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一.实验目的1.了解终合设计与研究性实验得目的2.学习怎样独立运用所学的知识来处理问题二．实验要求1.请给岀判别混合液中Ca2+与EDTA的物质量的相对大小的方案2.已知Ca2+与EDTA各自浓度约为0.007-0.015mol/L，请各自拟岀实验方案测出各自准确的浓度。3.根据实验结果写出报告，并总结岀自拟实验方案的优缺点。三．实验原理Ca2+与EDTA能形成具有一定稳定性的配合物,LgK(CaY)=10.7,可在PH12的碱性介质中,以钙指示剂指示终点,或者在PH为10的氨性缓冲介质中,在少量MgY存在下,以铬黑T为指示剂,用EDTA准定滴定Ca2+.在PH为4~6的微酸性介质中,由于酸效应,Ca2+与EDTA的配合能力大大降低,LgK’(CaY)=2.1～5.9.此时,共存于EDTA中的Ca2+不干扰EDTA对一些能形成叫稳定EDTA配合物(LgK(MY)=16～18)的金属离子的测定.像Pb,Zn等.表一：物质的量的相对大小相对量溶液pH指示剂颜色nCanEDTApH=10铬黑T紫红nCanEDTApH=10铬黑T纯蓝nCa=nEDTApH=10铬黑T纯蓝表二：设计实验方案相对量介质指示剂滴定剂颜色终点变化滴定体积化学计量关系nCanEDTApH=12铬黑TEDTA紫红-纯蓝nCa(过)=nEDTApH=5-6二甲酚橙Zn2+黄-紫红nCaY=nZn2+nCa=nEDTApH=12铬黑TZn2+纯蓝-紫红nY(过)=nZn2+pH=5-6二甲酚橙Zn2+黄-紫红n(CaY+Y)=nZn2+在pH=10的NH3—NH4Cl缓冲溶液条件下,向Ca2+-EDTA混合液加入2滴铬黑T：如果紫红色，nCanEDTA；如果蓝色，nCa=nEDTA，再加入一滴Zn2+,若呈纯蓝色，则nCanEDTA，若呈紫红色，则nCa=nEDTA当nCanEDTA时：c(Ca)=c(CaY)+c(Ca)过当nCa=nEDTA时：c(Ca)=c(CaY+Y)-c(Y)过实验仪器;锥形瓶(3个)烧杯(100ml250ml500ml各一个)表面皿洗瓶玻璃棒铁架台酸式滴定管试管白瓷砖容量瓶(250ml)塑料瓶滴管25.00ml移液管洗耳球三.试剂配制1.0.01mol/LEDTA标准溶液配制和标定：称取2gEDTA二钠盐，加入200ml水，微热溶解后稀释至500ml，摇匀后储存于聚乙烯塑料瓶中备用。准确称取纯金属Zn0.15～0.20克于烧杯中，加入10mL1:1HCI，盖上表面皿，用水吹洗表面皿及烧杯内壁，将溶液转入到250mL容量瓶中用水冲洗烧杯几次后稀释到刻度，摇匀。移取25.00mlZn2+标准溶液于锥形瓶中，加入1-2滴二甲酚橙指示剂。滴加20%六次甲基四胺溶液呈现稳定的紫红色后，再多加5ml，此时溶液的pH为5-6。用EDTA溶液滴定至溶液由紫红色恰变为亮黄色，即为滴定终点。平行地滴定三份，计算EDTA溶液的浓度。2.Mg-EDTA配制:将1.22gMgCl2?6H2O及2.22gEDTA二钠盐溶解于100mL水中，加入10mLNH3—NH4Cl缓冲溶液及适量铬黑T指示剂，应呈紫红色，滴加0.01mol/LEDTA溶液至刚变为蓝色，然后用水稀释至500mL四.测定步骤1.首先判断组分（即Ca2+多或EDTA多？）。其方法：取2mL试液于试管中，加NH3—NH4Cl缓冲溶液约1mL，加1～2滴铬黑T指示剂，摇匀，此时若溶液呈现紫红色，说明混合液中Ca2+多；若溶液呈现蓝色，则说明混合液中EDTA多.2.