教學(xué)設(shè)計(jì)-學(xué)習(xí)情景4任務(wù)一 沉淀滴定-工業(yè)鹽中氯含量測(cè)定

1、任務(wù)1 工業(yè)食鹽中氯含量的測(cè)定教 學(xué) 設(shè) 計(jì)任務(wù)1工業(yè)食鹽中氯含量的測(cè)定學(xué)時(shí)4學(xué)時(shí)布 置 任 務(wù)學(xué)習(xí)目標(biāo)1、 掌握銀量法的三種基本方法，并從指示劑、滴定劑、滴定終點(diǎn)、酸度條件、滴定對(duì)象等方面進(jìn)行比較；2、 能夠利用銀量法測(cè)定各種鹵素離子的含量；3、 能夠獨(dú)立處理沉淀滴定中出現(xiàn)的諸如沉淀轉(zhuǎn)移等問題。任務(wù)描述銀量法是沉淀滴定中最主要的一種方法。由于銀離子與鹵素離子的反應(yīng)是經(jīng)典的沉淀反應(yīng)，所以用銀量法測(cè)定鹵素離子即為本任務(wù)的主要內(nèi)容。在進(jìn)行氯含量的測(cè)定前先了解銀量法的三種基本方法，掌握其原理及應(yīng)用范圍等相關(guān)內(nèi)容。能自己通過學(xué)習(xí)制定出可行性實(shí)驗(yàn)方案并進(jìn)行實(shí)際操作。學(xué)時(shí)安排資訊1計(jì)劃0.25決策0.25

2、實(shí)施2檢查0.25評(píng)價(jià)0.25提供資料1、定量化學(xué)分析，黃一石，化學(xué)工業(yè)出版社，2008；2、定量化學(xué)分析實(shí)驗(yàn)，胡偉光，化學(xué)工業(yè)出版社，2008；3、5/teach/fxhx/netedu/public_html/4/4-jieshao.html4、百度文庫對(duì)學(xué)生的要求1、 能對(duì)任務(wù)進(jìn)行分析，理解學(xué)習(xí)目標(biāo)的要求；2、具備查閱文獻(xiàn)資料的能力，同時(shí)具備小組協(xié)作能力；3、能夠較好的動(dòng)手能力，能獨(dú)立處理實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題；4、具有良好的總結(jié)能力，能夠在理論知識(shí)學(xué)習(xí)完成后做出總結(jié)性報(bào)告； 5、具備舉一反三的能力，利用所學(xué)知識(shí)制定可行性實(shí)驗(yàn)方案；6、遵守實(shí)驗(yàn)室的規(guī)章制度；7

3、、不遲到、不早退、不曠課，否則扣分；8、按時(shí)、按要求完成實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)報(bào)告。相關(guān)知識(shí)點(diǎn)無機(jī)化學(xué)中關(guān)于沉淀溶解平衡的知識(shí)點(diǎn)。任 務(wù) 引 導(dǎo)任務(wù)1工業(yè)食鹽中氯含量的測(cè)定學(xué)時(shí)4學(xué)時(shí)資訊方式學(xué)生根據(jù)教師給出的資訊引導(dǎo)進(jìn)行查詢解答資訊問題1、三種銀量法分別選用的指示劑是什么？指示劑的適用條件是什么？解答：2、氯離子含量測(cè)定最好采用三種銀量法中的哪一種？為什么？解答：3、查閱資料尋找其他測(cè)定工業(yè)食鹽中氯含量的方法，并進(jìn)行比較。解答：4、什么是分級(jí)沉淀及沉淀轉(zhuǎn)化？解答：5、分別從指示劑、滴定劑、指示反應(yīng)、酸度條件及滴定對(duì)象等方面比較三種銀量法的異同點(diǎn)。解答資訊引導(dǎo)問題1、參考信息工作頁1.1及相關(guān)化學(xué)類書籍；問

