实验七铅铋混合液中铅铋含量的连续测定定教案(20200930234211)

1、实验七 铅、铋混合液中铅、铋含量的连续测定教案 课程名称：分析化学实验 B 教学内容：以二甲酚橙为指示剂连续测定铅、铋混合液中铅、铋含量 实验类型：验证 教学对象：化工、环境工程、药学、生物科学、应用化学、医学检验、制药、复 合材料、生物工程、生物技术 授课地点：中南大学南校区化学实验楼 302 授课学时： 4 学时 一、教学目的与要求 1、练习巩固移液管、滴定管的正确使用； 2、了解铅、铋混合液中铅、铋含量连续测定的意义； 3、巩固 EDTA 标准溶液的配制与标定； 4、学习利用酸效应曲线进行混合液中金属离子连续滴定的条件选择； 5、掌握铅、铋连续测定的原理、方法和计算； 6、熟悉二甲酚橙（

2、 XO ）指示剂终点颜色判断和近终点时滴定操作控制 二、知识点 配位反应、化学计量点、金属指示剂、指示剂的僵化和封闭现象、滴定终点、酸 效应曲线、标准溶液、移液管、酸式滴定管、实验报告的撰写（数据处理三线表 表格化）、有效数字 三、技能点 玻璃器皿的洗涤、移液管的使用、酸式滴定管的使用、标准溶液的配制与标定 四、教学重点及难点 重点：锌标准溶液标定 EDTA 标准溶液；控制酸度的办法进行金属离子连续滴 定的原理；络合滴定中缓冲溶液的作用 难点：控制酸度的办法进行金属离子连续滴定的原理 五、教学方法 任务驱动法、分组讨论法、阅读指导法、现场讲解指导等 六、复习引入 1、复习配位滴定法有关知识，提

3、问学生 : (1) 二甲酚橙指示剂在滴定终点的颜色如何变化的？ (由紫红色变成黄色 ) EDTA配位滴定法测定铋和铅时，溶液的 pH值分别控制在多少？ (1和56) (3)EDTA 配位滴定法测定铋和铅时， 分别用什么溶液控制溶液的 pH 值？ (硝酸和 六次甲基四胺 ) 引入 EDTA 配位滴定法的应用：以二甲酚橙为指示剂连续测定铅、铋混合液中 铅、铋含量 引言 铅铋合金是一种重要的材料，在许多的领域中得到应用。在医疗领域， 用做特定形状的防辐射专用挡块； 在模具制造领域， 用作铸造制模， 模具装配调 试等；在电子电气、自动控制领域， 用作热敏元件、 保险材料、火灾报警装置等； 在折弯金属管

4、时， 作为填充物； 在做金相试样时， 作为嵌镶剂以及液力偶合器用。 合金中各元素的含量直接影响合金的性能， 铅铋含量的高低成为评价其产品质量 的主要指标。 新授课题：铅、铋混合液中铅、铋含量的连续测定 提出任务 教师提出本课题的学习任务： 1、铅、铋混合液中铅、铋含量的连续测定的基本原理是什么？ 2、 以二甲酚橙为指示剂，用Zn2+标定EDTA浓度的实验中，溶液的pH为多少？ 3、铅、铋混合液中铋、铅含量的连续测定的操作方法。 任务探索 1、铅、铋混合液中铅、铋含量的连续测定的基本原理是什么？ 根据有关学习资料，思考下列问题： (1) 络合滴定中，准确分别滴定的条件是什么？ (2) 滴定 Pb

5、2 +时要调节溶液 pH 为 56，为什么加入六亚甲基四胺而不加入醋酸 钠？ 能否取等量混合试液两份，一份控制pH1,滴定Bi3+，而另一份控制pH 为56滴定Pb2+、Bi3量？为什么？ 归纳引导学生归纳总结出铅、铋含量的连续测定的基本原理 Bi3+、Pb2+均能与EDTA形成稳定的络合物，其IgK值分别为27.94和18.04,两 者稳定性相差很大， pK=9.905。因此，可以用控制酸度的方法在一份试液中连续滴定Bi3+和Pb2+。在测定中，均以二甲酚橙（XO）作指示剂，XO在pH6.3时呈红色；而它与Bi3+、Pb2+所形成的络合物呈紫红色，它们 的稳定性与Bi3+、Pb2+和EDTA

