第五章络合滴定法
1. 填空
(1) EDTA是一种氨羧络合剂,名称 ,用符号 表示,其结构式为 。配制标准溶液时一般采用EDTA二钠盐,分子式为 ,其水溶液pH为 ,可通过公式 进行计算,标准溶液常用浓度为 。
(2) 一般情况下水溶液中的EDTA总是以 等 型体存在,其中以 与金属离子形成的络合物最稳定,但仅在 时EDTA才主要以此种型体存在。除个别金属离子外。EDTA与金属离子形成络合物时,络合比都是 。
(3) K/MY称 ,它表示 络合反应进行的程度,其计算式为 。
(4) 络合滴定曲线滴定突跃 的大小取决于 。在金属离子浓度一定的条件下, 越大,突跃 ;在条件常数K/MY一定时, 越大,突跃
(5) K/MY值是判断络合滴定误差大小的重要依据。在pM/一定时,K/MY越大,络合滴定的准确度 。影响K/MY的因素有 ,其中酸度愈高 愈大,lg/MY ,减小K/MY一定时,终点误差的大小由 决定,而误差的正负由 决定。
(6) 在[H+]一定时,EDTA酸效应系数的计算公式为。
解:(1) EDTA是一种氨羧络合剂,名称 乙二胺四乙酸 HOOCCH2
为 -OOCCH
2+HNCH2CH2+NHCH2COO-CH2COOH。配制标准溶液时一般采用EDTA二钠盐,分子式为Na2H2Y2H2O,其水溶液pH为,可通过公式
[H]Ka4Ka5进行计算,标准溶液常用浓度为 0.01mol•L-1
(2) 一般情况下水溶液中的EDTA2++-2-3-和Y4-等 七种 型体存在,其中以 Y4-时EDTA才主要以此种型体存在。除个别金属离子外。EDTA与金属离子形成络合物时,络合比都是1∶1。
(3) K/MY称 条件形成常数 ,它表示 一定条件下 络合反应进行的程度,其计算式为 lgK/MYlgKMYlgMlgY。
(4) // 也越大 ;在条件常数K/MY .
(5) K/MY值是判断络合滴定误差大小的重要依据。在△pM/一定时,K/MY越大,络合滴定的准确度 越高 。影响K/MY的因素有 酸度的影响、干扰离子的影响、配位剂的影响、OH-的影响 ,其中酸度愈高, H+浓度 愈大,lg/MY 、/。在K/MY//定,而误差的正负由△pM/决定。
(6) 在[H+]一定时,EDTA酸效应系数的计算公式为
Y(H)
+[Y'][Y][HY][H2Y][H6Y]1。 [Y][Y]Y+++2. Cu2、、Zn2、、Cd2、Ni2等离子均能与NH3形成络合物,为什么不能以氨水为滴定剂用络合滴定法来测定这些离子?
++++答;由于多数金属离子的配位数为四和六。Cu2、Zn2、Cd2、Ni2等离子均能与NH3形
成络合物,络合速度慢,且络合比较复杂,以氨水为滴定剂滴定反应进行的完全程度不高。不能按照确定的化学计量关系定量完成,无法准确判断滴定终点。
3. 不经具体计算,如何通过络合物MLn的各βi值和络合剂的浓度[L]来估计溶液中络合物的主要存在型体?
答:各型体分布分数为:
0M[M]1 2nCM11[L]2[L]n[L]
1ML
… 1[L][ML]o1[L] 2nCM11[L]2[L]n[L]
[MLn]n[L]n
non[L]n 2nCM11[L]2[L]n[L]
再由[MLi]=δiCM 得,溶液中络合物的主要存在型体由δi决定。故只要那个i[L]i越大,就以配位数为i的型体存在。
+4. 已知乙酰丙酮(L)与Al3络合物的累积常数lgβ1~lgβ3分别为8.6,15.5和21.3,AlL3为
主要型体时的pL范围是多少?[AlL]与[AlL2]相等时的pL为多少?pL为10.0时铝的主要型体又是什么?
解:由1K1[ML3][ML2][ML] ,2K1K2, KKK312323[M][L][M][L][M][L]
由相邻两级络合物分布曲线的交点处有 pL=lgKi
① AlL3为主要型体时pLlgK3,lgK3lg3lg25.8
∴在pL
② [AlL][AlL2] 时, pLlgK2lg2lg16.9 ③pLlg1lgK18.6,pL10.0pL8.6
∴ Al3+为主要型体。
5. 铬蓝黑R(EBR)指示剂的H2In2-是红色,HIn2-是蓝色,In3-是橙色。它的pKa2=7.3,pKa3=13.5。它与金属离子形成的络合物MIn是红色。试问指示剂在不同的pH的范围各呈什么颜色?变化点的pH是多少?它在什么pH范围内能用作金属离子指示剂?
解:由题H2InpKa27.3HIn2pKa313.5In3
(红色) (蓝色) (橙色)
pKa27.3,pKa313.5
①pH14.5时呈橙色;
②第一变色点的pH=7.3;第二变色点的pH=13.5。
③铬蓝黑R与金属离子形成红色的络合物,适宜的酸度范围在pH=9~12之间。
6. Ca2+与PAN不显色,但在pH=10~12时,加入适量的CuY,却可以用PAN作为滴定
Ca2+的指示剂,为什么?
解:pH=10~12在PAN中加入适量的CuY,可以发生如下反应
CuY(蓝色)+PAN(黄色)+M = MY + Cu—PAN
(黄绿色) (紫红色)
Cu—PAN是一种间接指示剂,加入的EDTA与Cu2+定量络合后,稍过量的滴定剂就会夺取Cu—PAN中的Cu2+,而使PAN游离出来。
Cu—PAN+Y= CuY +PAN 表明滴定达终点
(紫红色)(黄绿色)
7. 用NaOH 标准溶液滴定FeCl3溶液中游离的HCl时,Fe3+将如何干扰?加入下列哪一种
化合物可以消除干扰?EDTA,Ca-EDTA,柠檬酸三钠,三乙醇胺。
解:由于Fe3+和NaOH溶液生成Fe(OH)3沉淀,故可以用EDTA消除干扰,EDTA和Fe3+形成络合物,稳定性大,减少了溶液中的游离的Fe3+。
8. 用EDTA滴定Ca2+、Mg2+时,可以用三乙醇胺、KCN掩蔽Fe3+,但不使用盐酸羟胺和
抗坏血酸;在pH=1滴定Bi3+,可采用盐酸羟胺或抗坏血酸掩蔽Fe3+,而三乙醇胺和KCN都不能使用,这是为什么?已知KCN严禁在pH
解:由于用EDTA滴定Ca2+、Mg2+时,pH=10,用三乙醇胺和KCN来消除,若使用盐酸羟胺和抗坏血酸,则会降低pH值,影响Ca2+、Mg2+滴定;三乙醇胺是在溶液呈微酸性时来掩蔽Fe3+,如果pH越低,则达不到掩蔽的目的;pH
9. 用EDTA连续滴定Fe3+、Al3+时,可以在下述哪个条件下进行?
a) pH=2滴定Al3+,pH=4滴定Fe3+;
b) pH=1滴定Fe3+,pH=4滴定Al3+;
c) pH=2滴定Fe3+,pH=4返滴定Al3+;
d) pH=2滴定Fe3+,pH=4间接法测Al3+。
解:可以在(c)的条件下进行。调节 pH=2~2.5,用EDTA先滴定Fe3+,此时Al3+不干扰。然后,调节溶液的pH=4.0~4.2,,再继续滴定Al3+。由于Al3+与EDTA的配位反应速度缓慢,加入过量EDTA,然后用标准溶液Zn2+回滴过量的EDTA。
10.如何检验水中是否含有金属离子?如何判断它们是Ca2+、Mg2+, 还是Al3+、Fe3+、Cu2+? 答:由于Ca2+、Mg2+、Al3+、Fe3+、Cu2+都为有色的金属离子,在溶液中加入EDTA则形成颜色更深的络合物。可以检验水中含有金属离子。在pH=10时,加入EBT,则Ca2+、Mg2+形成红色的络合物;CuY2-为深蓝色,FeY-为黄色,可分别判断是Fe3+、Cu2+。
11.若配制EDTA溶液的水中含Ca2+,判断下列情况对测定结果的影响:
(1)以CaCO3为基准物质标定EDTA,并用EDTA滴定试液中的Zn2+ ,二甲酚橙为指
示剂;
(2)以金属锌为基准物质,二甲酚橙为指示剂标定EDTA,用EDTA测定试液中的
Ca2+、Mg2+合量;
(3)以CaCO3为基准物质,络黑T为指示剂标定EDTA,用以测定试液中Ca2+、Mg2+ 合
量。
并以此例说明络合滴定中为什么标定和测定的条件要尽可能一致。
答:(1)以CaCO3为基准物质标定EDTA时,水中的Ca2+与EDTA形成络合物,,二甲酚
橙为指示剂;用EDTA滴定试液中的Zn2+时,Ca2+与EDTA形成络合物,EDTA浓度偏高,V减小,则Zn2+浓度偏低。
(2)标定时,水中的Ca2+未与EDTA形成络合物,用EDTA滴定试液中的Ca2+、Mg2+时,水中的Ca2+与EDTA形成络合物,则合量偏高。
(3)由于标定和测定都在同一酸度条件下,对测定结果无影响
12.若配制试样溶液的蒸馏水中含有少量Ca2+ ,在pH=5.5或在pH =10(氨性缓冲溶液)滴定Zn2+ ,所消耗EDTA的体积是否相同?哪种情况产生的误差大?
答:在pH=5.5时,lgK'ZnYlgKZnYlgZnlgY(H)=16.50-5.1-1.04=10.36
在pH =10(氨性缓冲溶液)滴定Zn2+ ,由于溶液中部分游离的NH3与Zn2+络合,致使滴定Zn2+不完全,消耗EDTA的量少,偏差大。
13. 将100mL0.020mol·L-1 Cu2+ 溶液与100mL0.28mol· L-1 氨水相混后,溶液中浓度最大的型体是哪一种?其平衡浓度为多少?
