1、实验八 EDTA溶液的配制与标定(铬黑T法) 一、实验目的1、学习配制Zn2+标准溶液,EDTA标准溶液;2、学会以Zn为工作基准试剂,铬黑T为指示剂标定EDTA标准溶液;3、巩固直接称量、准确配制溶液、准确移取溶液、滴定等基本操作。二、实验原理1、用EDTA二钠盐配制EDTA标准溶液的原因;EDTA是四元酸,常用H4Y表示,是一种白色晶体粉末,在水中的溶解度很小,室温溶解度为0.02g/100g H2O。因此,实际工作中常用它的二钠盐Na2H2Y2H2O, Na2H2Y2H2O的溶解度稍大,在22(295K)时,每100g水中可溶解11.1g.2、标定EDTA标准溶液的工作基准试剂,基准试剂
2、的预处理;实验中以纯金属Zn为工作基准试剂。预处理:称量前一般应先用稀盐酸洗去氧化层,然后用水洗净,烘干。3、滴定用的指示剂,指示剂的作用原理;实验中以铬黑T作为指示剂。作用原理:在pH=l0的条件下,滴定前,Zn2+与指示剂反应: HIn2- + Zn2+ZnIn- + In3-纯蓝色 酒红色 滴定至终点时,反应为 : ZnIn- + H2Y2- HIn2- +ZnY2- + H+酒红色 纯蓝色 此时,溶液从酒红色变为纯蓝色,变色敏锐。4、用何种缓冲溶液及其原因;实验是以NH3H2O-NH4Cl为缓冲溶液。原因:实验中所用的指示剂是铬黑T, pKa2=6.3 pKa3=11.55 H2In-
3、HIn2-In3-紫红 蓝 橙若pH11.5,由于指示剂本身接近于红色而不能使用。根据实验结果,使用铬黑T的最适宜酸度是pH=910.5,pH=10的缓冲液符合要求。5、计算式。CEDTA=mVZn/0.25MZnVEDTA三、实验步骤实验步骤思考题0.01molL-1 Zn2+标准溶液的配制1、取适量锌片放在100mL烧杯中,用0.1molL-1 HCl溶液(自配)清洗1min,再用自来水、纯水洗净,烘干、冷却。1、标定EDTA标准溶液的工作基准试剂有多种,为什么选用Zn?2、工作基准试剂Zn在使用前,为什么要进行表面处理,怎样处理?2、用直接称量法在干燥小烧杯中准确称取0.150.2g Z
4、n,盖好小表面皿。作基准试剂Zn在使用前,为什么要进行表面处理,怎样处理?3、用滴管从烧杯口加入5mL 1:1 盐酸,待Zn溶解后吹洗表面皿、杯壁,小心地将溶液转移至250mL容量瓶中,用纯水稀释至标线,摇匀。3、怎样溶解锌片,配制Zn2+标准溶液?0.01molL-1 EDTA标准溶液的配制称取计算量的EDTA二钠盐在烧杯中,加入适量水,搅拌溶解,转移到试剂瓶中稀释至800 mL。4、怎样配制EDTA标准溶液?5、配制EDTA溶液时,为什么先在烧杯中溶解后转移到试剂中,能否直接在试剂瓶中溶解?标定EDTA标准溶液(Zn为工作基准试剂,铬黑T为指示剂) 移取25.00mL Zn2+标准溶液,边
5、搅边滴加 1:1 氨水至开始析出Zn(OH)2 白色沉淀,加5mL NH3H2O-NH4Cl缓冲溶液、50 mL 水,23滴铬黑T,用EDTA标准溶液滴定。溶液由酒红色变为纯蓝色即为终点。6、配位滴定中,为什么要用缓冲溶液?7、说明铬黑T指示剂作用的原理。8、为什么要在pH=10的缓冲溶液中使用铬黑T?9、如何调节溶液的pH为10?10、为什么要先用 1:1 氨水调节,后加pH=10的氨性缓冲溶液?11、如何滴加1:1氨水调节pH?12、怎样掌握好终点?四、实验数据记录与处理序号123mZn/ g 0.1672V EDTA(初读数) / ml 0.000.00V EDTA(末读数) / ml2
6、2.7322.73 V EDTA / mL22.3722.37 CEDTA / molL-1 0.11250.1125 舍前平均CEDTA / molL-10.1125S0T舍后平均CEDTA / molL-10.1125五 问题与思考题1. 说明工作基准试剂锌在使用前的表面处理的方法和目的。答:(1)处理方法:取适量锌片放在100mL烧杯中,用0.1molL-1 HCl溶液(自配)清洗1min,(时间不宜过长,以免溶蚀过多的锌)再用自来水、纯水洗净,烘干(不可过分烘烤)、冷却。 (2)目的:除去表面的氧化物。2. 配制锌标准液的时候,若锌液转移至容量瓶中有部分流失了,会使标定的结果偏高还是偏
