明矾中铝含量的测定
姓名：张昀
?化学系, 化学, 082班, 学号2008121239?
摘要 明矾中铝含量的测定，不宜采用直接滴定法。因为Al3+对二甲酚橙等指示剂有封闭作用，且Al3+与EDTA络合缓慢，需要加过量EDTA并加热煮沸，络合反应才比较完全，且在酸度不高时，Al3+水解生成一系列多核氢氧基络合物，如［Al2(H2O)6(OH)3］3+,［Al3(H2O)6(OH)6］3+等，即使将酸度提高至EDTA滴定Al3+的最高酸度，仍不能避免多核络合物的生成。铝的多核络合物与EDTA络合缓慢，且络合比不恒定，对滴定不利。为避免上述问题，可采用返滴定法。如先加一定量过量的EDTA标准溶液，在pH≈3.5时，煮沸溶液，由于此时酸度较大，故不利于形成多核氢氧基络合物，又因EDTA过量较多，故能使Al3+与EDTA络合完全，络合完全后，调节溶液pH=5左右，（此时AlY稳定，也不会重新水解析出多核络合物），加入指示剂二甲酚橙，再用Zn2+标准溶液进行返滴定。该测定方法简便易行且准确度较高，基本符合实验要求。
关键词 明矾[KAl(SO4)2·12H2O]，返滴定法，酸度，二甲酚橙指示剂，铝，EDTA（Y）溶液，六次甲基四胺
1 引言
KAl (SO4)2·12H2O俗称明矾或白矾，是一种无色透明的晶体，其溶液呈弱酸性，常用作净水剂、食品添加剂，在工农业、食品加工业中有着重要的作用。
目前国内外测定食用明矾中铝的含量主要有五种方案：
第一种方案是直接滴定法，即DCTA（环己烷二胺四已酸）在室温下与Al3+迅速定量络合。这种方法操作简便，但所使用的DCTA价格比较昂贵[1]。
第二种方案为置换滴定法：此法用于测定像合金，硅酸盐，水泥和炉渣等复杂试样中铝的含量，以此提高选择性。在pH=3-4时，加入定过量的EDTA溶液煮沸使Al3+与EDTA充分配合，冷却后调PH至5-6，以二甲酚橙为指示剂，用Zn标准溶液滴定过量的EDTA（不记体积）至微红色，然后加入过量的NH4F，加热至沸，使AlY-与F-之间发生置换反应，并释放出与Al3+配合的EDTA，
AlY－＋6F－＋2H+==== AlF63－＋H2Y2
再用Zn2+标准溶液滴定释放出的EDTA至紫红色，即为终点[2]。
第三种方案为返滴定法（Zn2+标准溶液）：此法用于简单试样如明矾，氢氧化铝，复方氢氧化铝片，氢氧化铝凝胶等药物中铝含量的测定。由于Al3+易形成一系列多核羟基络合物，这些多核羟基络合物与EDTA络合缓慢，且Al3+对二甲酚橙指示剂有封闭作用，故通常采用返滴定法测定铝。加入定量且过量的EDTA标准溶液，先调节溶液pH至3-4，煮沸几分钟，使A13+与EDTA络合反应完全。冷却后，再调节溶液pH至5-6，以二甲酚橙为指示剂，用Zn2+标准溶液滴定至溶液由黄色变为紫红色，即为终点[3]。
第四种方案为返滴定法（Cu2+标准溶液）：向试液中准确加入30.00mL 0.02mol·L-1EDTA溶液，记下VEDTA,加入15mL pH=4.2的HAc-NaAc缓冲溶液，煮沸约1min，取下，稍冷，补加上述缓冲溶液10～15mL，加入两滴1-（2-吡啶偶氮）-2-萘酚（PAN）指示剂，立即用0.02mol·L-1CuSO4标准溶液滴定，至溶液呈紫红色为终点。记下VCuEDTA.终点时温度不低于80℃[4].