4、題2、參考信息工作頁及2/jfsy/synr/sy6.asp；問題3、參考相關(guān)化學(xué)分析類書籍及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；問題4、參考信息工作頁1.2；問題5、參考信息工作頁1.2。任 務(wù) 咨 詢?nèi)蝿?wù)1工業(yè)食鹽中氯含量的測(cè)定學(xué)時(shí)4學(xué)時(shí)序號(hào)信 息 內(nèi) 容1.1沉淀滴定法 一、方法簡(jiǎn)介沉淀滴定法（precipitation titration）：也稱容量分析法（volumetric precipitation method），以沉淀反應(yīng)為基礎(chǔ)的滴定分析方法。用作沉淀滴定的沉淀反應(yīng)必須滿足以下條件：（1）反應(yīng)速度快，生成沉淀的溶解度??；（2）反應(yīng)按一定的化學(xué)式定量進(jìn)行；（3）有準(zhǔn)

5、確確定理論終點(diǎn)的方法。應(yīng)用范圍：含量在1%以上的鹵素化合物和硫氰化物的測(cè)定。解釋：沉淀反應(yīng)很多，但能用于沉淀滴定的沉淀反應(yīng)并不多，因?yàn)楹芏喑恋淼慕M成不恒定，或溶解度較大，或形成過飽和溶液，或達(dá)到平衡速度慢，或共沉淀現(xiàn)象嚴(yán)重等。目前比較有實(shí)際意義的是生成微溶性銀鹽的沉淀反應(yīng)。Ag+ + Cl- = AgClAg+ + SCN- =AgSCN以這類反應(yīng)為基礎(chǔ)的沉淀滴定法稱為銀量法。主要測(cè)定Cl-、Br-、I-、Ag+ 及SCN-等。如有一些沉淀HgS、PbSO4、BaSO4等也可用于沉淀滴定法，但重要性不及銀量法。1.2銀量法銀量法根據(jù)確定終點(diǎn)指示劑的不同分三種：1、莫爾法什么是莫爾法？以鉻酸鉀作

6、指示劑的銀量法稱為“莫爾法”。以鉻酸鉀為指示劑，在中性或弱堿性介質(zhì)中，用硝酸銀標(biāo)準(zhǔn)溶液測(cè)定鹵素化合物含量。（1）指示劑作用原理： Ag+ + Cl- AgCl白色 Ksp（AgCl）= 1.8 ×10-9Ag+ + CrO42- Ag2CrO4橙色 Ksp（Ag2CrO4）= 2 ×10-12因?yàn)锳gCl和Ag2CrO4的溶度積不同，因而發(fā)生分級(jí)沉淀，當(dāng)AgCl沉淀完全后，稍過量的AgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液與K2CrO4指示劑反應(yīng)生成Ag2CrO4磚紅色（量少時(shí)為橙色）。平衡時(shí)，Ag+·Cl- = KspAgCl設(shè)溶液中 Cl- = CrO42- = 0.1mol/L K

7、spAgCl 1.8 ×10-10 Ag+AgCl = = = 1.8×10-9（mol/L） Cl- 0.1 Ksp（Ag2CrO4） 2 ×10-12 Ag+Ag2CrO4 = = = 4.5×10-6（mol/L）CrO42- 0.1由此可見：Ag+Cl-首先大于KspAgCl，則AgCl開始沉淀。 Cl-消耗完之后，AgNO3和CrO42-生成Ag2CrO4沉淀。（2）鉻酸鉀指示劑的適合用量的計(jì)算根據(jù)溶度積原理： Ag+ + Cl- = AgCl KSP = 1.8×10-10KspAgCl = Ag+·Cl-沉淀平衡時(shí)：Ag

8、+ Cl- = KspAgCl = 1.8×10-10 Ag+ = 1.34 ×10-5mol/L到達(dá)理論終點(diǎn)時(shí)：2Ag+ + CrO4- = Ag2CrO4磚紅色 Ksp = 2×10-12Ag+2CrO4- Ksp（Ag2CrO4） 開始沉淀Ag2CrO4 Ksp（Ag2CrO4） 2×10-12 CrO4- = = 1.1×10-2mol/L Ag+2 1.8×10-10實(shí)際工作中：最適宜的用量是5%K2CrO4溶液，每次加12ml（約0.3mol/L）。（3）溶液的酸度：Ag2CrO4易溶于酸：Ag2CrO4 + H+ = 2