解:假设溶液中Cu2+与NH3形成的配合物主要是以Cu(NH3)42+形式存在。等体积相混合后,Cu2+和NH3的浓度分别为:
cCu2
cNH30.0200.010molL1 20.280.14molL1 2
1溶液中游氨的浓度为: cNH30.140.01040.10molL
查附录表五知Cu(NH3)42+配离子的:β1=1.4×104 β2=4.3×107 β3=3.4×1010
β4=4.7×1012
根据式(6-15a)M(L)11[L]2[L]3[L]4[L]
2340M[M]11 234[M']11[L]2[L]3[L]4[L]M(L)
0Cu1 11.4104(0.10)4.3107(0.10)23.41010(0.10)34.71012(0.10)4
。 =10-870
。。δ1=δ0β1[NH3]= 10-870×0.10=10-555
。。δ2=δ0β2[NH3]2= 10-870×0.102=10-307
。。δ3=δ0β3[NH3]3= 10-870×0.103=10-117
。。δ4=δ0β4[NH3]4= 10-870×0.104=10-003
因为:δ4>δ3>δ2>δ1>δ0
故溶液中主要型体为[Cu(NH3)42+]:
[Cu(NH3)4]4cCu2100.030.0109.3103molL114. 在0.010mol· L-1
Al3+ 溶液中,加氟化铵至溶液中游离F-的浓度为0.10mol· L-1,问溶液中铝的主要型体是哪一种?浓度为多少?
解:AlF63-配离子lg1~lg6分别为:
6.13;11.15;15.00;17.75;19.37;19.84
故β1~β6分别为:
1.3510;1.4110;1.0010;5.6210;2.3410;6.9210。 根据题意知 CAl30.010molL1,CF0.10molL1
根据 [1**********]2Al3111[F]2[F]6[F]26
1
11.351061011.4110111026.921019106
2.791015
再有式
(AlF2)1[F]Al31.351061012.7910153.171010
2[F]2Al31.4110111022.7910153.93106 (AlF2)
(AlF
(AlF43)3[F]3Al31.0010151032.7910152.79103 4[F]4Al35.6210171042.7910151.57101
5[F]5Al32.3410191052.7910156.53101 )(AlF52)
(AlF36)36[F]6Al36.9210191062.7910151.93101
52213 故 [AlF5]CAc3(AlF2)106.53106.5310 mol/L
所以,由上可知溶液中存在的主要型体为[AlF52],其浓度为6.5310molL。
15. 在含有Ni2+ -NH3络合物的溶液中,若Ni(NH3 )42+ 的浓度10倍于Ni(NH3)32+ 的浓度,问此体系中游离氨的浓度[NH3 ]等于多少?
解:Ni(NH3)62+配离子的lgβ1-lgβ6分别为:2.80;5.04;6.77;7.96;8.71;8.74。
得β1-β6 分别为: β1=6.31×102 β2=1.09×105 β3=5.89×106
β4=9.12×107 β5=5.13×108 β6=5.50×108
因 Ni(NH23)3313[NH3]3Ni2 (A)
Ni(NH3)423[NH3]4Ni2 (B)
[Ni(NH3)32+]=CNi2
Ni(NH
Ni(NH (C) 23)3[Ni(NH3)42+]=
由式(A)和(C)得
[Ni(NH3)32+]=
由(B)和(D)得
[Ni(NH3)42+]=CNi23)42 (D) CNi23[NH3]3NiCNi2 (E) 2
4[NH3]Ni4 (F) 2
根据式(E)和(F)并由题意得
[Ni(NH3)32+]/[Ni(NH3)42+]=4[NH3]/3=10
[NH3 ]=10β3/β4=10×5.89×106/9.12×107≈0.646 mol· L-1
16. 今由100mL0.010mol·L-1 Zn2+ 溶液,欲使其中Zn2+ 浓度降至10-9 mol· L-1 ,问需向溶液
16.7中加入固体KCN多少克?已知Zn2+-CN- 络合物的累积形成常数ß ,MKCN 4 =10
=65.12g·mol-1.
解:由题Zn2+的分析浓度cZn20.010molL
平衡浓度[Zn]10molL
设需向溶液中加入固体KCN x g
则 [CN]1291xmolL1 65.120.1
[Zn2]0cZn20102109 0107
1 [Zn(CN)]cmolL20.0104Zn与CN一次络合,则 Zn2+-2
[Zn(CN)2
16.74] 41024[Zn][CN]
[Zn(CN)2102
9.74] [CN]10216.7916.7则 [Zn]1010104
[CN-]=3.76×10-3 mol· L-1 cCN=0.010×4+3.76×10-3 =4.4×10-2 mol· L-1
x=cCN×65.12×0.100=0.29 g
17. 用CaCO3 基准物质标定EDTA溶液的浓度,称取0.1005g CaCO3 基准物质溶解后定容为100.0mL 。移取25.00mL 钙溶液,在pH=12时用钙指示剂指示终点,以待标定EDTA滴定之,用去24.90mL 。(1)计算EDTA的浓度;(2)计算EDTA对ZnO和Fe2O3的滴定度。
解:(1) 根据共反应关系应为1 :1 ,则 nCaCO3nEDTA
0.100510002524.9CEDTA 100.09100
∴CEDTA=0.01008 mol•L-1.
(2) 根据滴定度定义,得: TEDTACEDTAMZnO0.0100881.388.203104gmL1 10001000
TEDTAFe2O3CEDTAMFe2O3210000.01008159.698.048104gmL1 21000
2418. 计算在pH=1.0时草酸根的lgCO2(H)值。
解:查得 Ka15.9102,Ka26.4105
根据公式 CO2421CO2241 Ka1Ka2[H]2[H]Ka1Ka2Ka2
1
5.91026.4105
0.120.15.91025.91026.4105
4.1103
3则 lgCO2(H)lg4.1103.61 24
19. 今有pH=5.5的某溶液,其中Cd2+,Mg2+和EDTA的溶液均为1.0 ×10-2mol•L-1.对于EDTA与Cd2+的主反应,计算其αY 值。
解:以EDTA与Cd2+的主反应,受到酸效应和共存离子的影响。
查附录一之表4 , pH=5.5时,lgY(H)=5.51;
由附录一之表3可知,KCdY=1016.46, KMgY=108.7,
由于络合物的形成常数相差很大,可认为EDTA与Cd2+的反应完成时,溶液中的浓度非常低,[Mg2+]≈0.010 mol•L-1
由式(6—13)有:Y(Mg)1KMgY[Mg]110
再由式(6—14)可以得出 : 28.7102106.7 YY(H)Y(Mg)1105.51106.71106.73
20.以NH3-NH4+ 缓冲剂控制锌溶液的pH =10.0,对于EDTA滴定Zn2+的主反应,(1)计算
[NH3]=0.10mol•L-1, [CN-]=1.0×10-3mol•L-1时的αZn和 logK’ZnY值。(2)若cY=cZn=0.02000
mol•L-1,求计量点时游离Zn2+的浓度[Zn2+]等于多少?
解:(1)pH =10.0,查表lgZn(OH)2.4,Zn2+的NH3络合物的各累积常数为:
lgβ1=2.27; lgβ2=4.61; lgβ3=7.01; lgβ4=9.06
Zn2+的CN-络合物的累积常数为:lgβ4=16.7
Zn(NH)1102.270.10104.610.102107.010.103109.060.104 3
=105.10
Zn(CN)11016.7(1.0103)4104.7
ZnZn(NH)Zn(CN)Zn(OH)2105.10104.7102.42105.25 3
当溶液pH =10.0时,, lgY(H)0.45lgY,lgZn5.25 故此时
lgK'ZnY16.505.250.4510.80
(2)由计量点时cZn , Sp=cZn/2
[Zn']106.40mol/L [Zn']106.40
[Zn]5.252.21012mol/L Zn102
21.在20题提供的条件下,判断能否用0.02000mol•L-1EDTA准确滴定0.020mol•L-1Zn2+;如能直接滴定,选择EBT作指示剂是否合适?
解:查表lgKZnY16.50, cZn , Sp=cZn/2.
pH =10.0,lgY(H)0.45,lgZn(OH)2.4,lgZn5.36(由20题知)
lgK'ZnY16.505.360.4510.69
lgcZn , spK’ZnY=8.69>6
结果表明,在pH =10.0时,可以准确滴定Zn2+ .
pZn’sp=0.5(pcZn , sp+lgK’ZnY)=0.5(2.00+10.69)=6.35
由附录一之表7可知,用EBT作指示剂,当pH =10.0时,
pZnt=12.2 因为Zn2+此时有副反应,由20题知Zn105..36
根据公式有:pZn'eppZntlgZn12.25.366.84
由于pZn'ep与pZn’sp相近,可见此条件下选择EBT作指示剂是合适的
22.若溶液的 pH= 11.00,游离CN-浓度为1.0×10-2mol•L-1,计算HgY络合物的logK’HgY值。已知Hg2+-CN-络和物的逐级形成常数logK1-logK4分别为:18.00,16.70,3.83和2.98。 解:根据Hg(CN)42-配离子的各级logK值求得, Hg(CN)42-配离子的各级积累形成常数分别为:
β1=K1=1018 β2=K1·K2=5.01×1034
β3=K1·K2·K3=340×1038 β4=K1·K2·K3·K4=3.20×1041
根据公式
Hg(CN)
111[CN]2[CN]23[CN]34[CN]41 11018(102)5.011034(102)23.401038(102)33.201041(102)42.791034
故pHg(CN)33.55
得当 pH=11.0时 pY(H)0.07 将 pHg(CN)33.55和pY(H)0.07值及 logKHgY221.8值代入公式
lgK'HgY2lgKHgY2pM(L)pY(H)
=21.8-33.55-0.07
= -11.82
23.若将0.020mol•L-1EDTA与0.010mol•L-1Mg(NO3)2(两者体积相等)相混合,问在 pH=9.0时溶液中游离Mg2+的浓度是多少?
