实验八 间接碘量法测定胆矾中铜的含量教案

实验八间接碘量法测定胆矾中铜的含量教案课程名称：分析化学实验B教学内容：间接碘量法测定胆矾中铜的含量实验类型：验证教学对象：化工、环境工程、药学、生物科学、应用化学、医学检验、制药、复合材料、生物工程、生物技术授课地点：中南大学南校区化学实验楼302授课学时：4学时一、教学目的与要求1、练习巩固移液管、滴定管、容量瓶、电子分析天平的使用；2、了解间接碘量法测定胆矾中铜含量的测定意义；3、学习硫代硫酸钠标准溶液的配制和标定；4、掌握铜盐中铜的测定的原理、方法和计算；5、掌握碘量法的测定方法的原理、方法和计算；6、熟悉氧化还原特殊指示剂终点颜色判断和近终点时滴定操作控制二、知识点氧化还原反应、化学计量点、氧化还原特殊指示剂、滴定终点、铜盐中铜含量的表示方法、标准溶液、移液管、酸式滴定管、容量瓶、电子分析天平、实验报告的撰写（数据处理三线表表格化）、有效数字三、技能点玻璃器皿的洗涤、移液管的使用、酸式滴定管的使用、容量瓶的使用、电子分析天平的使用、标准溶液的配制与标定四、教学重点及难点重点：铜盐中铜的测定的基本原理和操作方法难点：淀粉指示剂的变色特征和近终点时滴定操作控制五、教学方法任务驱动法、分组讨论法、阅读指导法、现场讲解指导等六、复习引入1、复习配位滴定法有关知识，提问学生:(1) 铜盐中铜的含量测定是用什么方法测定的？(间接碘量法)(2) 铜盐中铜的测定中以什么作指示剂？(淀粉溶液)(3) 滴定终点颜色如何判断？(蓝色消失30s后不返色为终点)[引入] 氧化还原滴定法的应用：间接碘量法测定胆矾中铜含量[引言] 硫酸铜又名蓝矾、胆矾、石胆，为透明的深蓝色结晶或粉末，溶于水，其溶液呈弱酸性。

在无机工业上用于制备其他铜盐的原料；也可用作纺织品媒染剂、农业杀虫剂、水的杀菌剂，饲料添加剂，并用于镀铜。

在防治鱼病中，硫酸铜的作用非常明显，硫酸铜是鱼病防治中常用的药品，它可治疗鱼的原生寄生虫病，农业上主要用于防治果树、麦芽、马铃薯、水稻等多种病害，也可用于稻田、池塘除藻。

无机农药波尔多液就是硫酸铜和石灰乳的混合液，在有机农业中可以做杀真菌剂用。

蓝矾韭菜中的蓝矾也可能是农药的残留，而不是菜农为保鲜而涂抹。

硫酸铜是可溶于水的，消费者可以在水中浸泡再用淘米水清洗就可放心食用。

硫酸铜中铜的含量常用滴定碘法来测定。

[新授]课题：间接碘量法测定胆矾中铜含量[提出任务]教师提出本课题的学习任务：1、间接碘量法测定胆矾中铜含量的基本原理是什么？2、用K2Cr2O7作基准物质标定Na2S2O3溶液时，为什么要加入过量的KI和HCl 溶液？为什么要放置一定时间后才能加水稀释？为什么在滴定前还要加水稀释？3、间接碘量法测定胆矾中铜含量的操作方法。

[任务探索]1、间接碘量法测定胆矾中铜含量的基本原理是什么？根据有关学习资料，思考下列问题：(1) 在实验中加入KI的作用是什么？(2) 碘量法测定铜时，溶液的酸度如何控制？酸性介质如何选择？(3) 在实验中加入KSCN溶液的作用是什么？为什么不能过早的加入？[归纳]引导学生归纳总结出间接碘量法测定胆矾中铜含量的基本原理在以硫酸或HAc为介质的酸性溶液中（pH＝3～4）Cu2+与过量的I -作用生成不溶性的CuI 沉淀并定量析出I 2：2Cu 2+ + 4I - ＝ 2CuI ↓ + I 2生成的I 2用Na 2S 2O 3标准溶液滴定，以淀粉为指示剂，滴定至溶液的蓝色刚好消失即为终点。

