中分實驗報告

銅合金中銅鋅鉛含量的測定陳博1200061702北京大學化學與分子工程學院1.引言本實驗利用碘量法測定銅的含量,并最終測得銅的含量，。用EDTA絡合法測定鋅的含量，在使用模擬液驗證時候得出較好的結(jié)果，但測合金的時候出現(xiàn)較大的誤差，證明實驗原理沒有問題。通過失敗的EDTA絡合滴定鉛離子的和成功的EDTA滴定鋅離子的比較中，發(fā)現(xiàn)沉淀的多少對于指示劑顏色變化觀察有很大的影響。通過失敗的重鉻酸鉀反滴定鉛離子得出硫酸鉛Ksp小于鉻酸鉛的結(jié)論。2.實驗原理1,在銅的測定中,本實驗利用了碘量法先用KIO3標定配好的Na2S2O3,發(fā)生的反應:IO3－＋8I－+6H+=3I3－+3H20Cu2+被I－還原成為等量I3－2Cu2++5I－=2CuI+I3－生成的I3－用Na2S2O3標液滴定2S2O32－+I3－=S4O62－+3I－使用淀粉作指示劑使用NH4HF2控制溶液pH，接近終點是加入KSCN可以使CuI轉(zhuǎn)化成為溶解度更小的CuSCN使終點變色明顯。由于碘量法測定銅的含量時，其他金屬離子不會發(fā)生氧化還原反應，即不會影響到銅的測定，所以無需掩蔽。2，在鋅的測定中，本實驗利用了EDTA絡合滴定本實驗中，合金中的銅，鉛，鋁都可以和EDTA絡合，所以需要掩蔽到合金中的其他金屬。本實驗用沉淀掩蔽法掩蔽鉛，微酸性條件下，加入適量氯化鋇和硫酸鉀，當鋇離子的量超過鉛離子量十倍時，鉛離子就會深入硫酸鋇晶格中去，形成鉛鋇混晶沉淀，可以有效的掩蔽鉛離子利用氧化還原配位掩蔽法掩蔽銅：在一定酸度下Cu2+被硫脲還原成Cu+8Cu2++CS(NH2)2+5H2O=8Cu++CO(NH2)2+SO42－+10H+Cu+再與硫脲形成配合物而被掩蔽。利用配位掩蔽法掩蔽鋁，使用NH4F使鋁形成氟的配合物使用二甲酚橙作為指示劑。3，在鉛的測定中，本實驗利用的重鉻酸鉀反滴定在合金溶液中加入過量的重鉻酸鉀，使鉛離子沉淀下來，再使用硫酸亞鐵銨滴定剩余的重鉻酸鉀，使用二苯胺磺酸鈉作為指示劑。3.儀器及試劑儀器：100ml小燒杯，玻璃棒，表面皿，稱量瓶，萬分之一分析天平，電熱板，洗瓶，滴管250ml容量瓶，100ml容量瓶，25ml移液管，10ml移液管，酸堿滴定管，1000ml試劑瓶，250ml試劑瓶試劑：Na2S2O3固體，KIO3固體，CuSO4固體,CuCl2固體,ZnCl2固體,PbCl2固體,EDTA固體,BaCl2固體,K2SO4固體,NH4F,硫脲,抗壞血酸,六亞甲基四胺,二甲酚橙,酒石酸鉀鈉,亞鐵氰化鉀,K2Cr2O7固體,乙酸鈉,乙酸,二苯胺磺酸鈉,硫酸亞鐵銨,AgNO3-Sr(NO3)2,混合溶液,H2SO4-H3PO4混合溶液,NH4HF2,KI,0.5%淀粉溶液，KSCN溶液,6mol/lHCl,30%H2O2.4.實驗步驟1.標定各種需要用到的溶液配制約0.05mol/l的硫代硫酸鈉溶液，使用碘酸鉀標液標定其濃度。同實驗室的同學分別配制了銅離子，鉛離子和鋅離子的標液以及EDTA在酸和堿中的濃度。2.配制模擬液用移液管分別移取50.00ml銅離子標液，75.00ml鋅離子標液，10.00ml鉛離子標液，定容至250.00ml。但是配制好才發(fā)現(xiàn)PbSO4會沉淀下來，所以有需要配制新的銅標液（CuCl2）并且重新標定.再重新按照上述比例配制模擬液。3．利用模擬液來驗證試驗方法的可行性銅含量的測定中，由于碘量法是經(jīng)典的測定銅含量的方法，所以不加以驗證。鋅含量的測定中，移取25.00ml模擬液，加入3mlBaCl2,10ml飽和K2SO4，加入4mlNH4F，加入2g飽和硫脲。1g抗壞血酸，震蕩1min。加2g六亞甲基四胺，五滴二甲酚橙，用EDTA標液滴定，溶液由紫紅變成亮黃，平行兩次。鉛的含量測定中，移取25.00ml試液，2g硫脲，1g抗壞血酸，震蕩1min，加3g酒石酸鉀鈉，2g六亞甲基四胺，5ml亞鐵氰化鉀，7滴二甲酚橙,EDTA滴定有紫紅變?yōu)榱咙S。平行三次。