多种方法测定碳酸钙的含量

采用多种方法测定牡蛎壳中碳酸钙的含量

实 验 报 告

采用多种方法测定牡蛎壳中碳酸钙的含量

【实验目的】

⑴掌握多种测定钙的方法。

⑵学会合理的计算实验所用各种溶液的浓度。 ⑶掌握基本配制溶液和标定溶液的方法。 ⑷进一步熟悉分析化学中的滴定反应。

⑸熟练的使用酸式滴定管，碱式滴定管，移液管等仪器。 【实验原理】

通常测定钙含量的方法有多种。通常包括仪器分析法（微量）和化学分析法（常量）。仪器分析法中的原子吸收光谱法、电化学法、光度分析法、发射光谱法等都可以测定钙的含量。本实验主要用化学分析法测定牡蛎壳中碳酸钙的含量。其中用到的方法有：EDTA络合滴定法、酸碱滴定法、氧化还原法和高温煅烧法。

EDTA滴定法的原理是：样品用酸溶解后配成溶液，在一定条件下，用EDTA标准溶液滴定钙离子的含量。

在配位滴定法中，随着滴定剂的加入，金属离子浓度降低，到化学计量点附近，溶液中金属离子的浓度发生突变，也形成了滴定突跃。配位滴定可以分为直接滴定法、饭滴定法、置换滴定法、间接滴定法。配位滴定中溶液的酸碱度控制很重要。

2+

本实验测定Ca，采用EDTA的直接滴定法，选用CaCO3作为基准物质，使用钙指示剂，所以反应应该控制PH在12左右。最后溶液由酒红色变成蓝色。 反应方程式为：

+2+

CaCO3+2HCa+CO2+H2O 2+2-2-+Ca+H2YCaY+2H

酸碱滴定法的原理是：本实验采用反滴法测钙的含量。用过量的盐酸标准溶液与样品中碳酸钙反应，再用氢氧化钠的标准溶液回滴剩余盐酸，根据差量计算样品中碳酸钙的含量。

+2+

若实验直接用酸滴定即：CaCO3+2HCa+CO2+H2O无法准确的判断滴定终点，因此本实验采用返滴定法。选用酚酞作为指示剂，最后溶液颜色由无色变为红色。 反应方程式为：

+2+

CaCO3+2HCa+CO2+H2O +-H+OHH2O

另外，本实验要自己配置盐酸和氢氧化钠，需要自己准确的标定。标定NaOH采用邻苯二甲酸氢钾作为基准物质，酚酞作为指示剂。最后溶液颜色由无色变为红色。标定HCl时直接用该NaOH溶液即可，酚酞作为指示剂，最后溶液颜色由无色变为红色。

高温煅烧发的原理：碳酸钙在高温下会发生化学反应，生成氧化钙。因此可以利用氧化钙的量求碳酸钙的含量。样品放在坩埚中置于马弗炉中900度，稳定一段时间，去除挥发份、有机质，其中碳酸钙分解为氧化钙。 反应方程式为：

CaO+CO2 CaCO3

氧化还原法的原理是：经过酸处理后的样品与草酸钠反应形成沉淀。经过滤洗涤溶于热

的稀H2SO4中，用KMnO4标准溶液滴定H2C2O4。

900C

在氧化还原滴定中，随着滴定剂的加入，溶液中氧化剂和还原剂的浓度逐渐变化，有关电位也发生变化。常见的氧化还原滴定法有：高锰酸钾法、重铬酸钾法、碘量法。

2+

本实验采用的是高锰酸钾的间接滴定法。采用Na2C2O4作为基准物质。Ca先沉淀成CaC2O4，经过滤洗涤后，溶于热的稀H2SO4中，用KMnO4标准溶液滴定H2C2O4，根据所消耗的

2+

KMnO4的量球的Ca的含量。 反应方程式为：

+2+

CaCO3+2HCa+CO2+H2O Ca+C2O4CaC2O4

2+

2-

CaC2O4+2HCa+H2C2O4

-2-+2+

2MnO4+5H2C2O4+6H2Mn+10CO2+8H2O

【仪器与试剂】

电子天平、玻璃棒、洗瓶、容量瓶（250ml）、锥形瓶、碱式滴定管、酸式滴定管、电炉、 坩埚、马弗炉、硬质玻璃瓶、

去离子水、HCl、NaOH、钙指示剂、EDTA、酚酞、邻苯二甲酸氢钾、 【实验步骤】

方法一：EDTA的络合滴定法 （1）EDTA的制备与标定：

取已配置好的EDTA溶液于碱式滴定管中。用电子天平准确称取0.5gCaCO3于小烧杯中，用1-2ml去离子水润湿。逐滴加入1：1的HCl溶液，并不断搅拌。直至固体溶解变澄清。将溶液转移至250ml的容量瓶中，定容至250ml。移取25.00ml的溶液至锥形瓶中，加5ml5%NaOH溶液，加少许钙指示剂，用EDTA标定至纯蓝色，记录所用体积。平行测定2次。 （2）样品测定

