标准溶液的配制和标定

实验5　EDTA标准溶液的配制和标定

实验目的

(1)掌握配位滴定的原理，了解配位滴定的特点;

(2)学习EDTA标准溶液的配制和标定方法;

(3)了解金属指示剂的特点，熟悉二甲酚橙、钙指示剂的使用及其终点颜色的变化。

实验原理

乙二胺四乙酸(简称EDTA)难溶于水，通常用EDTA二钠盐，并采用间接法配制EDTA标准溶液。标定EDTA溶液的基准物有Zn、ZnO、CaCO₃、Cu、MgSO₄·7H₂O、Hg、Ni、Pb等。

用于测定Pb²⁺、Bi³⁺质量浓度的EDTA溶液可用ZnO或金属Zn作为基准物进行标定。以二甲酚橙做指示剂，在pH=5～6的溶液中，二甲酚橙指示剂本身显黄色，而与Zn²⁺的配合物呈紫红色。EDTA与Zn²⁺形成更稳定的配合物，当用EDTA溶液滴至近终点时，EDTA会把与二甲酚橙配合的Zn置换出来而使二甲酚橙游离，因此溶液由紫红色变为黄色。其变色原理可表达如下:

EDTA溶液若用于测定石灰石或白云石中CaO、MgO的质量分数及测定水的硬度，最好选用CaCO₃作为基准物标定EDTA溶液。这样基准物和被测组分含有相同的组分，使得滴定条件一致，可以减小误差。首先将CaCO₃用HCl溶解后，制成钙标准溶液，调节酸度至pH≥12，以钙指示剂作指示剂，用EDTA滴至溶液由酒红色变为纯蓝色。

仪器与药品

仪器:分析天平、酸式滴定管、移液管、锥形瓶、容量瓶、烧杯、试剂瓶。

药品:有以下两类。

(1)以ZnO为基准物时所用试剂:乙二胺四乙酸二钠(AR)、ZnO基准物质、20%六次甲基四胺、0.2%二甲酚橙指示剂、1∶1HCl溶液。

(2)以CaCO₃为基准物时所用试剂:CaCO₃基准物质、1∶1氨水、10%NaOH溶液、1%钙指示剂(固体)、乙二胺四乙酸二钠(AR)、Mg溶液(溶解1gMgSO₄·7H₂O于水中，稀释至200mL)。

实验步骤

1．0.02mol·L^－1EDTA标准溶液的配制

在台秤上称取3.8g乙二胺四乙酸二钠盐于大烧杯中，加入200～300mL去离子水，温热使其溶解，转入试剂瓶中，然后稀释至500mL，摇匀。如混浊，应过滤。

2．以ZnO为基准物标定EDTA溶液

1)Zn标准溶液的配制

准确称取ZnO基准物0.35～0.50g于150mL烧杯中，用少量水润湿后，盖上表面皿，从烧杯嘴中滴加3mL1∶1HCl溶液，待完全溶解后冲洗表面皿和杯壁，定量转移至250mL容量瓶中，加水稀释至刻度，摇匀，计算其准确浓度。

2)EDTA标准溶液的标定

用移液管移取Zn标准溶液25.00mL于250mL锥形瓶中，加水20mL，加两滴二甲酚橙指示剂，然后滴加六次甲基四胺溶液直至溶液呈现稳定的紫红色后，再多加3mL^①，用EDTA溶液滴至溶液由紫红色刚变为亮黄色即达终点。

3．以CaCO₃为基准物标定EDTA溶液

1)钙标准溶液的配制

准确称取0.5～0.6gCaCO₃基准物(120℃干燥过的)于150mL烧杯中，加少量水润湿，盖上表面皿，从烧杯嘴滴加^②2～3mL1∶1HCl溶液，待CaCO₃完全溶解后，加热近沸，冷却后淋洗表面皿，再定量转入250mL容量瓶中，稀释定容，摇匀。

2)EDTA标准溶液的标定

用移液管准确移取25.00mL钙标准溶液于250mL锥形瓶中，加水25mL，再加镁溶液2mL^③、10%NaOH溶液5mL及少量钙指示剂(约米粒大小)，摇匀后用EDTA标准溶液滴至由酒红色恰变为纯蓝色即为终点。

4．数据处理

按要求记录并表述实验结果。注释

①用六次甲基四胺作缓冲剂，由于它在酸性溶液中能生成质子化的六次甲基四胺(CH₂)₆N₄H⁺，此共轭酸与过量(CH₂)₆N₄构成缓冲溶液，能使溶液的酸度稳定在pH=5～6的范围内。

②为防止反应过于激烈而产生CO₂气泡，使CaCO₃飞溅损失。

③加入少量的Mg²⁺，并不干扰钙的测定，反而能使终点比Ca²⁺单独存在时更敏锐。当Ca²⁺、Mg²⁺共存时，终点由酒红色变为纯蓝色，而当Ca²⁺单独存在时则由酒红色变为紫蓝色。

思考题

(1)通常使用乙二胺四乙酸二钠盐配制EDTA标准溶液，为什么不用乙二胺四乙酸?

(2)以ZnO为基准物，二甲酚橙为指示剂标定EDTA溶液的浓度时，溶液的酸度应控制在何pH范围?若溶液为强酸性，应如何调节?

(3)用CaCO₃作基准物，以钙指示剂标定EDTA浓度时，应控制溶液的酸度为多少?为什么?如何控制?

(4)用CaCO₃作基准物标定EDTA溶液时，为什么要加入少量的镁溶液?