第一篇：07實驗七鉛鉍混合液中鉛鉍含量的連續測定定-教案

實驗七鉛、鉍混合液中鉛、鉍含量的連續測定教案 課程名稱：分析化學實驗B 教學內容：以二甲酚橙為指示劑連續測定鉛、鉍混合液中鉛、鉍含量 實驗類型：驗證

教學對象：化工、環境工程、藥學、生物科學、應用化學、醫學檢驗、制藥、復合材料、生物工程、生物技術

授課地點：中南大學南校區化學實驗樓302 授課學時：4學時

一、教學目的與要求

1、練習鞏固移液管、滴定管的正確使用；

2、了解鉛、鉍混合液中鉛、鉍含量連續測定的意義；

3、鞏固EDTA標準溶液的配制與標定；

4、學習利用酸效應曲線進行混合液中金屬離子連續滴定的條件選擇；

5、掌握鉛、鉍連續測定的原理、方法和計算；

6、熟悉二甲酚橙（XO）指示劑終點顏色判斷和近終點時滴定操作控制

二、知識點

配位反應、化學計量點、金屬指示劑、指示劑的僵化和封閉現象、滴定終點、酸效應曲線、標準溶液、移液管、酸式滴定管、實驗報告的撰寫（數據處理三線表表格化）、有效數字

三、技能點

玻璃器皿的洗滌、移液管的使用、酸式滴定管的使用、標準溶液的配制與標定

四、教學重點及難點

重點：鋅標準溶液標定EDTA標準溶液；控制酸度的辦法進行金屬離子連續滴定的原理；絡合滴定中緩沖溶液的作用

難點：控制酸度的辦法進行金屬離子連續滴定的原理

五、教學方法

任務驅動法、分組討論法、閱讀指導法、現場講解指導等

六、復習引入

1、復習配位滴定法有關知識，提問學生:(1)二甲酚橙指示劑在滴定終點的顏色如何變化的？(由紫紅色變成黃色)(2)EDTA配位滴定法測定鉍和鉛時，溶液的pH值分別控制在多少？(1和5～6)(3)EDTA配位滴定法測定鉍和鉛時，分別用什么溶液控制溶液的pH值？(硝酸和六次甲基四胺)[引入] EDTA配位滴定法的應用：以二甲酚橙為指示劑連續測定鉛、鉍混合液中鉛、鉍含量 [引言] 鉛鉍合金是一種重要的材料，在許多的領域中得到應用。在醫療領域，用做特定形狀的防輻射專用擋塊；在模具制造領域，用作鑄造制模，模具裝配調試等；在電子電氣、自動控制領域，用作熱敏元件、保險材料、火災報警裝置等；在折彎金屬管時，作為填充物；在做金相試樣時，作為嵌鑲劑以及液力偶合器用。合金中各元素的含量直接影響合金的性能，鉛鉍含量的高低成為評價其產品質量的主要指標。[新授]課題：鉛、鉍混合液中鉛、鉍含量的連續測定 [提出任務]教師提出本課題的學習任務：

1、鉛、鉍混合液中鉛、鉍含量的連續測定的基本原理是什么？

2、以二甲酚橙為指示劑，用Zn2+標定EDTA濃度的實驗中，溶液的pH為多少？

3、鉛、鉍混合液中鉍、鉛含量的連續測定的操作方法。[任務探索]

1、鉛、鉍混合液中鉛、鉍含量的連續測定的基本原理是什么？ 根據有關學習資料，思考下列問題：

(1)絡合滴定中，準確分別滴定的條件是什么？

(2)滴定Pb2+時要調節溶液pH為5~6，為什么加入六亞甲基四胺而不加入醋酸鈉？

(3)能否取等量混合試液兩份，一份控制pH≈1，滴定Bi3+，而另一份控制pH為5~6滴定Pb2+、Bi3+總量？為什么？

[歸納]引導學生歸納總結出鉛、鉍含量的連續測定的基本原理

Bi3+、Pb2+均能與EDTA形成穩定的絡合物，其lgK值分別為27.94和18.04，兩者穩定性相差很大，ΔpK=9.90>5。因此，可以用控制酸度的方法在一份試液中連續滴定Bi3+和Pb2+。在測定中，均以二甲酚橙（XO）作指示劑，XO在pH<6時呈黃色，在pH>6.3時呈紅色；而它與Bi3+、Pb2+所形成的絡合物呈紫紅色，它們的穩定性與Bi3+、Pb2+和EDTA所形成的絡合物相比要低；而且KBi-XO> KPb-XO。測定時，先用HNO3調節溶液pH=1.0，用EDTA標準溶液滴定溶液由紫紅色突變為亮黃色，即為滴定Bi3+的終點。然后加入六次甲基四胺溶液，使溶液pH為5～6，此時Pb2+與XO形成紫紅色絡合物，繼續用EDTA標準溶液滴定至溶液由紫紅色突變為亮黃色，即為滴定Pb2+的終點。反應如下： pH=1.0 滴定前：XO ＋

