实验9 间接碘量法测定铜盐中的铜(学生用实验讲义)

实验九 间接碘量法测定铜盐中的铜

一. 实验目的

1. 掌握碘量法测定铜盐中铜的原理和方法。 2. 掌握硫代硫酸钠标准溶液的配制与标定方法。 3. 了解淀粉指示剂的作用原理。

二. 实验原理

在弱酸性条件下，Cu 2+与过量的 KI 作用生成难溶性的CuI 和I 2，反应方程式为： 2Cu 2+ + 4I - = 2CuI ↓ + I 2

生成的I 2以淀粉为指示剂，用Na 2S 2O 3标准溶液滴定，反应方程式为： I 2 + 2S 2O 3 2- = 2I - + S 4O 62-

在测定Cu 2+时，通常控制溶液的酸度为pH=3～4。酸度过低，由于二价铜离子的水解，使反应不完全，结果偏低，而且反应速度慢，终点拖长；酸度过高，则I - 被空气中的氧气氧化为I 2（Cu 2+催化此反应），使结果偏高。

市售的Na 2S 2O 3·5H 2O 试剂常含有少量杂质，且易风化和潮解，因此，Na 2S 2O 3标准溶液采用间接法配制。

Na 2S 2O 3溶液不够稳定，容易分解。水中的CO 2、细菌和光照都能使其分解，水中的O 2也能将其氧化，发生下列反应：

Na 2S 2O 3 Na 2SO 3 + S↓

S 2O 32- + CO2 + H 2O → HSO 3- + HCO 3- + S↓ S 2O 32- + 1/2 O2 → SO42- + S↓

故配制Na 2S 2O 3溶液时，最好采用新煮沸并冷却的蒸馏水，以除去水中的CO 2和O 2并杀死细菌；加入少量Na 2CO 3使溶液呈弱碱性以抑制Na 2S 2O 3的分

微生物

解和细菌的生长；储存于棕色瓶中，放臵几天后再进行标定。长期使用的溶液应定期进行标定。

标定Na 2S 2O 3标准溶液的基准物质有K 2Cr 2O 7和KIO 3等，其中以K 2Cr 2O 7

最常用。K 2Cr 2O 7易提纯，不易吸湿，性质稳定。在酸性条件下，基准物质与过量KI 作用，析出的I 2以淀粉为指示剂，用Na 2S 2O 3溶液滴定。 用K 2Cr 2O 7标定Na 2S 2O 3的反应为：

Cr 2O 72- + 6I- + 14H+ = 2Cr3+ +3I2↓+ 7H2O

I 2 + 2S2O 32- = 2I - + S 4O 62-

三. 仪器与试剂

1. 仪器：50mL 碱式滴定管1支；250mL 碘量瓶3个；100mL 量筒1个；10mL 量杯1个；滴管1支；100mL 烧杯1个。

2. 试剂：0.01667 mol·L -1K 2Cr 2O 7标准溶液，Na 2S 2O 3标准溶液（待标定）；待测CuSO 4·5H 2O 试样；3mol·L -1H 2SO 4溶液；20%NH4HF 2溶液；20%KI溶液；0.5%淀粉溶液；10%KSCN溶液。

四. 实验内容

1. Na2S 2O 3标准溶液的配制（已配好）

称取6.3gNa 2S 2O 3溶于250mL 新煮沸并冷却的蒸馏水中，加入少许Na 2CO 3

固体，保存于棕色瓶中，臵于暗处，7～10天后标定。 2. Na2S 2O 3标准溶液的标定

准确移取25.00毫升0.01667 mol·L -1K 2Cr 2O 7标准溶液臵于碘量瓶中，加入7mL 3mol·L -1H 2SO 4溶液，加入5mL20%KI，迅速盖好瓶塞摇匀，放臵暗处约5分钟后，加蒸馏水40mL ，用Na 2S 2O 3标准溶液滴定至溶液由棕色变为浅

黄绿色，然后加入3mL （2滴管）淀粉溶液，继续滴定至溶液兰色刚消失即为终点。

3. 铜盐中铜含量的测定

准确称取CuSO 4·5H 2O 试样0.5～0.6g 于250mL 碘量瓶中，加入2mL3mol·L -1H 2SO 4溶液，蒸馏水100mL 使之溶解，加20%NH4HF 2溶液10mL ，再加入20%KI溶液10mL （溶液呈现棕黄色），放臵大约1分钟后用Na 2S 2O 3标准溶液进行滴定至浅黄色，加入10%KSCN溶液10mL （溶液颜色加深），然后继续滴定至浅黄色，再加入3 mL（2滴管）0.5%淀粉溶液溶液出现兰色，最后继续用Na 2S 2O 3标准溶液滴定至蓝色消失即为终点，此时溶液呈乳白色（或肉红色）的CuSCN 悬浮液。

注：1. Na2S 2O 3溶液不稳定，容易分解，分解作用一般在制成溶液的最初十天内进行。故应保存于棕色瓶中，臵于暗处，7～10天后再进行标定。 2. Cr2O 72-与 I -的反应速度较慢，为了加快反应速度，可控制溶液酸度为0.2～0.4 mol·L -1，同时加入过量的KI ，并在暗处放臵一定时间。但在滴定前须将溶液稀释以降低酸度，以防止在滴定过程中Na 2S 2O 3遇强酸而分解。溶液开始滴定酸度约为0.27 mol·L -1，滴定结束时酸度约为0.2 mol·L -1

3. 酸化试液时，常用H 2SO 4或HAc ，而不宜用HCl 溶液，由于Cu 2+容易与Cl - 形成配离子，降低Cu 2+的浓度，使测定结果偏低。

4. Fe3+存在有干扰，能氧化I -：2Fe 3++ 2 I- → 2 Fe2+ + I2 使结果偏高，故应排除Fe 3+的干扰。用NH 4HF 2掩蔽Fe 3+，同时又可以控制溶液的酸度为pH=3～4。 5. 间接碘量法中，淀粉指示剂只能在临近终点时加入，即I 2 的黄色已接近褪去时加入，否则会有较多的I 2 被淀粉包合，而导致终点滞后。

6. CuI沉淀表面易吸附I 2，这部分I 2 不与淀粉作用，而使终点提前。因此，在临近终点前应加入KSCN 或NH 4SCN 溶液，使CuI 转化为溶解度更小的CuSCN ，而CuSCN 不吸附I 2，从而使被吸附的那部分I 2释放出来，提高测定的准确度。转化反应如下：CuI + SCN- → CuSCN ↓ + I- 。但KSCN 只能在接近终点时加入，否则有可能直接还原二价铜离子，使结果偏低： 6Cu 2+ + 7SCN- + 4H2O → 6 CuSCN + SO42- + CN- + 8H+。

五. 问题讨论

1. 测定铜含量时，加入的KI 为什么要过量？此量是否要求很准确？若KI 中含有微量Fe 3+，对测定结果会产生什么影响？

2. 测定铜含量时，为什么要加入KSCN 或NH 4SCN ？为什么不能过早加入？ 3. 测定铜的酸度为什么一定要控制溶液的pH 值在3～4之间？酸度过高或过低会产生什么影响？

4. 测定铜含量时，为什么要加入NH 4HF 2？

六. 实验数据记录与处理

1、Na 2S 2O 3标准溶液浓度的标定

2. 铜盐中铜含量的测定

注： Cu 的摩尔质量为63.546mol·L -1