I 2 + 2S 2O 32- ＝ 2I - + S 4O 62-化学计量关系: 2 Cu 2+ ~ 1 I 2 ~ 2 S 2O 32-1 Cu 2+ ~ 1 S 2O 32-由于CuI 沉淀表面吸附I 2故分析结果偏低，为了减少CuI 沉淀对I 2的吸附，可在大部分I 2被Na 2S 2O 3溶液滴定后，再加入KSCN ，使CuI 沉淀转化为更难溶的CuSCN 沉淀。

CuI + SCN - = CuSCN ↓ + I -CuSCN 吸附I 2的倾向较小，因而可以提高测定结果的准确度。

根据Na 2S 2O 3标准溶液的浓度，消耗的体积及试样的重量, 计算试样中铜的含量。

可由下式计算：[学生回答](1) 在实验中加入KI 的作用是什么？[讲解]Cu 2+被还原为CuI ↓，起还原剂的作用，同时析出与Cu 2+计量相当的I 2。

另外，过量的KI 使I 2生成I 3-，起配位剂的作用，可防止I 2的挥发，增大I 2在水溶液中的溶解能力，减少I 2的损失。

与Cu +离子生成CuI ↓，起沉淀剂的作用，增强Cu 2+离子的氧化能力。

(2) 碘量法测定铜时，溶液的酸度如何控制？酸性介质如何选择？[讲解]间接碘量法测定铜时，溶液的pH 必须控制在3～4之间。

酸度过低：会降低反应速度，溶液中I 2会发生歧化反应，Cu 2+可能部分水解，使结果偏低；同时，部分S 2O 32-将会被I 2氧化为SO 32-。

酸度过高：①I -易被空气中的氧氧化为I 2（Cu2+有催化作用），使结果偏高；②S 2O 32-发生分解，S 2O 32- + 2H + = S ↓+ H 2SO 3；溶液的酸度要选用硫酸调控，大量Cl -离子能与Cu 2+配合，I -不易从Cu(II)的氯配合物中将Cu(II)定量的还原，因此最好用硫酸而不用盐酸（少量盐酸不干扰）。

1000.10000.25)(%243225⨯⨯=*O H CuSO Cu O S Na Cu m M cV ω100018.2946322722322⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛=O S Na O Cr K O S Na V m C (3) 在实验中加入KSCN 溶液的作用是什么？为什么不能过早的加入？[讲解]CuI 沉淀表面易吸附少量I 2，这部分I 2 不与淀粉作用，而使终点提前。

为此应在临近终点时加入KSCN 溶液，使CuI 转化为溶解度更小的CuSCN ，而CuSCN 不吸附I 2，从而使被吸附的那部分I 2释放出来，提高测定的准确度。

KSCN 溶液只能在临近终点时加入，否则大量I 2的存在有可能氧化SCN-，从而影响测定的准确度。

2、用K 2Cr 2O 7作基准物质标定Na 2S 2O 3溶液时，为什么要加入过量的KI 和HCl 溶液？为什么要放置一定时间后才能加水稀释？为什么在滴定前还要加水稀释？[讲解] 为了确保K 2Cr 2O 7反应完全，必须控制溶液的酸度为0.2-0.4moL·l -1HCl 溶液，并加入过量KI 。

K 2Cr 2O 7与KI 的反应需一定的时间才能进行得比较完全，故需放置5min 后在加水稀释，降低酸度，以防止Na 2S 2O 3在滴定过程中遇强酸而分解。

3、间接碘量法测定胆矾中铜含量的操作方法[阅读] 指导学生阅读实验报告中的实验步骤。

[讨论] 四个学生一组，归纳测定操作要点。

[提问] 学生代表小组发言: 间接碘量法测定胆矾中铜含量的步骤(1) 0.1mol/L 硫代硫酸钠标准溶液的标定准确称取在120±2℃干燥至恒重的K 2Cr 2O 70.13～0.14g 于锥形瓶中，加蒸馏水30ml 溶解后，加入1 mol/L H 2SO 4 15ml 、10 ml 10％KI 溶液，于暗处放置5min ，加蒸馏水40ml ，用待标定的Na 2S 2O 3溶液滴定至黄绿色，加入3ml 淀粉溶液，继续滴定至亮绿色，即为终点，平行标定3份，计算Na 2S 2O 3溶液的准确浓度。

