滴定剂的加入，金属离子浓度降低，到化学计量点附近，溶液中金属离子的浓度发生突变，也形成了滴定突跃。

配位滴定可以分为直接滴定法、饭滴定法、置换滴定法、间接滴定法。

配位滴定中溶液的酸碱度控制很重要。

本实验测定Ca 2+
，采用EDTA 的直接滴定法，选用CaCO 3作为基准物质，使用钙指示剂，所以反应应该控制PH 在12左右。

最后溶液由酒红色变成蓝色。

反应方程式为：
CaCO 3+2H +→Ca 2+
+CO 2+H 2O Ca 2++H 2Y 2-→CaY 2-+2H +
酸碱滴定法的原理是：本实验采用反滴法测钙的含量。

用过量的盐酸标准溶液与样品中碳酸钙反应，再用氢氧化钠的标准溶液回滴剩余盐酸，根据差量计算样品中碳酸钙的含量。

若实验直接用酸滴定即：CaCO 3+2H +→Ca 2+
+CO 2+H 2O 无法准确的判断滴定终点，因此本实验采用返滴定法。

选用酚酞作为指示剂，最后溶液颜色由无色变为红色。

反应方程式为：
CaCO 3+2H +→Ca 2+
+CO 2+H 2O H ++OH -→H 2O
另外，本实验要自己配置盐酸和氢氧化钠，需要自己准确的标定。

标定NaOH 采用邻苯二甲酸氢钾作为基准物质，酚酞作为指示剂。

最后溶液颜色由无色变为红色。

标定HCl 时直接用该NaOH 溶液即可，酚酞作为指示剂，最后溶液颜色由无色变为红色。

高温煅烧发的原理：碳酸钙在高温下会发生化学反应，生成氧化钙。

因此可以利用氧化钙的量求碳酸钙的含量。

样品放在坩埚中置于马弗炉中900度，稳定一段时间，去除挥发份、有机质，其中碳酸钙分解为氧化钙。

反应方程式为：
CaCO3−−
→−C
900CaO+CO 2 氧化还原法的原理是：经过酸处理后的样品与草酸钠反应形成沉淀。

经过滤洗涤溶于热
的稀H 2SO 4中，用KMnO 4标准溶液滴定H 2C 2O 4。

在氧化还原滴定中，随着滴定剂的加入，溶液中氧化剂和还原剂的浓度逐渐变化，有关电位也发生变化。

常见的氧化还原滴定法有：高锰酸钾法、重铬酸钾法、碘量法。

本实验采用的是高锰酸钾的间接滴定法。

采用Na2C2O4作为基准物质。

Ca2+先沉淀成CaC2O4，经过滤洗涤后，溶于热的稀H2SO4中，用KMnO4标准溶液滴定H2C2O4，根据所消耗的KMnO4的量球的Ca2+的含量。

反应方程式为：
CaCO3+2H+→Ca2++CO2+H2O
Ca2++C2O42-→CaC2O4↓
CaC2O4+2H+→Ca2++H2C2O4
2MnO4-+5H2C2O42-+6H+→2Mn2++10CO2+8H2O
【仪器与试剂】
电子天平、玻璃棒、洗瓶、容量瓶（250ml）、锥形瓶、碱式滴定管、酸式滴定管、电炉、坩埚、马弗炉、硬质玻璃瓶、
去离子水、HCl、NaOH、钙指示剂、EDTA、酚酞、邻苯二甲酸氢钾、
【实验步骤】
方法一：EDTA的络合滴定法
（1）EDTA的制备与标定：
取已配置好的EDTA溶液于碱式滴定管中。

