07實(shí)驗(yàn)七 鉛、鉍混合液中鉛、鉍含量的連續(xù)測(cè)定定-教案

1、實(shí)驗(yàn)七 鉛、鉍混合液中鉛、鉍含量的連續(xù)測(cè)定教案課程名稱：分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)B教學(xué)內(nèi)容：以二甲酚橙為指示劑連續(xù)測(cè)定鉛、鉍混合液中鉛、鉍含量實(shí)驗(yàn)類型：驗(yàn)證教學(xué)對(duì)象：化工、環(huán)境工程、藥學(xué)、生物科學(xué)、應(yīng)用化學(xué)、醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)、制藥、復(fù)合材料、生物工程、生物技術(shù)授課地點(diǎn)：中南大學(xué)南校區(qū)化學(xué)實(shí)驗(yàn)樓302授課學(xué)時(shí)：4學(xué)時(shí)一、教學(xué)目的與要求1、練習(xí)鞏固移液管、滴定管的正確使用； 2、了解鉛、鉍混合液中鉛、鉍含量連續(xù)測(cè)定的意義； 3、鞏固EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制與標(biāo)定；4、學(xué)習(xí)利用酸效應(yīng)曲線進(jìn)行混合液中金屬離子連續(xù)滴定的條件選擇；5、掌握鉛、鉍連續(xù)測(cè)定的原理、方法和計(jì)算；6、熟悉二甲酚橙（XO）指示劑終點(diǎn)顏色判斷和近終點(diǎn)時(shí)滴

2、定操作控制二、知識(shí)點(diǎn)配位反應(yīng)、化學(xué)計(jì)量點(diǎn)、金屬指示劑、指示劑的僵化和封閉現(xiàn)象、滴定終點(diǎn)、酸效應(yīng)曲線、標(biāo)準(zhǔn)溶液、移液管、酸式滴定管、實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫(xiě)（數(shù)據(jù)處理三線表表格化）、有效數(shù)字三、技能點(diǎn)玻璃器皿的洗滌、移液管的使用、酸式滴定管的使用、標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制與標(biāo)定四、教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)重點(diǎn)：鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液；控制酸度的辦法進(jìn)行金屬離子連續(xù)滴定的原理；絡(luò)合滴定中緩沖溶液的作用難點(diǎn)：控制酸度的辦法進(jìn)行金屬離子連續(xù)滴定的原理五、教學(xué)方法任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、分組討論法、閱讀指導(dǎo)法、現(xiàn)場(chǎng)講解指導(dǎo)等六、復(fù)習(xí)引入1、復(fù)習(xí)配位滴定法有關(guān)知識(shí)，提問(wèn)學(xué)生:(1)二甲酚橙指示劑在滴定終點(diǎn)的顏色如何變化的？(由紫紅色變成黃

3、色)(2) EDTA配位滴定法測(cè)定鉍和鉛時(shí)，溶液的pH值分別控制在多少？(1和56)(3)EDTA配位滴定法測(cè)定鉍和鉛時(shí)，分別用什么溶液控制溶液的pH值？(硝酸和六次甲基四胺)引入 EDTA配位滴定法的應(yīng)用：以二甲酚橙為指示劑連續(xù)測(cè)定鉛、鉍混合液中鉛、鉍含量引言 鉛鉍合金是一種重要的材料，在許多的領(lǐng)域中得到應(yīng)用。在醫(yī)療領(lǐng)域，用做特定形狀的防輻射專用擋塊；在模具制造領(lǐng)域，用作鑄造制模，模具裝配調(diào)試等；在電子電氣、自動(dòng)控制領(lǐng)域，用作熱敏元件、保險(xiǎn)材料、火災(zāi)報(bào)警裝置等；在折彎金屬管時(shí)，作為填充物；在做金相試樣時(shí)，作為嵌鑲劑以及液力偶合器用。合金中各元素的含量直接影響合金的性能，鉛鉍含量的高低成為評(píng)價(jià)

