高锰酸钾法测定石灰石中钙的含量(实验报告)

高锰酸钾法测定石灰石中钙的含量

李开

（四川农业大学生命科学与理学院，四川雅安，625014）

摘要本实验以高锰酸钾法测定了石灰石中钙的含量，最终得到试样中钙的含量为%±%，测定结果的相对标准误差（RSD）为% 。

关键词高锰酸钾法石灰石钙

Determination of Calcium Content in Limestone by Potassium Permanganate Method

Li Kai

(College of Science and Life Science, Sichuan Agricultural University, Yaan 625014, China) Abstract: The experiment used Potassium Permanganate Method t o determine calcium content in limestone. Finally, the calcium content in limestone was %±%, and the relative standard deviation(RSD) was % .

Keywords：potassium permanganate method；limestone；calcium

1引言

天然石灰石是工业生产中重要的原材料之一，它的主要成分是CaCO3，此外还含有SiO2、Fe2O3、Al2O3及MgO等杂质。石灰石中Ca2+含量的测定主要采用配位滴定法和高锰酸钾法。前者比较简单但干扰也较多，后者干扰少、准确度高、但较费时。

用高锰酸钾法测定石灰石中的钙含量，首先将石灰石用盐酸溶解制成试液，然后将Ca2+转化为CaC2O4沉淀，将沉淀过滤、洗净，用稀H2SO4溶解，用KMnO4标准溶液间接滴定与Ca2+相当的C2O42-，根据KMnO4溶液的用量和浓度计算出试样中钙的含量。主要反应有：

CaCO3+2HCl = CaCl2+H2O+CO2↑

Ca2++ C2O42- = CaC2O4 ↓

CaC2O4+2H+ = Ca2++ H2C2O4

2MnO4-+5 H2C2O4+6H+ = 2Mn2++10 CO2↑+8H2O

2实验部分

2.1实验试剂与仪器

KMnO4（固）、Na2C2O4（.或基准试剂于105℃干燥2h，贮存于干燥器中）、3mol·L-1H2SO4、6 mol·L-1HCl、3 mol·L-1NH3·H2O、mol·L-1（NH4）2C2O4、%甲基橙指示剂、10%柠檬酸铵、%（NH4）2C2O4、mol·L-1CaCl2、石灰石样试样

50mL酸式滴定管、10mL量筒、250mL锥形瓶、250mL烧杯、滴管、玻璃棒、玻璃砂芯漏斗（或玻璃纤维）、棕色细口试剂瓶、台秤、分析天平、酒精灯、表面皿、漏斗、定性滤纸2.2实验方法[1]

2.2.1mol·L-1KMnO4溶液的配制台秤上称取1.6 g KMnO4[M r（KMnO4）=]

溶于500 mL水中，盖上表面皿，加热煮沸20~30 min（随时加水以补充因蒸发而损失的水）。冷却后在暗处放置1周以上，用砂芯漏斗或玻璃纤维过滤出去MnO2等杂质。滤液贮于洁净的棕色瓶中，放置暗处保存。如果溶液经煮沸并在水浴上保温1h，冷却后过滤，则不必长期放置就可以标定其溶液。

2.2.2CaC2O4的制备准确称取石灰石样品~0.2 g置于250 mL烧杯中，滴加少量蒸

馏水润湿试样，盖上表面皿，从烧杯嘴处慢慢滴入6 mol·L-1HCl溶液5 mL，同时不断轻摇烧杯，使试样溶解，待停止冒泡后，小火加热至沸2 min，冷却后用少量蒸馏水淋洗表面皿和烧杯内壁使飞溅部分进入溶液。在5 mL10%柠檬酸铵溶液（掩蔽其中的Fe3+和Al3+）和50 mL 蒸馏水，加入2滴甲基橙指示剂，此时溶液70~80℃，在不断搅拌下以每秒1~2滴的速度滴加3 mol·L-1氨水至溶液由红色变为黄色。将溶液热水浴30 min，同时用玻璃棒搅拌，使沉淀陈化。待沉淀自然冷却至室温后用定性滤纸以倾注法过滤。用冷的%（NH4）2C2O4溶液洗涤沉淀3~4次，再用水洗涤至滤液中不含C2O42-为止。在过滤和洗涤过程中尽量使沉淀留在滤纸上，应多次用水淋洗滤纸上部，在洗涤接近完成时，用小表面皿接取约1 mL滤液，加入数滴mol·L-1的CaCl2溶液，如无浑浊现象，证明已洗涤干净。

2.2.3KMnO4溶液浓度的标定分析天平上准确称取~0.2 g（准确至 mg）Na2C2O4

基准物于250 mL烧杯中，加入30 mL蒸馏水及10 mL3 mol·L-1H2SO4，溶解后在水浴上加热至75~80℃，立即用待标定的KMnO4滴定（不能沿杯壁滴入）至粉红色经30 s不褪色，即为

终点。平行滴定5次，标定所得数据如表1。

表1KMnO4标准溶液的配制和标定

实验序号12345 m（Na2C2O4）/g

V（KMnO4）/mL

2.2.4沉淀的溶解和Ca2+含量的测定将带有沉淀的滤纸小心展开并贴在原贮沉淀的烧杯内壁上，用50 mL 1 mol·L-1H2SO4溶液分多次将沉淀冲洗到烧杯内，用水稀释至100 mL，加热至75~85℃用mol·L-1KMnO4标准溶液滴定至溶液呈粉红色，再将滤纸浸入溶液中，轻轻搅动，溶液褪色后再滴加KMnO4标准溶液，直至粉红色在半分钟内部褪色为止，即为终点，记录消耗KMnO4标准溶液的体积，计算试样中Ca2+的含量。平行测定5次，结果相对误差不大于%即可，有关数据见表2。

表2 KMnO4测定钙的含量

实验序号12345

m（CaCO3）/g

V（KMnO4）/mL

3结果与讨论

3.1实验结果

KMnO4标准溶液的标定结果为，平均浓度为mol·L-1，变异系数为%；最终测得石灰石中钙的含量的为%±%，变异系数为% 。由上述数据可以看出，本次实验的数据并不理想，实验误差无非来自以下几方面：高锰酸钾溶液颜色较深，使得滴定管读数不容易，有较大偏差；沉淀在过滤和洗涤过程中，钙有较大损失；用蒸馏水洗涤沉淀并不充分，没有将C2O42-洗涤彻底。

3.2洗涤剂的选择[2]由于CaC2O4沉淀在水中的溶解度较大，所以根据同离子效应，

本实验先采用沉淀剂的稀溶液洗涤沉淀，以降低沉淀的溶解度、减少溶解损失，并且洗去杂质。再用蒸馏水洗至滤液中无C2O42-，即表示沉淀中杂质已洗净。

3.3滴定时温度的选择[3]在标定KMnO4标准溶液时及用KMnO4溶液滴定CaC2O4