用电子天平准确称取0.5gCaCO3于小烧杯中，用1-2ml去离子水润湿。

逐滴加入1：1的HCl溶液，并不断搅拌。

直至固体溶解变澄清。

将溶液转移至250ml的容量瓶中，定容至250ml。

移取25.00ml的溶液至锥形瓶中，加5ml5%NaOH溶液，加少许钙指示剂，用EDTA标定至纯蓝色，记录所用体积。

平行测定2次。

（2）样品测定
用电子天平称0.5021g牡蛎壳粉末于小烧杯中，用1-2ml去离子水润湿。

逐滴加入1：1的HCl溶液，并不断搅拌。

直至样品溶解变澄清且无气泡产生。

将溶液转移至250ml的容量瓶中，定容至250ml。

移取25.00ml的溶液至锥形瓶中，加5ml5%NaOH溶液，加少许钙指示剂，用EDTA滴定至纯蓝色，记录所用体积。

平行测定2次。

方法二：酸碱滴定法
（1）NaOH的制备
称取40gNaOH，加入5L去离子水，粗配成0.2mol/L的NaOH
（2）NaOH的标定
用电子天平称取邻苯二甲酸氢钾1.0013g于锥形瓶中，加入25ml去离子水，滴加3滴酚酞，用制备的NaOH溶液滴定至酚酞出现红色。