6、所形成的络合物相比要低；而且KBi-xo Kpb-xo。测 定时，先用HNO3调节溶液pH=1.0，用EDTA标准溶液滴定溶液由紫红色突变为 亮黄色，即为滴定Bi3+的终点。然后加入六次甲基四胺溶液，使溶液 pH为56, 此时卩匕2+与灭0形成紫红色络合物，继续用EDTA标准溶液滴定至溶液由紫红色突 变为亮黄色，即为滴定Pb2+的终点。反应如下： pH=1.0 = Me XO 滴定前：XO + Me (Bi3+) （黄色） 滴定开始至化学计量点前: H2Y2- + Bi3+= BiY-+ 2H+ 计量点时: H2Y2- + Bi-XO = BiY- + XO + 2H+ （紫红色） （黄色）

7、pH=5.5 滴定前：XO + Me (Pb2+) =Me XO （黄色） （紫红色） 滴定开始至化学计量点前: H2Y2- + Pb2*= PbY2- + 2H + 计量点时: H2Y2- + Pb-XO = PbY2- + XO + 2H + （紫红色） （黄色） CBi (CV 1 ) EDTA 铅铋混合液的积（mL）（单位：吨L 1） CPb (C(V VJ)edta 以含Bi3+、 铅铋混合液的积（mL）（单位：氏L ） Pb2+的物质的量浓度（mol L-1）表示Bi3+、Pt2*含量，可由下式计算: （紫红色） 学生回答 （1）络合滴定中，准确分别滴定的条件是什么？ 讲解络合滴定

8、中，准确分别滴定的条件是 lgcK 5。 （2）滴定Pb2+时要调节溶液pH为56，为什么加入六亚甲基四胺而不加入醋酸 钠？ 讲解在选择缓冲溶液时，不仅要考虑它的缓冲范围或缓冲容量，还要注意可 能引起的副反应。在滴定 Pb2+时，若用NaAc调酸度时，Ac-能与P2+形成络合 物，影响Pb2+的准确滴定，醋酸钠生成醋酸和硝酸钠难于控制溶液的酸度，所以 用六亚四基四胺调酸度。加入六亚甲基四胺避免了上述问题， 六亚甲基四胺和质 子化的六亚甲基四胺组成缓冲溶液控制溶液的酸度，调节溶液pH为56。 能否取等量混合试液两份，一份控制pH1,滴定Bi3+，而另一份控制pH 为56滴定Pb2+、Bi3+总量

9、？为什么？ 讲解不能取等量混合试液两份，一份控制 pH1,滴定Bi3+，而另一份控制 pH为56滴定Pb2+、Bi3+总量，因为pH为56, Bi3+已发生水解生成沉淀，不 被EDTA溶液滴定。只有Pb2+被滴定，因而不能测出Pb2+、Bi3+总量。 2、以二甲酚橙为指示剂，用Zn2+标定EDTA浓度的实验中，溶液的pH为多少？ 讲解:六次甲基四胺与盐酸反应为： (CH2)6N4+HCI=(CH2)6NH+ CI- (0.01000锌标准溶液的配制是：准确称取基准氧化锌0.2035克，用 10mL6mol/L盐酸溶解定容至250mL,分取25.00mL锌标准溶液标定EDTA溶液 的准确浓度)

10、反应中盐酸的物质的量： 100.2035 c、 25.00 厂厂 “ 3, (62)5.5 10 3 mol 100081.38250.0 六次甲基四胺的物质的量：(六次甲基四胺加入量一般为10mL) 200 10 1000 140 1.43 10 2mol 35 1000 故六次甲基四胺过量 缓冲体系中剩余六次甲基四胺的浓度为: 1.43 10 25.5 10 3 Cb 35 o.251 l 1000 六次甲基四胺盐的浓度为: 3 5.5 10 0.16mol L 根据一般缓冲溶液计算公式: pH 得: pKa lg pH (14 pKb) lg 14 8.85 lg 0.25 0.16 5