根据 Cr 2O 72- + 6I - + 14H + ＝ 2Cr 3+ + 3I 2 + 7H 2OI 2 + 2S 2O 32- ＝ 2I - + S 4O 62-1 mol Cr 2O 72-相当于6 mol S 2O 32-所以(2) 硫酸铜盐中铜的测定准确称取CuSO 4·5H 2O 试样2～2.4g 于小烧杯中，加4ml 1 mol/L H 2SO 4溶液和少量水使其溶解，移入100ml 的容量瓶中，用水定容。

用移液管准确移取25.00ml CuSO 4溶液置于锥形瓶中，加水50ml ，加入10％KI 溶液10ml ，立即用Na 2S 2O 3标准溶液滴定至浅黄色，然后加入3ml 淀粉溶液，继续滴至浅蓝色。

再加10％KSCN 10ml ，摇匀后，溶液的蓝色加深，再继续用Na 2S 2O 3标准溶液滴定至蓝色刚好消失为终点，记录消耗的Na 2S 2O 3标准溶液体积，平行测定三份，根据滴定时用去的Na 2S 2O 3标准溶液体积计算胆矾中铜的百分含量。

根据2Cu 2+ + 4I - ＝ 2CuI ↓ + I 2I 2 + 2S 2O 32- ＝ 2I - + S 4O 62-1 mol Cu 2+相当于1 mol S 2O 32-所以(3) 数据记录与处理及结论1、Na 2S 2O 3溶液的标定表1 Na 2S 2O 3溶液的标定序号 K 2Cr 2O 7质量/g V （Na 2S 2O 3）/ml C （Na 2S 2O 3）/mol ·L -1 平均值 RSD 123 结论：Na 2S 2O 3溶液的准确浓度c=95%置信度下平均值的置信区间c=s x 5.2±2、铜盐中铜的测定表2 铜盐中铜的测定序号 CuSO 4·5H 2O 质量/g V （Na 2S 2O 3）/ml ρ（Cu ）/% 平均值 RSD 123注：铜原子的摩尔质量M Cu =63.5 g/mol 。

结论：铜盐中铜的百分含量ρ=%10000.250.100)(243223225⨯⨯⨯⨯=•O H CuSO Cu O S Na O S Na Cu G M V c ρ95%置信度下平均值的置信区间ρ=s x 5.2[小结] 滴定碘法测铜是一种经典的分析方法，常被用于铜合金、含铜矿石、铜盐、铜产品及农药等试样中铜的测定。

在pH=3～4的硫酸或醋酸介质溶液中，以淀粉为指示剂，用硫代硫酸钠标准溶液滴定溶液中由铜离子与碘化钾生成的碘分子至碘-淀粉蓝色刚好消失为终点，记录硫代硫酸钠标准溶液消耗体积计算铜盐中铜的含量[演示] 学生代表上讲台演示测定操作过程，其余学生观察其操作。

[讲解、示范] 教师点评学生演示操作过程的正误之处并讲解示范操作要点:(1) 取样的方法：取样量25.00mL ，取样仪器：移液管(2) 移液管的操作：吸液、调整液面的方法、放液(3) 酸式滴定管的操作：左手的用法，防止管尖和两侧漏液(4) 终点判断：待滴定至溶液为紫蓝色时即接近终点，要注意每加一滴硫代硫酸钠都需充分摇匀，最好每滴间隔2-3s ，滴到碘-淀粉蓝色刚好消失即为终点。

[讲解注意事项]1、间接碘量法必须在弱酸性或中性溶液中进行，在测定Cu 2+时，通常用NH 4HF 2控制溶液的酸度为pH 3～4，这种缓冲溶液（HF/F -）同时也提供了F -作为掩蔽剂，可使共存的Fe 3+转化为FeF 63-以消除其对Cu 2+测定的干扰。