解:当EDTA溶液与Mg2+ 溶液等体积相混合之后,EDTA和Mg2+的浓度分别为:
CEDTA0.020.010.01mol/L CMg20.005mol/L 22
查表4得,当溶液pH=9.0时 ,lgY(H)1.28
再由表3得 , lgKMgY28.7
故由 lgK'MgY2lgKMgY2pY(H)
=8.7-1.28
=7.42
故 K'MgY22.63107
当EDTA与Mg2+混合后,发生如下配位反应:
Mg2+ + Y4- == MgY2-
反应前: 0.005 mol•L-1 , 0.01 mol•L-1 0
反应后: x mol•L-1 , (0.01-0.005) mol•L-1 0.005 mol•L-1
当反应达平衡时:
[MgY2]K'MgY22[Mg]cY
0.0052.63107 0.005x
181x3.8010molL2.63107
24.在pH=2.0时,用20.00 mL 0.02000mol•L-1EDTA标准溶液滴定20.00 mL 2.0×10-2mol• L-1Fe3+。问当EDTA加入19.98mL,20.00 mL和 40.00 mL 时,溶液中pFe(Ⅲ)如何变化? 解:当.pH =2.0时 lgY(H)13.51,lgKFeY25.10
根据公式 lgK'FeYlgKFeYlgY(H)25.1013.5111.59
得 K'FeY1011.593.891011
现分四个阶段计算溶液中pFe的变化情况。
1) 滴定前溶液中Fe3+的浓度为:[Fe3]0.02000molL1
pFe=-lg[Fe]=1.70
2) 滴定开始至化学计量点前
加入19.98mL EDTA时,溶液游离Fe3+的浓度为:
[Fe]30.02000.020001.00105molL1 20.0019.98
pFe=5.00
3) 化学计量点
由于FeY配位化合物比较稳定,所以到化学计量点时,Fe3+与加入的EDTA标准溶液几乎全部配位成FeY配合物。 于是:[FeY]20.000.020001.00102molL1 20.0020.00
溶液中游离Fe3+和CY的浓度相等,故
[FeY]11 3.89103[Fe]CY
1.0102
11 3.891032[Fe]
故 [Fe]1.6010molL pFe=6.80
4) 化学计量点以后各点的计算:
① 加入20.02mL EDTA时,此时EDTA过量,其浓度为:
CY3710.020.020001.00105molL1 20.0020.02
再根据
[FeY]'
KFeY
3
[Fe]CY
3
[FeY]1.0010291
或 [Fe] 2.5710molL511
CYK'FeY1.00103.8910
故 pFe=8.59
② 加入40.00mL EDTA时,此时EDTA过量,其浓度为: CY
3
20.00
0.020006.67103molL1
20.0040.00
[FeY]1.00102121
故 [Fe] 3.8510molL311
CYK'FeY6.67103.8910
pFe=11.41
25.在一定条件下,用0.01000mol•L-1EDTA滴定20.00 mL,1.0×10-2mol•L-1金属离子M。已知此时反应是完全的,在加入19.98-20.02mL时的pM值改变1个单位,计算MY络和物的K’MY. 解:加入19.98mLEDTA时:
20.0019.98
0.015106 PM5.3
39.98
加20.02mLEDTA时: PM6.3
M
'KMY
[MY]20.009.3
10 6.3
[M][Y]100.02
26.铬蓝黑R的酸解离常数Ka1=10-7.3,Ka2=10- 13.5,它与镁络和物的稳定常数KMgIn=107.6.(1)
计算pH=10.0时的pMgt;(2)以0.02000mol•L-1EDTA滴定2.0×10-2mol•L-1Mg2+,计算终点误差;(3)与例6-6的结果相比,选择那种指示剂更为合适? 解:K1
111113.51013.5 K27.3107.3 Ka210Ka110
铬蓝黑R的累积质子化常数为:
1HK11013.5 2HK1K21013.5107.31020.8
(1) pH=10.0时,
m(H)11H[H]2H[H]211013.51010.01020.81020.0103.5
pMgtlgK'MgInlgKMgInlgIn(H)7.63.54.1 (2)由(1) pH=10.0时, pMgeppMgt4.1
查表可知 lgKMgY8.7 , pH=10.0时, lgY(H)0.45 。
Mg2+ 无副反应 ,
YY(H)100.45 cMg , sp=10-2.00 mol•L-1
所以 lgK'MgYlgKMgYlgY8.70.458.25
pMgsp
pcMg,splgK'MgY
2
2.008.25
5.13
2
pMgpMgeppMgsp4.15.131.03
Et
10pMg10pMg
cMg,spK'MgY
100%
101.03101.032.00
10
8.25
100%0.8%
(3)pH=10.0时,用EBT为指示剂时, Et0.1%
为了减小终点误差,应该使指示剂变色时的pMep尽量与计量点的pMsp接近。与例6—6的结果相比,当pH=10.0时,用EBT为指示剂,pMgeppMgt5.4,与计算的
pMgsp很接近,而且在此酸度下变色敏锐,因此选择EBT为指示剂是适宜的。
27.实验证明,在pH=9.6的氨性溶液中,以铬黑T为指示剂,用0.02000mol•L-1EDTA滴定0.020mol•L-1Mg2+时,准确度很高,试通过计算Et证明之。已知lgKMg-EBT=7.0,EBT的pKa1=6.3,pKa2=11.6。
证明:由题意铬黑T的逐级质子化常数: K1
111111.61011.6 K26.3106.3 Ka210Ka110
则铬黑的累积质子化常数:
1HK11011.6 2HK1K21011.6106.31017.9
pH=9.6时,
EBT(H)11H[H]2H[H]211011.6109.61017.91019.2102.0
故 pMgtlgK'MgEBTlgKMgEBTlgEBT(H)7.02.05.0 查表可知 lgKMgY8.7 , pH=9.6时, lgY(H)0.75 。
Mg2+无副反应,YY(H)10
0.75
cMg , sp=10-2.00 mol•L-1
所以lgK'MgYlgKMgYlgY8.70.757.95
pMgsp
pcMg,splgK'MgY
2
2.007.95
4.975
2
pMgpMgeppMgsp54.9750.025
代入式(6—26b)得:
Et
10pMg10pMg
Mg,spK'MgY
100%
100.025100.0252.00
10
7.95
100%0.01%
28.在pH=5.0时,用0.002000mol•L-1EDTA滴定0.0020 mol•L-1Pb2+采用(1)HAC-NaAc缓冲剂,终点时CHAc +CAc-=0.31mol•L-1;(2)总浓度与上相同的六亚甲基四胺-HCI缓冲剂(不与Pb2+络和)分别控制溶液 的酸度,选用二甲酚橙为指示剂,计算两种情况时的终点误差,并讨论为什么终点误差不同。已知Pb2+-Ac-络和物的累积形成常数lgβ1=1.9, logβ2=3.3;pH=5.0时,lgK‘Pb-XO=7.0。 解.(1)∵ cAccHAc0.31
cAc[Ac]
pHpKalg4.74lg5.00
[HAc]0.31cAc
lg
cAc
0.31cAc
0.26 cAc0.20molL1
根据式(6—15a)得:
Pb(Ac)11[Ac]2[Ac]21101.9(100.7)103.5(100.7)2101.98
pH=5.0时,lgY(H)6.45 lgKPbY18.04
lgK'PbYlgKPbYlgPblgY18.046.451.989.61
pPbsp
pcPb,splgK'PbY
2
3.009.61
6.31
2
pPbtlgK'Pbx07.0
因为Pb2+此时有副反应,根据式(6—25)得:
pPbeppPbtlgPb7.01.985.02 pPbpPbeppPbsp5.026.311.29
代入式(6--26b)得:
Et
10pPb10pPb
cPb,spK'PbY
100%
101.29101.293.00
10
9.61
100%1%
(2) pH=5.0时,lgY(H)6.45 lgKPbY18.04
lgK'PbYlgKPbYlgY18.046.4511.59
pPb'sp
pcPb,splgK'PbY
2
311.59
7.30 2
pPb'eppPbtlgK'Pbx07.0
pPb'pPb'eppPb'sp7.07.300.30
Et
10pPb'10pPb'
cPb,spK'PbY
100%
100.30100.303.00
10
11.59
100%0.007%
29..溶液中有Al3+、 Mg2+ 、Zn2+ 三种离子(浓度均为2.0 ×10-2 mol•L-1),加入NH4F使在终点时的氟离子的浓度[F-]=0.01mol•L-1。问能否在 pH=5.0时选择滴定Zn2+。 解:查附录—之表4 ,pH=5.0时,lgY(H)6.45
由附录—之表3可知,KZnY=16.59 KAlY=16.3 KMgY=8.7 溶液中的平衡关系可表示如下:
F-Al = AlF6
2+
ZnMgH+HY,H2Y, ...H6Y
3+
AlY
pH=5.0时,lgαZn(OH)=0.0
对于Al3+ lgK'MYlgKMYlgMlgY
Al(F)11[F]2[F]23[F]34[F]45[F]56[F]6
1106.13(101)1011.15(101)21015.0(101)31017.75(101)41019..37(101)51019..84(101)63.5910141014.56
故得 lgK'AlY16.36.4514.564.71
对于Mg2+ lgK'MYlgKMYlgY
lgK'MgY8.76.452.25
对于Zn2+ lgK'MYlgKMYlgY
Y(Mg)1cMg,spK'MgY11.00102102.252.78
3
[Al]
cAl,sp
Al
3
1.0102
2.781017mol/L 143.5910
Y(Al)1[Al3]K'AlY12.781017104.715.421022
Y(Zn)Y(Al)Y(Mg)Y(H)25.4210222.78106.452106.45
lgK'ZnY16.506.4510.05
故可以在pH=5.0时选择滴定Zn2+。 30.浓度均为2.0×10-2 mol•L-1的Cd2+、 Hg2+混合溶液,欲在 pH=6.0时,用0.02000 mol•L-1EDTA滴定其中的Cd2+,试问:(1)用KI掩蔽混合溶液中的Hg2+ ,使终点时碘离子的浓度[I-]=0.010mol•L-1能否完全掩蔽?lgK’cdY为多少?(2)已知二甲酚橙与Cd2- 、Hg2+
2+
都显色,在 pH=6.0时lgK ´HG-XO=9.0, lgK’ Cd-XO=5.5,能否用二甲酚橙作滴定Cd的指示剂(即此时Hg2+是否会与指示剂显色)?(3)若能以二甲酚橙作指示剂,终点误差为多少? 解:查附录—之表2 ,Hg—I络合物的各级积累形成常数lgβ1~lgβ4分别为:
12.87, 23.82 , 27.60 和29.83
Cd—I络合物的各级积累形成常数lgβ1~lgβ4分别为: 2.10;3.43;4.49;5.41
1.70
molL1 [I-]=10-2.00 mol•L-1, cHg210
根据式得:
0Hg
2
1
11[I]2[I]23[I]34[I]4
1
12.872.0023.822.00227.602.00329.832.004