当nCanEDTA时：CaY测定:移取25.00mL混合试液2份于锥形瓶中，加1～1.5mL（1+1）HCl、15～20mL六次甲基四胺（此时PH=5-6）,加入2滴二甲酚橙指示剂(此时溶液呈黄色)，用0.01mol/LZn2+标液滴定至溶液由黄色变为紫红色即为终点。记下消耗的体积mL(V1)。CaY+Zn2+==ZnY+Ca2+分量Ca2+的测定：移取25.00mL混合试液2份于锥形瓶中，加10mL（PH＝10）NH3-NH4Cl缓冲液，及25mL水，加入3mLMg-EDTA溶液，加2滴铬黑T指示剂，用0.01mol/LEDTA标准溶液滴定至由纯紫红色变蓝色即为终点。记下消耗的体积mL（V2）。CaY+Zn2+==ZnY+Ca2+则c(Ca)=c(Y)+c(Ca)过3.当cCa=cEDTA时：总量（CaY+Y）测定:称取25.00mL混合试液2份于锥形瓶中，加1～1.5mL（1+1）HCl、15～20mL六次甲基四胺（此时PH=5-6）,加入2滴二甲酚橙指示剂(此时溶液呈黄色)，用0.01mol/LZn2+标液滴定至溶液由黄色变为紫红色即为终点。记下消耗的体积mL(V3)。CaY+Zn2+==ZnY+Ca2+H2Y+Zn2+==ZnY+2H+分量（Y）测定：另称取25.00mL试液2份于锥形瓶中，加10mL（PH＝10）NH3-NH4Cl缓冲液，及25mL水，加入3mLMg-EDTA溶液，加2滴铬黑T指示剂，用0.01mol/LZn2+标准溶液滴定至由纯蓝色变紫红色即为终点。（此时Ca2+与EDTA络合完全，形成CaY，不干扰Y的测定）。记下消耗的体积mL（V4）。CaY+Zn2+==ZnY+Ca2+则c(Ca)=c(CaY+Y)-c(Y)过五．常见问题分析1.为什要加入Mg–EDTA，加入Mg–EDTA会不会影响滴定结果？铬黑T与Mg2+显色很灵敏,但与Ca2+显色的灵敏度较差,为此,在pH=10的溶液中用EDTA滴定Ca2+时,常于溶液中先加入少量MgY,此时发生下列置换反应:MgY+Ca2+=CaY+Mg2+(置换出来)例Mg2++铬黑T→Mg—铬黑T(深红色)置换出来的Mg2+与铬黑T显很深的红色.用EDTA滴定时,EDTA先与Ca2+络合,当达到滴定终点时,EDTA夺取Mg—铬黑T络合物中的Mg2+,形成MgY,游离出指示剂,显蓝色,颜色变化很明显.小结：滴定前加入的MgY和最后生成的MgY的物质的量是相等的,故加入的MgY不影响滴定结果,所以其量无需严格控制.滴定至终点时,看到的是滴定Mg2+的终点,而消耗的EDTA却相当于Ca2+的含量.铬黑T与钙离子络合现红色，所以滴定后解吸附呈现蓝色。2.为什么通常使用乙二胺四乙酸二钠盐配制EDTA标准溶液，而不用二胺四乙酸？主要是为了增大溶解度。乙二胺四乙酸在水中的溶解度不大，易溶于有机溶剂，而乙二胺四乙酸二钠由于阴阳离子的存在，在水中的溶解度较大，便于配制溶液。3.金属指示剂的作用原理金属离子指示剂与被滴定金属离子反应,形成一种与指示剂本身颜色不同的络合物,M+In→MIn滴入EDTA时,金属离子逐步被络合,当接近化学计量点时,已与指示剂络合的金属离子被EDTA夺出,释放出指示剂,这样就引起溶液的颜色变化.MIn+Y→MY+In指示剂在化学计量点附近有敏锐的颜色变化.但在实际工作中有时会发生MIn络合物颜色不变或变化非常缓慢的现象,前者称指示剂的封闭,后者称指示剂的僵化.产生指示剂封闭现象的原因,可能是溶液中存在的某些离子与指示剂形成十分稳定的有色络合物,且比该金属离子与Y形成的螯合物还稳定,因而造成颜色不变现象.通常可用适当的遮掩剂加以消除.