第1个回答 2022-07-28
实验题目：铝合金中铝含量的测定
一、摘要
采用NaOH溶解样品中的铝,通过控制溶液PH环境,使Al3+与过量的EDTA充分反应,用Zn2+标准溶液滴中和过量的EDTA,再用一定量的NH4F置换出同铝络合的EDTA,接着用Zn2+标准溶液滴定释放出来的EDTA,计算得出铝合金样品中铝的含量为94.35%.
二、实验目的
1.了解返滴定法,掌握置换滴定.
2.接触复杂物质,以提高分析问题、解决问题的能力.
3.掌握铝合金中铝的测定原理和方法.
三、实验原理
由于Al3+易水解而形成一系列多核氢氧基络合物,且与EDTA反应慢,络合比不恒定,常用返滴定法测定铝含量.
加入定量且过量的EDTA标准溶液,在PH≈3.5环境下加热煮沸几分钟,使络合完全,继续在pH为5-6,以二甲酚橙为指示剂,用Zn2+标准溶液滴定过量的EDTA.然后,加入过量的NH4F,加热至沸,使AlY-与F-之间发生置换反应,释放出与Al3+ 等物质的量的EDTA,再用Zn2+盐标液滴定释放出来的EDTA而得到铝的含量.有关反应如下：
pH = 3.5时,Al3+（试液）＋ Y4-（过量）＝AlY- ,Y4- (剩)
pH = 5-6时,加入二甲酚橙指示剂,用Zn2+盐标液滴定剩余的Y4-
Zn2+ ＋ Y4- (剩) ＝ ZnY2-,加入NH4F后
置换反应:AlY- + 6F- = AlF63-+ Y4- (置换)
滴定反应:Y4- (置换)+ Zn2+＝ZnY2-
终点：Zn2+(过量）＋ XO＝ Zn-XO 黄色 → 紫红色
四、主要试剂
NaOH 200g/L ,1:1 HCl\x05,1:1 氨水 ,NH4F 200g/L ,EDTA 0.02mol/L ,六亚甲基四胺 200g/L ,Zn2+标准溶液 0.02mol/L ,铝合金样品 0.10-0.11g
五、实验内容
1.准确称取分析纯ZnO试样0.41g左右,溶于100mL烧杯中,完全溶解后转入250mL容量瓶中,洗涤烧杯,洗液并入容量瓶,定容、摇匀备用.
2.依据实验要求,分别配制 200g/L NaOH溶液,1:1 HCl,1:1 氨水,200g/L NH4F,200g/L六亚甲基四胺及0.02mol/L EDTA溶液.
3.准确称取0.10-0.11g铝合金于250mL烧杯中,加10mL NaOH ,在沸水浴中使其完全溶解,稍冷后,加（1+1） HCl盐酸溶液至有絮状沉淀产生,再多加10 mLHCl溶液,定容于250mL容量瓶中.
4.准确移取试液25.00mL于250mL锥形瓶中,加30mLEDTA,2滴二甲酚橙,此时溶液为黄色,加氨水至溶液呈紫红色,再加（1+1） HCl溶液,使之呈黄色,煮沸3min,冷却.
5.加20mL六亚甲基四胺,此时应为黄色,如果呈红色,还需滴加（1+1） HCl ,使其变黄.把Zn2+ 标准溶液滴入锥形瓶中,用来与多余的EDTA络合,当溶液恰好由黄色变为紫红色时停止滴定.
6.于上述溶液中加入10mL NH4F ,加热至微沸,流水冷却,再补加2滴二甲酚橙,此时溶液为黄色.再用Zn2+ 标液滴定,当溶液由黄色恰好变为紫红色时即为终点,根据这次标液所消耗的体积,计算铝的质量.
七、实验讨论
1.在用EDTA与铝反应时,EDTA应过量,否则反应不完全.加入二甲酚橙指示剂后,如果溶液为紫红色,则可能是样品含量较高,EDTA加入量不足,应补加.
2.测定简单试样中的Al3+含量时用返滴定法即可,而测定复杂试样中的Al3+则须采用置换滴定法.因为试样简单,金属离子种类很少,加入一定过量的EDTA时只有Al3+形成络离子,过量的EDTA能准确被滴定.而复杂试样中金属离子的种类较多,条件不易控制,加入的EDTA还要和其它离子反应,所以就不能用剩余的EDTA直接计算Al3+ 的含量,还需要再置换出与Al3+ 络合的EDTA.
3.实验中若是直接用返滴定法来测定,需要先标定EDTA的浓度,再进行测定.由于其它离子参与了同EDTA的 络合反应,理论上使得测定结果偏高.
4.本实验中采用置换滴定法测定Al3+ 的含量,最后是用Zn2+ 标准溶液的体积和浓度计算试样中Al3+ 的含量,所以使用的EDTA溶液不需要标定.
5.因第一次使用Zn2+ 标液是滴定过量的EDTA,也即未与Al3+反应的EDTA,所以可以不计体积.但必须准确滴定溶液由黄色变为紫红色,否则溶液中还有剩余EDTA,使结果偏高.