第五种方案为重量分析法：精确称取三份明矾试样（2g左右）与250mL的烧杯中，加热溶解烧杯中的明矾试样，直至溶液澄清。调节pH=3～9，往烧杯中滴加0.2mol/L的8-羟基喹啉至过量，此时溶液产生沉淀。
Al3++ 3C9H7ON＝Al(C9H6ON)3↓ + 3H+
抽滤分离沉淀，将沉淀定量转入瓷坩埚中，高温灼烧1h后，置于干燥器中冷却。分析天平生恒重至相邻两次质量差为2mg，称得的质量即为Al2O3的质量。计算每克明矾试样中Al2O3的质量，以mg/g表示[5]。
A13++ Y4－= AlY－Zn2++ Y4－= ZnY2－
分析测定中能用滴定法的不采用重量分析法，因为此法误差较大，耗用时间长
比较上述五种方案可知，第三种方案操作简便易行且准确度较高，故本实验采用第三种方案返滴定法：即先调节溶液pH至3-4，加入定过量的EDTA溶液，煮沸；冷却，再调节溶液pH至5-6，以二甲酚橙为指示剂，用Zn2+标准溶液滴定至溶液由黄色变为橙色。
2 实验原理
明矾 KAl(SO4)2·12H2O中Al的测定，可采用EDTA配位滴定法。由于Al3+易形成一系列多核羟基络合物，这些多核羟基络合物与EDTA络合缓慢，且Al3+对二甲酚橙指示剂有封闭作用，故通常采用返滴定法测定铝。加入定量且过量的EDTA标准溶液.先调节溶液pH为3-4，煮沸几分钟，使A13+与EDTA络合反应完全（因为氢氧化铝的溶度积常数KSP=1.3×10-33，当 ［AL3+］=0.020mol/L，
，则
，所以pH≤3.6，所以调节溶液pH为3～4）。冷却后，再调节溶液pH至5-6{
，
，故
，则
查附录表10，可知最高酸度：pH≈3.5因为氢氧化锌的溶度积常数KSP=10-16.92，则
，pH=14-7.61≈6.4(水解酸度)，所以冷却后，再调节溶液pH至5-6，此时AlY稳定，也不会重新水解析出多核络合物}，以二甲酚橙为指示剂，用Zn2+标准溶液滴定至溶液由黄色变为橙色：Zn + Y = ZnY，即为终点。有很多金属离子都干扰铝的测定，可根据实际情况采用适合的措施消除干扰。
滴定完毕后：
3 实验用品
3.1 仪器
全自动电光分析天平，酸式滴定管?50ml?，电子秤，容量瓶(100 mL 、250mL各一个)，锥形瓶(250mL三个)，烧杯?50mL、250mL 、500mL?，胶头滴管，玻璃棒，聚乙烯塑料试剂瓶（一个），电炉，量筒（10 mL），移液管?25mL一个?，称量瓶（两个），药匙（两个）
3.2 药品
明矾 [KAl (SO4)2·12H2O] 试样，乙二胺四乙酸二钠盐（Na2H2Y·2H2O），二甲酚橙指示剂（2g/L），六次甲基四胺溶液（20％），盐酸溶液（1：1），ZnSO4·7H2O（s）,pH=3.5的缓冲溶液
4 实验步骤
4.1 溶液的配制
4.1.1 0.02mol/LEDTA的配制
用电子秤称取约4.0g固体乙二胺四乙酸二钠盐于500mL的烧杯中，加入200mL蒸馏水并加热使其完全溶解，然后加蒸馏水稀释至500mL。静置冷却后转入聚乙烯塑料试剂瓶中，盖紧瓶塞，摇匀静置备用。（EDTA的Mr=372.44）
4.1.2 0.02mol/L Zn2+标准溶液的配制
准确称取固体ZnSO4·7H2O 1.4～1.5g于250mL的小烧杯中，加水并加热，待完全溶解后用少量水冲洗烧杯内壁，冷却后将溶解液定量转移至250mL容量瓶中，并加水稀释至刻度，摇匀静置备用。计算所配制的Zn2+标准溶液的准确浓度。
4.2 EDTA标准溶液的标定
用移液管准确移取25.00 mL Zn2+标准溶液于锥形瓶中，加盐酸溶液（1：1）约2mL，使pH≈3.5，加2～3d二甲酚橙指示剂（2g/L），滴加20％六次甲基四胺溶液至溶液呈现稳定的紫红色后再多加5mL六次甲基四胺。用EDTA溶液滴定，当溶液由紫红色恰好转变为黄色且半分钟内不退色时，即为终点。记下此时所用EDTA的体积，并计算EDTA标准溶液的准确浓度，重复以上操作，平行测定三次，其相对平均偏差须在0.3％以内。
4.3 明矾试样的测定
准确秤取明矾试样[KAl(SO4)2·12H2O,Mr=474.41]0.94～0.95g于50mL小烧杯中，加热使其完全溶解，待冷却后将溶液定量转移至100mL容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀静置备用。
用移液管准确移取25.00mL明矾试样标准溶液置于250mL锥形瓶中，用滴定管准确量取EDTA标准溶液50.00mL于锥星瓶中，然后加入10mLpH=3.5的缓冲溶液，在水浴箱上加热煮沸近3min,然后放置冷却至室温。
在锥形瓶中加入六次甲基四胺5mL，二甲酚橙指示剂3～ 4滴，用Zn2+标准溶液返滴定至溶液由黄色变为橙色且半分钟内不退色时，即为终点。
根据所消耗的Zn2+标准溶液体积，计算所测明矾中的铝含量。重复以上操作，平行测定3 次，控制相对平均偏差在0.3％以内。
5 实验记录及数据处
5.1 0.02mol/L Zn2+标准溶液的配制
5.2 0.02mol/LEDTA标准溶液的标定
5.3 明矾试样中铝含量的测定
6 实验结果与讨论
6.1 测定结果
本实验采用返滴定法测定明矾中铝的含量，其中所配制的Zn2+标准溶液的浓度0.02000mol/L ；所标定EDTA的标准浓度为0.02083mol/L，明矾中铝的含量为 5.80% 。