9、Ag+ + HCrO4-所以滴定不能在酸性條件下進(jìn)行。堿性太強(qiáng)時(shí)：2Ag+ + 2OH- 2AgOH Ag2O + H2O通常莫爾法測(cè)Cl-的最適宜pH = 6.5 10.5當(dāng)有銨離子時(shí)Cl-的最適宜pH = 6.5 7.2調(diào)節(jié)方式：堿性強(qiáng)時(shí)：用HNO3調(diào)節(jié) 酸性強(qiáng)時(shí)：NaHCO3或NaB4O7調(diào)節(jié)。注意：Ag(NH4)2+ 影響滴定。2、佛爾哈德法佛爾哈德法：用鐵銨礬作指示劑的銀量法稱為“佛爾哈德法”。鐵銨礬指示劑組成為NH4Fe(SO4)2。（1）直接滴定法測(cè)定Ag+在含有Ag+的酸性溶液中，以鐵銨礬作指示劑用NH4SCN的標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定。 Ag + SCN- = AgSCN（白色） Ksp

10、 = 1.2×10-12 Fe3+ + SCN- = Fe(SCN)2+（紅色） Ksp= 138其中過量（終點(diǎn)）1滴NH4SCN溶液與Fe3+生成紅色絡(luò)合物，即為終點(diǎn)。（2）返滴定法測(cè)定鹵素原子測(cè)定Cl-，首先向試液中加入已知量過量的AgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液，然后以鐵銨礬作指示劑，用NH4SCN標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定過量的Ag+。Ag+ + Cl- = AgCl 白Ag+（過） + SCN- = AgSCN 白終點(diǎn)時(shí)： Fe3+ + SCN = Fe（SCN）2+ 紅色，量少時(shí)橙色。注意：到達(dá)理論變色點(diǎn)時(shí)，溶液呈橙色，如用力搖動(dòng)沉淀，則橙色又消失，再加入NH4SCN標(biāo)準(zhǔn)溶液時(shí)，橙色又出現(xiàn)。如此反復(fù)

11、進(jìn)行給測(cè)定結(jié)果造成極大誤差?，F(xiàn)象的解釋：沉淀轉(zhuǎn)化作用。Ag+ + Cl- = AgCl Ksp = 1.8×10-10Ag+ + SCN- = AgSCN Ksp = 1.2×10-12KspAgSCN << KspAgCl說明AgCl的溶解度比AgSCN大，因此過量的SCN-將與AgCl發(fā)生反應(yīng)，使AgCl沉淀轉(zhuǎn)化為溶解度更小的AgSCN AgCl + SCN- = AgSCN + Cl-沉淀的轉(zhuǎn)化作用是慢慢進(jìn)行的，使Fe(SCN)2+的絡(luò)合平衡被破壞。AgCl = Cl- + Ag+Fe(SCN)2+ = Fe3+ + SCN- 橙 AgSCN（白色）直到被

12、轉(zhuǎn)化出來的Cl-為SCN-濃度的180倍，轉(zhuǎn)化作用才停止。上述現(xiàn)象在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)避免。為避免上述現(xiàn)象的發(fā)生，在AgCl沉淀完全后，加入NH4SCN標(biāo)準(zhǔn)溶液之前，加入12ml，1,2二氯乙烷有機(jī)溶劑，使AgCl沉淀進(jìn)入1,2二氯乙烷液層中不與SCN-接觸。做法：充分搖動(dòng)AgCl沉淀，使AgCl沉淀的表面上覆蓋上一層有機(jī)溶劑，避免和阻止NH4SCN與AgCl發(fā)生轉(zhuǎn)化反應(yīng)。實(shí)際應(yīng)用中測(cè)定Br-，I-時(shí) KspAgI = 8.3×10-17 < KspAgBr = 5.2 ×10-13 KspAgSCN=1.2×10-12 不會(huì)發(fā)生沉淀轉(zhuǎn)化。該法的優(yōu)點(diǎn)：在酸性溶液中測(cè)定

