海能仪器:明矾中铝含量的测定（电位滴定法）

Manon海能能仪 器民族仪器 品质典范 明矾中铝含量的测定 摘要 明矾中铝含量的测定，不宜采用直接滴定法。因为 Al3+对二甲酚橙指示剂有封闭作用，且Al+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+水解生成一系列多核氢氧基络合物，如[Al(H2O)(OH)3]3+，[Al，(H，O)(OH)]3+等，即使将酸度提高至 EDTA 滴定Al+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基合物，又因EDTA过量较多，故能使 Al+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Zn²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。 关键词 明矾[KAlSO4)2*12H，O]，返滴定法，酸度，二甲酚橙指示剂，铝， EDTA (Y) 溶液 Aluminum alum Determination Abstract alum in the determination of aluminum， not by direct titration. Al+ because of the XO， and otherindicators have closed， and A1+ and EDTA complex slow， the need to increase heat and boil over EDTA， thereaction is rather complex fully， and when the acidity is not high， Al hydrolysis generation A series of multi-hydrogen complexes， such as [Al(H2O)6(OH)3]+，[Al(H2O)6(OH)] +and so on，even if the acidity will be increased to EDTA Titration of Al+The maximum acidity， can not avoid the generationof complex multi-core. The aluminum complex and multi-EDTA complex slow and complex than a constant， thetitration of the negative. To avoid these problems could be back titration. If the first increase in over a certainamount of EDTA standard solution in the pH≈3.5， the solution to boil， due to higher acidity at this time， it is notconducive to the formation of hydrogen-based multi-core complex， due to excess EDTA more， it can Al+EDTAcomplex and completely， totally complex， the solution pH adjustment from 5 to 6， (at this time AlY stability， andwill not re-analysis of water out of complex multi-core)， joined the XO can be successful with the Zn+ standardsolution for back titration. The method is user-friendly andhigh accuracy， in line with the basic requirements of theexperiment. Key words alum，back titration， acidity， complex complete， the indicator 引言 KAlSO4)2*12H，O 俗称明矾或白矾，是一种无色透明的晶体，其溶液呈弱酸性，常用作净水剂、食品添加剂，在工农业、食品加工业中有着重要的作用。 目前国内外测定食用明矾中铝的含量主要有三种方案： 第一种方案是直接滴定法：即 DCTA(环己烷二匹四已酸)在室温下与Al 迅速定量络合。这种方法操作简便，但所使用的 DCTA 价格比较昂贵。 第二种方案为置换滴定法：此法用于测定像合金，硅酸盐，水泥和炉渣等复杂试样中铝的含量，以此提高选择性。在pH=3-4时，加入定过量的 EDTA 溶液煮沸使 Al+与 EDTA 充分配合，冷却后调 PH至5-6，以二甲酚橙为指示剂，用Zn标准溶液滴定过量的 EDTA (不记体积)至微红色，然后加入过量的NHF，加热至沸，使AlY-与F-之间发生置换反应，并释放出与Al+配合的 EDTA， 然后用Zn2+标准溶液滴定，直至锥形瓶中颜色变为紫红色，即为终点。 第三种方案为返滴定法：此法用于简单试样如明矾，氢氧化铝，复方氢氧化铝片，氢氧化铝凝胶等药物中铝含量的测定。由于 Al+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A+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，先调节溶液 pH至3~4，煮沸几分钟，使A13+ 与 EDTA 络合反应完全。冷却后，再调节溶液pH至5~6，以二甲酚橙为指示剂，用Zn²+标准溶液滴定至溶液由黄色变为橙色，即为终点③。 第四种方案为分光光度法：此法的测定条件是在pH-7时，铝在十六烷基三甲基溴化铵和聚乙二醇辛基苯基醚溶液(OP乳化剂)存在下，与铬天青S反应生成绿色的四元混合胶束，于630 nm处比色定量。其中对样品进行处理：将粉丝剪碎后，于85℃烘箱中干燥2h，取出冷却至室温后，准确称取2.00 g样品于瓷埚中，加入少量水浸润，置于电炉上慢慢炭化至不再冒不，再于550℃电阻炉中灰化4h，冷却后取出，用10mL(1+5)盐酸溶液溶解灰分，转移至100mL容量瓶中，用蒸馏水定容。标准曲线绘制及样品测定：取1.00mL样品溶液于25mL比色管中，加入2mL 1%氨水液。另取7支25mL比色管，依次加入0.10、0.25、0.50、1.00、2.00、4.00、8.00mL铝标准使用液，即含有铝0.10、0.25、0.50、1.00、2.00、4.00、8.00rg，分别加入1mL1%氨水溶液。