6.2 误差分析
6.2.1 分析天平仪器老化，灵敏度不高，有系统误差；
6.2.2 滴定过程中，有少量溶液滞留在锥形瓶内壁，未用蒸馏水完全冲入溶液中，导致误差；
6.2.3 滴定终点指示剂颜色判断有误，造成随机误差。
6.3 注意事项
6.3.1 注意各步中pH值的控制
6.3.2 在明矾试样的测定中，当pH＜6时，游离的二甲酚橙显黄色，滴定至Zn2+稍微过量时Zn2+与部分二甲酚橙生成紫红色配合物，黄色与紫红色混合呈橙色，故终点颜色为橙色。
6.3.3 注意滴定时指示剂的用量，及滴定终点颜色的正确判断；
6.3.4 注意滴定时的正确操作：滴定成线，逐滴滴入，半滴滴入。
6.4 心得体会
通过本次设计性实验，我学会了用返滴定法测定明矾中铝的含量，熟练掌握了通过控制酸度而使金属离子与EDTA形成稳定的络合物，提高了独立思考和查阅资料的能力，更加熟练的掌握了滴定管、移液管、全自动电光分析天平的使用。
参考文献
[1] 华中师范大学等，分析化学 上册[M]，北京：高等教育出版社，2001，192
[2] 吴俊方，工科化学基本实验[M],南京：东南大学出版社，2006，94
[3] 武汉大学,吉林大学,中山大学，中国科学技术大学.分析化学实验（第五版）[M].北京:高等教育出版社,2001,209
[4] 蔡明招，分析化学实验[M]，北京：化学工业出版社，2004，55
[5] 鲍浩波，分析化学，武汉大学（第五版），306
[6]http://jc2.ecjtu.jx.cn/huaxue/te/Read.News.asp?News.ID=573
Aluminum alum Determination
Zhang yun
(Class082 Learning number2008121239)
The summaryAlum in the determination of aluminum, not by direct titration. Al3 +because of the XO, and other indicators have closed, and Al3 + and EDTA complex slow, the need to increase heat and boil over EDTA, the reaction is rather complex fully, and when the acidity is not high, Al3 +hydrolysis generation A series of multi-hydrogen complexes, such as [Al2(H2O)6(OH)3]3+、[Al3(H2O)6(OH)6]3 +and so on, even if the acidity will be increased to EDTA Titration of Al3 +The maximum acidity, can not avoid the generation of complex multi-core. The aluminum complex and multi-EDTA complex slow and complex than a constant, the titration of the negative. To avoid these problems could be back titration. If the first increase in over a certain amount of EDTA standard solution in the pH ≈ 3.5, the solution to boil, due to higher acidity at this time, it is not conducive to the formation of hydrogen-based multi-core complex, due to the excess EDTA more, it can Al3 +EDTA complex and completely, totally complex, conditioning solution pH = 5 or so (at this time AlY stability, and will not re-analysis of water out of complex multi-core), the indicator to join XO, and then Zn2 +Standard solution for back titration. The method is user-friendly and high accuracy, in line with the basic requirements of the experiment.
Key wordsAlum [KAl (SO4)2? 12H2O], back titration, acidity, XO indicator, aluminum, EDTA (Y) solution, hexamine
第二篇：明矾净水实验的问题在哪里