110(10)10(10)10(10)10(10)
1022.03
222.03
101.701023.73molL1 则 [Hg]sp0cHg210
可以完全掩蔽。
查附录—之表3 ,lgKCdY16.46 ,
Cd(I)1i[I]i1102.100.01103.430.012104.490.013105.410.014101.43
i
查附录—之表4 ,pH=6.0时,lgY(H)4.65
lgK'CdYlgKCdYlgCd(I)lgY(H)16.461.434.6510.38 (2) 在 pH=6.0时, 用二甲酚橙做指示剂
lgcHg,spK’HgIn=lg10-23.73×109.00=-14.73
所以在此酸度下可以用二甲酚橙作滴定Cd2+的指示剂。 (3)由(1)得 lgK'CdY10.38 pH=6.0时,
pCdsp
11
(pcCd,splgK'CdY)(2.0010.38)6.19 22
pCdeppCdt5.5
pCdpCdeppCdsp5.56.190.69 代入式(6—26b)得:
Et
10pCd10pCd
Cd,spK'CdY
100%
100.69100.692.00
10
10.38
100%0.03%
31.浓度为2.0×10-2mol•L-1的Th4+、La3+混合溶液,欲用0.02000时mol•L-1 EDTA分别滴定,试问:(1)有无可能分步滴定?(2)若在pH=3.0时滴定Th4+,能否直接准确滴定?(3)滴定Th4+后,是否可能滴定La3+?讨论滴定La3+适宜的酸度范围,已知La(OH)3的KSP=10-18.8.(4)滴定La3+时选择何种指示剂较为适宜?为什么?已知 pH≤2.5时,La3+不与二甲酚橙显色。
解:(1)查附录—之表3 ,lgKThY23.2 , lgKLaY15.50
lgKlgKThYlgKLaY7.76。
由于络合物的形成常数相差很大,可以分步滴定。
(2)pH=3.0时 ,lgY(H)10.60 由于络合物的形成常数相差很大,所以滴定Th4+时, [La3+]≈0.010 mol•L-1=10-2.00 mol•L-1
Y(La)1KLaY[La3]11015.50102.001013.50
YY(H)Y(La)11010.601013.5011013.50
lgY13.50
lgK'ThYlgKThYlgY23.213.509.7 lgcTh,spK'ThY7.76
可以在pH=3.0时直接准确滴定Th4+。
(3)已知lgKLaY15.50 ,La(OH)3的Ksp=10-18.8 , cLa=10-1.70 mol•L-1,cLa , sp=10-2.00 mol•L-1
根据式(6—28a)得: lgY(H)(max)lgcLa,spKLaY62.0015.5067.50 查附录—之表4 ,pH=4.5时,lgY(H)7.44这是滴定La3+的最高酸度。
18.8
10
2.00105.60molL1 若[La]=cLa ,最低酸度[OH]=[OH]3[La]10
3+-
Ksp
pOH=5.60 pH=8.40
滴定Th4+后,有可能滴定La3+,滴定La3+适宜的酸度范围为pH=5~8 。
(4)由(3)知,滴定La3+适宜的酸度范围为pH=5~8。二甲酚橙指示剂在pH=5~6时达到终点溶液由紫红色变为亮黄色十分敏锐。而在pH≤2.5时,La3+不与二甲酚橙显色。 32.溶解4.013g含有镓和铟化合物的试样并稀释至100.0 mL。移取10.00mL该试样调节至合适的酸度后,以0.01036 mol•L-1 EDTA滴定之,用去36.32mL。另取等体积试样用去0.01142一方面mol/L TTHA(三亚乙基四胺六乙酸)18.43 mL滴定至终点。计算试样中镓和铟的质量分数。已知镓和铟分别与TTHA形成2:1(Ga2L)和1:1(InL)络合物。
解:由题意 Ga : Y =1 : 1 In : Y = 1 : 1 (1) Ga : L =2 : 1 In : L= 1 : 1 (2) 即形成Ga2L和InL络合物, nY总=0.01036×36.32×10-3=0.0003763 mol nL总=0.01142×18.43×10-3=0.0002105mol
故 nY总- nL总=0.0003763-0.0002105=0.0001658 mol 则与镓络合的物质的量为 nGa=2(nY总- nL总)=0.0001658×2=0.0003316mol Ca%=Ga%
0.0003316MGa
4.013
100
100%5.76%
由公式A%=[(VT
1
100%MA)/S]100% 1000
得络合用去的的量: VT=
5.76%S1000
CTMA
10
1000=32.00ml
0.0103669.723
1VTCTMA
In%100%
S
1
(36.6232.00)0.01036114.818
=100%
10
4.013
1005.76%4.013
=1.28%
33. 有一矿泉水试样250.0mL,其中K +用下述反应沉淀: K+ + (C6H5)5B-=KB(C6H5 )4↓
沉淀经过滤、洗涤后溶于一种有机溶剂中,然后加入过量的的HɡY2-,则发生如下反应: 4HgY2-+(C6H5)4B-+4H2O=H3BO3+4C6H5Hg++HY3-+OH-
释出的EDTA需29.64mL0.05580mоL•L-1Mg2+溶液滴定至终点,计算矿泉水中K+的浓度,用mg•L-1表示。
解:由K++(C6H5)4B-==KB(C6H5)4
4HgY2-+(C6H5)4B-+4H2O==H3BO3+4C6H5Hg++4HY3-+OH-
知. K+:(C6H5)4B-:HY3-=1:1:4 Mg:Y=1:1
则nY=nMg=
则 nK
1
29.640.05580mol 10001
29.640.05580
mo l
4
cK
1
29.640.05580100039.10
64.7mgL1
0.25
34.称取0.5000g煤试样,熔融并使其中硫完全氧化成SO42-。溶解并除去重金属离子后。加入0.05000moL•L-1BaCl220.00mL,使生成BaSO4沉淀。过量的Ba2+用0.02500moL•L-1EDTA滴定,用去20.00mL。计算试样中硫的质量分数。 解:所加BaCl2物质的量 0.05000molL20.00ml
1
1000
11
消耗去BaCl2物质的量 0.02500molL20.00ml
1000
1
用来沉淀SO4
2
所消耗去BaCl2物质的量
1
0.05000molL20.00ml此量即为SO4
2
110.02500molL120.00ml 10001000
物质的量
故 煤样中硫的百分含量为:
110.0250020.00)MsS%100%
0.500011
(0.0500020.000.0250020.00)32.07
100%
0.5000
(0.0500020.00
=3.21%
35.称取0.5000g铜锌镁合金,溶解后配成100.0mL试液。移取25.00mL试液调至pH=6.0,用PAN作指示剂,用37.30mL0.050 00mol•L-1EDTA滴定Cu2+和Zn2+。另取25.00mL试液调至pH=10.0,加KCN掩蔽Cu2+和Zn2+后,用4.10mL等浓度的EDTA溶液滴定Mg2+。然后再滴加甲醛解蔽Zn2+,又用上述EDTA13.40mL滴定至终点。计算试样中铜、锌、镁的质量分数。
解:已知 滴定Cu2+ 、Zn2+ 和Mg2+时,所消耗去EDTA溶液的体积分别为: (37.30-13.40)mL、13.40mL和4.10mL
由教材P355表十四查得:MMg=24.30 g·mol-1、MZn=65.39 g·mol-1和MCu=63.55g·mol-1
试样的质量:m0.5000g
25.00
100.01
4.100.05000MMg
Mg%100% 25.00
0.5000
100.01
4.100.0500024.31
100%3.99% 25.00
0.5000
100.0
1
MZn
1000Zn%100% 25.00
0.5000
100.0
1
13.400.0500065.39
100%35.05% 25.00
0.5000
100.0
1
(37.3013.40)0.05000MCu
Cu%100% 25.00
0.5000
100.0
1
(37.3013.40)0.0500063.55
1000 100%60.75% 0.5000
100.0
13.400.05000
36. 称取含Fe2O3和Al2O3的试样0.2000g,将其溶解,在pH=2.0的热溶液中(50℃左右),以磺基水杨酸为指示剂,用0.020 00mol·L-1EDTA标准溶液滴定试样中的Fe3+,用去18.16mL然后将试样调至pH=3.5,加入上述EDTA标准溶液25.00mL,并加热煮沸。再调试液pH=4.5,以PAN为指示剂,趁热用CuSO4标准溶液(每毫升含CuSO4·5H2O 0.005 000g)返滴定,用去8.12mL。计算 试样中Fe2O3和Al2O3的质量分数。 解:设试样中含Fe2O3为x g。
根据 nFe2O3
1
nEDTA 2
xMFe2O3
1
CEDTAVEDTA2
x1
0.0200018.16103
159.692
x2.900102
2.900102
100%14.50% 得 Fe2O3%
0.2000
又因为 Y4-与Cu2+和Al3+同时配合存在 故 根据关系式 得
nAlY~nY4~nCu2~2nAl2O3nCuSO42nAl2O3nY4
回
nCuSO45H2O2nAl2O325.000.02103
8.120.005000103
2nAl2O325.000.02103
249.68
则 nAl2O31.687104mo l
mAl2O31.687104101.960.0172g
Al2O3%
0.0172
100%8.60%
0.2000
第五章络合滴定法
1. 填空
(1) EDTA是一种氨羧络合剂,名称 ,用符号 表示,其结构式为 。配制标准溶液时一般采用EDTA二钠盐,分子式为 ,其水溶液pH为 ,可通过公式 进行计算,标准溶液常用浓度为 。
(2) 一般情况下水溶液中的EDTA总是以 等 型体存在,其中以 与金属离子形成的络合物最稳定,但仅在 时EDTA才主要以此种型体存在。除个别金属离子外。EDTA与金属离子形成络合物时,络合比都是 。
(3) K/MY称 ,它表示 络合反应进行的程度,其计算式为 。
(4) 络合滴定曲线滴定突跃 的大小取决于 。在金属离子浓度一定的条件下, 越大,突跃 ;在条件常数K/MY一定时, 越大,突跃
(5) K/MY值是判断络合滴定误差大小的重要依据。在pM/一定时,K/MY越大,络合滴定的准确度 。影响K/MY的因素有 ,其中酸度愈高 愈大,lg/MY ,减小K/MY一定时,终点误差的大小由 决定,而误差的正负由 决定。
(6) 在[H+]一定时,EDTA酸效应系数的计算公式为。
解:(1) EDTA是一种氨羧络合剂,名称 乙二胺四乙酸 HOOCCH2
为 -OOCCH
2+HNCH2CH2+NHCH2COO-CH2COOH。配制标准溶液时一般采用EDTA二钠盐,分子式为Na2H2Y2H2O,其水溶液pH为,可通过公式
[H]Ka4Ka5进行计算,标准溶液常用浓度为 0.01mol•L-1
(2) 一般情况下水溶液中的EDTA2++-2-3-和Y4-等 七种 型体存在,其中以 Y4-时EDTA才主要以此种型体存在。除个别金属离子外。EDTA与金属离子形成络合物时,络合比都是1∶1。
(3) K/MY称 条件形成常数 ,它表示 一定条件下 络合反应进行的程度,其计算式为 lgK/MYlgKMYlgMlgY。
(4) // 也越大 ;在条件常数K/MY .