Me（Bi3+）＝

Me－XO（黃色）（紫紅色）

滴定開始至化學計量點前：H2Y2-+ Bi3+

＝

BiY-+ 2H+ 計量點時：H2Y2-+ Bi-XO ＝

BiY-+ XO + 2H+（紫紅色）（黃色）pH=5.5 滴定前：XO ＋

Me（Pb2+）＝

Me－XO（黃色）（紫紅色）

滴定開始至化學計量點前：H2Y2-+ Pb2+

＝

PbY2-+ 2H+ 計量點時：H2Y2-+ Pb-XO ＝

PbY2-+ XO + 2H+（紫紅色）（黃色）

以含 Bi3+、Pb2+的物質的量濃度(mol·L-1)表示Bi3+、Pb2+含量，可由下式計算： [學生回答](1)絡合滴定中，準確分別滴定的條件是什么？

[講解]絡合滴定中，準確分別滴定的條件是△lgcK≥5。

(2)滴定Pb2+時要調節溶液pH為5~6，為什么加入六亞甲基四胺而不加入醋酸鈉？

[講解] 在選擇緩沖溶液時，不僅要考慮它的緩沖范圍或緩沖容量，還要注意可能引起的副反應。在滴定Pb2+時，若用NaAc調酸度時，Ac-能與Pb2+形成絡合物，影響Pb2+的準確滴定，醋酸鈉生成醋酸和硝酸鈉難于控制溶液的酸度，所以用六亞四基四胺調酸度。加入六亞甲基四胺避免了上述問題，六亞甲基四胺和質子化的六亞甲基四胺組成緩沖溶液控制溶液的酸度，調節溶液pH為5~6。

(3)能否取等量混合試液兩份，一份控制pH≈1，滴定Bi3+，而另一份控制pH為5~6滴定Pb2+、Bi3+總量？為什么？

[講解] 不能取等量混合試液兩份，一份控制pH≈1，滴定Bi3+，而另一份控制pH為5~6滴定Pb2+、Bi3+總量，因為pH為5~6，Bi3+已發生水解生成沉淀，不被EDTA溶液滴定。只有Pb2+被滴定，因而不能測出Pb2+、Bi3+總量。

2、以二甲酚橙為指示劑，用Zn2+標定EDTA濃度的實驗中，溶液的pH為多少？ [講解]：六次甲基四胺與鹽酸反應為：(CH2)6N4+HCl==(CH2)6NH+·Cl-

(0.01000鋅標準溶液的配制是：準確稱取基準氧化鋅0.2035克，用10mL6mol/L鹽酸溶解定容至250mL，分取25.00mL鋅標準溶液標定EDTA溶液的準確濃度)反應中鹽酸的物質的量：

六次甲基四胺的物質的量：(六次甲基四胺加入量一般為10mL)

故六次甲基四胺過量。

緩沖體系中剩余六次甲基四胺的濃度為：

六次甲基四胺鹽的濃度為：

根據一般緩沖溶液計算公式：

得：

（六次甲基四胺pKb=8.85）

3、鉛、鉍混合液中鉍、鉛含量的連續測定的操作方法。[閱讀] 指導學生閱讀實驗報告中的實驗步驟。[討論] 四個學生一組，歸納測定操作要點。[提問] 學生代表小組發言:水的總硬度測定步驟(1)0.01mol/L EDTA標準溶液的標定

準確移取25.00ml濃度為0.01000 mol·L-1Zn2+標準溶液3份，置于250ml 的錐形瓶中，加入二甲酚橙指示劑2～3滴，滴加200g·L-1六次甲基四胺溶液至溶液顯示紫紅色后再過量5mL，用欲標定的EDTA溶液滴定到由紫紅色變為黃色即為終點，記錄消耗的EDTA溶液體積，根據滴定時用去的EDTA溶液體積計算EDTA溶液的準確濃度。(2)鉛、鉍混合液中鉍、鉛含量的連續測定