但是發(fā)現(xiàn)，亞鐵氰化鉀掩蔽鋅的時候，產(chǎn)生大量沉淀，平行兩次。此時溶液的顏色很難判斷，所以，這個實驗方案不合理。準確稱取0.5185gK2Cr2O7，定容至250ml。2g硫酸亞鐵銨溶于250ml水中。由于時間原因，后沒有定量的驗證鉛離子的新的實驗方案，只是去取一定量的K2Cr2O7標準溶液加入適量的H2SO4-H3PO4混合溶液，使用二苯胺磺酸鈉指示劑，用濃度為0.02mol/l左右的硫酸亞鐵銨標準溶液滴定至紫色變?yōu)榱辆G色，發(fā)現(xiàn)顏色變化明顯。4．測定樣品準確稱取0.4970g銅合金，置于100ml燒杯中，加入10mL1:1HCl溶液，滴加約3mL30%H2O2,蓋上表面皿，放在加熱板上，加熱至無氣泡產(chǎn)生。冷卻后轉(zhuǎn)移至100ml容量瓶，定容。移取25.00mL合金溶液，5mLNH4HF2，1gKI，然后用Na2S2O3溶液滴定至淺黃色，加3mL0.5%淀粉溶液，繼續(xù)滴定至溶液顯淺灰色或淺藍色。然后加5mLKSCN溶液，充分搖動。此時，溶液藍色加深.繼續(xù)用Na2S2O3溶液滴定至藍色剛好消失即為終點。平行三次。準確稱取0.4973銅合金，置于100ml燒杯中，加入10mL1:1HCl溶液，滴加約3mL30%H2O2,蓋上表面皿，放在加熱板上，加熱至無氣泡產(chǎn)生。冷卻后轉(zhuǎn)移至100ml容量瓶，定容。移取25.00ml合金溶液，加入3mlBaSO4,10ml飽和K2SO4，加入4mlNH4F，加入2g飽和硫脲。1g抗壞血酸，震蕩1min。加2g六亞甲基四胺，五滴二甲酚橙，用EDTA標液滴定，溶液由紫紅變成亮黃。滴定兩組發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)不平行。稱取1.3432g合金，置于100ml燒杯中，加入30mL1:1HCl溶液，滴加約10mL30%H2O2,蓋上表面皿，放在加熱板上，加熱至無氣泡產(chǎn)生。冷卻后轉(zhuǎn)移至100ml容量瓶，定容。準確稱取0.5185gK2Cr2O7，定容至250ml。2g硫酸亞鐵銨溶于250ml水中。取10.00mlK2Cr2O7標液，加入5mlH2SO4-H3PO4混合溶液，3滴二苯胺磺酸鈉，使用標定硫酸亞鐵銨滴定由紫色變成亮綠色。移取25.00ml合金溶液，加入4g乙酸鈉，2ml乙酸，不停搖動下加入10.00mlK2Cr2O7標準溶液，15s后加5mlH2SO4-H3PO4混合溶液，3滴二苯胺磺酸鈉，使用標定好的硫酸亞鐵銨滴定由紫色變成亮綠色。5.一些方法可行性的探究取適量鉛離子標液，加入稍微過量的K2Cr2O7溶液，出現(xiàn)大量黃色沉淀，再加入過量的H2SO4溶液，搖晃后靜置，發(fā)現(xiàn)白色沉淀變成了白色。5.實驗記錄配制硫代硫酸鈉溶液稱取硫代硫酸鈉質(zhì)量：12.40g溶于500ml水中準確稱取碘酸鉀0.5416g定容至250ml水中（嚴海涵）硫代硫酸鈉消耗體積：29.37ml29.40ml29．47ml（過量）29.40ml稱取硫代硫酸鈉質(zhì)量12.40g，溶于500ml水中計算得碘酸鉀濃度：0.01014mol/L（嚴海涵）硫代硫酸鈉消耗體積：26.10ml26.01ml26.02ml26.00ml配制模擬液移取25.00ml+25.00ml銅離子標液，25.00+25.00+25.00ml鋅離子標液，10.00ml鉛離子標液。