硫酸铜中铜含量的测定

分析化报告学实验
硫酸铜中铜含量的测定
2017年3月18日
硫酸铜中铜含量的测定
四川农业大学理学院，四川雅安 625000
摘要：铜盐、矿石或合金中铜含量的测定，最好以纯铜作为基准物利用间接碘量法标定Na2S2O3标准溶液。

再用同样的方法测定铜盐中的铜含量。

本实验重点掌握碘量法测铜的原理和方法。

关键词：间接碘量法；纯铜；Na2S2O3
The determination of copper content in copper sulfate Sichuan agricultural university college of science, Sichuan Yaan 625000 Abstract:It is the best employ copper as a benchmark and demarcate Na2S2O3 standard solution by indirect iodometry in the determination of copper content in Copper, salt rock and alloy. Then , determinate copper content in copper sulfate by the same way. Mastering the principle and method of measuring copper by indirect iodometry in this experiment is the most important thing.
Key Words:indirect iodometry;fine copper; Na2S2O3
1.前言
本实验选择碘量法测定铜的含量,其中可以作为基准物质的有重铬酸钾，碘酸钾，溴酸钾，和纯铜.本实验选择以纯铜为基准物质,因为在测定铜盐中最好以铜作为基准物质。

本实验一淀粉为指示剂，用Na2S2O3标准滴定，加入NaF做掩蔽剂以消除铁的干扰，反应式如下： 2Cu2++4I-==2CuI↓+I2(为可逆，加KI)
I2+I-==I3-
I2+2S2O32-==S4O62-+2I-
该反应必须在弱酸性中溶液（PH=3.5-4.0）中进行。

因在强酸性溶液中，Cu2+存在催化I-易被空气中氧气氧化为碘。

在碱性溶液中，Cu2+会水解而使Cu2+氧化I-不完全。

所以实验中控制溶液的酸度。

为了使反应完全，必须加入过量的I-。

因I2在水中溶解度较小，过量的I-存在，使I2形成I3-，增加I2的溶解度。

CuI沉淀表面吸附I2，使测定结果偏低。

为此，在用Na2S2O3滴定I2到接近终点时，加入KSCN。

因CuSCN和CuI的溶解度相近，加入KSCN以后，有一部分CuI参与反应：
CuI+SCN-==CuSCN↓+I-,使CuI吸附的I2释放出来；同时由于加入KSCN可以减少KI的用量。

但是只能在滴定到接近终点时才能加入KSCN，否则KSCN将被I2还原，使结果偏低。

碘量法是测定铜含量的经典方法，除了该方法，目前也有紫研究人员探索出了新的快速简便方法。

林媚、蔡爱勤[1]采用优质硫酸铜为标准，在氨性介质中，以紫脲酸铵为指示剂，用EDTA滴定法，探讨出了快速又简易的铜含量测定法，其回收率在97,6%-101.0%。

由于经典方法测铜含量不能完全考虑到亚铁离子的干扰，而使测量结果偏低。

因此，詹益民[2]对经典方法进行了改进，先用过氧化氢把试样中的亚铁氧化成三价铁，调节酸度后加氟化氢控制溶液PH，且用氟化氢铵掩蔽三价铁离子。

改进后该方法对不纯硫酸铜中铜的测定达到了满意结果。

1.实验部分
2.1试剂与仪器
试剂：蒸馏水、0.05 mol/L Na2S2O3溶液、纯铜（99.9％以上）、6 mol/L HNO3溶液、NaF 溶液、10%KI溶液、1+1和1 mol/L的H2SO4溶液、100g/LKSCN溶液、10g/L淀粉溶液。

仪器：250.0mL容量瓶一个；碱式滴定管一支；碘量瓶若干；分析天平；量筒若干；玻璃棒、表面皿、烧杯、酒精灯等。

2.2实验步骤
2.2.1Cu2+标准溶液的配制
准确称取0.8g左右的纯铜，置于250mL烧杯中。

（以下分解操作在通风橱内进行）加入约3mL 6 mol/LHNO3溶液，盖上表面皿，放在电热板上微热。

待铜完全分解后，继续加热几分钟。

冷却后，再加入2mL （1+1）H2SO4蒸发至冒白烟、近干（切记蒸干），冷却，定量转
入250.0mL容量瓶中，加水稀释至刻度。

摇匀，从而制得Cu2+的标准溶液。

2.2.2Na2S2O3溶液的标定
准确移取25.00mL Cu2+的标准溶液于250 mL碘量瓶中，加水25mL，2mLNaF溶液，混匀。

加入5mL10%KI溶液，立即用待标定的Na2S2O3溶液滴定至呈淡黄色。

然后加入2 mL10g/L淀粉溶液，继续滴定至浅蓝色。

再加入5 mL100g/L KSCN溶液，摇匀后溶液蓝色转深，再继续滴定至蓝色转变为米色（此时为CuSCN悬浮液）。

平行测定6次。

计算Na2S2O3溶液的浓度。

2.2.3硫酸铜中铜含量的测定
精确称取硫酸铜试样（每份相当于20~30mLNa2S2O3标准溶液）于250 mL碘量瓶中，加
入3mL1mol/L的H2SO4溶液溶解试样，再加入30mL水。