4、其產(chǎn)品質(zhì)量的主要指標(biāo)。新授課題：鉛、鉍混合液中鉛、鉍含量的連續(xù)測(cè)定提出任務(wù)教師提出本課題的學(xué)習(xí)任務(wù)：1、鉛、鉍混合液中鉛、鉍含量的連續(xù)測(cè)定的基本原理是什么？2、以二甲酚橙為指示劑，用Zn2+標(biāo)定EDTA濃度的實(shí)驗(yàn)中，溶液的pH為多少？3、鉛、鉍混合液中鉍、鉛含量的連續(xù)測(cè)定的操作方法。任務(wù)探索1、鉛、鉍混合液中鉛、鉍含量的連續(xù)測(cè)定的基本原理是什么？根據(jù)有關(guān)學(xué)習(xí)資料，思考下列問(wèn)題：(1) 絡(luò)合滴定中，準(zhǔn)確分別滴定的條件是什么？(2) 滴定Pb2+時(shí)要調(diào)節(jié)溶液pH為56，為什么加入六亞甲基四胺而不加入醋酸鈉？(3) 能否取等量混合試液兩份，一份控制pH1，滴定Bi3+，而另一份控制pH為56滴定Pb

5、2+、Bi3+總量？為什么？歸納引導(dǎo)學(xué)生歸納總結(jié)出鉛、鉍含量的連續(xù)測(cè)定的基本原理Bi3+、Pb2+均能與EDTA形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，其lgK值分別為27.94和18.04，兩者穩(wěn)定性相差很大，pK=9.905。因此，可以用控制酸度的方法在一份試液中連續(xù)滴定Bi3+和Pb2+。在測(cè)定中，均以二甲酚橙（XO）作指示劑，XO在pH6.3時(shí)呈紅色；而它與Bi3+、Pb2+所形成的絡(luò)合物呈紫紅色，它們的穩(wěn)定性與Bi3+、Pb2+和EDTA所形成的絡(luò)合物相比要低；而且KBi-XO KPb-XO。測(cè)定時(shí)，先用HNO3調(diào)節(jié)溶液pH=1.0，用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定溶液由紫紅色突變?yōu)榱咙S色，即為滴定Bi3+的終點(diǎn)。

6、然后加入六次甲基四胺溶液，使溶液pH為56，此時(shí)Pb2+與XO形成紫紅色絡(luò)合物，繼續(xù)用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液由紫紅色突變?yōu)榱咙S色，即為滴定Pb2+的終點(diǎn)。反應(yīng)如下：pH=1.0滴定前：XO Me（Bi3+） MeXO （黃色） （紫紅色） 滴定開(kāi)始至化學(xué)計(jì)量點(diǎn)前：H2Y2- + Bi3+ BiY- + 2H+ 計(jì)量點(diǎn)時(shí)：H2Y2- + Bi-XO BiY- + XO + 2H+ （紫紅色） （黃色）pH=5.5 滴定前：XO Me（Pb2+） MeXO （黃色） （紫紅色） 滴定開(kāi)始至化學(xué)計(jì)量點(diǎn)前：H2Y2- + Pb2+ PbY2- + 2H+ 計(jì)量點(diǎn)時(shí)：H2Y2- + Pb-XO Pb

7、Y2- + XO + 2H+ （紫紅色） （黃色）以含 Bi3+、Pb2+的物質(zhì)的量濃度(molL-1)表示Bi3+、Pb2+含量，可由下式計(jì)算：學(xué)生回答(1)絡(luò)合滴定中，準(zhǔn)確分別滴定的條件是什么？講解絡(luò)合滴定中，準(zhǔn)確分別滴定的條件是lgcK5。(2) 滴定Pb2+時(shí)要調(diào)節(jié)溶液pH為56，為什么加入六亞甲基四胺而不加入醋酸鈉？講解 在選擇緩沖溶液時(shí)，不僅要考慮它的緩沖范圍或緩沖容量，還要注意可能引起的副反應(yīng)。在滴定Pb2+時(shí)，若用NaAc調(diào)酸度時(shí)，Ac-能與Pb2+形成絡(luò)合物，影響Pb2+的準(zhǔn)確滴定，醋酸鈉生成醋酸和硝酸鈉難于控制溶液的酸度，所以用六亞四基四胺調(diào)酸度。加入六亞甲基四胺避免了上述