(5) K/MY值是判断络合滴定误差大小的重要依据。在△pM/一定时,K/MY越大,络合滴定的准确度 越高 。影响K/MY的因素有 酸度的影响、干扰离子的影响、配位剂的影响、OH-的影响 ,其中酸度愈高, H+浓度 愈大,lg/MY 、/。在K/MY//定,而误差的正负由△pM/决定。
(6) 在[H+]一定时,EDTA酸效应系数的计算公式为
Y(H)
+[Y'][Y][HY][H2Y][H6Y]1。 [Y][Y]Y+++2. Cu2、、Zn2、、Cd2、Ni2等离子均能与NH3形成络合物,为什么不能以氨水为滴定剂用络合滴定法来测定这些离子?
++++答;由于多数金属离子的配位数为四和六。Cu2、Zn2、Cd2、Ni2等离子均能与NH3形
成络合物,络合速度慢,且络合比较复杂,以氨水为滴定剂滴定反应进行的完全程度不高。不能按照确定的化学计量关系定量完成,无法准确判断滴定终点。
3. 不经具体计算,如何通过络合物MLn的各βi值和络合剂的浓度[L]来估计溶液中络合物的主要存在型体?
答:各型体分布分数为:
0M[M]1 2nCM11[L]2[L]n[L]
1ML
… 1[L][ML]o1[L] 2nCM11[L]2[L]n[L]
[MLn]n[L]n
non[L]n 2nCM11[L]2[L]n[L]
再由[MLi]=δiCM 得,溶液中络合物的主要存在型体由δi决定。故只要那个i[L]i越大,就以配位数为i的型体存在。
+4. 已知乙酰丙酮(L)与Al3络合物的累积常数lgβ1~lgβ3分别为8.6,15.5和21.3,AlL3为
主要型体时的pL范围是多少?[AlL]与[AlL2]相等时的pL为多少?pL为10.0时铝的主要型体又是什么?
解:由1K1[ML3][ML2][ML] ,2K1K2, KKK312323[M][L][M][L][M][L]
由相邻两级络合物分布曲线的交点处有 pL=lgKi
① AlL3为主要型体时pLlgK3,lgK3lg3lg25.8
∴在pL
② [AlL][AlL2] 时, pLlgK2lg2lg16.9 ③pLlg1lgK18.6,pL10.0pL8.6
∴ Al3+为主要型体。
5. 铬蓝黑R(EBR)指示剂的H2In2-是红色,HIn2-是蓝色,In3-是橙色。它的pKa2=7.3,pKa3=13.5。它与金属离子形成的络合物MIn是红色。试问指示剂在不同的pH的范围各呈什么颜色?变化点的pH是多少?它在什么pH范围内能用作金属离子指示剂?
解:由题H2InpKa27.3HIn2pKa313.5In3
(红色) (蓝色) (橙色)
pKa27.3,pKa313.5
①pH14.5时呈橙色;
②第一变色点的pH=7.3;第二变色点的pH=13.5。
③铬蓝黑R与金属离子形成红色的络合物,适宜的酸度范围在pH=9~12之间。
6. Ca2+与PAN不显色,但在pH=10~12时,加入适量的CuY,却可以用PAN作为滴定
Ca2+的指示剂,为什么?
解:pH=10~12在PAN中加入适量的CuY,可以发生如下反应
CuY(蓝色)+PAN(黄色)+M = MY + Cu—PAN
(黄绿色) (紫红色)
Cu—PAN是一种间接指示剂,加入的EDTA与Cu2+定量络合后,稍过量的滴定剂就会夺取Cu—PAN中的Cu2+,而使PAN游离出来。
Cu—PAN+Y= CuY +PAN 表明滴定达终点
(紫红色)(黄绿色)
7. 用NaOH 标准溶液滴定FeCl3溶液中游离的HCl时,Fe3+将如何干扰?加入下列哪一种
化合物可以消除干扰?EDTA,Ca-EDTA,柠檬酸三钠,三乙醇胺。
解:由于Fe3+和NaOH溶液生成Fe(OH)3沉淀,故可以用EDTA消除干扰,EDTA和Fe3+形成络合物,稳定性大,减少了溶液中的游离的Fe3+。
8. 用EDTA滴定Ca2+、Mg2+时,可以用三乙醇胺、KCN掩蔽Fe3+,但不使用盐酸羟胺和
抗坏血酸;在pH=1滴定Bi3+,可采用盐酸羟胺或抗坏血酸掩蔽Fe3+,而三乙醇胺和KCN都不能使用,这是为什么?已知KCN严禁在pH
解:由于用EDTA滴定Ca2+、Mg2+时,pH=10,用三乙醇胺和KCN来消除,若使用盐酸羟胺和抗坏血酸,则会降低pH值,影响Ca2+、Mg2+滴定;三乙醇胺是在溶液呈微酸性时来掩蔽Fe3+,如果pH越低,则达不到掩蔽的目的;pH
9. 用EDTA连续滴定Fe3+、Al3+时,可以在下述哪个条件下进行?
a) pH=2滴定Al3+,pH=4滴定Fe3+;
b) pH=1滴定Fe3+,pH=4滴定Al3+;
c) pH=2滴定Fe3+,pH=4返滴定Al3+;
d) pH=2滴定Fe3+,pH=4间接法测Al3+。
解:可以在(c)的条件下进行。调节 pH=2~2.5,用EDTA先滴定Fe3+,此时Al3+不干扰。然后,调节溶液的pH=4.0~4.2,,再继续滴定Al3+。由于Al3+与EDTA的配位反应速度缓慢,加入过量EDTA,然后用标准溶液Zn2+回滴过量的EDTA。
10.如何检验水中是否含有金属离子?如何判断它们是Ca2+、Mg2+, 还是Al3+、Fe3+、Cu2+? 答:由于Ca2+、Mg2+、Al3+、Fe3+、Cu2+都为有色的金属离子,在溶液中加入EDTA则形成颜色更深的络合物。可以检验水中含有金属离子。在pH=10时,加入EBT,则Ca2+、Mg2+形成红色的络合物;CuY2-为深蓝色,FeY-为黄色,可分别判断是Fe3+、Cu2+。
11.若配制EDTA溶液的水中含Ca2+,判断下列情况对测定结果的影响:
(1)以CaCO3为基准物质标定EDTA,并用EDTA滴定试液中的Zn2+ ,二甲酚橙为指
示剂;
(2)以金属锌为基准物质,二甲酚橙为指示剂标定EDTA,用EDTA测定试液中的
Ca2+、Mg2+合量;
(3)以CaCO3为基准物质,络黑T为指示剂标定EDTA,用以测定试液中Ca2+、Mg2+ 合
量。
并以此例说明络合滴定中为什么标定和测定的条件要尽可能一致。
答:(1)以CaCO3为基准物质标定EDTA时,水中的Ca2+与EDTA形成络合物,,二甲酚
橙为指示剂;用EDTA滴定试液中的Zn2+时,Ca2+与EDTA形成络合物,EDTA浓度偏高,V减小,则Zn2+浓度偏低。
(2)标定时,水中的Ca2+未与EDTA形成络合物,用EDTA滴定试液中的Ca2+、Mg2+时,水中的Ca2+与EDTA形成络合物,则合量偏高。
(3)由于标定和测定都在同一酸度条件下,对测定结果无影响
12.若配制试样溶液的蒸馏水中含有少量Ca2+ ,在pH=5.5或在pH =10(氨性缓冲溶液)滴定Zn2+ ,所消耗EDTA的体积是否相同?哪种情况产生的误差大?
答:在pH=5.5时,lgK'ZnYlgKZnYlgZnlgY(H)=16.50-5.1-1.04=10.36
在pH =10(氨性缓冲溶液)滴定Zn2+ ,由于溶液中部分游离的NH3与Zn2+络合,致使滴定Zn2+不完全,消耗EDTA的量少,偏差大。
13. 将100mL0.020mol·L-1 Cu2+ 溶液与100mL0.28mol· L-1 氨水相混后,溶液中浓度最大的型体是哪一种?其平衡浓度为多少?