用电子天平称0.5021g牡蛎壳粉末于小烧杯中，用1-2ml去离子水润湿。逐滴加入1：1的HCl溶液，并不断搅拌。直至样品溶解变澄清且无气泡产生。将溶液转移至250ml的容量瓶中，定容至250ml。移取25.00ml的溶液至锥形瓶中，加5ml5%NaOH溶液，加少许钙指示剂，用EDTA滴定至纯蓝色，记录所用体积。平行测定2次。

方法二：酸碱滴定法 （1）NaOH的制备

称取40gNaOH，加入5L去离子水，粗配成0.2mol/L的NaOH （2）NaOH的标定

用电子天平称取邻苯二甲酸氢钾1.0013g于锥形瓶中，加入25ml去离子水，滴加3滴酚酞，用制备的NaOH溶液滴定至酚酞出现红色。记录所用体积V1。

同理准确称取0.9820g邻苯二甲酸氢钾于锥形瓶中，加入30ml去离子水，滴加3滴酚酞。用制备的NaOH溶液滴定至酚酞出现红色。记录所用体积V2。 （3）HCl的制备

量取85ml浓HCl，加蒸馏水至5L。 （4）HCl的标定

移取25.00ml的HCl于锥形瓶中，滴加3滴酚酞，用已经标定好的NaOH标定直至溶液变为红色。记录所用NaOH的体积。平行测定3次，分别记录体积。 （5）样品的测定

准确称取0.2516g牡蛎壳粉末于锥形瓶中，加入40.00ml（用酸式滴定管）0.1796mol/L

+

2+

的HCl溶液。充分反应，在电炉上加热至沸腾（赶CO2）3分钟后取下冷却，在锥形瓶中滴加3滴酚酞，用已经标定的NaOH溶液滴定至酚酞出现红色。记录所用体积。平行测定三份。分别记录所用NaOH的体积。

方法三：高温煅烧法

找一个洁净瓷坩埚，称其空重W0。称取样品2g（精确至0.001g），放入洁净瓷坩埚中。连同坩埚称重W1。将坩埚放到马弗炉中从低温开始焙烧（不加盖），至900度后稳定20分钟，取出先在空气中冷却至100度以下，再加盖冷却至室温，称重W2。再减去空重（W2-W0），得到氧化钙的质量，计算碳酸钙的含量。