用移液管移取20.00ml Bi3+、Pb2+ 混合試液于已加入10ml 0.10mol·L-1 HNO3的250ml錐形瓶中，加2滴二甲酚橙，用EDTA標準溶液滴定溶液由紫紅色突變為亮黃色，即為終點，記取V1(ml)，然后滴加200g·L-1六次甲基四胺溶液至溶液顯示紫紅色后再過量5mL，補加二甲酚橙指示劑2～3滴，繼續用EDTA標準溶液滴定溶液由紫紅色突變為亮黃色，即為終點，記下V(ml)，并計算V2=V-V1。平行測定三份，計算混合試液中Bi3+和Pb2+ 的含量(mol·L-1)。

(3)數據記錄與處理及結論

1、EDTA溶液的標定

表1 EDTA標準溶液的濃度

序號

V（Zn2+）/ml

V（EDTA）/ml

C（EDTA）/（mol·L-1）平均值

RSD 2 3 結論：EDTA標準溶液的濃度c=

95%置信度下平均值的置信區間c=

2、鉛、鉍混合液中鉛、鉍含量的連續測定 表2 混合液中鉍的含量

序號混合液體積/ml

V1/ml

CPb/ mol ?L-1

CPb平均值

RSD 1 2 3 結論：混合液中鉍的濃度c=

95%置信度下平均值的置信區間c= 表3 混合液中鉛的含量

序號混合液體積/ml

V2/ml

CBi/ mol ?L-1

CBi平均值

RSD 1 2 3 結論：混合液中鉛的濃度c=

95%置信度下平均值的置信區間c= [小結] 用EDTA標準溶液滴定連續測定鉛、鉍含量常應用于鉛鉍合金中鉍和鉛的分析方法。在pH=l.0的硝酸強酸性緩沖溶液中，以二甲酚橙為指示劑，用EDTA標準溶液滴定鉛、鉍樣品溶液由紫紅色變黃色(約帶橙色)為終點，記錄EDTA標準溶液消耗體積計算鉛、鉍樣品溶液中鉍的含量；之后，用六次甲基四胺調節溶液的pH值，在pH=5～6的六次甲基四胺緩沖溶液中，以二甲酚橙為指示劑，繼續用EDTA標準溶液滴定鉛、鉍樣品溶液由紫紅色變亮黃色為終點，記錄EDTA標準溶液消耗體積計算鉛、鉍樣品溶液中鉛的含量。[演示] 學生代表上講臺演示測定操作過程，其余學生觀察其操作。

[講解、示范] 教師點評學生演示操作過程的正誤之處并講解示范操作要點:(1)取樣的方法：取樣量20.00mL，取樣儀器：移液管(2)移液管的操作：吸液、調整液面的方法、放液

(3)酸式滴定管的操作：左手的用法，防止管尖和兩側漏液

(4)終點判斷：待滴定至溶液為紫紅色變淺時即接近終點，要注意每加一滴EDTA都需充分搖勻，最好每滴間隔2-3s，滴到黃色即為終點。[講解注意事項]

1、慢滴強搖，勿過頭。

2、滴定終點：

標定EDTA----紫紅色突變為亮黃色 測定Bi----紫紅色變為黃色（微帶橙）測定Pb----紫紅色變為亮黃色

3、測Bi3+時，滴定前及滴定初期，不要多用水沖洗錐形瓶口，以防Bi3+水解。

4、標定EDTA溶液和測定Pb2+含量時，終點不明顯可加熱至50~60℃，使終點易于辨別。測Pb2+含量時，在滴定Bi3+后調節pH值，滴加EDTA溶液至近終點再加熱，然后小心滴至鉛的終點。否則，可能出現白色沉淀，影響終點的判斷。[學生分組] 以每個同學一組分為24～30個小組

[學生實訓] 連續測定鉛、鉍混合液中鉍、鉛含量并完成實驗報告。教師巡回指導 [交流討論] 引導學生說出自己完成任務的情況(成功或失誤之處)[試驗小結] 教師小結本課題實驗完成情況。

1、酸式滴定管的規范操作：克服漏液的現象；

2、近終點時顏色判斷和操作：近終點慢滴多搖，控制半滴操作；

3、分析誤差產生原因：滴定速度控制不當；終點判斷不準確；讀數誤差；酸式滴定管管尖和兩側漏液等因素。

[布置作業]：根據你的測定，我們本地區的所應用的鉛鉍合金屬于那個級別？(寫出測定實驗操作步驟、實驗數據和測定結果)