高锰酸钾测定钙

高锰酸钾测定钙

刘玲 指导老师：吴明君 四川农业大学理学院应用化学2班

摘要 学习KMnO 标准溶液的制备方法、结晶形沉淀的制备及洗涤方法和KMnO

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法测定钙的基本操作。掌握用草酸钠作基准物标定高锰酸钾溶液浓度的原理、方法及滴定条件。掌握用KMnO 4法测定钙的原理、步骤和操作技术。了解用沉淀分离法消除杂质的干扰。学会沉淀、过滤、洗涤和消化法处理样品的操作技术。

关键词 KMnO 标准溶液的制备 沉淀过滤 结晶沉淀的制备

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Abstract Study of KMnO4 standard solution preparation methods, the preparation of

crystalline precipitate and washing method and KMnO4 method to determine the basic operations of calcium. Master using sodium oxalate as the primary standard calibration principle and method of potassium permanganate solution concentration and titration conditions. Mastering the principle of using KMnO4 method determination of calcium, steps and operating technology. Understand with precipitation separation to eliminate the interference of impurity. Learn to precipitation, filtration, washing and digestive process, the operation technology of the sample.

Keywords KMnO4 standard solution preparation the preparation of

precipitation filtering crystallization precipitation

引言 KMnO4常含有少量杂质，如Cl-、SO

2-4和NO 3-等。另外由于KMnO 4的氧化

性很强，稳定性不高，在生产、储存及配制成溶液的过程中易与其它还原性物质作用，例如配制时与水的还原性杂质作用等。因此KMnO 4不能直接配制成标准溶液，必须进行标定。标定KMnO 4溶液用基准试剂有H 2C 2O 4·2H 2O 、Na 2C 2O 4、As 2O 3和纯铁丝等。实验室常用Na 2C 2O 4，不含结晶水，容易提纯。在热的酸性溶液中，KMnO 4

和H 2C 2O 4的反应如下： 2MnO4-+5 H2C 2O 4+6H=2Mn+10CO2↑+8H2O 反应开始较慢，待溶液中产生Mn 2+后，由于Mn 2+的催化作用，反应越来越快。

利用KMnO4法测定钙的含量，只能采用间接法测定。将样品用酸处理成溶液，使Ca 2+溶解在溶液中。Ca 2+在一定条件下与C 2O 42-作用，形成白色CaC 2O 4沉淀。过滤洗涤后再将CaC 2O 4沉淀溶于热的稀H 2SO 4中。用KMnO4标准溶液滴定与Ca2+ 1:1结合的C 2O 42-含量。沉淀Ca 2+时，为了得到易于过滤和洗涤的粗晶形沉淀，必须很好地控制沉淀的条件。通常是在含Ca 2+的酸性溶液中加入足够使Ca 2+沉淀完全的(NH4)2C 2O 4沉淀剂。由于酸性溶液中C 2O 42-大部分是以H 2C 2O 4-形式存在，这样会影响CaC 2O 4的生成。所以在加入沉淀剂后必须慢慢滴加氨水，使溶液中H+逐渐被中和，C 2O 4浓度缓慢地增加，这样就易得到CaC 2O 4粗晶形沉淀。沉淀完毕，溶液pH 值还在3.5～4.5，即可防止其他难溶性钙盐的生成，又不致使CaC 2O 4溶解度太大。加热半小时使沉淀陈化（陈化的过程中小颗粒晶体溶解，大颗粒晶体长大）。过滤后，沉淀表面吸附的C 2O 42-必须洗净，否则分析结果偏高。为了减少CaC 2O 4在洗涤时的损失，则先用稀(NH4) 2C 2O 4溶液洗涤，然后再用微热的蒸馏水洗到不含C 2O 42-时为止。将洗净的CaC 2O 4沉淀溶解于稀H 2SO 4中，加热至(75～85) ℃，用KMnO 4标准溶液滴定。

2-

+2+

一、实验部分

1. 仪器与试剂

酸式滴定管 、烧杯、量筒、酒精灯、铁架台、火柴、玻璃棒、长颈漏斗、滤纸、分析天平、表面皿

高锰酸钾固体、Na 2C 2O 4、3mol/LH2SO4、HCl 、1:1氨水、0.25mol/L (NH4) 2C 2O 4

溶液、0.1% (NH4) 2C 2O 4溶液、10% H2SO 4溶液、甲基橙指示剂、0.5mol/LBaCl2溶液、石灰石、10%柠檬酸铵

2. 实验方法

2.1 KMnO4溶液的配制

在台秤上称取1.8g KMnO4溶解于500mL 的去离子水中，加热煮沸半小时。然后用微孔玻璃漏斗（或玻璃棉）过滤，滤液贮存于棕色试剂瓶中备用。 2.2 KMnO4标准溶液浓度的标定

在分析天平上准确称取0.15～0.20g （精确0.1mg ）Na 2C 2O 4基准物三份分别于洁净的250mL 锥形瓶中，加入20～30mL 去离子水溶解，再加入10～

15mL3.0mol/LH2SO 4溶液。摇均匀后，加热至75～80℃，趁热用KMnO 4标准溶液滴定到溶液微红色且半分钟不褪色即为终点，记录消耗KMnO 4溶液的体积，平行滴定三次。