【数据处理】

n(KHP) : n(NaOH)=1：1

m

： CV =1：1

204.22

1.0013g

所以,C1=26.70ml0.1836mol/L

g204.22

C2=

0.9820g

26.38ml0.1823mol/L g204.22

结合其他组同学所求的浓度，最后求其平均值得CNaOH=0.1823mol/L

酸碱滴定：

n（HCl）：n（NaOH）= 1：1 CHClV HCl ：CNaOHVNaOH = 1:1

和NaOH反应的HCl的体积分别是： VHCl

=NaOH

ccNaOH

HCl

VHCl=

NaOHNaOH

HCl

VHCl=

NaOHNaOH

HCl

0.182314.18ml

=14.39ml 0.1796

0.182313.78ml

=13.99ml 0.1796

0.182314.00ml

=14.21ml 0.1796

因此，和样品中CaCO3反应的HCl的体积分别为25.61ml、26.01ml、25.79ml n(CaCO3):n(HCl)=1:2

m

:CHClVHCl=1:2 100

所以mCaCO3= CHClVHCl1002

即mCaCO3=0.179625.61ml100

g

20.2230g

mCaCO3=0.179626.01ml100

gg

20.2336g 20.2316g

mCaCO3=0.179625.79ml100

因此，牡蛎壳中所含CaCO3的含量为：

0.2230g

100%89.0%

0.2507g

0.2336g

100%92.8%

0.2516g

0.2316g

100%92.1%

0.2515g

综上所述，通过酸碱滴定测定牡蛎壳中CaCO3的含量为： （89.0%+92.8%+92.1%）/3=91.3%

n（EDTA）：n（Ca2+）=1：1

即：n（CaCO3）=n（Ca2+）=n（EDTA）

m（CaCO3）=M（CaCO3）CEDTAVEDTA

250

0.021821.35ml0.4654g 25

250gm（CaCO3）=1000.021821.33ml0.4650g

25

250gm（CaCO3）=1000.021821.31ml0.4646g

25

m（CaCO3）=100

g

因此，牡蛎壳中所含CaCO3的含量为：

0.4654g

100%92.7%

0.5021g

0.4650g

100%92.6%

0.5021g

0.4646g

100%92.5%

0.5021g

综上所述，通过EDTA。络合滴定法测得牡蛎壳中CaCO3的含量为： （92.7%+92.6%+92.5%）/3=92.6%

【结果分析】：

（1）本实验中利用酸碱滴定法测定的牡蛎壳中CaCO3的含量为91.3%，用EDTA络合滴定法测定的牡蛎壳中CaCO3的含量为92.6%。两种方法测定的结果比较接近，但相比之下用络合滴定法测定的含量较高。但是仅仅通过一组实验无法真正的得到比较。要想更好的比较哪种方法更好还需要在进行多组平行试验。

（2）牡蛎壳中含有的Fe类杂质对实验有影响，应该用三乙醇胺作为隐蔽剂，消除该影响。 （3）本实验测定Ca2+，因此选用含Ca元素的化合物CaCO3作为基准物质。

（4）在进行酸碱滴定测样品时，要使用电炉加热。目的是：①HCl的浓度比较低，加热有利于反应的进行②赶CO2，防止在用NaOH回滴时形成H2CO3，影响结果的判断。 （5） （6） （7）

【误差分析】：

（1）进行的多次平行实验，不是完全由一人进行滴定。三个人的标准不同，读数会存在误差。

（2）CaCO3用HCl溶解后将其移入250ml容量瓶时少部分溶液洒在外面，引入误差。 （3） （4） （5）

【注意事项】：

（1）在制备溶液时，应先进行计算，通过计算得知应制备0.2mol/L的HCl、0.2mol/L的NaOH、和0.02mol/L的EDTA。

（2）自来水中含有Ca，本实验测定的是CaCO3的含量，因此在进行实验时要注意自来水的影响。

（3）在酸碱滴定时，将锥形瓶从电炉上取下进行冷却时，可以采用室温冷却，也可以采用水冷。当用流水进行冷却时，要避免自来水进入锥形瓶。

（4）由于EDTA与Ca2+发生配位反应，反应较慢。在滴定时，速度要慢，边滴加边摇匀，使反应充分，减小误差。

采用多种方法测定牡蛎壳中碳酸钙的含量

实 验 报 告

采用多种方法测定牡蛎壳中碳酸钙的含量

【实验目的】

⑴掌握多种测定钙的方法。

⑵学会合理的计算实验所用各种溶液的浓度。 ⑶掌握基本配制溶液和标定溶液的方法。 ⑷进一步熟悉分析化学中的滴定反应。

⑸熟练的使用酸式滴定管，碱式滴定管，移液管等仪器。 【实验原理】

通常测定钙含量的方法有多种。通常包括仪器分析法（微量）和化学分析法（常量）。仪器分析法中的原子吸收光谱法、电化学法、光度分析法、发射光谱法等都可以测定钙的含量。本实验主要用化学分析法测定牡蛎壳中碳酸钙的含量。其中用到的方法有：EDTA络合滴定法、酸碱滴定法、氧化还原法和高温煅烧法。

EDTA滴定法的原理是：样品用酸溶解后配成溶液，在一定条件下，用EDTA标准溶液滴定钙离子的含量。

在配位滴定法中，随着滴定剂的加入，金属离子浓度降低，到化学计量点附近，溶液中金属离子的浓度发生突变，也形成了滴定突跃。配位滴定可以分为直接滴定法、饭滴定法、置换滴定法、间接滴定法。配位滴定中溶液的酸碱度控制很重要。

2+

本实验测定Ca，采用EDTA的直接滴定法，选用CaCO3作为基准物质，使用钙指示剂，所以反应应该控制PH在12左右。最后溶液由酒红色变成蓝色。 反应方程式为：

+2+

CaCO3+2HCa+CO2+H2O 2+2-2-+Ca+H2YCaY+2H

酸碱滴定法的原理是：本实验采用反滴法测钙的含量。用过量的盐酸标准溶液与样品中碳酸钙反应，再用氢氧化钠的标准溶液回滴剩余盐酸，根据差量计算样品中碳酸钙的含量。

+2+

若实验直接用酸滴定即：CaCO3+2HCa+CO2+H2O无法准确的判断滴定终点，因此本实验采用返滴定法。选用酚酞作为指示剂，最后溶液颜色由无色变为红色。 反应方程式为：