以下操作同“Na2S2O3溶液的标定”。

滴定结束，记下消耗的Na2S2O3标准溶液的体积，并计算试样中铜的质量分数。

2.3条件实验
(1) 硫酸铜中铜含量的测定时要加入少量的NaF溶液，掩蔽Fe3+，以免可能存在的Fe3+氧化I-对实验造成影响。

(2) 淀粉作为间接碘量法的指示剂，应在滴定终点前加入。

（3）待滴定至溶液接近终点，要注意每加一滴Na2S2O3都需充分摇匀，最好每滴间隔2-3s，注意滴到颜色突变终点。

2.结果
3.1Na
2S
2
O
3
溶液的标定
称取纯铜的质量为0.7604g，配制Cu2+标准溶液。

每次移取25.00mLCu2+标准溶液标定
Na2S2O3浓度结果如表1所示。

表1 Na2S2O3溶液的标定
平行测定次数 1 2 3 4 5 6
V Na2S2O3（初）/mL 0.12 0.10 0.12 0.08 0.20 0.15 V Na2S2O3（终）/mL 25.12 25.07 25.13 25.05 25.12 25.15
V Na2S2O3/mL 25.00 24.97 25.01 24.97 24.92 25.00 c Na2S2O3(mol/L)0.04786 0.04792 0.04785 0.04792 0.04802 0.04786 ⎺c Na2S2O3(mol/L)0.04791
由n Cu2+=n S2O32－可得⎺c Na2S2O3＝0.04791mol/L。

通过6组数据可计算出Na2S2O3浓度的相
对标准偏差及置信区间。

由，s = √∑(c i－⎺c）2 / (n-1)
RSD = s /⎺c *100％
计算得s=6.4*10-5，RSD=0.13%
在置信度为95%时，查表得，t0.05,5=2.57
由，μ=⎺c± t s,f s/√n
计算得Na2S2O3浓度置信区间为μ=（0.04791±0.00007）mol/L
3.2硫酸铜中铜含量的测定
每次移取0.3g左右硫酸铜样品，配成溶液。

用Na2S2O3标准溶液重复滴定，结果如表2
所示。

表2 硫酸铜中铜含量的测定
平行测定次数 1 2 3 4 5
m CuSO4.5H2O/g 0.3021 0.3084 0.3078 0.3045 0.3040 V Na2S2O3（初）/mL 0.05 0.10 0.10 0.10 0.09
V Na2S2O3（终）/mL 25.72 26.40 26.25 26.00 25.80 V Na2S2O3/mL 25.67 26.30 26.15 25.90 25.71
ωCu/％25.87 25.96 25.86 25.89 25.75
⎺ωCu/％25.87
通过5组数据及⎺ωCu⎺=25.87%，可计算出⎺ωCu的相对标准偏差及置信区间。

由，s = √∑(c i－⎺c）2 / (n-1)
RSD = s /⎺c *100％
计算得s=0.00078，RSD=0.30%
在置信度为95%时，查表得，t0.05,5=2.57
由，μ=⎺ω± t s,f s/√n
计算得铜含量的置信区间为μ=（25.87±0.0009）%
3.讨论
4.1结果分析
(1)标定Na2S2O3浓度的置信区间为c=（0.04791±0.00007）mol/L，其RSD=0.13%<0.2%（n=6，P=95%），说明该结果在误差许可范围内，可以将该溶液作为标准溶液标定其他溶液。

(2)测定硫酸铜中铜含量的结果为ω=（25.87±0.0009）%，其RSD=0.30%>0.2%（n=5，P=95%）。

相对标准误差较大，表明本次实验存在明显误差。

4.2误差分析
(1)碘量法造成误差
一方面是I2易挥发，造成实验误差：防止I2的挥发的措施：a）使用碘量瓶在室温下进行滴定。

b）加入过量I-使I2生成I3-，增大其溶解度。

另一方面是I-易被氧化：防止I-被氧化的措施：a）避光滴定。

b）生成I2后，立即用Na2S2O3滴定，滴定速度适当加快。

(2)样品杂质造成误差
硫酸铜样品中存在少量Fe3+能氧化I-生成I2，虽然加入了NaF作为掩蔽剂，但存在掩蔽不完全，对实验带来误差。

(3)滴定误差
由于滴定过程复杂，各阶段颜色不同，每次加入NaF、淀粉、KSCN的时间段也不同，造成反应不同，对平行测定影响较大。

滴定过程中操作不规范也可能造成实验误差。

4.感谢
感谢吴明君老师的悉心指导和同学的团结合作与配合。

感谢四川农业大学理学院实验室老师的辛勤工作，为我们创造了整洁干净的实验环境。

5.参考文献
[1].林媚,蔡爱勤.硫酸铜中铜含量的快速测定法探索[J].浙江柑橘,2001(18):16
[2].詹益民.不纯硫酸铜中铜含量测定[J].黄山学院学报,2004(6):68-69
[3].四川大学化学工程学院，浙江大学化学系，分析化学实验-4版，北京：高等教育出版社，2015.1
[4].王仁国，张利，无机及分析化学实验，北京：中国农业出版社，2013.9（2014.7重印）。