硫酸铜中铜含量的测定(实验报告)

硫酸铜中铜含量的测定

【摘 要】本实验利用碘量法测定了硫酸铜中铜的含量。最终，得到铜的含量为24.88% ±0.03%，实验的相对标准偏差为0.09% 。 【关键词】碘量法 ；硫酸铜 ；铜

1 引言

硫酸铜的分析方法有国家标准[1]，该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+-22-2--

223

46

2Cu + 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3-6

FeI 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。

2 实验部分

2.1

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 2.2 实验方法

2.2.1

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。

2.2.2

0.05 mol·L -1Cu 2+标准溶液的配制：准确称取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。 2.2.3

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25

mL ，混匀，溶液酸度应为pH=3~4。加入2 mLNaF 溶液、7 mL100 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2~3 mL10 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 223Na S O V /mL

23.91

23.81

23.88

23.94

23.86

23.85

2.2.4

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 mL1

mol·L -1H 2SO 4溶液和30 mL 水，溶解试样。加入2 mLNaF 溶液、7 mL100 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2~3 mL10 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 0.3486 0.2736 0.2916 0.3255 223Na S O V /mL

25.19

19.73

21.06

23.51

3 结果与讨论

3.1

实验原理

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）。 3.2

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。 3.3

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 ，按步骤2.2.2配得Cu 2+标准溶液的浓度为0.05179 mol·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。根据格鲁布斯法、

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 0.05414

0.05437

0.05421

0.05408

0.05426

0.05428

223Na S O c /mol·

L -1 0.05422

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。 3.4

测定CuSO 4·5H 2O 中Cu 含量