11、.34 (六次甲基四胺pKb=8.85) 3、铅、铋混合液中铋、铅含量的连续测定的操作方法。 阅读指导学生阅读实验报告中的实验步骤。 讨论四个学生一组，归纳测定操作要点。 提问学生代表小组发言：水的总硬度测定步骤 (1) 0.01mol/L EDTA标准溶液的标定 准确移取25.00ml浓度为0.01000 mol L-1Zn2+标准溶液3份， 置于250ml的 锥形瓶中，加入二甲酚橙指示剂 23滴，滴加200g L-1六次甲基四胺溶液至溶 液显示紫红色后再过量5mL，用欲标定的EDTA溶液滴定到由紫红色变为黄色即 为终点，记录消耗的EDTA溶液体积，根据滴定时用去的EDTA溶液体积计算 ED

12、TA溶液的准确浓度。 CedtaCZn(单位： mol L 1) VedTA (2) 铅、铋混合液中铋、铅含量的连续测定 用移液管移取20.00ml Bi3+、Pb2+混合试液于已加入10ml 0.10mol L-1 HN03 的250ml锥形瓶中，加2滴二甲酚橙，用EDTA标准溶液滴定溶液由紫红色突 变为亮黄色，即为终点，记取 V1(ml)，然后滴加200gL-1六次甲基四胺溶液至 溶液显示紫红色后再过量5mL，补加二甲酚橙指示剂23滴，继续用EDTA标 准溶液滴定溶液由紫红色突变为亮黄色，即为终点，记下V (ml)，并计算 V2=V-V 1。平行测定三份，计算混合试液中 Bi3+和Pb2+

13、的含量(mol L-1)。 (3) 数据记录与处理及结论 1、EDTA溶液的标定 表1 EDTA标准溶液的浓度 序号 V (Zn2+) /ml V (EDTA /ml C (EDTA I (mol L-1)平均值 RSD 1 2 3 结论：EDTA标准溶液的浓度c= 95%置信度下平均值的置信区间c=x 2.5s 2、铅、铋混合液中铅、铋含量的连续测定 表2混合液中铋的含量 序号 混合液体积/ml V 1/ml CPbI mol ?L-1C Pb平均值 RSD 1 2 3 结论： 混合液中铋的浓度c= 95%置信度下平均值的置信区间c=x 2.5s 表3混合液中铅的含量 序号 混合液体积/ml

14、 V2/mlCBi/ mol ?L1C Bi平均值 RSD 1 2 3 结论：混合液中铅的浓度c= 95%置信度下平均值的置信区间c=x 2.5s 小结用EDTA标准溶液滴定连续测定铅、铋含量常应用于铅铋合金中铋和铅 的分析方法。在pH=I.O的硝酸强酸性缓冲溶液中，以二甲酚橙为指示剂，用EDTA 标准溶液滴定铅、铋样品溶液由紫红色变黄色（约带橙色）为终点，记录EDTA标 准溶液消耗体积计算铅、铋样品溶液中铋的含量；之后，用六次甲基四胺调节溶 液的pH值，在pH=56的六次甲基四胺缓冲溶液中，以二甲酚橙为指示剂，继 续用EDTA标准溶液滴定铅、铋样品溶液由紫红色变亮黄色为终点， 记录EDTA

15、标准溶液消耗体积计算铅、铋样品溶液中铅的含量。 演示学生代表上讲台演示测定操作过程，其余学生观察其操作。 讲解、示范教师点评学生演示操作过程的正误之处并讲解示范操作要点： (1) 取样的方法：取样量20.00mL,取样仪器：移液管 (2) 移液管的操作：吸液、调整液面的方法、放液 (3) 酸式滴定管的操作：左手的用法,防止管尖和两侧漏液 (4) 终点判断：待滴定至溶液为紫红色变浅时即接近终点, 要注意每加一滴 EDTA 都需充分摇匀，最好每滴间隔2-3s,滴到黄色即为终点。 讲解注意事项 1 、慢滴强摇，勿过头。 2、滴定终点： 标定 EDTA紫红色突变为亮黄色 测定 Bi 紫红色变为黄色(微带橙) 测定 Pb紫红色变为亮黄色 3、 测Bi3+时，滴定前及滴定初期，不要多用水冲洗锥形瓶口，以防Bi3+水解。 4、标定EDTA溶液和测定Pb2+含量时，终点不明显可加热至 5060C，使终点 易于辨别。测Pb2+含量时，在滴定Bi3+后调节pH值，滴加EDTA溶液至近终点 再加热，然后小心滴至铅的终点。否则，可能出现白色沉淀，影响终点的判断。 学生分组以每个同学一组分为2430个小组 学生实训