13、，可以避免一些離子干擾。3、法揚(yáng)司法法揚(yáng)司法：用吸附指示劑指示滴定終點(diǎn)的銀量法稱“法楊司法”。什么是吸附指示劑：一類有機(jī)染料，在溶液中能被膠體沉淀表面吸附，發(fā)生結(jié)構(gòu)的改變，從而引起顏色的變化。例：用AgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液測(cè)定Cl-生成AgCl，指示劑熒光黃為吸附指示劑。首先：Ag+ + Cl- AgCl Cl-滴定終點(diǎn)前，AgCl膠粒沉淀的表面吸附未被滴定的Cl-，帶有負(fù)電荷（(AgCl)mCl- ），熒光黃的陰離子Fl-受排斥而不被吸附。溶液呈現(xiàn)熒光黃陰離子的黃綠色。理論終點(diǎn)后：Ag+過量，AgCl膠體沉淀表面吸附Ag+，帶正電荷，熒光黃的陰離子Fl-被帶正電荷膠體吸引，呈現(xiàn)粉紅色。Ag+ Ag

14、+ 吸附此時(shí)：(AgCl)n·Ag+ + Fl- = (AgCl)nAg·Fl 粉紅色滴定過程中溶液由黃綠色變?yōu)榉奂t色，指示滴定終點(diǎn)的到達(dá)。注意事項(xiàng)：吸附指示劑顏色的變化發(fā)生在膠體表面，因此應(yīng)盡量使膠體沉淀的表面積大一些防止沉淀凝聚。必須控制酸度，以使吸附指示劑離解出更多的陰離子。滴定過程中應(yīng)盡量避光，否則AgCl分解出金屬銀黑色沉淀。莫爾法、佛爾哈德法和法揚(yáng)司法的測(cè)定原理、應(yīng)用比較如下：莫爾法佛爾哈德法法揚(yáng)司法指示劑K2CrO4Fe3+吸附指示劑滴定劑AgNO3SCN-Cl-或AgNO3SCN-滴定反應(yīng)Ag+Cl- AgClSCN-+Ag+ AgSCNCl-+Ag+ Ag

15、Cl指示反應(yīng)2Ag+CrO42-Ag2CrO4 (磚紅色)SCN-+Fe3+ FeSCN2+(紅色)AgCl Ag+FIn-AgCl Ag- FIn(粉紅色)酸度pH = 6 .510 .50 .11 mol·L-1HNO3介質(zhì)與指示劑的Ka大小有 關(guān)，使其以FIn-型體存在滴定對(duì)象Cl- ，C N-，Br-直接滴定法測(cè)Ag +；返滴定法測(cè)Cl-，Br-，I-，SCN-，PO43- 和AsO43-等Cl-，Br-，SCN-，SO42-和Ag+等1.3工業(yè)食鹽中氯含量的測(cè)定實(shí)驗(yàn)?zāi)康?學(xué)習(xí)AgNO3標(biāo)準(zhǔn)液的配制和標(biāo)定；掌握用莫爾法進(jìn)行沉淀滴定的原理、方法和實(shí)驗(yàn)操作。實(shí)驗(yàn)原理某些可溶性氯化

16、物中氯含量的測(cè)定常采用莫爾法。此法是在中性或弱堿性溶液中，以K2CrO4為指示劑，以AgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定。由于AgCl沉淀的溶解度比Ag2CrO4小，因此，溶液中首先析出AgCl沉淀。當(dāng)AgCl定量沉淀后，過量1滴AgNO3溶液即與CrO42-生成磚 紅色Ag2CrO4沉淀，指示達(dá)到終點(diǎn)。主要反應(yīng)式如下 Ag+Cl-=AgCl(白色) Ksp=1.8×10-10 2Ag+ + CrO42-=Ag2CrO4(磚紅色) Ksp=2.0×10-12 滴定必須在中性或弱堿性溶液中進(jìn)行，最適宜pH范圍為6.510.5。如果有銨鹽存在，溶液的pH需控制在6.57.2之間。指示劑的

