2002全国高中化学竞赛决赛(冬令营)实验试题

2002年全国高中学生化学竞赛（冬令营）实验试题2002年1月23日山东·济南蛋氨酸铜的制备与组成的测定蛋氨酸铜是蛋氨酸和铜离子形成的螯合物，是一种重要的铜矿物质饲料添加剂，被称作第三代饲料添加剂，是家禽、水产动物补铜的优质铜源。在猪饲料中可作为安全性高的富铜饲料添加剂使用。它较无机铜盐具有副作用小，吸收性能好，利用率高等特点。一、实验内容1．蛋氨酸铜的制备蛋氨酸的结构式为CH3S(CH2)2CH(NH2)COOH（相对分子质量149.15，具有二元酸的性质，其pKa1=2.22，pKa2=9.27，等电点5.74）。它能与铜离子在适当的酸度条件下，生成蛋氨酸铜螯合物沉淀。2．硫代硫酸钠标准溶液的标定用K2Cr2O7基准物质按碘量法标定。3．EDTA标准溶液的标定用CuSO4标准溶液，以PAN为指示剂，在氨-氯化铵条件下标定。4．蛋氨酸铜中蛋氨酸含量的测定在中性条件下准确加入过量的碘溶液，将碘原子加到蛋氨酸的硫原子上，过量的碘溶液用Na2S2O3标准溶液返滴定。5．蛋氨酸铜中铜含量的测定用EDTA滴定法测定之。6．根据4、5两项确定蛋氨酸铜中铜与蛋氨酸的摩尔比。二、主要仪器、试剂及材料1．主要仪器搅拌恒温电热器1台碘量瓶250mL2个布氏漏斗和抽滤瓶1套试剂瓶500mL2个酸式滴定管（A级）50mL1支玻棒、温度、计滴管各1支酸式滴定管（A级）50mL1支塑料洗瓶、洗耳球各1个锥形瓶250mL3个不锈钢匙1支电炉、干燥器各1个烧杯（400mL、250mL）各2个量筒（100mL、10mL）各1个称量瓶、试管各2个*公用仪器电子天平（万分之一）剪刀烘箱水循环抽滤泵电子天平（十分之一）移液管（50mL、25mL）两人共用2．试剂及材料CuSO4•5H2O分析纯（AR）CuSO4标准溶液（浓度见公布值）蛋氨酸（含量≥99.5%）Na2S2O3标准溶液（待标定）EDTA二钠盐分析纯（AR）I3－溶液K2Cr2O7（基准物质）pH=6.5磷酸盐缓冲溶液KI分析纯（AR）pH=9.2氨-氯化铵缓冲溶液1%淀粉指示剂、0.1%PAN指示剂1׃5氨水溶液10%NaOH溶液3mol·L-1H2SO4溶液2mol·L-1盐酸1mol·L-1H2SO4溶液三、有关数据H：1.008、Cu：63.546、蛋氨酸：149.15、K2Cr2O7：294.18、EDTA二钠盐：372.24、CuSO4•5H2O：249.68四、操作步骤（一）标准溶液的配制与标定1．0.1mol·L-1Na2S2O3溶液300mL（老师准备好，在自己实验台上）2．0.1mol·L-1I3－溶液600mL（老师准备好，在自己实验台上,两人共用）3．0.1mol·L-1Na2S2O3标准溶液的标定标定方法：称取0.15gK2Cr2O7（称准至0.0001g）于250mL碘量瓶中，溶于25mL水，加2gKI及20mL3mol·L-1H2SO4，摇匀，置于暗处放置10min。加100mL水，用Na2S2O3标准溶液滴定至近终点时，加入2mL淀粉指示剂，继续滴定至溶液由深蓝色变为亮绿色。（空白试验消耗Na2S2O3标准液的体积为0.02mL。）4．0.02mol·L-1EDTA标准溶液的配制与标定（1）配制300mL0.02mol·L-1EDTA标准溶液。（2）0.02mol·L-1EDTA标准溶液的标定移取铜标准溶液25.00mL于250mL锥形瓶中，加水25mL，用1+5（即1׃5）的氨水调至刚出现浑浊，再加入10mL氨-氯化铵缓冲溶液（pH=9.2），加热至70℃左右，加入0.1%PAN指示剂5滴，用EDTA标准溶液滴定至终点（天蓝色变为黄绿色）（空白试验消耗EDTA标准溶液的体积为0.00mL。）（二）蛋氨酸铜的制备在250mL烧杯中，加入60mL水，加热至沸，边搅拌边缓慢加入4.5g蛋氨酸（自己称，监考老师在场）至全部溶解，呈透明淡黄色。将3.8gCuSO4•5H2O溶于10mL水，在不断搅拌下（用磁力搅拌器）缓慢加到蛋氨酸溶液中，继续搅拌，保持5min。用10%NaOH（约8～15mL）调至pH为6～8（pH调至4后要慢慢调）。若pH超过8，用1mol·L-1H2SO4试液调回pH为6～8。室温放置10min。用布氏漏斗过滤，用水洗涤滤液中无SO42-（用BaCl2溶液检验）时，再用10mL无水乙醇洗涤一次，将产品移至表面皿上，于110℃烘50min称重（监考老师在场记录质量）。（三）蛋氨酸铜组成的测定1．蛋氨酸含量的测定称取0.2~0.25g（称准至0.0001g）样品于250mL碘量瓶中，加25mL水，再加入2mol·L-1盐酸3mL，加热至全部溶解后，加入70mL磷酸盐缓冲溶液（pH=6.5），摇匀，冷却，再加50.00mL碘标准溶液，摇匀，置于暗处放置15min。用Na2S2O3标准溶液滴定至近终点时，加入2mL淀粉指示剂，滴至深蓝色变样品液开始时的天蓝色。平行测定2份，同时做空白试验。计算蛋氨酸的百分含量。2．铜含量的测定称取0.2~0.25g（称准至0.0001g）样品于250mL锥形瓶中，加50mL水，再加入2mol·L-1盐酸3mL，加热至全部溶解后，用1׃5氨水调至刚出现浑浊，再加入10mL氨-氯化铵缓冲溶液（pH=9.2），加热至70℃左右，加入0.1%PAN指示剂5滴，用EDTA标准溶液滴定至终点（天蓝色变为黄绿色）（空白试验消耗EDTA标准溶液的体积为0.00mL。）平行测定2份，计算铜的百分含量。（三）组成的确定根据测定结果，计算组分的摩尔比，并写出次螯合物的结构式。