高锰酸钾法测定石灰石中钙的含量(实验报告).pdf

人之为学，不日进则日退，独学无友，则孤陋而难成；久处一方，则习染而不自觉。顾炎武其身正，不令而行；其身不正，虽令不从。论语高锰酸钾法测定石灰石中钙的含量 李开（四川农业大学 生命科学与理学院，四川 雅安，625014）摘 要 本实验以高锰酸钾法测定了石灰石中钙的含量，最终得到试样中钙的含量为%，测定结果的相对标准误差（RSD）为%。关键词 高锰酸钾法 石灰石 钙 Determination of Calcium Content in Limestone by Potassium Permanganate Method Li Kai(College of Science and Life Science,Sichuan Agricultural University,Yaan 625014,China)Abstract:The experiment used Potassium Permanganate Method to determine calcium content in limestone.Finally,the calcium content in limestone was%,and the relative standard deviation(RSD)was%.Keywords：potassium permanganate method；limestone；calcium 1 引言 天然石灰石是工业生产中重要的原材料之一，它的主要成分是 CaCO3，此外还含有 SiO2、Fe2O3、Al2O3及 MgO 等杂质。石灰石中 Ca2+含量的测定主要采用配位滴定法和高锰酸钾法。前者比较简单但干扰也较多，后者干扰少、准确度高、但较费时。用高锰酸钾法测定石灰石中的钙含量，首先将石灰石用盐酸溶解制成试液，然后将 Ca2+转化为 CaC2O4沉淀，将沉淀过滤、洗净，用稀 H2SO4溶解，用 KMnO4标准溶液间接滴定与 Ca2+相当的 C2O42-，根据 KMnO4溶液的用量和浓度计算出试样中钙的含量。主要反应有：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2 Ca2+C2O42-=CaC2O4 CaC2O4+2H+=Ca2+H2C2O4 2MnO4-+5 H2C2O4+6H+=2Mn2+10 CO2+8H2O 百学须先立志。朱熹丹青不知老将至，贫贱于我如浮云。杜甫2 实验部分 2.1 实验试剂与仪器 KMnO4（固）、Na2C2O4（.或基准试剂于 105干燥 2h，贮存于干燥器中）、3molL-1 H2SO4、6 molL-1HCl、3 molL-1NH3H2O、molL-1（NH4）2C2O4、%甲基橙指示剂、10%柠檬酸铵、%（NH4）2C2O4、molL-1CaCl2、石灰石样试样 50mL 酸式滴定管、10mL 量筒、250mL 锥形瓶、250mL 烧杯、滴管、玻璃棒、玻璃砂芯漏斗（或玻璃纤维）、棕色细口试剂瓶、台秤、分析天平、酒精灯、表面皿、漏斗、定性滤纸 2.2 实验方法1 2.2.1 molL-1KMnO4溶液的配制 台秤上称取 1.6 g KMnO4Mr（KMnO4）=溶于 500 mL 水中，盖上表面皿，加热煮沸 2030 min（随时加水以补充因蒸发而损失的水）。冷却后在暗处放置 1 周以上，用砂芯漏斗或玻璃纤维过滤出去 MnO2等杂质。滤液贮于洁净的棕色瓶中，放置暗处保存。如果溶液经煮沸并在水浴上保温 1h，冷却后过滤，则不必长期放置就可以标定其溶液。2.2.2 CaC2O4的制备 准确称取石灰石样品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 molL-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 Fe3+和 Al3+）和 50 mL蒸馏水，加入 2 滴甲基橙指示剂，此时溶液 7080，在不断搅拌下以每秒 12 滴的速度滴加 3 molL-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%（NH4）2C2O4溶液洗涤沉淀 34 次，再用水洗涤至滤液中不含 C2O42-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 molL-1的 CaCl2溶液，如无浑浊现象，证明已洗涤干净。2.2.3 KMnO4溶液浓度的标定 分析天平上准确称取0.2 g（准确至 mg）Na2C2O4 基准物于 250 mL 烧杯中，加入 30 mL 蒸馏水及 10 mL3 molL-1H2SO4，溶解后在水浴上加热至 7580，立即用待标定的 KMnO4滴定（不能沿杯壁滴入）至粉红色经 30 s 不褪色，即为常将有日思无日，莫待无时思有时。增广贤文以家为家，以乡为乡，以国为国，以天下为天下。管子牧民终点。平行滴定 5 次，标定所得数据如表 1。表 1 KMnO4标准溶液的配制和标定 实验序号 1 2 3 4 5 m（Na2C2O4）/g V（KMnO4）/mL 2.2.4 沉淀的溶解和 Ca2+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 molL-1H2SO4溶液分多次将沉淀冲洗到烧杯内，用水稀释至 100 mL，加热至 7585用 molL-1KMnO4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 KMnO4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 KMnO4标准溶液的体积，计算试样中 Ca2+的含量。平行测定 5 次，结果相对误差不大于%即可，有关数据见表 2。表 2 KMnO4测定钙的含量 实验序号 1 2 3 4 5 m（CaCO3）/g V（KMnO4）/mL 3 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 molL-1，变异系数为%；最终测得石灰石中钙的含量的为%，变异系数为%。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 C2O42-洗涤彻底。3.2 洗涤剂的选择2 由于 CaC2O4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 C2O42-，即表示沉淀中杂质已洗净。3.3 滴定时温度的选择3 在标定 KMnO4标准溶液时及用 KMnO4溶液滴定 CaC2O4 其身正，不令而行；其身不正，虽令不从。论语勿以恶小而为之，勿以善小而不为。刘备的过程中，溶液应加热到 7580（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 CaC2O4和 Na2C2O4反应缓慢，但是温度不宜过高，若高于 90，H2C2O4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 无机及分析化学实验，王仁国主编，中国农业出版社 2 甘慧，周灿，黄汉.基于高锰酸钾滴定法测定亚叶酸钙片中钙含量J.中国实用医药，2009 年第 32 期：128129 3 王冠杰,王瑞海,闫伟志,张静.草酸钙沉淀高锰酸钾滴定法测定水泥及原材料中氧化钙的含量J.水泥，2008 年第 5 期：5759