解:假设溶液中Cu2+与NH3形成的配合物主要是以Cu(NH3)42+形式存在。等体积相混合后,Cu2+和NH3的浓度分别为:
cCu2
cNH30.0200.010molL1 20.280.14molL1 2
1溶液中游氨的浓度为: cNH30.140.01040.10molL
查附录表五知Cu(NH3)42+配离子的:β1=1.4×104 β2=4.3×107 β3=3.4×1010
β4=4.7×1012
根据式(6-15a)M(L)11[L]2[L]3[L]4[L]
2340M[M]11 234[M']11[L]2[L]3[L]4[L]M(L)
0Cu1 11.4104(0.10)4.3107(0.10)23.41010(0.10)34.71012(0.10)4
。 =10-870
。。δ1=δ0β1[NH3]= 10-870×0.10=10-555
。。δ2=δ0β2[NH3]2= 10-870×0.102=10-307
。。δ3=δ0β3[NH3]3= 10-870×0.103=10-117
。。δ4=δ0β4[NH3]4= 10-870×0.104=10-003
因为:δ4>δ3>δ2>δ1>δ0
故溶液中主要型体为[Cu(NH3)42+]:
[Cu(NH3)4]4cCu2100.030.0109.3103molL114. 在0.010mol· L-1
Al3+ 溶液中,加氟化铵至溶液中游离F-的浓度为0.10mol· L-1,问溶液中铝的主要型体是哪一种?浓度为多少?
解:AlF63-配离子lg1~lg6分别为:
6.13;11.15;15.00;17.75;19.37;19.84
故β1~β6分别为:
1.3510;1.4110;1.0010;5.6210;2.3410;6.9210。 根据题意知 CAl30.010molL1,CF0.10molL1
根据 [1**********]2Al3111[F]2[F]6[F]26
1
11.351061011.4110111026.921019106
2.791015
再有式
(AlF2)1[F]Al31.351061012.7910153.171010
2[F]2Al31.4110111022.7910153.93106 (AlF2)
(AlF
(AlF43)3[F]3Al31.0010151032.7910152.79103 4[F]4Al35.6210171042.7910151.57101
5[F]5Al32.3410191052.7910156.53101 )(AlF52)
(AlF36)36[F]6Al36.9210191062.7910151.93101
52213 故 [AlF5]CAc3(AlF2)106.53106.5310 mol/L
所以,由上可知溶液中存在的主要型体为[AlF52],其浓度为6.5310molL。
15. 在含有Ni2+ -NH3络合物的溶液中,若Ni(NH3 )42+ 的浓度10倍于Ni(NH3)32+ 的浓度,问此体系中游离氨的浓度[NH3 ]等于多少?
解:Ni(NH3)62+配离子的lgβ1-lgβ6分别为:2.80;5.04;6.77;7.96;8.71;8.74。
得β1-β6 分别为: β1=6.31×102 β2=1.09×105 β3=5.89×106
β4=9.12×107 β5=5.13×108 β6=5.50×108
因 Ni(NH23)3313[NH3]3Ni2 (A)
Ni(NH3)423[NH3]4Ni2 (B)
[Ni(NH3)32+]=CNi2
Ni(NH
Ni(NH (C) 23)3[Ni(NH3)42+]=
由式(A)和(C)得
[Ni(NH3)32+]=
由(B)和(D)得
[Ni(NH3)42+]=CNi23)42 (D) CNi23[NH3]3NiCNi2 (E) 2
4[NH3]Ni4 (F) 2
根据式(E)和(F)并由题意得
[Ni(NH3)32+]/[Ni(NH3)42+]=4[NH3]/3=10
[NH3 ]=10β3/β4=10×5.89×106/9.12×107≈0.646 mol· L-1
16. 今由100mL0.010mol·L-1 Zn2+ 溶液,欲使其中Zn2+ 浓度降至10-9 mol· L-1 ,问需向溶液
16.7中加入固体KCN多少克?已知Zn2+-CN- 络合物的累积形成常数ß ,MKCN 4 =10
=65.12g·mol-1.
解:由题Zn2+的分析浓度cZn20.010molL
平衡浓度[Zn]10molL
设需向溶液中加入固体KCN x g
则 [CN]1291xmolL1 65.120.1
[Zn2]0cZn20102109 0107
1 [Zn(CN)]cmolL20.0104Zn与CN一次络合,则 Zn2+-2
[Zn(CN)2
16.74] 41024[Zn][CN]
[Zn(CN)2102
9.74] [CN]10216.7916.7则 [Zn]1010104
[CN-]=3.76×10-3 mol· L-1 cCN=0.010×4+3.76×10-3 =4.4×10-2 mol· L-1
x=cCN×65.12×0.100=0.29 g
17. 用CaCO3 基准物质标定EDTA溶液的浓度,称取0.1005g CaCO3 基准物质溶解后定容为100.0mL 。移取25.00mL 钙溶液,在pH=12时用钙指示剂指示终点,以待标定EDTA滴定之,用去24.90mL 。(1)计算EDTA的浓度;(2)计算EDTA对ZnO和Fe2O3的滴定度。
解:(1) 根据共反应关系应为1 :1 ,则 nCaCO3nEDTA
0.100510002524.9CEDTA 100.09100
∴CEDTA=0.01008 mol•L-1.
(2) 根据滴定度定义,得: TEDTACEDTAMZnO0.0100881.388.203104gmL1 10001000
TEDTAFe2O3CEDTAMFe2O3210000.01008159.698.048104gmL1 21000
2418. 计算在pH=1.0时草酸根的lgCO2(H)值。
解:查得 Ka15.9102,Ka26.4105
根据公式 CO2421CO2241 Ka1Ka2[H]2[H]Ka1Ka2Ka2
1
5.91026.4105
0.120.15.91025.91026.4105
4.1103
3则 lgCO2(H)lg4.1103.61 24
19. 今有pH=5.5的某溶液,其中Cd2+,Mg2+和EDTA的溶液均为1.0 ×10-2mol•L-1.对于EDTA与Cd2+的主反应,计算其αY 值。
解:以EDTA与Cd2+的主反应,受到酸效应和共存离子的影响。
查附录一之表4 , pH=5.5时,lgY(H)=5.51;
由附录一之表3可知,KCdY=1016.46, KMgY=108.7,
由于络合物的形成常数相差很大,可认为EDTA与Cd2+的反应完成时,溶液中的浓度非常低,[Mg2+]≈0.010 mol•L-1
由式(6—13)有:Y(Mg)1KMgY[Mg]110
再由式(6—14)可以得出 : 28.7102106.7 YY(H)Y(Mg)1105.51106.71106.73
20.以NH3-NH4+ 缓冲剂控制锌溶液的pH =10.0,对于EDTA滴定Zn2+的主反应,(1)计算
[NH3]=0.10mol•L-1, [CN-]=1.0×10-3mol•L-1时的αZn和 logK’ZnY值。(2)若cY=cZn=0.02000
mol•L-1,求计量点时游离Zn2+的浓度[Zn2+]等于多少?
解:(1)pH =10.0,查表lgZn(OH)2.4,Zn2+的NH3络合物的各累积常数为:
lgβ1=2.27; lgβ2=4.61; lgβ3=7.01; lgβ4=9.06
Zn2+的CN-络合物的累积常数为:lgβ4=16.7
Zn(NH)1102.270.10104.610.102107.010.103109.060.104 3
=105.10
Zn(CN)11016.7(1.0103)4104.7
ZnZn(NH)Zn(CN)Zn(OH)2105.10104.7102.42105.25 3
当溶液pH =10.0时,, lgY(H)0.45lgY,lgZn5.25 故此时
lgK'ZnY16.505.250.4510.80
(2)由计量点时cZn , Sp=cZn/2
[Zn']106.40mol/L [Zn']106.40
[Zn]5.252.21012mol/L Zn102
21.在20题提供的条件下,判断能否用0.02000mol•L-1EDTA准确滴定0.020mol•L-1Zn2+;如能直接滴定,选择EBT作指示剂是否合适?
解:查表lgKZnY16.50, cZn , Sp=cZn/2.
pH =10.0,lgY(H)0.45,lgZn(OH)2.4,lgZn5.36(由20题知)
lgK'ZnY16.505.360.4510.69
lgcZn , spK’ZnY=8.69>6
结果表明,在pH =10.0时,可以准确滴定Zn2+ .
pZn’sp=0.5(pcZn , sp+lgK’ZnY)=0.5(2.00+10.69)=6.35
由附录一之表7可知,用EBT作指示剂,当pH =10.0时,
pZnt=12.2 因为Zn2+此时有副反应,由20题知Zn105..36
根据公式有:pZn'eppZntlgZn12.25.366.84
由于pZn'ep与pZn’sp相近,可见此条件下选择EBT作指示剂是合适的
22.若溶液的 pH= 11.00,游离CN-浓度为1.0×10-2mol•L-1,计算HgY络合物的logK’HgY值。已知Hg2+-CN-络和物的逐级形成常数logK1-logK4分别为:18.00,16.70,3.83和2.98。 解:根据Hg(CN)42-配离子的各级logK值求得, Hg(CN)42-配离子的各级积累形成常数分别为:
β1=K1=1018 β2=K1·K2=5.01×1034
β3=K1·K2·K3=340×1038 β4=K1·K2·K3·K4=3.20×1041
根据公式
Hg(CN)
111[CN]2[CN]23[CN]34[CN]41 11018(102)5.011034(102)23.401038(102)33.201041(102)42.791034
故pHg(CN)33.55
得当 pH=11.0时 pY(H)0.07 将 pHg(CN)33.55和pY(H)0.07值及 logKHgY221.8值代入公式
lgK'HgY2lgKHgY2pM(L)pY(H)
=21.8-33.55-0.07
= -11.82
23.若将0.020mol•L-1EDTA与0.010mol•L-1Mg(NO3)2(两者体积相等)相混合,问在 pH=9.0时溶液中游离Mg2+的浓度是多少?