17、用量對(duì)滴定有影響，一般以5×10-3mol·L-1為宜。凡是能與Ag+生成難溶性化合物或配位化合物的陰離子都干擾測(cè)定。如PO43-, AsO43-, SO32-, S2-,CO32-, C2O42-等。其中H2S可加熱煮沸除去，將SO32-氧化成SO42-后不再干擾測(cè)定。大量Cu2+, Ni2+, Co2+等有色離子將影 響終點(diǎn)觀察。凡是能與CrO42-指示劑生成難溶化合物的陽離子也干擾測(cè)定，如Ba2+,Pb2+能與CrO42-分別生成BaCrO4和PbCrO4沉淀。Ba2+的干擾可加入過量的Na2SO4消除。Al3+,Fe3+,Bi3+,Sn4+等高價(jià)金屬離子在中性或弱堿

18、性溶液中易水解產(chǎn)生沉淀，會(huì)干擾測(cè)定。實(shí)驗(yàn)步驟 NaCl基準(zhǔn)試劑( 在500600高溫爐中灼燒半小時(shí)后，置于干燥器中冷卻。也可將NaCl置于帶蓋的瓷坩堝中，加熱，并不斷攪拌，待爆炸聲停止后，繼續(xù)加熱15 min，將坩堝放入干燥器中冷卻后使用)， AgNO3（0.1mol·L-1，稱取8.5 gAgNO3溶解于500 mL不含Cl-的蒸餾水中，將溶液轉(zhuǎn)入棕色試劑瓶中，置暗處保存，以防光照分解），K2CrO4(50 g·L-1)(1)AgNO3溶液的標(biāo)定 準(zhǔn)確稱取0.50.65 g NaCl基準(zhǔn)物于小燒杯中，用蒸餾水溶解后，轉(zhuǎn)入100 mL容量瓶中，稀釋至刻度，搖勻。用移液管移取

19、25.00 mLNaCl溶液注入250mL錐瓶中，加入25mL水(沉淀滴定中，為減少沉淀對(duì)被測(cè)離子的吸附，一般滴定的體積以大些為好， 故須加水稀釋試液)。用吸量管加入1 mL K2CrO4溶液，在不斷搖動(dòng)下，用AgNO3溶液滴定至呈現(xiàn)磚紅色，即為終點(diǎn)。平行標(biāo)定3份。根據(jù)所消耗AgNO3的體積和NaCl的質(zhì)量，計(jì)算AgNO3的濃度 。（2）試樣分析 準(zhǔn)確稱取2g NaCl試樣置于燒杯中，加水溶解后，轉(zhuǎn)入250 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度， 搖勻。用移液管移取25.00 mL試液于250 mL錐瓶中，加25 mL水，用1 mL吸量管加入1 mL K2CrO4溶液，在不斷搖動(dòng)下，用AgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液出現(xiàn)磚紅色，即為終點(diǎn)。平行 測(cè)定3份，計(jì)算試樣中氯的含量。 實(shí)驗(yàn)完畢后，將裝AgNO3溶液的滴定管先用蒸餾水沖洗23次后，再用自來水洗凈，以免AgCl殘留于管內(nèi)。注意事項(xiàng)（1）指示計(jì)用量大小對(duì)測(cè)定結(jié)果有影響，必須定量加入。溶液較稀時(shí)，必須作指示計(jì)的空白校正，方法如下：取1mLK2CrO4指示計(jì)溶液，加入適量水，然后加入無Cl-的CaCO3固體（相當(dāng)于滴定時(shí)AgCl的沉淀量），逐漸滴入AgNO3溶液，至與終點(diǎn)顏色相同為止，記錄讀數(shù)，從滴定試液所消耗的AgNO3體積中扣除此讀數(shù)。（2）銀為貴金屬，含A