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鋁鹽中鋁含量的測定實驗步驟

鋁鹽中鋁含量的測定是配位滴定中壹個非常典型的應用示例,但在實驗教學中經常出現這樣那樣的問題直接影響了課堂教學的正常進行。因此本人結合教學中出現的問題,在課下進行了認真的理論分析及實驗研究,總結出了本實驗中容易出現的問題及原因並找出了解決的方法。

本實驗的測定原理是:在試樣中加入過量的EDTA,調節溶液的pH=3~4,加熱煮沸使Al與EDTA完全配合。冷卻後,加入緩沖溶液調節溶液的pH=5~ 6,以二甲酚橙做指示劑,此時溶液的顏色呈現黃色,用鋅標準溶液滴定剩余的EDTA,稍過量的Zn2+與二甲酚橙指示劑配位形成紅色配合物顯示終點,不記錄此次消耗鋅標準溶液的體積。然後在此溶液中加入過量的氟化銨,加熱至沸騰後1~2分鐘,使AlY-與F-完全反應,置換出等物質量的EDTA,用鋅標準溶液滴定置換出的EDTA至終點。由消耗鋅標準溶液的體積和濃度計算鋁的含量。其反應為:

Al3+ + H2Y2-(過量) AlY- + 2H+

H2Y2- + Zn2+ ZnY2- + 2H+ (滴定剩余的EDTA)

AlY- + 6 F- + 2H+ AlF63- + H2Y2-

H2Y2- + Zn2+ ZnY2- + 2H+ (滴定置換出的EDTA)[1]

Zn2+ + In2- Zn In[2]

(黃色) (紅色)

該實驗中EDTA加入量的多少、pH如何調整、緩沖溶液怎樣選擇、終點的正確判斷是保證分析結果準確與否的關鍵,而恰恰是在這些步驟上容易出現問題,導致實驗的失敗。下面就針對上述問題進行分析和研究,找出解決問題的方法。

EDTA加入量

本實驗是通過EDTA與樣品中的Al3+完全配位生成AlY-,再由F-置換出AlY-中的EDTA確定鋁鹽的含量。所以加入EDTA的量壹定要合適,才能保證分析結果的準確性。EDTA加入量太少,壹部分Al3+沒有參與反應,加入二甲酚橙指示劑後,指示劑先與Al3+形成紅色配合物,從而沒有終點顏色的變化,導致實驗的失敗;EDTA加入量太多,達第壹個終點時消耗鋅標液太多,不僅浪費試劑而且往往會滴過量,使測定結果不準確。那麽加入多少EDTA是合適的呢?要通過下面計算來確定。

式中: m ——稱取試樣的質量(g)

ω——樣品的估計質量分數(%)

M——鋁鹽的摩爾質量(g/mol)

c——EDTA的大致濃度(mol/L)

V——EDTA的體積(mL)

根據上式計算出EDTA的體積再過量5-10mL,就可以滿足要求,既能準確的測出實驗結果又不浪費試劑。

pH的調整

本實驗所用的金屬指示劑二甲酚橙只有在pH=5-6時,才能用Zn2+直接滴定EDTA,溶液的顏色由黃色轉變為紅色指示終點的到達。當溶液的pH>6時加入指示劑後溶液呈現紅色和Zn In的顏色壹致,沒有終點顏色的變化,不能指示終點;當溶液的pH<4時加入指示劑後,溶液的顏色雖然能呈現出黃色,但隨著Zn2+的逐漸滴入反應生成的H+使溶液的酸度越來越大,Zn2+和指示劑形不成穩定的紅色配合物,溶液的顏色會越來越黃,同樣指示不出終點。如何調整合適的pH呢?壹般是在鋁鹽溶液中加入鹽酸或氨水把其pH調整到4-5後,再加入pH為5-6的緩沖溶液來實現所需的酸度條件。(在實際操作中常常是這壹步驟容易出現問題導致實驗的失敗)。那麽又如何判斷溶液的pH被調整到4-5了呢?即可以用pH試紙來判斷;又可以采用甲基橙指示劑來判斷;也可以用百裏酚藍和溴酚藍指示劑來判斷。在實際應用中,前三者在指示pH值時要麽是比較遲鈍指示不準;要麽是顏色的變化不夠明顯不容易判斷,使pH調整的不準確導致實驗的失敗。經過反復實驗,采用0.1%溴酚藍做指示劑效果較好。溶液的pH值由壹點多被調整到四點多時,溴酚藍指示溶液的顏色由紅色變為藍紫色非常明顯,指示比較準確。

緩沖溶液的選擇

因為在反應過程中會生成少量的H+從而改變溶液的酸度,破壞二甲酚橙變色的條件,要使溶液的酸度維持在5-6,必須加入緩沖溶液來調節。緩沖溶液即可以采用20%的六次甲基四銨-鹽酸溶液又可以采用pH=5.7的NaAc-Hac溶液。通過對比,加入10mL的NaAc-Hac緩沖溶液效果較好,終點顏色比較容易觀察。

終點的判斷

當反應達到第壹個終點時,溶液的顏色由黃色變化到紅色,顏色的變化非常明顯終點很容易判斷。而加入氟化銨煮沸後,溶液的顏色變成黃中帶紅的狀態,再判斷第二個終點時就不是很容易了。要準確的判斷第二個終點的顏色,可以采取兩種手段輔助判斷。壹是再補加兩滴指示劑,使溶液的顏色變深;二是在搖動時觀察錐形瓶中溶液的中心,當溶液中心的顏色突躍為紅色時,終點就達到了。

通過采取以上幾種措施就可以很準確的分析出鋁鹽中的鋁含量,給生產和實驗教學提供了可靠的實驗方法,保證了生產和教學的順利進行。