利用模擬液來驗證試驗方法的可行性檢驗鋅離子消耗EDTA的體積：37.00ml37.03ml檢驗鉛離子消耗EDTA體積：3.65ml4.05ml測定樣品測定銅的含量合金質(zhì)量：14.6526g-14.1556g=0.4970g27℃13350%硫代硫酸鈉消耗體積：19.62ml19.65ml19.63ml測定鋅的含量合金質(zhì)量：14.6527g-14.1554g=0.4973g27℃13350%滴定消耗的EDTA體積：32.80ml33.10ml測定鉛的含量合金質(zhì)量：15.5117g-14.1685g=1.3432g27℃13350%重鉻酸鉀質(zhì)量：12.4641g-11.9456g=0.5185g27℃13350%硫酸亞鐵銨質(zhì)量：2.0g標定硫酸亞鐵銨時消耗的體積：19.50ml（目測已過）19.18ml19.42ml19.40ml測定樣品時消耗的硫酸亞鐵銨體積：19.21ml19.39ml19.38ml其他用到的一些數(shù)據(jù)EDTA濃度：0,02240mol/L銅離子標液濃度：0.2200mol/L鋅離子標液濃度：0,09821mol/L鉛離子標液濃度：0.01916mol/L6.數(shù)據(jù)處理配制硫代硫酸鈉溶液C=mKIO3÷(250.00ml×MKIO3)×25.00ml×6÷VNa2S2O3C1=0.05155mol/LC2=0.05848mol/L配制模擬液C=C’V÷250mlCCu=0.04400mol/LCZn=0.02946mol/LCPb=0.0007664mol/L利用模擬液來驗證試驗方法的可行性鋅離子c=CEDTA×V÷25.00mlC=0.2948mol/L相對誤差0.06%由于鉛離子數(shù)據(jù)不平行故不能使用。4．測定樣品銅離子含量ω=C2×V÷25.00ml×100.00ml×MCu÷m合金ω=58.71%相對誤差：0.05%鋅離子含量ω=CEDTA×V÷25.00ml×100.00ml×MZn÷m合金這組數(shù)據(jù)不平行，所以不能用到。重鉻酸鉀濃度：c=m÷M÷250.00mlFe2+濃度：c‘=10.00ml×6×10.00×c÷V鉛的含量ω=（10.00×C-C’×V’÷6）÷25.00×250.00×MPb÷m合金這一組實驗才后來的驗證中發(fā)現(xiàn)鉻酸鉛沉淀的Ksp小于硫酸鉛Ksp，所以不可行。7.結(jié)論與討論關于沉淀對于溶液顏色變化觀察的影響的思考本實驗中，開始用到了兩個需要沉淀掩蔽的方法，第一個是使用硫酸鉀沉淀鉛離子，第二個是使用亞鐵氰化鉀掩蔽鋅離子，但是第一個成功了，而第二個方法被驗證不可行。其主要原因就是沉淀的多少。在第一個中，由于本實驗使用的金屬樣品中的鉛的含量較少，所以產(chǎn)生的沉淀不是很多，基本不影響指示劑顏色變化的觀察。方法驗證過程中，所得結(jié)果在1‰以內(nèi)，證明實驗方法沒有問題，但是后來做樣品時候的兩組數(shù)據(jù)不平行，差了好多，這個的原因可能是一些實驗操作上的不規(guī)范，與實驗原理無關。第二個方法中，由于樣品中鋅的含量比較大，產(chǎn)生的沉淀很多，對指示劑顏色變化產(chǎn)生了比較大的影響，導致觀察不到顏色的突變點，最后數(shù)據(jù)不平行。改進：有沉淀是，其實可以先把沉淀過濾出來，再用濾液測含量。但是這樣就需要多次洗滌，導致滴定體系變得很大，顏色變化區(qū)域變得很寬，也很影響觀察。所以我認為實驗中盡量少使用沉淀掩蔽。鉛離子含量測定本實驗中用到了重鉻酸鉀沉淀鉛離子再反滴定重鉻酸鉀的方法來測定鉛的含量。發(fā)現(xiàn)測定的結(jié)果中，鉛的含量幾乎為0。后來做了探究實驗，發(fā)現(xiàn)硫酸鉛的Ksp更小，而實驗中用于調(diào)節(jié)pH的是S-P混酸，所以實驗不成功。該實驗可以進行改進，但是需要注意的是，不近要注意調(diào)節(jié)酸度的算和鉛離子沉淀的Ksp，還需要注意酸的氧化性和還原性。如果使用鹽酸來調(diào)節(jié)pH，重鉻酸鉀會氧化氯離子，如果使用硝酸來調(diào)節(jié)pH，硝酸會氧化亞鐵離子，都是不合適的。所以需要一種既不易被氧化也不易被還原的強酸來調(diào)節(jié)pH。磷酸的作用是與三價鐵形成絡合物防止影響顏色的觀察。實驗結(jié)果的分析本實驗中，使用碘量法測定銅的含量，結(jié)果只有0.5‰的誤差，證明這個經(jīng)典的測定銅的方法是很可靠的。測定鋅的時候，使用模擬液驗證的