硫酸铜中铜含量的测定

硫酸铜中铜含量的测定
实验目的:1熟悉分光光度法测定物质的含量的原理和方法
2
掌握吸收曲线和标准曲线的绘制
3学习分光光度计的使用
实验原理：
硫酸铜的分析方法是在样品中加入碘化钾，样品中的二价铜离子在微酸性溶液中能被碘化钾还原，而生成难溶于稀酸的碘化亚铜沉淀。

以淀粉为指示剂用硫代硫酸钠标准溶液滴定，化学反应为：
2+-2
2-2--
223462Cu + 4I = 2CuI + I I + 2S O = S O + 2I
矿石和合金中的铜也可以用碘量法测定。

但必须设法防止其他能氧化-I 的物
质（如-3NO 、3+Fe 等）的干扰。

防止的方法是加入掩蔽剂以掩蔽干扰离子（比如
使3+Fe 生成3-6FeI 配离子而被掩蔽）或在测定前将它们分离除去。

若有As （Ⅴ）、Sb （Ⅴ）存在，则应将pH 调至4，以免它们氧化-I 。

间接碘量法以硫代硫酸钠作滴定剂，硫代硫酸钠（Na 2S 2O 3·5H 2O ）一般含有
少量杂质，比如S 、Na 2SO 3、Na 2SO 4、Na 2CO 3及NaCl 等，同时还容易风化和潮解，不能直接配制准确浓度的溶液，故配好标准溶液后还应标定其浓度。

本实验就是利用此方法测定CuSO 4中铜的含量，以得到CuSO 4试剂的纯度。

试剂与仪器
Na 2S 2O 3·5H 2O ；Na 2CO 3（固体）；纯铜（99.9%以上）；6 mol ·L -1HNO 3溶液；100 g ·L -1KI 溶液；1+1和1 mol ·L -1H 2SO 4溶液；100 g ·L -1KSCN 溶液；10 g ·L -1淀粉溶液
电子天平；碱式滴定管；碘量瓶 实验步骤 0.05 mol·L -1Na 2S 2O 3溶液的配制：称取12.5 g Na 2S 2O 3·5H 2O 于烧杯中，加入约300 mL 新煮沸后冷却的蒸馏水溶解，加入约0.2 g Na 2CO 3固体，然后用新煮沸且冷却的蒸馏水稀释至1 L ，贮于棕色试剂瓶中，在暗处放置1~2周后再标定。

1.1.1 0.05 mol·L -1Cu 2+标准溶液的配制：准确称取（0.7-0.8）g 左右的铜片，
置于250 mL 烧杯中。

（以下分解操作在通风橱内进行）加入约 3 mL 6 mol ·L -1HNO 3，盖上表面皿，放在酒精灯上微热。

待铜完全分解后，慢慢升温蒸发至干。

冷却后再加入H 2SO 4（1+1）2 mL 蒸发至冒白烟、近干（切忌蒸干），冷却，定量转入250 mL 容量瓶中，加水稀释至刻度，摇匀，从而制得Cu 2+标准溶液。

1.1.2 Na 2S 2O 3溶液的标定：准确称取25.00 mLCu 2+标准溶液于250 mL 碘量瓶中，
加水25mL ，混匀，溶液酸度应为pH=3~4。

加入7mL100 g ·L -1KI 溶液，立
即用待标定的Na 2S 2O 3溶液滴定至呈淡黄色。

然后加入1mL10 g ·L -1淀粉溶液，继续滴定至浅蓝色。

再加入5 mL100 g ·L -1KSCN 溶液，摇匀后溶液蓝色转深，再继续滴定至蓝色恰好消失为终点（此时溶液为米色CuSCN 悬浮液）。

平行滴定数次，所得数据如表1。

表1 Na 2S 2O 3溶液的标定实验
记录项目 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ 滴定管初读数/mL 滴定管终读数/mL
223Na S O V /mL
1.1.3 滴定：精确称取CuSO 4·5H 2O 试样0.25~0.375 g 于250 mL 碘量瓶中，加
入3 mL1mol ·L -1H 2SO 4溶液和30 mL 水，溶解试样。

