明矾设计实验

明矾中铝含量的测定

姓名：张昀

﹙化学系, 化学, 082班, 学号2008121239﹚

摘要明矾中铝含量的测定，不宜采用直接滴定法。因为Al3+对二甲酚橙等指示剂有封闭作用，且Al3+与EDTA 络合缓慢，需要加过量EDTA并加热煮沸，络合反应才比较完全，且在酸度不高时，Al3+水解生成一系列多核

氢氧基络合物，如［Al

2(H

2

O)

6

(OH)

3

］3+,［Al

3

(H

2

O)

6

(OH)

6

］3+等，即使将酸度提高至EDTA滴定Al3+的最高酸度，

仍不能避免多核络合物的生成。铝的多核络合物与EDTA络合缓慢，且络合比不恒定，对滴定不利。为避免上述问题，可采用返滴定法。如先加一定量过量的EDTA标准溶液，在pH≈3.5时，煮沸溶液，由于此时酸度较大，故不利于形成多核氢氧基络合物，又因EDTA过量较多，故能使Al3+与EDTA络合完全，络合完全后，调节溶液pH=5左右，（此时AlY稳定，也不会重新水解析出多核络合物），加入指示剂二甲酚橙，再用Zn2+标准溶液进行返滴定。该测定方法简便易行且准确度较高，基本符合实验要求。

关键词明矾[KAl(SO

4)

2

·12H

2

O]，返滴定法，酸度，二甲酚橙指示剂，铝，EDTA（Y）溶液，六次甲基四胺

1 引言

KAl (SO

4)

2

·12H

2

O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、食品添加剂，在工农业、食品加工业中有着重要的作用。

目前国内外测定食用明矾中铝的含量主要有五种方案：

第一种方案是直接滴定法，即DCTA（环己烷二胺四已酸）在室温下与Al3+迅速定量络合。这种方法操作简便，但所使用的DCTA价格比较昂贵[1]。

第二种方案为置换滴定法：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。在pH=3-4时，加入定过量的EDTA溶液煮沸使Al3+与EDTA充分配合，冷却后调PH至5-6，以二甲酚橙为指示剂，用Zn标准溶液滴定过量的EDTA（不记体积）至微红色，然后加入过量的NH

4

F，加热至沸，使AlY-与F-之间发生置换反应，并释放出与Al3+配合的EDTA，

AlY－＋6F－＋2H+ ==== AlF

63－＋H

2

Y2

再用Zn2+标准溶液滴定释放出的EDTA至紫红色，即为终点 [2]。

第三种方案为返滴定法（Zn2+标准溶液）：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测定。由于Al3+易形成一系列多核羟基络合物，这些多核羟基络合物与EDTA络合缓慢，且Al3+ 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。加入定量且过量的EDTA标准溶液，先调节溶液pH至3-4，煮沸几分钟，使A13+ 与EDTA络合反应完全。冷却后，再调节溶液pH至5-6，以二甲酚橙为指示剂，用Zn2+标准溶液滴定至溶液由黄色变为紫红色，即为终点 [3]。

第四种方案为返滴定法（Cu2+标准溶液）：向试液中准确加入30.00mL 0.02mol·L-1EDTA 溶液，记下V

EDTA

,加入15mL pH=4.2的HAc-NaAc缓冲溶液，煮沸约1min，取下，稍冷，补加上述缓冲溶液10～15mL，加入两滴1-（2-吡啶偶氮）-2-萘酚（PAN）指示剂，立即用

0.02mol·L-1CuSO

4标准溶液滴定，至溶液呈紫红色为终点。记下V Cu

EDTA.

终点时温度不低于

80℃[4].

第五种方案为重量分析法：精确称取三份明矾试样（2g左右）与250mL的烧杯中，加热溶解烧杯中的明矾试样，直至溶液澄清。调节pH=3～9，往烧杯中滴加0.2mol/L的8-羟基喹啉至过量，此时溶液产生沉淀。

Al 3+ + 3C 9H 7ON ＝ Al(C 9H 6ON)3 ↓ + 3H +

抽滤分离沉淀，将沉淀定量转入瓷坩埚中，高温灼烧1h 后，置于干燥器中冷却。分析天平生恒重至相邻两次质量差为2mg ，称得的质量即为Al 2O 3的质量。计算每克明矾试样中Al 2O 3的质量，以mg/g 表示[5]

。

A13+ + Y 4－= AlY － Zn 2++ Y 4－= ZnY 2－

分析测定中能用滴定法的不采用重量分析法，因为此法误差较大，耗用时间长

比较上述五种方案可知，第三种方案操作简便易行且准确度较高，故本实验采用第三种方案返滴定法：即先调节溶液pH 至3-4，加入定过量的EDTA 溶液，煮沸；冷却，再调节溶液pH 至5-6，以二甲酚橙为指示剂，用Zn 2+ 标准溶液滴定至溶液由黄色变为橙色。

2 实验原理

明矾 KAl(SO 4)2·12H 2O 中Al 的测定，可采用EDTA 配位滴定法。由于Al 3+

易形成一系列多核羟基络合物，这些多核羟基络合物与EDTA 络合缓慢，且Al 3+

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。加入定量且过量的EDTA 标准溶液.先调节溶液pH 为3-4，煮沸几分钟，使A13+ 与EDTA 络合反应完全（因为氢氧化铝的溶度积常数K SP =1.3×10-33，当 ［AL 3+

］=0.020mol/L ，11

3

33

3

310

02.402

.0103.1]

[][--+

-

⨯=⨯=

≤

Al

K OH sp ，则

4

11

14

10

49.21002.410

][---+

⨯=⨯≥

H ，所以pH ≤3.6，所以调节溶液pH 为3～4）。冷却后，再

调节溶液pH 至5-6{5)lg(2'

≥+sp

Zn ZnY

c K ，L mol c sp

Zn /010.02=+，故7lg '

=ZnY

K

，则

5.975.16lg lg lg ')(=-=-=ZnY

ZnY H Y K

K α查附录表10，可知最高酸度：pH ≈3.5因为氢氧

化锌的溶度积常数K SP =10

-16.92

，则L mol c K OH

Zn sp /10

020

.010

][61

.792

.162---

==

=+

，pH=14-7.61

≈6.4(水解酸度)，所以冷却后，再调节溶液pH 至5-6，此时AlY 稳定，也不会重新水解析出

多核络合物}，以二甲酚橙为指示剂，用Zn 2+ 标准溶液滴定至溶液由黄色变为橙色：Zn + Y = ZnY ，即为终点。有很多金属离子都干扰铝的测定，可根据实际情况采用适合的措施消除干扰。 滴定完毕后：

3

Zn 10

0.25000

.2522-⨯⨯⨯⨯=

+

+EDTA Zn

EDTA V M

m c

%100)0

.25010

00.50(42223

⨯⨯⨯⨯-

⨯⨯⨯=

+

++-Al

Zn

Zn Zn EDTA Al M

m M

V m c w 明矾

3 实验用品

3.1 仪器

全自动电光分析天平，酸式滴定管﹙50ml ﹚，电子秤，容量瓶(100 mL 、250mL 各一个)，锥形瓶(250mL 三个)，烧杯﹙50mL 、250mL 、500mL ﹚，胶头滴管，玻璃棒，聚乙烯塑料试剂瓶（一个），电炉，量筒（10 mL ），移液管﹙25mL 一个﹚，称量瓶（两个），药匙（两个）