實驗題目：鋁合金中鋁含量的測定
一、摘要
采用NaOH溶解樣品中的鋁,通過控制溶液PH環(huán)境,使Al3+與過量的EDTA充分反應,用Zn2+標準溶液滴中和過量的EDTA,再用一定量的NH4F置換出同鋁絡合的EDTA,接著用Zn2+標準溶液滴定釋放出來的EDTA,計算得出鋁合金樣品中鋁的含量為94.35%.
二、實驗目的
1.了解返滴定法,掌握置換滴定.
2.接觸復雜物質,以提高分析問題、解決問題的能力.
3.掌握鋁合金中鋁的測定原理和方法.
三、實驗原理
由于Al3+易水解而形成一系列多核氫氧基絡合物,且與EDTA反應慢,絡合比不恒定,常用返滴定法測定鋁含量.
加入定量且過量的EDTA標準溶液,在PH≈3.5環(huán)境下加熱煮沸幾分鐘,使絡合完全,繼續(xù)在pH為5-6,以二甲酚橙為指示劑,用Zn2+標準溶液滴定過量的EDTA.然后,加入過量的NH4F,加熱至沸,使AlY-與F-之間發(fā)生置換反應,釋放出與Al3+ 等物質的量的EDTA,再用Zn2+鹽標液滴定釋放出來的EDTA而得到鋁的含量.有關反應如下：
pH = 3.5時,Al3+（試液）＋ Y4-（過量）＝AlY- ,Y4- (剩)
pH = 5-6時,加入二甲酚橙指示劑,用Zn2+鹽標液滴定剩余的Y4-
Zn2+ ＋ Y4- (剩) ＝ ZnY2-,加入NH4F后
置換反應:AlY- + 6F- = AlF63-+ Y4- (置換)
滴定反應:Y4- (置換)+ Zn2+＝ZnY2-
終點：Zn2+(過量）＋ XO＝ Zn-XO 黃色 → 紫紅色
四、主要試劑
NaOH 200g/L ,1:1 HCl\x05,1:1 氨水 ,NH4F 200g/L ,EDTA 0.02mol/L ,六亞甲基四胺 200g/L ,Zn2+標準溶液 0.02mol/L ,鋁合金樣品 0.10-0.11g
五、實驗內(nèi)容
1.準確稱取分析純ZnO試樣0.41g左右,溶于100mL燒杯中,完全溶解后轉入250mL容量瓶中,洗滌燒杯,洗液并入容量瓶,定容、搖勻備用.
2.依據(jù)實驗要求,分別配制 200g/L NaOH溶液,1:1 HCl,1:1 氨水,200g/L NH4F,200g/L六亞甲基四胺及0.02mol/L EDTA溶液.
3.準確稱取0.10-0.11g鋁合金于250mL燒杯中,加10mL NaOH ,在沸水浴中使其完全溶解,稍冷后,加（1+1） HCl鹽酸溶液至有絮狀沉淀產(chǎn)生,再多加10 mLHCl溶液,定容于250mL容量瓶中.
4.準確移取試液25.00mL于250mL錐形瓶中,加30mLEDTA,2滴二甲酚橙,此時溶液為黃色,加氨水至溶液呈紫紅色,再加（1+1） HCl溶液,使之呈黃色,煮沸3min,冷卻.
5.加20mL六亞甲基四胺,此時應為黃色,如果呈紅色,還需滴加（1+1） HCl ,使其變黃.把Zn2+ 標準溶液滴入錐形瓶中,用來與多余的EDTA絡合,當溶液恰好由黃色變?yōu)樽霞t色時停止滴定.
6.于上述溶液中加入10mL NH4F ,加熱至微沸,流水冷卻,再補加2滴二甲酚橙,此時溶液為黃色.再用Zn2+ 標液滴定,當溶液由黃色恰好變?yōu)樽霞t色時即為終點,根據(jù)這次標液所消耗的體積,計算鋁的質量.
七、實驗討論
1.在用EDTA與鋁反應時,EDTA應過量,否則反應不完全.加入二甲酚橙指示劑后,如果溶液為紫紅色,則可能是樣品含量較高,EDTA加入量不足,應補加.
2.測定簡單試樣中的Al3+含量時用返滴定法即可,而測定復雜試樣中的Al3+則須采用置換滴定法.因為試樣簡單,金屬離子種類很少,加入一定過量的EDTA時只有Al3+形成絡離子,過量的EDTA能準確被滴定.而復雜試樣中金屬離子的種類較多,條件不易控制,加入的EDTA還要和其它離子反應,所以就不能用剩余的EDTA直接計算Al3+ 的含量,還需要再置換出與Al3+ 絡合的EDTA.
3.實驗中若是直接用返滴定法來測定,需要先標定EDTA的濃度,再進行測定.由于其它離子參與了同EDTA的 絡合反應,理論上使得測定結果偏高.
4.本實驗中采用置換滴定法測定Al3+ 的含量,最后是用Zn2+ 標準溶液的體積和濃度計算試樣中Al3+ 的含量,所以使用的EDTA溶液不需要標定.
5.因第一次使用Zn2+ 標液是滴定過量的EDTA,也即未與Al3+反應的EDTA,所以可以不計體積.但必須準確滴定溶液由黃色變?yōu)樽霞t色,否則溶液中還有剩余EDTA,使結果偏高.