定量分析综合试验《铜合金中Cu含量的测定》试验研究报告班级050911学号15姓名冯靖2007年12月铜合金中Cu含量的测定050911 冯靖摘要研究测定铜合金中铜的含量的方法。
铜合金种类较多，主要有黄铜和各种青铜。
我们采用间接碘量法测定。
该方法是在弱酸性溶液中（pH=3～4），Cu2+与过量的KI作用，生成CuI沉淀和I2，析出的I2可以淀粉为指示剂，用Na2S2O3标准溶液滴定。
为提高分析结果的准确度，近终点时加入硫氰酸盐，将CuI转化为溶解度更小的CuSCN沉淀。
在沉淀的转化过程中，吸附的碘被释放出来，从而被Na2S2O3溶液滴定。
关键词铜合金；铜含量；间接碘量法1 引言一提起铜，入们便似乎觉得它不过是一种传统的古老金属材料，而事实绝非如此。
一方面在现代国民经济建设中以及人民的日常生活中几乎处处少不了它；另一方面在现代国防科技高新技术中它也起着不可替代的重要作用。
铜合金种类较多，主要有黄铜和各种青铜。
由于铜合金中铜的含量的不同会引起其强度、硬度、耐化学腐蚀性的不同，因而需要对铜的含量进行测定。
现市场已经有专门的仪器来测定，但因仪器昂贵、操作技术不易掌握，普通实验室难以普及应用。
所以，我们仍旧采用间接碘量法测定。
该方法是在弱酸性溶液中（pH=3～4），Cu2+与过量的KI作用，生成CuI沉淀和I2，析出的I2可以淀粉为指示剂，用Na2S2O3标准溶液滴定[1]。
实验的意义是使我们掌握Na2S2O3溶液的配制及标定方法和间接碘量法测定铜的原理，以及了解淀粉指标剂的作用原理等。
同时也培养了我们通过查阅参考文献、自行设计实验方案的能力，在组队合作中和探讨中，独立完成实验。
2 材料与方法2.1主要试剂2.1.1 KI溶液(200 g·L-1)。
2.1.2 Na2S2O3溶液(0.1 mol·L-1)：称取 25g Na2S2O3·5H2O于烧杯中，加入300～500mL新煮沸经冷却的蒸馏水，溶解后，加入约0.1g Na2CO3，用新煮沸且冷却的蒸馏水稀释至1L，贮存于棕色试剂瓶中，在暗处放置3～5天后标定。
2.1.3 粉溶液(5g·L-1)：称取0.5g可溶性淀粉，加少量的水，搅匀，再加入100mL沸水，搅匀。
若需放置，可加入少量HgI2或H3BO3作防腐剂。
2.1.4 NH4SCN溶液(100g·L-1);2.1.5 H2O2(30%，原装);2.1.6 Na2CO3(固体);2.1.7 K2Cr2O7标准溶液(C(K2Cr2O7)=0.01667mol·L-1);2.1.8 KIO3标准溶液(C(KIO3)=0.01667mol·L-1);2.1.9 H2SO4溶液(1 mol·L-1);2.1.10 HCl(6mol·L-1，即1:1);2.1.11 NH4HF2(200g·L-1);2.1.12 HAc(7mol·L-1，即:1);2.1.13 氨水(7mol·L-1，即1:1);2.1.14 铜合金试样。
2.2实验原理碘量法测定铜的依据是在弱酸性溶液中(pH=3～4)，Cu2+与过量的KI作用，生成CuI沉淀和I2，析出的I2可以淀粉为指示剂，用Na2S2O3标准溶液滴定。
有关反应如下：2Cu2+ +4I- 2CuI+I2或2Cu2+ +5I- 2CuI+I3-I 2+2S2O32- 2I- +S4O62-Cu2+与I-之间的反应是可逆的，任何引起Cu2+浓度减小(如形成络合物等)或引起CuI溶解度增大的因素均使反应不完全，加入过量KI，可使Cu2+的还原趋于完全。
但是，CuI沉淀强烈吸附I3-，又会使结果偏低。
通常使用的办法是在近终点时加入硫氰酸盐，将CuI(Ksp =1.1×10-12)转化为溶解度更小的CuSCN沉淀(Ksp=4.8×10-15)。
在沉淀的转化过程中，吸附的碘被释放出来，从而被Na2S2O3溶液滴定，使分析结果的准确度得到提高[2]。
即CuI+SCN- CuSCN +I-硫氰酸盐应在接近终点时加入，否则SCN-会还原大量存在的I2，致使测定结果偏低。
溶液的pH值一般应控制在3.0～4.0之间。
酸度过低，Cu2+易水解，使反应不完全，结果偏低，而且反应速率慢，终点拖长；酸度过高，则I-被空气中的氧氧化为I2（Cu2+催化此反应），使结果偏高。
Fe3+能氧化I-，对测定有干扰，但可加入NH4HF2掩蔽。
NH4HF2是一种很好的缓冲溶液，因HF的Ka=6.6×10-4，故能使溶液的pH值保持在3.0～4.0之间。