加入7 mL100 g ·L -1
KI 溶液，立即用待标定的Na 2S 2O 3溶液滴定至呈淡黄色。

然后加入1mL10 g ·L -1淀粉溶液，继续滴定至浅蓝色。

再加入5 mL100 g ·L -1KSCN 溶液，摇匀后溶液蓝色转深，再继续滴定至蓝色恰好消失为终点（此时溶液为米色CuSCN 悬浮液）。

平行滴定数次，所得数据如表2。

表2 测定CuSO 4·5H 2O 试样中Cu 含量
记录项目
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 42CuSO 5H O m /g 223Na S O V /mL
2 结果与讨论
Cu 2+与I -的反应是可逆的，为了使反应趋于完全，必须加入过量的KI 。

但是
由于CuI 沉淀强烈地吸附-3I 离子，会使测定结果偏低。

如果加入KSCN ，使CuI
（K sp =5.06×10-12）转化为溶解度更小的CuSCN （K sp =4.8×10-15）：
CuI + SCN - = CuSCN ↓+ I -
这样不但可释放出被吸附的-3I 离子，而且反应时再生的I -离子可与未反应的Cu 2+
发生作用。

但是，KSCN 只能在接近终点时加入，否则较多的I 2会明显地为KSCN 所还原而使结果偏低：
-2--+224SCN + 4I + 4H O = SO + 7I + ICN + 8H
同时，为了防止铜盐水解，反应必须在酸性溶液中进行。

酸度过低，铜盐水
解而使Cu 2+氧化I -进行完全，造成结果偏低，而且反应速度慢，终点拖长；酸度过高，则I -被空气氧化为I 2的反应被Cu 2+催化，使结果偏高。

大量Cl -能与Cu 2+配合，I -不易从Cu （Ⅱ）离子的氯配合物中将Cu 2+定量地还原，因此最好使用硫酸而不用盐酸（少量盐酸不干扰）。

2.1 环境的影响
Na 2S 2O 3溶液易受微生物、空气中的氧以及溶解在水中的CO 2的影响而分解：
223232---2322332-2-2324Na S O Na SO +S S O + CO + H O HSO + HCO + S 2S O + O 2SO + 2S −−−→↓
−−→↓−−→↓
细菌
为了减少上述副反应的发生，配制Na 2S 2O 3溶液时用新煮沸后冷却的蒸馏水，并
加入少量Na 2CO 3（约0.02%）使溶液呈微碱性，或加入少量HgI 2（10 mg ·L -1）作杀菌剂。

配制好的Na 2S 2O 3溶液放置1~2周，待其浓度稳定后再标定。

溶液应避光和热，存放在棕色试剂瓶中，置暗处。

2.2 标定Na 2S 2O 3溶液的实验
用电子天平称取了铜片为0.8227 g ，配得Cu 2+标准溶液的浓度为0.05179mol ·L -1。

根据表1的数据算得Na 2S 2O 3溶液的浓度及平均浓度，如表3。

表3 Na 2S 2O 3溶液的标定实验结果
记录项目 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ 223Na S O c /mol·L -1
223Na S O c /mol·
L -1
根据格鲁布斯法、Q 检验法得知，223Na S O c 的结果中没有可疑值应该舍去。

算得标准偏差s=1.037×10-4、s r =0.19%，实验结果在误差允许范围内。

2.3 测定CuSO 4·5H 2O 中Cu 含量
表4 CuSO 4·5H 2O 中Cu 的含量
记录项目
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Cu w
Cu w
根据表2的数据得到Cu 的含量，结果如表4。

最终Cu 含量表示为Cu w =24.88%±0.03%，其中α=0.05。

本次测定的s=2.160×10-4，s r =0.09%
参考文献
1、《分析化学（第五版）》上册，高等教育出版社；
2、《分析化学实验（第三版）》，高等教育出版社；
3、《无机及分析化学实验》，中国农业出版社。