8、問(wèn)題，六亞甲基四胺和質(zhì)子化的六亞甲基四胺組成緩沖溶液控制溶液的酸度，調(diào)節(jié)溶液pH為56。(3) 能否取等量混合試液兩份，一份控制pH1，滴定Bi3+，而另一份控制pH為56滴定Pb2+、Bi3+總量？為什么？講解 不能取等量混合試液兩份，一份控制pH1，滴定Bi3+，而另一份控制pH為56滴定Pb2+、Bi3+總量，因?yàn)閜H為56，Bi3+已發(fā)生水解生成沉淀，不被EDTA溶液滴定。只有Pb2+被滴定，因而不能測(cè)出Pb2+、Bi3+總量。2、以二甲酚橙為指示劑，用Zn2+標(biāo)定EDTA濃度的實(shí)驗(yàn)中，溶液的pH為多少？講解： 六次甲基四胺與鹽酸反應(yīng)為：(CH2)6N4+HCl=(CH2)6NH+Cl

9、- (0.01000鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制是：準(zhǔn)確稱取基準(zhǔn)氧化鋅0.2035克，用10mL6mol/L鹽酸溶解定容至250mL，分取25.00mL鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定EDTA溶液的準(zhǔn)確濃度) 反應(yīng)中鹽酸的物質(zhì)的量： 六次甲基四胺的物質(zhì)的量：(六次甲基四胺加入量一般為10mL) 故六次甲基四胺過(guò)量。緩沖體系中剩余六次甲基四胺的濃度為： 六次甲基四胺鹽的濃度為： 根據(jù)一般緩沖溶液計(jì)算公式：得： （六次甲基四胺pKb=8.85） 3、鉛、鉍混合液中鉍、鉛含量的連續(xù)測(cè)定的操作方法。閱讀 指導(dǎo)學(xué)生閱讀實(shí)驗(yàn)報(bào)告中的實(shí)驗(yàn)步驟。討論 四個(gè)學(xué)生一組，歸納測(cè)定操作要點(diǎn)。提問(wèn) 學(xué)生代表小組發(fā)言:水的總硬度測(cè)定步驟(1) 0.0

10、1mol/L EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的標(biāo)定準(zhǔn)確移取25.00ml濃度為0.01000 molL-1Zn2+標(biāo)準(zhǔn)溶液3份， 置于250ml 的錐形瓶中，加入二甲酚橙指示劑23滴，滴加200gL-1六次甲基四胺溶液至溶液顯示紫紅色后再過(guò)量5mL，用欲標(biāo)定的EDTA溶液滴定到由紫紅色變?yōu)辄S色即為終點(diǎn)，記錄消耗的EDTA溶液體積，根據(jù)滴定時(shí)用去的EDTA溶液體積計(jì)算EDTA溶液的準(zhǔn)確濃度。(2) 鉛、鉍混合液中鉍、鉛含量的連續(xù)測(cè)定用移液管移取20.00ml Bi3+、Pb2+ 混合試液于已加入10ml 0.10molL-1 HNO3的250ml錐形瓶中，加2滴二甲酚橙，用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定溶液由紫紅色突變