然后在标准管和样品管中分别加入1mL1%的抗坏血酸溶液， 1mL1.0g/L的铬天青S溶液，混匀后再加入1mL(3+100)OP乳化剂， 1mL3.0g/L的十六烷基三甲基溴化铵溶液， 2mL 200g/L的乙酸铵缓冲液，加蒸馏水至25mL，混匀。室温放置30 min后，于分光光度计上，用1cm比色皿以试剂空白为参比在630nm处测量吸光度值4。 第五种方案为重量分析法：精确称取三份明矾试样(2g左右) 与250mL的烧杯中，按如下方法处理： 加热溶解烧杯中的明矾试样，直至溶液澄清。调节pH-3~9。往烧杯中滴加 0.2mol/L 的8-羟基喹啉至过量，此时溶液产生沉淀。 抽滤分离沉淀，将沉淀定量转入瓷埚中，高温灼烧1小时后，置于干燥器中冷却，分析天平生恒重至相邻两次质量差为 2mg。称得的质量即为 Al2O3的质量。 比较上述五种方案可知，第三种方案操作简便易行且准确度较高，故本实验采用第三种方案返滴定法：即先调节溶液pH至3~4，加入定过量的 EDTA 溶液，煮沸，冷却，再调节溶液pH至5~6，以二甲酚橙为指示剂，用Zn²标准溶液滴定至溶液由黄色变为橙色。 2 实验原理 明矾KAl(SO4)212HO中Al的测定，可采用 EDTA 配位滴定法。由于Al+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+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 Ksp=1.3×10-33，[A13+]-0.020mol/L， 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。 1gKznYc)5 即勿 0.010mol/L 故lgK znY 7lgY(H) lgKznrlgK zny 16.5 7 9.5 查附录表10， pH~3.5 (最高酸度) 氢氧化锌的溶度积常数 Ksp=10-16.92 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Zn²+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： 3 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(25mL)，表面皿，称量瓶，药匙 3.2药 品 明矾 [KAlSO4)2*12H，O]试样，乙二胺四乙酸二钠盐(NaH，Y.2H，O)，，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 4 实验步骤 4.1 溶液的配制 4.1.1 0.02mol/LEDTA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。冷后后转入塑料试剂瓶中，盖紧瓶塞，摇匀备用。 4.1.2 0.02mol/L Zn²+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 0.3~0.4g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Zn²+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 25.00mLZn²+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%)。 4.3 明矾试样中AI含量的测定 用分析天平准确秤取明矾试样[KAl(SO4)2*12H，O， 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专至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%)。 5 实验记录及数据处 5.1 0.02mol/EDTA 溶液的标定 项目 1 2 3 m 称量瓶+Zn粉/g 14.3401 m称量瓶+剩余Zn粉/g 13.9792 mzn粉/g 0.3609 Czn粉/ mol/L 0.02208 Vzn标准溶液/mL 25.00 25.00 25.00 VEDTA 初读数/mL 0.00 0.00 0.00 VEDTA终读数/mL 22.61 22.60 22.61 VEDTA/mL 22.61 22.60 22.61 CEDTA/mol/L 0.02441 0.02442 0.02441 平均 CEDTA/mol/L 0.02441 相对平均偏差/% 0.014 5.2 明矾试样中AI含量的测定 项目 2 3 1称量瓶+明矾试样/g 13.3084 m 称量瓶+剩余明矾试样/g 12.2790 m明矾试样/g 1.0294 V明明试样标准溶液/mL 25.00 25.00 25.00 VEDTA标准溶液/mL 50.00 50.00 50.00 VZn标准溶液初读数/mL 0.00 0.00 0.00 VZn 标准溶液终读数/mL 30.69 30.68 30.70 VZn标准溶液/mL 30.69 30.68 30.70 W明矾中铝含量/% 5.70 5.70 5.69 平均W明矾中铝含量/% 5.70 相对平均偏差/% 0.058 6 实验结果与讨论 6.1 测定结果 本实验采用返滴定法测定明矾中铝的含量，其中所配制的Zn²+标准溶液的浓度为0.02208mol/L，所标定 EDTA 的标准浓度为 0.02441mol/L，明矾中铝的含量为5.70%。 (明矾中铝的理论含量为5.69%))。实验所得结果与理论值较接近，说明此实验方法较好。 6.2 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。 6.3 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判； 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。 ( 参考文献 ) 蔡维平.基础化学实验(一)[M].北京：科学出版社，2004，29845 ( 武汉大学，吉林大学，中山山学，中 国 科学技术大学.分析化学实验(第五版)[M].北京：高等教育出版社，2001，209 ) ( 宋光泉.通用化学实验技术[M].广州：广东高等教育出版社，1999，85 ) ( 文建国，常慧，徐勇军.基础化学实验教程[M].北京：国防工业出版社，2006，97-98 ) ( http：//jc2.ecjtu. jx.cn/huaxue/te/uploadfile / 2008428161533257. doc ) -