+2+

CaCO3+2HCa+CO2+H2O +-H+OHH2O

另外，本实验要自己配置盐酸和氢氧化钠，需要自己准确的标定。标定NaOH采用邻苯二甲酸氢钾作为基准物质，酚酞作为指示剂。最后溶液颜色由无色变为红色。标定HCl时直接用该NaOH溶液即可，酚酞作为指示剂，最后溶液颜色由无色变为红色。

高温煅烧发的原理：碳酸钙在高温下会发生化学反应，生成氧化钙。因此可以利用氧化钙的量求碳酸钙的含量。样品放在坩埚中置于马弗炉中900度，稳定一段时间，去除挥发份、有机质，其中碳酸钙分解为氧化钙。 反应方程式为：

CaO+CO2 CaCO3

氧化还原法的原理是：经过酸处理后的样品与草酸钠反应形成沉淀。经过滤洗涤溶于热

的稀H2SO4中，用KMnO4标准溶液滴定H2C2O4。

900C

在氧化还原滴定中，随着滴定剂的加入，溶液中氧化剂和还原剂的浓度逐渐变化，有关电位也发生变化。常见的氧化还原滴定法有：高锰酸钾法、重铬酸钾法、碘量法。

2+

本实验采用的是高锰酸钾的间接滴定法。采用Na2C2O4作为基准物质。Ca先沉淀成CaC2O4，经过滤洗涤后，溶于热的稀H2SO4中，用KMnO4标准溶液滴定H2C2O4，根据所消耗的

2+

KMnO4的量球的Ca的含量。 反应方程式为：

+2+

CaCO3+2HCa+CO2+H2O Ca+C2O4CaC2O4

2+

2-

CaC2O4+2HCa+H2C2O4

-2-+2+

2MnO4+5H2C2O4+6H2Mn+10CO2+8H2O

【仪器与试剂】

电子天平、玻璃棒、洗瓶、容量瓶（250ml）、锥形瓶、碱式滴定管、酸式滴定管、电炉、 坩埚、马弗炉、硬质玻璃瓶、

去离子水、HCl、NaOH、钙指示剂、EDTA、酚酞、邻苯二甲酸氢钾、 【实验步骤】

方法一：EDTA的络合滴定法 （1）EDTA的制备与标定：

取已配置好的EDTA溶液于碱式滴定管中。用电子天平准确称取0.5gCaCO3于小烧杯中，用1-2ml去离子水润湿。逐滴加入1：1的HCl溶液，并不断搅拌。直至固体溶解变澄清。将溶液转移至250ml的容量瓶中，定容至250ml。移取25.00ml的溶液至锥形瓶中，加5ml5%NaOH溶液，加少许钙指示剂，用EDTA标定至纯蓝色，记录所用体积。平行测定2次。 （2）样品测定

用电子天平称0.5021g牡蛎壳粉末于小烧杯中，用1-2ml去离子水润湿。逐滴加入1：1的HCl溶液，并不断搅拌。直至样品溶解变澄清且无气泡产生。将溶液转移至250ml的容量瓶中，定容至250ml。移取25.00ml的溶液至锥形瓶中，加5ml5%NaOH溶液，加少许钙指示剂，用EDTA滴定至纯蓝色，记录所用体积。平行测定2次。

方法二：酸碱滴定法 （1）NaOH的制备

称取40gNaOH，加入5L去离子水，粗配成0.2mol/L的NaOH （2）NaOH的标定

用电子天平称取邻苯二甲酸氢钾1.0013g于锥形瓶中，加入25ml去离子水，滴加3滴酚酞，用制备的NaOH溶液滴定至酚酞出现红色。记录所用体积V1。

同理准确称取0.9820g邻苯二甲酸氢钾于锥形瓶中，加入30ml去离子水，滴加3滴酚酞。用制备的NaOH溶液滴定至酚酞出现红色。记录所用体积V2。 （3）HCl的制备

量取85ml浓HCl，加蒸馏水至5L。 （4）HCl的标定

移取25.00ml的HCl于锥形瓶中，滴加3滴酚酞，用已经标定好的NaOH标定直至溶液变为红色。记录所用NaOH的体积。平行测定3次，分别记录体积。 （5）样品的测定

准确称取0.2516g牡蛎壳粉末于锥形瓶中，加入40.00ml（用酸式滴定管）0.1796mol/L

+

2+

的HCl溶液。充分反应，在电炉上加热至沸腾（赶CO2）3分钟后取下冷却，在锥形瓶中滴加3滴酚酞，用已经标定的NaOH溶液滴定至酚酞出现红色。记录所用体积。平行测定三份。分别记录所用NaOH的体积。