2.3 CaC2O 4的制备

准确称取石灰石样品0.15~0.2 g 置于250 mL 烧杯中，滴加少量蒸馏水润湿试样，盖上表面皿，从烧杯嘴处慢慢滴入6 mol·L-1HCl 溶液5 mL，同时不断轻摇烧杯，使试样溶解，待停止冒泡后，小火加热至沸2 min ，冷却后用少量蒸馏水淋洗表面皿和烧杯内壁使飞溅部分进入溶液。在5 mL10%柠檬酸铵溶液（掩蔽其中的Fe 3+和Al 3+）和50 mL 蒸馏水，加入2滴甲基橙指示剂，此时溶液70~80℃，在不断搅拌下以每秒1~2滴的速度滴加3 mol ·L-1氨水至溶液由红色变为黄色。将溶液热水浴30 min，同时用玻璃棒搅拌，使沉淀陈化。待沉淀自然冷却至室温后用定性滤纸以倾注法过滤。用冷的0.1%（NH 4）2C 2O 4溶液洗涤沉淀3~4次，再用水洗涤至滤液中不含C 2O 42-为止。在过滤和洗涤过程中尽量使沉淀留在滤纸上，应多次用水淋洗滤纸上部，在洗涤接近完成时，用小表面皿接取约1 mL滤液，加入数滴0.5 mol·L-1的CaCl 2溶液，如无浑浊现象，证明已洗涤干净。 2.4 沉淀的溶解和Ca 2+含量的测定

将带有沉淀的滤纸小心展开并贴在原贮沉淀的烧杯内壁上，用50 mL 1 mol ·L-1H 2SO 4溶液分多次将沉淀冲洗到烧杯内，用水稀释至100 mL，加热至75~85℃用0.02 mol·L-1KMnO 4标准溶液滴定至溶液呈粉红色，再将滤纸浸入溶液中，轻轻搅动，溶液褪色后再滴加KMnO 4标准溶液，直至粉红色在半分钟内部

褪色为止，即为终点，记录消耗KMnO 4标准溶液的体积，计算试样中Ca 的含量, 平行测定3次。

2+

二数据记录及处理

1. KMnO 4标准溶液浓度的标定

计算结果如上表：C KMnO4mol/L平均值=0.02135 相对平均偏差=0.29% 相对标准偏差×100%=0.12% 置信度为95%时 t=1.96 µ=x ±

ts

=0.02135±0.00029 n

2.

沉淀的溶解和Ca2+含量的测定

计算结果如上表：ωCa ％平均=40.69%

相对平均偏差=0.63% 相对标准偏差×100%=0.92% 置信度为95%时 t=1.96 µ=x ±

ts

=40.69%±0.42% n

三、结果与讨论

3.1 实验结果

KMnO4标准溶液的标定结果为，平均浓度为0.02135 mol·L-1；最终测得石灰石中钙的含量的为40.69%±0.42%。由上述数据可以看出，本次实验的数据并不理想，实验误差无非来自以下几方面：高锰酸钾溶液颜色较深，使得滴定管读数不容易，有较大偏差；沉淀在过滤和洗涤过程中，钙有较大损失；用蒸馏水洗涤沉淀并不充分，没有将C 2O 42-洗涤彻底。 3.2 洗涤剂的选择

由于CaC 2O 4沉淀在水中的溶解度较大，所以根据同离子效应，本实验先采用沉淀剂的稀溶液洗涤沉淀，以降低沉淀的溶解度、减少溶解损失，并且洗去杂质。再用蒸馏水洗至滤液中无C 2O 42-，即表示沉淀中杂质已洗净。 3.3 滴定时温度的选择

在标定KMnO4标准溶液时及用KMnO4溶液滴定CaC 2O 4 的过程中，溶液应加热到75～80℃（触摸烧杯壁感觉烫手）时进行滴定，因为在室温下, 高锰酸钾与CaC 2O 4和Na 2C 2O 4反应缓慢，但是温度不宜过高，若高于90℃，H 2C 2O 4易发生分解。在滴定终点时，溶液的温度不应低于60℃。 3.4 酸度

在生成草酸钙沉淀的过程中，应用甲基橙指示剂控制体系的酸度在pH=4左 右，如果酸度过高，一方面受酸效应的影响，沉淀不完全；另一方面，会促使H2C2O4分解。酸度过低, KMnO4 易分解成MnO2。

3.5 滴定速度

高锰酸钾溶液滴定草酸钙的过程中，开始时滴定的速度不宜太快，否 则加入的KMnO4溶液来不及与草酸钙反应, 即在热的酸性溶液中发生分解。 3.6 滴定终点

高锰酸钾滴定至终点后，溶液中出现的粉红色保持30s 不变即可，因为空气中的还原性气体和灰尘都能使MnO4-还原，使溶液中的粉红色消失。

参考文献 ：

[1] 四川大学化工学院，浙江大学化学系，分析化学实验，北京：高等教育出版社，2003.6

[2] 武汉大学，分析化学，北京：高等教育出版社，2006.7

[3] 王仁国，无机及分析化学实验，北京：中国农业出版社，2007.9 [4] 王仁国，无机及分析化学，北京中国农业出版社，2006.8

致谢：

感谢吴明君老师为本次实验提供场地和技术指导! 吴老师在实验中细心的指导我们各种仪器的使用方法以及控制误差。在此对吴老师献上诚挚的谢意。