11、為亮黃色，即為終點(diǎn)，記取V1(ml)，然后滴加200gL-1六次甲基四胺溶液至溶液顯示紫紅色后再過(guò)量5mL，補(bǔ)加二甲酚橙指示劑23滴，繼續(xù)用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定溶液由紫紅色突變?yōu)榱咙S色，即為終點(diǎn)，記下V (ml)，并計(jì)算V2=V-V1。平行測(cè)定三份，計(jì)算混合試液中Bi3+和Pb2+ 的含量(molL-1)。(3) 數(shù)據(jù)記錄與處理及結(jié)論1、EDTA溶液的標(biāo)定表1 EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度序號(hào) V（Zn2+）/ml V（EDTA）/ml C（EDTA）/（molL-1） 平均值 RSD 1 2 3結(jié)論：EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度c= 95%置信度下平均值的置信區(qū)間c=2、鉛、鉍混合液中鉛、鉍含量的連續(xù)測(cè)

12、定表2 混合液中鉍的含量序號(hào) 混合液體積/ml V1/ml CPb/ mol L-1 CPb平均值 RSD123結(jié)論：混合液中鉍的濃度c= 95%置信度下平均值的置信區(qū)間c=表3 混合液中鉛的含量序號(hào) 混合液體積/ml V2/ml CBi/ mol L-1 CBi平均值 RSD123結(jié)論：混合液中鉛的濃度c= 95%置信度下平均值的置信區(qū)間c=小結(jié) 用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定連續(xù)測(cè)定鉛、鉍含量常應(yīng)用于鉛鉍合金中鉍和鉛的分析方法。在pH=l.0的硝酸強(qiáng)酸性緩沖溶液中，以二甲酚橙為指示劑，用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定鉛、鉍樣品溶液由紫紅色變黃色(約帶橙色)為終點(diǎn)，記錄EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液消耗體積計(jì)算鉛、鉍樣品溶

13、液中鉍的含量；之后，用六次甲基四胺調(diào)節(jié)溶液的pH值，在pH=56的六次甲基四胺緩沖溶液中，以二甲酚橙為指示劑，繼續(xù)用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定鉛、鉍樣品溶液由紫紅色變亮黃色為終點(diǎn)，記錄EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液消耗體積計(jì)算鉛、鉍樣品溶液中鉛的含量。演示 學(xué)生代表上講臺(tái)演示測(cè)定操作過(guò)程，其余學(xué)生觀察其操作。講解、示范 教師點(diǎn)評(píng)學(xué)生演示操作過(guò)程的正誤之處并講解示范操作要點(diǎn):(1) 取樣的方法：取樣量20.00mL，取樣儀器：移液管(2) 移液管的操作：吸液、調(diào)整液面的方法、放液(3) 酸式滴定管的操作：左手的用法，防止管尖和兩側(cè)漏液(4) 終點(diǎn)判斷：待滴定至溶液為紫紅色變淺時(shí)即接近終點(diǎn)，要注意每加一滴EDTA都需充分搖勻，最好每滴間隔2-3s，滴到黃色即為終點(diǎn)。講解注意事項(xiàng)1、慢滴強(qiáng)搖，勿過(guò)頭。2、滴定終點(diǎn)：標(biāo)定EDTA-紫紅色突變?yōu)榱咙S色測(cè)定Bi-紫紅色變?yōu)辄S色（微帶橙）測(cè)定Pb-紫紅色變?yōu)榱咙S色3、測(cè)Bi3+時(shí)，滴定前及滴定初期，不要多用水沖洗錐形瓶口，以防Bi3+水解。 4、標(biāo)定EDTA溶液和測(cè)定Pb2+含量時(shí)，終點(diǎn)不明顯可加熱至5060，使終點(diǎn)易于辨別。測(cè)Pb2+含量時(shí)，在滴定Bi3+后調(diào)節(jié)pH值，滴加EDTA溶液至近終點(diǎn)再加熱，然后小心滴至鉛的終點(diǎn)。否則，可能出現(xiàn)白色沉淀，影響終點(diǎn)的判斷。 學(xué)生分組 以每個(gè)同學(xué)一組分為2430個(gè)小組學(xué)生實(shí)訓(xùn) 連續(xù)測(cè)定鉛、鉍混合液中鉍、