方法三：高温煅烧法

找一个洁净瓷坩埚，称其空重W0。称取样品2g（精确至0.001g），放入洁净瓷坩埚中。连同坩埚称重W1。将坩埚放到马弗炉中从低温开始焙烧（不加盖），至900度后稳定20分钟，取出先在空气中冷却至100度以下，再加盖冷却至室温，称重W2。再减去空重（W2-W0），得到氧化钙的质量，计算碳酸钙的含量。

【数据处理】

n(KHP) : n(NaOH)=1：1

m

： CV =1：1

204.22

1.0013g

所以,C1=26.70ml0.1836mol/L

g204.22

C2=

0.9820g

26.38ml0.1823mol/L g204.22

结合其他组同学所求的浓度，最后求其平均值得CNaOH=0.1823mol/L

酸碱滴定：

n（HCl）：n（NaOH）= 1：1 CHClV HCl ：CNaOHVNaOH = 1:1

和NaOH反应的HCl的体积分别是： VHCl

=NaOH

ccNaOH

HCl

VHCl=

NaOHNaOH

HCl

VHCl=

NaOHNaOH

HCl

0.182314.18ml

=14.39ml 0.1796

0.182313.78ml

=13.99ml 0.1796

0.182314.00ml

=14.21ml 0.1796

因此，和样品中CaCO3反应的HCl的体积分别为25.61ml、26.01ml、25.79ml n(CaCO3):n(HCl)=1:2

m

:CHClVHCl=1:2 100

所以mCaCO3= CHClVHCl1002

即mCaCO3=0.179625.61ml100

g

20.2230g

mCaCO3=0.179626.01ml100

gg

20.2336g 20.2316g

mCaCO3=0.179625.79ml100

因此，牡蛎壳中所含CaCO3的含量为：

0.2230g

100%89.0%

0.2507g

0.2336g

100%92.8%

0.2516g

0.2316g

100%92.1%

0.2515g

综上所述，通过酸碱滴定测定牡蛎壳中CaCO3的含量为： （89.0%+92.8%+92.1%）/3=91.3%

n（EDTA）：n（Ca2+）=1：1

即：n（CaCO3）=n（Ca2+）=n（EDTA）

m（CaCO3）=M（CaCO3）CEDTAVEDTA

250

0.021821.35ml0.4654g 25

250gm（CaCO3）=1000.021821.33ml0.4650g

25

250gm（CaCO3）=1000.021821.31ml0.4646g

25

m（CaCO3）=100

g

因此，牡蛎壳中所含CaCO3的含量为：

0.4654g

100%92.7%

0.5021g

0.4650g

100%92.6%

0.5021g

0.4646g

100%92.5%

0.5021g

综上所述，通过EDTA。络合滴定法测得牡蛎壳中CaCO3的含量为： （92.7%+92.6%+92.5%）/3=92.6%

【结果分析】：

（1）本实验中利用酸碱滴定法测定的牡蛎壳中CaCO3的含量为91.3%，用EDTA络合滴定法测定的牡蛎壳中CaCO3的含量为92.6%。两种方法测定的结果比较接近，但相比之下用络合滴定法测定的含量较高。但是仅仅通过一组实验无法真正的得到比较。要想更好的比较哪种方法更好还需要在进行多组平行试验。

（2）牡蛎壳中含有的Fe类杂质对实验有影响，应该用三乙醇胺作为隐蔽剂，消除该影响。 （3）本实验测定Ca2+，因此选用含Ca元素的化合物CaCO3作为基准物质。

（4）在进行酸碱滴定测样品时，要使用电炉加热。目的是：①HCl的浓度比较低，加热有利于反应的进行②赶CO2，防止在用NaOH回滴时形成H2CO3，影响结果的判断。 （5） （6） （7）

【误差分析】：

（1）进行的多次平行实验，不是完全由一人进行滴定。三个人的标准不同，读数会存在误差。

（2）CaCO3用HCl溶解后将其移入250ml容量瓶时少部分溶液洒在外面，引入误差。 （3） （4） （5）

【注意事项】：

（1）在制备溶液时，应先进行计算，通过计算得知应制备0.2mol/L的HCl、0.2mol/L的NaOH、和0.02mol/L的EDTA。

（2）自来水中含有Ca，本实验测定的是CaCO3的含量，因此在进行实验时要注意自来水的影响。

（3）在酸碱滴定时，将锥形瓶从电炉上取下进行冷却时，可以采用室温冷却，也可以采用水冷。当用流水进行冷却时，要避免自来水进入锥形瓶。

（4）由于EDTA与Ca2+发生配位反应，反应较慢。在滴定时，速度要慢，边滴加边摇匀，使反应充分，减小误差。