高锰酸钾法测定中钙的含量

高锰酸钾法测定中钙的含量

摘要

实验以高锰酸钾法测定石灰石中钙的含量，要求掌握以Na2C2O4做基准物标定高锰酸钾溶液的原理、方法及滴定条件。使用间接滴定法测定物质中组分的含量，学习晶形沉淀的制备及洗涤方法。

关键词：高锰酸钾法 间接滴定法 钙的含量的测定 前言

市售的KMnO4常含有少量的杂质，如硫酸盐,卤化物及硝酸盐以及MnO2等，不是基准物，因此不能用精确称量高锰酸钾来直接配制标准溶液。

KMnO4标准溶液常用还原剂草酸钠作基准物来标定，草酸钠不含结晶水，容易提纯，性质稳定。用草酸钠溶液标定KMnO4溶液的反应如下： 2MnO4-+5C2O42-+16H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O 滴定时可利用MnO4-离子本身的颜色指定滴定终点。

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溶解在溶液中。Ca在一定条件下与C2O4作用，形成白色CaC2O4沉淀。过滤洗涤后再将CaC2O4沉淀溶于热的稀H2SO4中。用KMnO4标准溶液滴定与Ca2+1:1结合的C2O42-含量。其反应式如下：

Ca2++C2O42- = CaC2O4↓ CaC2O4+2H+ = 2Ca2++H2C2O4 5H2C2O4+2MnO4-+6H+ = 2Mn2++10CO2↑+8H2O

沉淀Ca2+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Ca2+的酸性溶液中加入足够使Ca2+沉淀完全的(NH4)2C2O4沉淀剂。由于酸性溶液中C2O42-大部分是以HC2O4-形式存在，这样会影响CaC2O4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，C2O42-浓度缓慢地增加，这样就易得到CaC2O4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，又不使CaC2O4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C2O42-必须洗净，否则分析结果偏高。

为了减少CaC2O4在洗涤时的损失，则先用稀(NH4)2C2O4溶液洗涤，然后再用微热

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2+

2+

2-

.

的蒸馏水洗到不含C

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2

O42-时为止。将洗净的CaC2O4沉淀溶解于稀H2SO4中，加热至(75～85)℃，用KMnO4

标准溶液滴定。

根据滴定所消耗的KMnO4溶液体积和基准物质Na2C2O4的质量，计算KMnO4溶液的准确浓度：

cKMnO4

2m(Na2C2O4)5V(KMnO4)M(Na2C2O4)/1000

Ca含量的计算公式：

5c(KMnO4)V(KMnO4)M(Ca)w(Ca)2m(CaCO3)1000

实验

1. 实验试剂及仪器

1.1 试剂：KMnO4（固体）、Na2C2O4（AR或基准试剂）、3mol/LH2SO4、6mol/LHCl、3mol/LNH3·H2O、0.25mol/L(NH4)2C2O4、10%柠檬酸铵、0.1%甲基橙指示剂、0.1%(NH4)2C2O4、0.5mol/LCaCl2、CaCO3

1.2 仪器：酸式滴定管、量筒、250mL锥形瓶、250mL烧杯、棕色细口试剂瓶、表面皿、漏斗、定性滤纸、酒精灯、玻璃棒、胶头滴管 2. 实验方法

2.1 0.02mol/LKMnO4标准溶液的配制

称取l.7gKMnO4于250mL烧杯中，加200mL水，盖上表面皿加热煮沸30min，冷却后加水至500mL，用玻璃纤维漏斗过滤除杂质，滤液贮于棕色瓶中。 2.2 KMnO4溶液的标定

准确称取0.2gNa2C2O4基准物于250mL烧杯中，加入30mL水及10mL3mol/LH2SO4，溶解后加热至75～85℃，立即用待标定KMnO4的标定至溶液呈粉红色，且30s不褪色，即为终点。平行滴定5次。 2.3 Ca2C2O4的制备

准确称取0.2gCaCO3置于250mL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6mol/L HCl溶液5mL，同时不断轻摇烧杯，使试样溶解，带停止冒泡后，小火加热至沸2分钟，冷却后在试液中加入5mL10%柠檬酸

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铵和50mL蒸馏水，加入2滴甲基橙指示剂，此时溶液现红色，再加入15～20mL0.25mol/L

（

NH

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.

4

)2C2O4，加热溶液70～80℃，在不断搅拌下以每秒1～2滴的速度滴加3mol/L氨

水至溶液由红色变为黄色。热水浴30分钟，搅拌，陈化。自然冷却，过滤。用冷的0.1%（NH4)2C2O4溶液洗涤沉淀几次，再用水洗涤至滤液中不含C2O42—为止。用表面皿接取约1mL滤液，加入数滴0.5mol/L的CaCl2溶液，如无浑浊现象，证明已洗涤干净。 2.4 Ca2+的含量测定

将带有沉淀的滤纸小心展开并贴在原贮烧杯的内壁上，用50mL1mol/LH2SO4溶液分多次将沉淀冲洗到杯内，用水稀释至100mL，加热至75～85℃,用0.02mol/LKMnO4溶液滴定溶液至粉红色，再将滤纸浸入溶液中，轻轻搅动，溶液褪色后再滴加KMnO4溶液，至粉红色在半分钟内不褪色，即为终点。记录KMnO4溶液消耗的体积，计算试样中Ca2+的含量。平行滴定4次。 3.结果与讨论 3.1 实验数据记录

3.1.1 高锰酸钾标准溶液的标定

mNaCO(g) 2241 0.2058 30.00 0.0006143 0.02048 2 0.2034 29.70 0.0006072 0.02044 3 0.2031 29.50 4 0.2084 30.50 5 0.2029 29.45 0.0006057 0.02057 VKMnO(mL) 4nKMnO(mol) 40.0006063 0.0006221 0.02055 0.02049 0.02040 CKMnO(mol/L) 4CKMnO(mol/L) 4绝对偏差 标准偏差 相对标准偏差（％） 0.00001 0.00005 0.00006 0.00007 0.3 0.00009 0.00008 3.1.2

钙

含

量

的

测

定

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CKMnO(mol/L) 41 0.2026 39.40 0.002018 39.84 2 0.02049 0.2000 39.00 0.001998 39.96 39.84 0.10 0.25 3 0.2049 39.70 0.002029 39.71 4 0.2011 39.10 0.002003 39.84 mCaCO(g) 3VKMnO(mL) 4nCa(mol) 2+Ca的含量（％） Ca的平均含量（％） 标准偏差（％） 相对标准偏差（％） 3.2 实验精密度及结果表示 根据实验数据，

⑴ KMnO4浓度相对标准偏差Sr=s/x×100％=0.3％，µ=x±ts/√n=0.02049±2.78×0.00007∕√5=0.02049±0.00009(置信度为95％）

⑵ Ca2+含量的相对标准偏差Sr=s/x×100％=0.25％，µ=x±ts/√n=39.84％±3.18×0.10％∕√4=39.84％±0.16％(置信度为95％） 3.3 结论

误差分析：KMnO4标准溶液不稳定；温度过高草酸部分分解；CaC2O4沉淀在洗涤过程中部分溶解造成损失；

运用该套实验方案，结合实验数据及结果，精密度及误差在允许范围内，满足分析实验要求，说明该实验方法可行度大，有一定重现性，是成功的实验方案。

参考文献

[1]分析化学实验/四川大学化工学院，浙江大学化学系编.—3版.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]无机及分析化学实验/王仁国，张利主编.—2版.—北京：中国农业出版社，2013.9

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