2．3实验步骤2.3.1用K2Cr2O7标准溶液标定Na2S2O3溶液2.3.2用KIO3标准溶液标定Na2S2O3溶液2.3.3.铜合金中铜含量的测定3 结果与讨论3.1数据分析和处理3.1.1用K2Cr2O7标准溶液标定Na2S2O3溶液C(K2Cr2O2)= m(K2Cr2O2)/M(K2Cr2O2)/V(K2Cr2O2) =0.01589mol·L-1C(Na2S2O2)1=6× C(K2Cr2O2)× V(K2Cr2O2)/V(Na2S2O2)实验项目 1 2 3V(K2Cr2O2)/mL 25.00 25.00 25.00 V(Na2S2O2)/mL 23.62 23.60 23.60 C(Na2S2O2)/molL-10.1009 0.1010 0.1010平均C(Na2S2O2)/ molL-10.10103.1.2用KIO3标准溶液标定Na2S2O3溶液C(KIO3)=m(KIO3)/M(KIO3)/V(KIO3)=0.01667mol·L-1C(Na2S2O2)2=6× C(KIO3)× V(KIO3)/V(Na2S2O2)实验项目 1 2 3V(KIO3)/mL 25.00 25.00 25.00 V(Na2S2O2)/mL 25.08 25.00 25.05 C(Na2S2O2)/molL-10.09970 0.1002 0.09980平均C(Na2S2O2)/ molL-10.10011.3.3铜合金中铜含量的测定C(Na2S2O2)=[ C(Na2S2O2)1+ C(Na2S2O2)1]/2=0.1006W(Cu) = C(Na2S2O2)× V(Na2S2O2)× 10-3× 63.55/ms× 100%实验项目 1 2 3ms/g 0.1402 0.1450 0.1359 V(Na2S2O2)/mL 19.50 20.16 18.92 W(Cu)/% 88.92 88.89 89.01 平均W(Cu)/% 88.94|di| 0.02 0.05 0.07 相对平均偏差/% 0.053.2 实验讨论3.2.1用煮沸的蒸馏水配制Na2S2O2[3]。
由于Na2S2O2不是基准物，因此不能直接配制标准溶液。
配制好的Na2S2O2溶液不稳定，容易分解，这是因为在水中的微生物、CO2、空气中的O2作用下，发生下列反应: Na2S2O2微生物 3Na2SO3+ S↓S2O32-+CO2+H2O HSO3- +HCO3- +S↓S 2O32- +1/2O2SO42- +S↓此外，水中微量的Cu2+或Fe3+也能促进Na2S2O2溶液的分解。
因此，配制Na2S2O2溶液时，需要用新煮沸（为了除去CO2和杀死细菌）并冷却了的蒸馏水，加入少量Na2CO3使溶液呈弱碱性，以抑制细菌的生长。
这样配制的溶液也不易长期保存，使用一段时间后要重新标定。
如果发现溶液变浑浊或析出硫，也应该过滤后再标定或者另配溶液。
3.2.2 用重铬酸钾标定Na2S2O2浓度时要加KI，且在暗处放置5分钟。
由于KI的作用有二点：其一是与K2Cr2O7作用定量生成I2，以标定Na2S2O3；其二是与I2络合成I3-络离子,以防止I2的挥发。
(2) K2Cr2O7与KI作用时，在暗处放置5分钟是因为避免光照防止I-被空气氧化以及便于K2Cr2O7与KI作用完全。
因此，应将溶液贮于碘瓶或锥形瓶中（盖好表面皿），在暗处放置一定时间，待反应完全后，再进行滴定。
3.2.3碘量法测定铜时，pH必须维持在3.5～4之间。
碘量法测定铜时，采用的是间接碘量法，其必须在中性或弱酸性溶液中进行。
因为：(1)在碱性溶液中I2与S2O32-将发生下列反应： S2O32-+ 4I2=2SO42-+8I-+5H2O而且I2在碱性溶液中会发生岐化反应生成HOI和IO3-，Cu2+也可能有水解副反应。
(2)在强酸性溶液中Na2S2O3溶液会发生分解：S2O32-+2H+ SO2+S↓+ H2O。
(3)铜合金或铜矿石中常含有Fe、As、Sb等金属，样品溶解后，溶液中的Fe3+、As(ⅴ)、Sb （ⅴ）等均能氧化I-为I2，干扰Cu2+的测定。
As（ⅴ）、Sb（ⅴ）的氧化能力随酸度下降而下降，当pH＞3.5时，其不能氧化I-。
Fe3+的干扰可用F-掩蔽。
4结论经查找资料，我们知道目前测定铜合金铜的方法不是很多。
主要是用间接碘量法及专门仪器测定，由于实验条件的限制，我们就挑选了我们最经典的实验操作，即间接碘量法。
这样既让我们复习了在这学期内所学相关知识，又培养了我们通过查阅参考文献，自行设计实验方案的能力。
参考文献———[1]王秋长，赵鸿喜，张守民，李一峻等编著．基础化学实验．第一版．北京：科学出版社，2003:220～222[2]武汉大学主编．分析化学实验．第三版．北京：高等教育出版社，1994:202～206[3]华中师范大学，东北师范大学，陕西师范大学,北京师范大学编著，分析化学实验，第三版.北京:高等教育出版社，2001:8～384。