解:当EDTA溶液与Mg2+ 溶液等体积相混合之后,EDTA和Mg2+的浓度分别为:
CEDTA0.020.010.01mol/L CMg20.005mol/L 22
查表4得,当溶液pH=9.0时 ,lgY(H)1.28
再由表3得 , lgKMgY28.7
故由 lgK'MgY2lgKMgY2pY(H)
=8.7-1.28
=7.42
故 K'MgY22.63107
当EDTA与Mg2+混合后,发生如下配位反应:
Mg2+ + Y4- == MgY2-
反应前: 0.005 mol•L-1 , 0.01 mol•L-1 0
反应后: x mol•L-1 , (0.01-0.005) mol•L-1 0.005 mol•L-1
当反应达平衡时:
[MgY2]K'MgY22[Mg]cY
0.0052.63107 0.005x
181x3.8010molL2.63107
24.在pH=2.0时,用20.00 mL 0.02000mol•L-1EDTA标准溶液滴定20.00 mL 2.0×10-2mol• L-1Fe3+。问当EDTA加入19.98mL,20.00 mL和 40.00 mL 时,溶液中pFe(Ⅲ)如何变化? 解:当.pH =2.0时 lgY(H)13.51,lgKFeY25.10
根据公式 lgK'FeYlgKFeYlgY(H)25.1013.5111.59
得 K'FeY1011.593.891011
现分四个阶段计算溶液中pFe的变化情况。
1) 滴定前溶液中Fe3+的浓度为:[Fe3]0.02000molL1
pFe=-lg[Fe]=1.70
2) 滴定开始至化学计量点前
加入19.98mL EDTA时,溶液游离Fe3+的浓度为:
[Fe]30.02000.020001.00105molL1 20.0019.98
pFe=5.00
3) 化学计量点
由于FeY配位化合物比较稳定,所以到化学计量点时,Fe3+与加入的EDTA标准溶液几乎全部配位成FeY配合物。 于是:[FeY]20.000.020001.00102molL1 20.0020.00
溶液中游离Fe3+和CY的浓度相等,故
[FeY]11 3.89103[Fe]CY
1.0102
11 3.891032[Fe]
故 [Fe]1.6010molL pFe=6.80
4) 化学计量点以后各点的计算:
① 加入20.02mL EDTA时,此时EDTA过量,其浓度为:
CY3710.020.020001.00105molL1 20.0020.02
再根据
[FeY]'
KFeY
3
[Fe]CY
3
[FeY]1.0010291
或 [Fe] 2.5710molL511
CYK'FeY1.00103.8910
故 pFe=8.59
② 加入40.00mL EDTA时,此时EDTA过量,其浓度为: CY
3
20.00
0.020006.67103molL1
20.0040.00
[FeY]1.00102121
故 [Fe] 3.8510molL311
CYK'FeY6.67103.8910
pFe=11.41
25.在一定条件下,用0.01000mol•L-1EDTA滴定20.00 mL,1.0×10-2mol•L-1金属离子M。已知此时反应是完全的,在加入19.98-20.02mL时的pM值改变1个单位,计算MY络和物的K’MY. 解:加入19.98mLEDTA时:
20.0019.98
0.015106 PM5.3
39.98
加20.02mLEDTA时: PM6.3
M
'KMY
[MY]20.009.3
10 6.3
[M][Y]100.02
26.铬蓝黑R的酸解离常数Ka1=10-7.3,Ka2=10- 13.5,它与镁络和物的稳定常数KMgIn=107.6.(1)
计算pH=10.0时的pMgt;(2)以0.02000mol•L-1EDTA滴定2.0×10-2mol•L-1Mg2+,计算终点误差;(3)与例6-6的结果相比,选择那种指示剂更为合适? 解:K1
111113.51013.5 K27.3107.3 Ka210Ka110
铬蓝黑R的累积质子化常数为:
1HK11013.5 2HK1K21013.5107.31020.8
(1) pH=10.0时,
m(H)11H[H]2H[H]211013.51010.01020.81020.0103.5
pMgtlgK'MgInlgKMgInlgIn(H)7.63.54.1 (2)由(1) pH=10.0时, pMgeppMgt4.1
查表可知 lgKMgY8.7 , pH=10.0时, lgY(H)0.45 。
Mg2+ 无副反应 ,
YY(H)100.45 cMg , sp=10-2.00 mol•L-1
所以 lgK'MgYlgKMgYlgY8.70.458.25
pMgsp
pcMg,splgK'MgY
2
2.008.25
5.13
2
pMgpMgeppMgsp4.15.131.03
Et
10pMg10pMg
cMg,spK'MgY
100%
101.03101.032.00
10
8.25
100%0.8%
(3)pH=10.0时,用EBT为指示剂时, Et0.1%
为了减小终点误差,应该使指示剂变色时的pMep尽量与计量点的pMsp接近。与例6—6的结果相比,当pH=10.0时,用EBT为指示剂,pMgeppMgt5.4,与计算的
pMgsp很接近,而且在此酸度下变色敏锐,因此选择EBT为指示剂是适宜的。
27.实验证明,在pH=9.6的氨性溶液中,以铬黑T为指示剂,用0.02000mol•L-1EDTA滴定0.020mol•L-1Mg2+时,准确度很高,试通过计算Et证明之。已知lgKMg-EBT=7.0,EBT的pKa1=6.3,pKa2=11.6。
证明:由题意铬黑T的逐级质子化常数: K1
111111.61011.6 K26.3106.3 Ka210Ka110
则铬黑的累积质子化常数:
1HK11011.6 2HK1K21011.6106.31017.9
pH=9.6时,
EBT(H)11H[H]2H[H]211011.6109.61017.91019.2102.0
故 pMgtlgK'MgEBTlgKMgEBTlgEBT(H)7.02.05.0 查表可知 lgKMgY8.7 , pH=9.6时, lgY(H)0.75 。
Mg2+无副反应,YY(H)10
0.75
cMg , sp=10-2.00 mol•L-1
所以lgK'MgYlgKMgYlgY8.70.757.95
pMgsp
pcMg,splgK'MgY
2
2.007.95
4.975
2
pMgpMgeppMgsp54.9750.025
代入式(6—26b)得:
Et
10pMg10pMg
Mg,spK'MgY
100%
100.025100.0252.00
10
7.95
100%0.01%
28.在pH=5.0时,用0.002000mol•L-1EDTA滴定0.0020 mol•L-1Pb2+采用(1)HAC-NaAc缓冲剂,终点时CHAc +CAc-=0.31mol•L-1;(2)总浓度与上相同的六亚甲基四胺-HCI缓冲剂(不与Pb2+络和)分别控制溶液 的酸度,选用二甲酚橙为指示剂,计算两种情况时的终点误差,并讨论为什么终点误差不同。已知Pb2+-Ac-络和物的累积形成常数lgβ1=1.9, logβ2=3.3;pH=5.0时,lgK‘Pb-XO=7.0。 解.(1)∵ cAccHAc0.31
cAc[Ac]
pHpKalg4.74lg5.00
[HAc]0.31cAc
lg
cAc
0.31cAc
0.26 cAc0.20molL1
根据式(6—15a)得:
Pb(Ac)11[Ac]2[Ac]21101.9(100.7)103.5(100.7)2101.98
pH=5.0时,lgY(H)6.45 lgKPbY18.04
lgK'PbYlgKPbYlgPblgY18.046.451.989.61
pPbsp
pcPb,splgK'PbY
2
3.009.61
6.31
2
pPbtlgK'Pbx07.0
因为Pb2+此时有副反应,根据式(6—25)得:
pPbeppPbtlgPb7.01.985.02 pPbpPbeppPbsp5.026.311.29
代入式(6--26b)得:
Et
10pPb10pPb
cPb,spK'PbY
100%
101.29101.293.00
10
9.61
100%1%
(2) pH=5.0时,lgY(H)6.45 lgKPbY18.04
lgK'PbYlgKPbYlgY18.046.4511.59
pPb'sp
pcPb,splgK'PbY
2
311.59
7.30 2
pPb'eppPbtlgK'Pbx07.0
pPb'pPb'eppPb'sp7.07.300.30
Et
10pPb'10pPb'
cPb,spK'PbY
100%
100.30100.303.00
10
11.59
100%0.007%
29..溶液中有Al3+、 Mg2+ 、Zn2+ 三种离子(浓度均为2.0 ×10-2 mol•L-1),加入NH4F使在终点时的氟离子的浓度[F-]=0.01mol•L-1。问能否在 pH=5.0时选择滴定Zn2+。 解:查附录—之表4 ,pH=5.0时,lgY(H)6.45
由附录—之表3可知,KZnY=16.59 KAlY=16.3 KMgY=8.7 溶液中的平衡关系可表示如下:
F-Al = AlF6
2+
ZnMgH+HY,H2Y, ...H6Y
3+
AlY
pH=5.0时,lgαZn(OH)=0.0
对于Al3+ lgK'MYlgKMYlgMlgY
Al(F)11[F]2[F]23[F]34[F]45[F]56[F]6
1106.13(101)1011.15(101)21015.0(101)31017.75(101)41019..37(101)51019..84(101)63.5910141014.56
故得 lgK'AlY16.36.4514.564.71
对于Mg2+ lgK'MYlgKMYlgY
lgK'MgY8.76.452.25
对于Zn2+ lgK'MYlgKMYlgY
Y(Mg)1cMg,spK'MgY11.00102102.252.78
3
[Al]
cAl,sp
Al
3
1.0102
2.781017mol/L 143.5910
Y(Al)1[Al3]K'AlY12.781017104.715.421022
Y(Zn)Y(Al)Y(Mg)Y(H)25.4210222.78106.452106.45
lgK'ZnY16.506.4510.05
故可以在pH=5.0时选择滴定Zn2+。 30.浓度均为2.0×10-2 mol•L-1的Cd2+、 Hg2+混合溶液,欲在 pH=6.0时,用0.02000 mol•L-1EDTA滴定其中的Cd2+,试问:(1)用KI掩蔽混合溶液中的Hg2+ ,使终点时碘离子的浓度[I-]=0.010mol•L-1能否完全掩蔽?lgK’cdY为多少?(2)已知二甲酚橙与Cd2- 、Hg2+
