分析设计实验方案

验证某未知混合试液含有Fe3+、Cu2+、Ni2+、

Pb2+离子并测量各离子含量

一、实验目的

通过用配位滴定方法定性与定量分析混合溶液中各金属离子的浓度；熟悉配位滴定的原理和操作，以及各金属离子的性质和配位滴定中需要注意的问题(包括PH的控制以及副反应，掩蔽剂的选择，直接滴定法和返滴定法以及置换滴定的条件)。

二、目前有关本次实验中所测元素常量测定方法的概述

1.络合滴定法

实验室常用的方法之一，采用有机络合剂与所需要检验的金属离子发生络合反应，生成稳定的络合物或络合离子，借用合适的指示剂指示反应的终止。而常采用的络合剂是EDTA溶液，在使用EDTA之前要利用Zn2+标准溶液进行标定再使用。通过EDTA滴定消耗的体积量，间接求得所求金属离子含量。

2.ICP-AES法测量重金属，即电感耦合等离子体原子发射光谱法

目前,金属元素测定方法主要有原子吸收分光光度法和电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)。原子吸收分光光度法虽是一种成熟方法,但测定速度较慢、干扰物质复杂。电感耦合等离子体原子发射光谱法是以电感耦合等离子矩为激发光源的一类光谱分析方法。

其原理为等离子体发射光谱法可以同时测定样品中多元素的含量。当氩气通过等离子体火炬时，经射频发生器所产生的交变电磁场使其电离、加速并与其他氩原子碰撞。这种链锁反应使更多的氩原子电离，形成原子、离子、电子的粒子混合气体，即等离子体。等离子体火炬可达6000~8000K的高温。过滤或消解处理过的样品经进样器中的雾化器被雾化并由氩载气带入等离子体火炬中，气化的样品分子在等离子体火炬的高温下被原子化、电离、激发。不同元素的原子在激发或电离时刻发射出特征光谱，所以等离子体发射光谱可用来定性样品中存在的元素。特征光谱的强弱与样品中原子浓度有关，与标溶液进行比较，即可定量测定样品中各元素的含量。

3.原子吸收分光度法

原子吸收分光光度法的测量对象是呈原子状态的金属元素和部分非金属

元素，是由待测元素灯发出的特征谱线通过供试品经原子化产生的原子蒸气时，被蒸气中待测元素的基态原子所吸收，通过测定辐射光强度减弱的程度，求出供试品中待测元素的含量。

原子吸收一般遵循分光光度法的吸收定律，通常借比较对照品溶液和供试品溶液的吸光度，求得供试品中待测元素的含量。本方法适用于地表水和污水中Al、As、Ba、Be、Ca、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、K、Mn、Na、Ni、Pb、Sr、Ti、V和Zn等20种元素总量的测定。（1）溶解态元素：未经酸化的样品中，能通过0.45um滤膜的元素成分。（2）元素总量：未经过滤的样品，经消解后测得的元素浓度。即样品中溶解态和悬浮态两部分元素浓度的总和。

三、实验原理

1 定性分析

采用K4[Fe(CN)6]，鉴定Fe3+。

利用HCl沉淀Pb2+，根据PbCl2易溶于热水，在弱酸介质中，Pb2+与CrO42-反应生成黄色PbCrO4沉定来鉴定Pb2+，必要时加入NaOH溶液，将沉淀溶解，以确证Pb2+的存在。

利用NH3·H2O将Fe3+、Pb2+与Cu2+、Ni2+分离为：Fe(OH)3、Pb(OH)2和Cu(NH3)42+、Ni(NH3)42+。滤液在弱酸（HAc）介质中，K4[Fe(CN)6]溶液与Cu2+生成红棕色沉淀鉴定Cu2+；在氨性介质中，Ni2+与丁二酮肟生成鲜红色丁二肟镍沉淀鉴定Ni2+。

2 定量分析

根据Fe3+与Pb2+、Cu2+和Ni2+的稳定常数的差别（log6

∆≥），采用控制酸

cK

度的方法，测定Fe3+。选用磺基水杨酸作为指示剂，指示终点为溶液由紫红色变成黄绿色。

利用NH3·H2O将Fe3+、Pb2+与Cu2+、Ni2+分离为：Fe(OH)3、Pb(OH)2和

Cu(NH3)42+、Ni(NH3)42+。过滤后的Cu(NH3)42+、Ni(NH3)42+滤液用酸中和，Na2S2O3掩蔽Cu2+，采用返滴定法测定Ni2+，以二甲酚橙为指示剂，亮黄色变成酒红色为终点，再利用返滴定法测定Cu2+、Ni2+总量，其中铜的指示剂采用二甲酚橙，终点为溶液由红色变为黄绿色。滴定终点后，采用差减法，确定Cu2+的含量。

利用返滴定法测定Fe3+、Ni2+、Cu2+、Pb2+总量，采用差减法，确定Pb2+ 的含量。

分步滴定判断所需数据

log K Fe(III)Y=25.10，log K CuY=18.80，log K NiY=18.62，log K PbY=18.04。

K sp[Fe(OH)3] =4.0×10-38，K sp[Cu(OH)2] =2.2×10-20；

K sp[Ni(OH)2] =2.0×10-15，K sp[Pb(OH)2] =1.2×10-15。

四、试剂、材料和仪器

药品金属离子混合液，EDTA二钠盐（Na2H2Y·2H2O ）（分析纯），金属Zn（分析纯，基准物质），以及相关的试剂。10%Na2S2O32%的磺基水杨酸，0.2%的二甲酚橙，200g/L的六亚甲基四胺溶液

溶液的配制

0.01 mol·L-1Zn2+标准溶液的配制

用干净的小烧杯（或称量纸）准确称取0.1171~0.1439g配制200 mL 0.01mol·L-1 的锌溶液所需的纯锌粒于150 mL烧杯中，加入5 mL 6 mol·L-1的HCl 溶液，立即盖上表面皿，微热，待锌完全溶解后，以少量水冲洗表面皿和烧杯内壁，冷却后，定量转移至200.00 mL的容量瓶中，以水稀释至刻度，摇匀。计算其准确浓度。

0.01mol·L-1 EDTA标准溶液的配制及标定

用洁净的500 mL烧杯称取配制500 mL 0.01 mol·L-1 EDTA溶液所需的EDTA 二钠盐（Na2H2Y·2H2O）固体1.9 g，在烧杯中加水、温热溶解、冷却后转移入试剂瓶中，摇匀。

吸取20.00 mL 0.01 mol·L-1 的Zn2+ 标准溶液于锥形瓶中。加入2滴二甲酚