明矾中铝含量的测定

明矾中铝含量的测定

实验原理

明矾中铝含量的测定，不宜采用直接滴定法。因为Al 3+对二甲酚橙指示剂有封闭作用，且Al 3+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，Al 3+水解生成一系列多核氢氧基络合物，如［Al 2(H 2O)6(OH)3］3+，［Al 3(H 2O)6(OH)6］

3+等，即使将酸度提高至EDTA 滴定Al 3+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Al 3+与EDTA 络合完全，络合完全后，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），加入二甲酚橙，即可顺利的用Zn 2+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。

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。 因为氢氧化铝的溶度积常数K SP =1.3×10-33，［A13+］=0.020mol/L,

11333331002.402.0103.1][][--+-⨯=⨯=≤Al K OH sp 41114

1049.21002.410][---+

⨯=⨯≥　H pH≤3.6

所以调节溶液pH 为3~4，煮沸几分钟，使A13+与EDTA 络合反应完全。

5)lg(2'≥+sp Zn ZnY c K L mol c sp Zn

/010.02=+ 故7lg '=ZnY K 5.975.16lg lg lg ')(=-=-=ZnY ZnY H Y K K α 查附录表10，pH≈3.5 (最高酸度) 氢氧化锌的溶度积常数K SP =10-16.92

L mol c K OH Zn sp

/10020

.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。

滴定完毕后，计算公式为：

Zn Al n n n -=EDTA

%1000.2501000.502223⨯⨯⨯⨯-

⨯⨯=+++-Al Zn Zn Zn EDTA Al M m M V m c w 明矾

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（100mL 、250mL 各一个），锥形瓶（250mL 三个），烧杯﹙500mL ﹚，胶头滴管，玻璃棒，塑料试剂瓶，电炉，量筒，移液管﹙25 mL ﹚，表面皿，称量瓶，药匙

3.2 药品

明矾[KAl(SO 4)2·12H 2O]试样，乙二胺四乙酸二钠盐（Na 2H 2Y·2H 2O ），二甲酚橙指示剂（2g/L ），六亚甲基四胺溶液（200g/L ），盐酸溶液（1︰1），基准锌粒（99.9%）,pH=3.5的缓冲溶液

实验步骤

4.1 溶液的配制

4.1.1 0.02mol/L EDTA 的配制

用电子秤称取约3.72g 固体EDTA 二钠盐于500mL 的烧杯中，加入蒸馏水加热使其完全溶解，然后加水稀释至500mL 。冷却后转入塑料试剂瓶中，盖紧瓶塞，摇匀备用。

4.1.2 0.02mol/L Zn 2+标准溶液的配制

用分析天平准确称取含Zn99.9%以上的基准锌粉0.3~0.4 g 于小烧杯中，盖上表面皿，沿烧杯嘴滴加约10mL （1︰1）HCl 溶液，加热煮沸至完全溶解（防止蒸干）后，用少量水淋洗表面皿及烧杯内壁，然后将溶液定量转移至250mL 容量瓶中，稀释至刻度，摇匀备用。根据数据计算Zn 2+标准溶液的准确浓度。

4.2 EDTA 标准溶液的标定

用移液管平行移取三份25.00mLZn 2+标准溶液分别置于250mL 锥形瓶中，滴加2滴二甲酚橙指示剂，加入10mL20％的六亚甲基四胺溶液，用EDTA 溶液滴定，直至锥形瓶中溶液颜色由紫红色恰好转变为亮黄色，并持续30s 不褪色即为终点。记录所用EDTA 溶液的体积，并计算EDTA 溶液的浓度和相对平均偏差（≤0.2%）。

4.2 明矾试样中Al 含量的测定

用分析天平准确秤取明矾试样[KAl(SO 4)2·12H 2O, Mr=474.4 ]0.95~1.00g 于小烧杯中，加热使其完全溶解，待冷却后将溶液定量转移至100mL 容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀备用。

用移液管移取25.00mL 明矾试样标准溶液置于250mL 的锥形瓶中，用滴定管准确加入EDTA 标准溶液50.00mL ，然后加入10mL pH=3.5的缓冲溶液，在电炉上加热煮沸近10min,然后放置冷却至室温。

在锥形瓶中加入六亚甲基四胺10mL，二甲酚橙指示剂3~4滴，用Zn2+标准溶液返滴定至溶液由黄色变为橙色，并持续30s不褪色即为终点。

平行测定三份，根据所消耗的Zn2+标准溶液的体积，计算所测明矾中铝的含量和相对平均偏差（≤0.2%）。

误差分析

6.2.1 分析天平仪器老化，灵敏度不高，有系统误差；

6.2.2 滴定过程中，有少量溶液滞留在锥形瓶内壁，未用蒸馏水完全冲入溶液中，导致误差；

6.2.3 滴定过程中滴定终点判断有误，读数时有人为误差；

6.2.4 试剂纯度可能不够和蒸馏水中可能含有微量杂质从而引起系统误差。

注意事项

6.3.1 pH＜6时，游离的二甲酚橙显黄色，滴定至Zn2+稍微过量时，Zn2+与部分二甲酚橙生

成紫红色配合物，黄色与紫红色混合呈橙色，故终点颜色为橙色；

6.3.2 注意滴定时指示剂的用量，及滴定终点颜色的正确判断；

6.3.3 注意滴定时的正确操作：滴定成线，逐滴滴入，半滴滴入；

6.3.4 明矾溶于水后，因缓慢溶解而显浑浊，在加入过量EDTA并加热后，不影响滴定；

6.3.5 确定滴定终点时，要注意在规定时间内不退色再读数；

6.3.6 处理数据时注意有效数字的保留。

收获体会

分析化学是一门严密的课程，需要我们认真操作好每一步，认真读取数据并准确计算。我们应以严谨的态度对待这门学科。然而滴定分析又是分析化学的基础，需要我们好好掌握滴定方法，滴定终点的判断以及指示剂的使用等。

通过实验,我学会了用返滴定法测定明矾中铝的含量，熟练掌握了通过控制酸度而使金属离子与EDTA形成稳定的络合物。我相信通过做此设计性实验不仅使我熟练掌握分析天平、移液管、滴定管等的使用，而且还锻炼我学会运用已学知识，提高解决问题，独立思考以及查阅资料的能力。