2+
都显色,在 pH=6.0时lgK ´HG-XO=9.0, lgK’ Cd-XO=5.5,能否用二甲酚橙作滴定Cd的指示剂(即此时Hg2+是否会与指示剂显色)?(3)若能以二甲酚橙作指示剂,终点误差为多少? 解:查附录—之表2 ,Hg—I络合物的各级积累形成常数lgβ1~lgβ4分别为:
12.87, 23.82 , 27.60 和29.83
Cd—I络合物的各级积累形成常数lgβ1~lgβ4分别为: 2.10;3.43;4.49;5.41
1.70
molL1 [I-]=10-2.00 mol•L-1, cHg210
根据式得:
0Hg
2
1
11[I]2[I]23[I]34[I]4
1
12.872.0023.822.00227.602.00329.832.004
110(10)10(10)10(10)10(10)
1022.03
222.03
101.701023.73molL1 则 [Hg]sp0cHg210
可以完全掩蔽。
查附录—之表3 ,lgKCdY16.46 ,
Cd(I)1i[I]i1102.100.01103.430.012104.490.013105.410.014101.43
i
查附录—之表4 ,pH=6.0时,lgY(H)4.65
lgK'CdYlgKCdYlgCd(I)lgY(H)16.461.434.6510.38 (2) 在 pH=6.0时, 用二甲酚橙做指示剂
lgcHg,spK’HgIn=lg10-23.73×109.00=-14.73
所以在此酸度下可以用二甲酚橙作滴定Cd2+的指示剂。 (3)由(1)得 lgK'CdY10.38 pH=6.0时,
pCdsp
11
(pcCd,splgK'CdY)(2.0010.38)6.19 22
pCdeppCdt5.5
pCdpCdeppCdsp5.56.190.69 代入式(6—26b)得:
Et
10pCd10pCd
Cd,spK'CdY
100%
100.69100.692.00
10
10.38
100%0.03%
31.浓度为2.0×10-2mol•L-1的Th4+、La3+混合溶液,欲用0.02000时mol•L-1 EDTA分别滴定,试问:(1)有无可能分步滴定?(2)若在pH=3.0时滴定Th4+,能否直接准确滴定?(3)滴定Th4+后,是否可能滴定La3+?讨论滴定La3+适宜的酸度范围,已知La(OH)3的KSP=10-18.8.(4)滴定La3+时选择何种指示剂较为适宜?为什么?已知 pH≤2.5时,La3+不与二甲酚橙显色。
解:(1)查附录—之表3 ,lgKThY23.2 , lgKLaY15.50
lgKlgKThYlgKLaY7.76。
由于络合物的形成常数相差很大,可以分步滴定。
(2)pH=3.0时 ,lgY(H)10.60 由于络合物的形成常数相差很大,所以滴定Th4+时, [La3+]≈0.010 mol•L-1=10-2.00 mol•L-1
Y(La)1KLaY[La3]11015.50102.001013.50
YY(H)Y(La)11010.601013.5011013.50
lgY13.50
lgK'ThYlgKThYlgY23.213.509.7 lgcTh,spK'ThY7.76
可以在pH=3.0时直接准确滴定Th4+。
(3)已知lgKLaY15.50 ,La(OH)3的Ksp=10-18.8 , cLa=10-1.70 mol•L-1,cLa , sp=10-2.00 mol•L-1
根据式(6—28a)得: lgY(H)(max)lgcLa,spKLaY62.0015.5067.50 查附录—之表4 ,pH=4.5时,lgY(H)7.44这是滴定La3+的最高酸度。
18.8
10
2.00105.60molL1 若[La]=cLa ,最低酸度[OH]=[OH]3[La]10
3+-
Ksp
pOH=5.60 pH=8.40
滴定Th4+后,有可能滴定La3+,滴定La3+适宜的酸度范围为pH=5~8 。
(4)由(3)知,滴定La3+适宜的酸度范围为pH=5~8。二甲酚橙指示剂在pH=5~6时达到终点溶液由紫红色变为亮黄色十分敏锐。而在pH≤2.5时,La3+不与二甲酚橙显色。 32.溶解4.013g含有镓和铟化合物的试样并稀释至100.0 mL。移取10.00mL该试样调节至合适的酸度后,以0.01036 mol•L-1 EDTA滴定之,用去36.32mL。另取等体积试样用去0.01142一方面mol/L TTHA(三亚乙基四胺六乙酸)18.43 mL滴定至终点。计算试样中镓和铟的质量分数。已知镓和铟分别与TTHA形成2:1(Ga2L)和1:1(InL)络合物。
解:由题意 Ga : Y =1 : 1 In : Y = 1 : 1 (1) Ga : L =2 : 1 In : L= 1 : 1 (2) 即形成Ga2L和InL络合物, nY总=0.01036×36.32×10-3=0.0003763 mol nL总=0.01142×18.43×10-3=0.0002105mol
故 nY总- nL总=0.0003763-0.0002105=0.0001658 mol 则与镓络合的物质的量为 nGa=2(nY总- nL总)=0.0001658×2=0.0003316mol Ca%=Ga%
0.0003316MGa
4.013
100
100%5.76%
由公式A%=[(VT
1
100%MA)/S]100% 1000
得络合用去的的量: VT=
5.76%S1000
CTMA
10
1000=32.00ml
0.0103669.723
1VTCTMA
In%100%
S
1
(36.6232.00)0.01036114.818
=100%
10
4.013
1005.76%4.013
=1.28%
33. 有一矿泉水试样250.0mL,其中K +用下述反应沉淀: K+ + (C6H5)5B-=KB(C6H5 )4↓
沉淀经过滤、洗涤后溶于一种有机溶剂中,然后加入过量的的HɡY2-,则发生如下反应: 4HgY2-+(C6H5)4B-+4H2O=H3BO3+4C6H5Hg++HY3-+OH-
释出的EDTA需29.64mL0.05580mоL•L-1Mg2+溶液滴定至终点,计算矿泉水中K+的浓度,用mg•L-1表示。
解:由K++(C6H5)4B-==KB(C6H5)4
4HgY2-+(C6H5)4B-+4H2O==H3BO3+4C6H5Hg++4HY3-+OH-
知. K+:(C6H5)4B-:HY3-=1:1:4 Mg:Y=1:1
则nY=nMg=
则 nK
1
29.640.05580mol 10001
29.640.05580
mo l
4
cK
1
29.640.05580100039.10
64.7mgL1
0.25
34.称取0.5000g煤试样,熔融并使其中硫完全氧化成SO42-。溶解并除去重金属离子后。加入0.05000moL•L-1BaCl220.00mL,使生成BaSO4沉淀。过量的Ba2+用0.02500moL•L-1EDTA滴定,用去20.00mL。计算试样中硫的质量分数。 解:所加BaCl2物质的量 0.05000molL20.00ml
1
1000
11
消耗去BaCl2物质的量 0.02500molL20.00ml
1000
1
用来沉淀SO4
2
所消耗去BaCl2物质的量
1
0.05000molL20.00ml此量即为SO4
2
110.02500molL120.00ml 10001000
物质的量
故 煤样中硫的百分含量为:
110.0250020.00)MsS%100%
0.500011
(0.0500020.000.0250020.00)32.07
100%
0.5000
(0.0500020.00
=3.21%
35.称取0.5000g铜锌镁合金,溶解后配成100.0mL试液。移取25.00mL试液调至pH=6.0,用PAN作指示剂,用37.30mL0.050 00mol•L-1EDTA滴定Cu2+和Zn2+。另取25.00mL试液调至pH=10.0,加KCN掩蔽Cu2+和Zn2+后,用4.10mL等浓度的EDTA溶液滴定Mg2+。然后再滴加甲醛解蔽Zn2+,又用上述EDTA13.40mL滴定至终点。计算试样中铜、锌、镁的质量分数。
解:已知 滴定Cu2+ 、Zn2+ 和Mg2+时,所消耗去EDTA溶液的体积分别为: (37.30-13.40)mL、13.40mL和4.10mL
由教材P355表十四查得:MMg=24.30 g·mol-1、MZn=65.39 g·mol-1和MCu=63.55g·mol-1
试样的质量:m0.5000g
25.00
100.01
4.100.05000MMg
Mg%100% 25.00
0.5000
100.01
4.100.0500024.31
100%3.99% 25.00
0.5000
100.0
1
MZn
1000Zn%100% 25.00
0.5000
100.0
1
13.400.0500065.39
100%35.05% 25.00
0.5000
100.0
1
(37.3013.40)0.05000MCu
Cu%100% 25.00
0.5000
100.0
1
(37.3013.40)0.0500063.55
1000 100%60.75% 0.5000
100.0
13.400.05000
36. 称取含Fe2O3和Al2O3的试样0.2000g,将其溶解,在pH=2.0的热溶液中(50℃左右),以磺基水杨酸为指示剂,用0.020 00mol·L-1EDTA标准溶液滴定试样中的Fe3+,用去18.16mL然后将试样调至pH=3.5,加入上述EDTA标准溶液25.00mL,并加热煮沸。再调试液pH=4.5,以PAN为指示剂,趁热用CuSO4标准溶液(每毫升含CuSO4·5H2O 0.005 000g)返滴定,用去8.12mL。计算 试样中Fe2O3和Al2O3的质量分数。 解:设试样中含Fe2O3为x g。
根据 nFe2O3
1
nEDTA 2
xMFe2O3
1
CEDTAVEDTA2
x1
0.0200018.16103
159.692
x2.900102
2.900102
100%14.50% 得 Fe2O3%
0.2000
又因为 Y4-与Cu2+和Al3+同时配合存在 故 根据关系式 得
nAlY~nY4~nCu2~2nAl2O3nCuSO42nAl2O3nY4
回
nCuSO45H2O2nAl2O325.000.02103
8.120.005000103
2nAl2O325.000.02103
249.68
则 nAl2O31.687104mo l
mAl2O31.687104101.960.0172g
Al2O3%
0.0172
100%8.60%
0.2000