记录所用体积V1。

同理准确称取0.9820g邻苯二甲酸氢钾于锥形瓶中，加入30ml去离子水，滴加3滴酚酞。

用制备的NaOH溶液滴定至酚酞出现红色。

记录所用体积V2。

（3）HCl的制备
量取85ml浓HCl，加蒸馏水至5L。

（4）HCl的标定
移取25.00ml的HCl于锥形瓶中，滴加3滴酚酞，用已经标定好的NaOH标定直至溶液变为红色。

记录所用NaOH的体积。

平行测定3次，分别记录体积。

（5）样品的测定
准确称取0.2516g牡蛎壳粉末于锥形瓶中，加入40.00ml（用酸式滴定管）0.1796mol/L
的HCl 溶液。

充分反应，在电炉上加热至沸腾（赶CO 2）3分钟后取下冷却，在锥形瓶中滴加3滴酚酞，用已经标定的NaOH 溶液滴定至酚酞出现红色。

记录所用体积。

平行测定三份。

分别记录所用NaOH 的体积。

方法三：高温煅烧法
找一个洁净瓷坩埚，称其空重W0。

称取样品2g （精确至0.001g ），放入洁净瓷坩埚中。

连同坩埚称重W1。

将坩埚放到马弗炉中从低温开始焙烧（不加盖），至900度后稳定20分钟，取出先在空气中冷却至100度以下，再加盖冷却至室温，称重W2。

再减去空重（W2-W0），得到氧化钙的质量，计算碳酸钙的含量。

【数据处理】 NaOH 的标定 m KHP （g ） ＶNaOH （ml ） 1.0013 26.70 0.9820
26.38
n(KHP) : n(NaOH)=1：1
22
.204m
： CV =1：1
所以,C1=
=÷ml mol
g g
70.2622
.2040013.10.1836mol/L C2=
=÷ml mol
g g
38.2622
.2049820.00.1823mol/L 结合其他组同学所求的浓度，最后求其平均值得C NaOH =0.1823mol/L
酸碱滴定：
样品质量（g ） V HCl （ml ） C HCl （mol/L ） V NaOH (ml) C NaOH (mol/L) 0.2507 40.00 0.1796 14.18 0.1823 0.2516 40.00 0.1796 13.78 0.1823 0.2515
40.00
0.1796
14.00
0.1823
n （HCl ）：n （NaOH ）= 1：1 C HCl V HCl ：C NaOH V NaOH = 1:1
和NaOH 反应的HCl 的体积分别是： V HCl
=c v c HCl
NaOH
NaOH
=ml L
mol ml
L mol 39.141796
.018.141823.0=⨯ V HCl =
c v c HCl
NaOH
NaOH =ml L
mol ml
L mol 99.131796
.078.131823.0=⨯ V HCl =
c
v
c
HCl
NaOH
NaOH =ml L
mol ml
L mol 21.141796
.000.141823.0=⨯
因此，和样品中CaCO 3反应的HCl 的体积分别为25.61ml 、26.01ml 、25.79ml n(CaCO 3):n(HCl)=1:2
100
m
:C HCl V HCl =1:2 所以mCaCO 3= C HCl V HCl 2100÷⨯
即mCaCO 3=g mol
g
ml L
mol 2230.0210061.251796.0=÷⨯⨯
mCaCO 3=g mol g ml L mol 2336.0210001.261796.0=÷⨯⨯ mCaCO 3=g mol
g
ml L
mol
2316.0210079.251796.0=÷⨯⨯
因此，牡蛎壳中所含CaCO 3的含量为：
%0.89%1002507.02230.0=⨯g
g
%8.92%1002516.02336.0=⨯g
g
%1.92%1002515.02316.0=⨯g
g
综上所述，通过酸碱滴定测定牡蛎壳中CaCO 3的含量为： （89.0%+92.8%+92.1%）/3=91.3% EDTA 的络合滴定： 样品质量（g ） C EDTA (mol/L) V EDTA （ml ） 0.5021
0.0218
21.35
21.33
21.31
n （EDTA ）：n （Ca 2+
）=1：1
即：n （CaCO3）=n （Ca 2+
）=n （EDTA ）
m （CaCO3）=M （CaCO3）⨯C EDTA ⨯V EDTA
m （CaCO3）=100
=⨯⨯⨯25
250
35.210218.0ml L mol mol g
0.4654g m （CaCO3）=100=⨯⨯⨯25
25033.210218.0ml L mol mol g 0.4650g
m （CaCO3）=100=⨯⨯⨯25
25031.210218.0ml L mol mol g 0.4646g
因此，牡蛎壳中所含CaCO 3的含量为：
%7.92%1005021.04654.0=⨯g
g
%6.92%1005021.04650.0=⨯g
g
%5.92%1005021.04646.0=⨯g
g
综上所述，通过EDTA 。

络合滴定法测得牡蛎壳中CaCO 3的含量为： （92.7%+92.6%+92.5%）/3=92.6%
【结果分析】：
（1）本实验中利用酸碱滴定法测定的牡蛎壳中CaCO3的含量为91.3%，用EDTA 络合滴定法测定的牡蛎壳中CaCO3的含量为92.6%。

两种方法测定的结果比较接近，但相比之下用络合滴定法测定的含量较高。

但是仅仅通过一组实验无法真正的得到比较。

要想更好的比较哪种方法更好还需要在进行多组平行试验。

（2）牡蛎壳中含有的Fe 类杂质对实验有影响，应该用三乙醇胺作为隐蔽剂，消除该影响。

（3）本实验测定Ca2+，因此选用含Ca 元素的化合物CaCO3作为基准物质。

（4）在进行酸碱滴定测样品时，要使用电炉加热。

目的是：①HCl 的浓度比较低，加热有利于反应的进行②赶CO 2，防止在用NaOH 回滴时形成H 2CO 3，影响结果的判断。

（5） （6） （7）
【误差分析】：
（1）进行的多次平行实验，不是完全由一人进行滴定。

三个人的标准不同，读数会存在误差。

（2）CaCO3用HCl 溶解后将其移入250ml 容量瓶时少部分溶液洒在外面，引入误差。

（3） （4） （5）
【注意事项】：
（1）在制备溶液时，应先进行计算，通过计算得知应制备0.2mol/L 的HCl 、0.2mol/L 的NaOH 、和0.02mol/L 的EDTA 。

（2）自来水中含有Ca ，本实验测定的是CaCO 3的含量，因此在进行实验时要注意自来水的影响。

（3）在酸碱滴定时，将锥形瓶从电炉上取下进行冷却时，可以采用室温冷却，也可以采用水冷。

当用流水进行冷却时，要避免自来水进入锥形瓶。

（4）由于EDTA 与Ca2+发生配位反应，反应较慢。

在滴定时，速度要慢，边滴加边摇匀，使反应充分，减小误差。