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1、实验十一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，基准试剂的
2、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=6.3pKa3=11.55H2In-HIn2-In3-紫红蓝橙若p
3、H11.5，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 Zn，盖好小表面皿。作基准试剂Zn在
4、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，边搅边滴加 1:1 氨水至开始析出Z
5、n(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/ g0.1672V EDTA(初读数) / ml0.000.00V EDTA(末读数) / ml22.7322.73V EDTA / m
6、L22.3722.37CEDTA / molL-10.11250.1125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 是偏低？如在容量瓶中稀释超过刻度，将使浓度的标定的
7、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.当用二甲酚橙为指示剂时，它变色的最适宜的酸度范围在何处？用
8、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。待反应完全后，用洗瓶吹洗表面皿和杯壁，将溶液定量转移到25
9、0 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，溶液的酸度会增大，酸度的增加会影响已生成配合物
10、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910.5。通常使用pH=10的氨性缓冲溶液。9如何调节溶液的
11、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。11、如何滴加1:1氨水调节pH？在Zn2+标准溶液中，滴加
12、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
13、+，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。配合物的结构除了极少数金属离子，如锆（IV）、钼（VI）等与EDTA形成2:1的配合物之外，周期表中绝大多数金属阳离子与EDTA均形成 1:1配合物MY，它的6个给电子基团（4个羧基和2个氨基）都可与金属离子配位，形成5个五元环的螯合物，结构式如下 ：EDTA配合物的颜色 无色金属离子与EDTA形成的配合物仍为无色，有色离子形成的配合物则使颜色加深。当离子的量较大时会影响目视终点
14、的观测。下表是几种常见的配合物的颜色。几种有色金属离子-EDTA配合物的颜色配合物颜色配合物颜色CoY-紫红Fe(OH)Y2-棕(pH6)CrY-深紫FeY-黄Cr(OH)Y2-蓝(pH10)MnY2-紫CuY2-蓝NiY2-蓝紫EDTA配位反应速率EDTA与金属离子配位反应的速率在实际工作中也是一个需要考虑的问题。许多离子反应极快，但也有个别离子较慢。例如，在室温和酸性溶液中铬(III)不与EDTA反应，但加热至沸时则形成相当稳定的紫色配合物。锆要在363K以上才与EDTA完全反应，而铁(III)和铝在室温下与EDTA反应缓慢，前者需加热，后者需煮沸才能反应完全。在配位滴定中可用各种方法指示终点，但是最简便、使用最广泛的是金属指示剂。金属指示剂通常是同时具有酸碱性质的有机染料，它对金属离子的改变十分灵敏，在一定pH范围内，当金属离子浓度发生改变时，指示剂的颜色发生变化，用它可以确定滴定的终点。金属指示剂的作用原理金属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配合物 ：M+In=MIn 颜色甲 颜色乙滴