7、低?如在容量瓶中稀释超过刻度,将使浓度的标定的结果是偏低还是偏高?答:两种结果均使标定的结果偏高,因为两种情况都是锌标准液的浓度的降低,所以标 定的时候所需的EDTA溶液的体积也将降低,从而导致计算的EDTA的浓度偏高。3. 若配好的锌溶液没有摇匀,将对标定产生什么后果?答:将会使结果偏高。4. 为什么用乙二胺四乙酸的二钠盐配制EDTA溶液,而不用其酸? 答:乙二胺四乙酸H4Y(本身是四元酸),由于在水中的溶解度很小,通常把它制成二钠盐(Na2H2Y2H2O),也称为EDTA或EDTA二钠盐。EDTA相当于六元酸,在水中有六级离解平衡。与金属离子形成螯合物时,络合比皆为1:1。5. 当用二甲酚
8、橙为指示剂时,它变色的最适宜的酸度范围在何处?用何种缓冲溶液?答:pH =5-6范围内,一般用六亚甲基四胺HCl缓冲溶液。6.标定EDTA浓度的常用工作基准物质有哪些?应如何选择?答;基准物质有很多:金属Zn、Cu、Bi以及ZnO、CaCO3、MgSO47H2O等。金属锌的纯度很高,在空气中又稳定,Zn2+与ZnY2-均无色,既能在pH5-6以二甲酚橙为指示剂标定,又可以再pH 9-10的氨性溶液中以铬黑T为指示剂标定,终点都很敏锐,所以一般多采用金属锌为基准物质。3怎样溶解锌片,配制Zn2+标准溶液?从烧杯口用滴管滴加5 mL1:1HCl(体积比),避免因剧烈反应而溅出溶液,放置。待反应完全
9、后,用洗瓶吹洗表面皿和杯壁,将溶液定量转移到250 mL容量瓶中,稀释至标线,摇匀。4怎样配制EDTA标准溶液?EDTA二钠盐溶解速度较慢,溶解需要一定时间。可在实验开始时,先称好EDTA,放在250 mL烧杯中,加入150 mL左右纯水,搅拌后盖上表面皿,放置,待EDTA全溶后再转移到试剂瓶中,稀释到所需体积,摇匀。EDTA标准溶液也可以提前一周配制。5、配制EDTA溶液时,为什么先在烧杯中溶解后转移到试剂中,能否直接在试剂瓶中溶解?7配位滴定中,为什么要用缓冲溶液?因为EDTA本身是有机酸,在与Mn+的配位反应中有H+放出 :H2Y2- + Mn+ = MYn-4 + 2H+随着反应的进行
10、,溶液的酸度会增大,酸度的增加会影响已生成配合物的稳定性,也不能满足指示剂变色要求的最适宜酸度范围,导致产生很大的误差。因此,在测定中必须加入适量的缓冲溶液。8为什么要在pH=10的缓冲溶液中使用铬黑T?金属指示剂通常是具有酸碱性质的有机染料,几乎都是有机多元酸,同时具有酸碱性,而且指示剂的不同物种又常具有不同的颜色。铬黑T在溶液中存在下列酸碱平衡 : (pKa2=6.3) (pKa3=11.55) H2In-HIn2-In3-紫红 纯蓝 橙由于铬黑T与金属离子形成的配合物显红色,从酸碱指示剂的变色原理看,指示剂可在pH=6.311.5的条件下使用。但根据实验结果,使用铬黑T的最适宜的酸度是9
11、10.5。通常使用pH=10的氨性缓冲溶液。9如何调节溶液的pH为10?在溶液中滴加1:1的氨水,边滴边搅,直至出现Zn(OH)2的白色沉淀,此时溶液的pH约为6.4,加入5 mL NH3H2O-NH4Cl缓冲溶液(pH=10),此时溶液的pH为10。10为什么要先用 1:1 氨水调节,后加pH=10的氨性缓冲溶液?Zn2+标准溶液中酸过量,需先用 1:1 氨水中和将pH提高。若用缓冲溶液中和提高pH,因只用了缓冲对中的碱NH3H2O,同时浪费了NH4Cl,又由于NH4Cl的存在,溶液pH的上升将比单用1:1氨水中和来得慢,因而费时费试剂。因此,先用1:1氨水中和至一定的pH值,再加缓冲溶液。
12、11、如何滴加1:1氨水调节pH?在Zn2+标准溶液中,滴加1:1氨水的速度要慢,滴1滴,搅几下。因金属氢氧化物沉淀的形成需要时间,当颗粒小时,肉眼观察不到,往往是在不断搅拌的过程中慢慢出现白色混浊。由于氨水既是弱碱,又是配体NH3的提供者, NH3 + H2O NH3H2O NH4+ + OH-若氨水加快了,会造成白色沉淀尚未出现,后加的氨水已进入溶液,Zn2+与过量的氨水配位 :4NH3 + Zn2+ Zn(NH3)42+导致再加氨水,沉淀不出现的现象,因此滴加时的要领是慢滴、多搅。12怎样掌握好终点?加入铬黑T指示剂后,溶液为酒红色,是ZnIn-的颜色,随着EDTA标准溶液的滴入,EDTA先与游离Zn2+配位,近终点时,夺取部分ZnIn-中的Zn2+,释放出HIn2-,因此,当溶液颜色中透蓝的成份,为蓝紫色时,小心滴加1滴或半滴,多搅动直至红色成份消失,溶液呈纯蓝色即为终点。由于配位反应速度慢于酸碱反应,因此当滴落点出现蓝色,消失慢时,要1滴多搅,否则终点易过。
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