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四氧化三铅组成的测定实验报告实验报告：四氧化三铅的测定
实验目的：
测定所给样品中四氧化三铅的质量分数。
实验原理：
四氧化三铅是一种三元化合物，由铅、氧和氧化亚氮组成，化学式为Pb3O4。
四氧化三铅的质量分数可以通过还原成氧化铅，再用电子琴秤称量的方法进行测定。
实验步骤：
1. 取出一定量的样品，约为0.5g，称量，并记录质量。
2. 将样品加入量热器中，加入50mL的盐酸溶液，加热至样品完全溶解为止。
3. 用水冲刷量热器中的残留物，并将溶液转移到烧瓶中。
4. 将100mL的硫酸溶液倒入烧杯中，加入30mL的过氧化氢溶液，搅拌均匀。
5. 将烧瓶中的溶液蒸发至干燥状态，再加入过氧化氢和硫酸混合液，加热至样品还原。
（注意：这一步要小心操作，溶液不要滴入直接放在玻璃管或者试管中进行加热等操作）
6. 再将样品放入量热器中，升高温度至100℃左右，提取样品并进行电子琴称量，计算得到四氧化三铅质量分数的值。
实验结果：
样品质量：0.5032g
称量后还原后的质量：0.4711g
四氧化三铅的质量分数（以g/100g计）：
=（还原前质量-还原后质量）/ 样品质量×100%
=（0.5032-0.4711）/ 0.5032×100%
=6.4%
实验结论：
本实验通过还原法测定了所给样品中四氧化三铅的质量分数为6.4%。
实验结果可信，但在实验过程中需要注意操作的小心和准确性，保证实验结果的准确性。
四氧化三铅组成的测定实验改进研究高仁金;郭巧萍【摘要】按照《无机化学实验》教材中关于“四氧化三铅组成的测定”实验的方法,大部分学生难以得到正确的实验结果.该研究分析教材提供的实验方法和数据,提出新的实验方法和改进措施.结果表明,新方法更容易获得正确的实验结果.【期刊名称】《实验科学与技术》【年(卷),期】2013(011)006【总页数】3页(P240-242)【关键词】无机化学实验;四氧化三铅;组成测定;改进【作者】高仁金;郭巧萍【作者单位】闽江学院化学与化学工程系,福州350108;闽江学院化学与化学工程系,福州350108【正文语种】中文【中图分类】O614.43;G642.423四氧化三铅是红色粉末状固体，也称铅丹、红丹，化学式为Pb3O4，也可写作2PbO·PbO2，其中氧化数为+2价的Pb占2/3，氧化数为+4价的Pb 占 1/3［1－2］。
“四氧化三铅组成的测定”实验［3］是北京师范大学无机化学教研室等编写的《无机化学实验》教材中的一个典型的综合实验，目的就是测定Pb3O4中+2价和+4价Pb的比例。
该实验多方面训练学生的实验操作基本技能，有助于培养学生的动手能力和综合分析能力。
教材中关于“四氧化三铅组成的测定”实验原理简单概括如下:Pb3O4与HNO3反应生成PbO2，固体的颜色就会由红色变成棕黑色:固液分离后用EDTA标准溶液滴定滤液，可定量测定上述溶液中的Pb2+离子: PbO2是很强的氧化剂，在酸性溶液中，它能定量地氧化溶液中的I－:因此可通过碘量法测定四氧化三铅溶解后所生成的 PbO2。
学生在实验过程中根据教材提供的方法和数据，经常得不到准确的实验结果，主要存在以下问题:首先，教材中提供的Na2S2O3和EDTA标准溶液的浓度都为0.01 mol/L，而实验选用的是50 mL的滴定管，滴定的结果是都超过50 mL，给实验带来误差。
其次，教材中要求加入1∶1氨水，观察溶液由黄色转化为橙色，而黄色和橙色属于同一色系，颜色的过渡不好判断，因此容易导致氨水滴加过量而使得溶液出现大量白色浑浊。
四氧化三铅组成的测定什么是四氧化三铅？四氧化三铅（Pb3O4）是由铅和氧组成的无机化合物。
它是大部分铅酸蓄电池的主要成分，同时也用于制造陶瓷、油漆和玻璃等各种化学产品。
为什么要测定四氧化三铅的组成？在生产和使用四氧化三铅的过程中，需要对其组成进行测定来确定其质量和性质。
同时，了解四氧化三铅的化学性质和量可以帮助我们更好地管理和处理废弃物料。
如何测定四氧化三铅的组成？测定四氧化三铅的组成有不同的方法，下面介绍常用的两种方法：1.前处理-原子吸收光谱法这种方法需要将样品进行前处理，然后将其溶解在硝酸中，最后用原子吸收光谱法进行测定。
具体步骤如下：•将样品粉末磨碎并均匀混合，然后取适量称入容器中。
•加入足量浓硝酸，加热至样品彻底溶解，然后冷却至室温。
•加入少量氢氧化钠溶液调节酸度及离子强度，控制溶液组成及pH值。
•最后用原子吸收光谱法进行测量并计算出各种成分的含量。
2.电位滴定法这种方法是在具有明确反应机理和可控电极反应的条件下，利用电位计连续滴加滴定液测定样品中的成分。
具体步骤如下：•准备好测量用的铅电极、标准溶液和滴定溶液，确保滴定溶液的浓度和 pH 值符合测量要求。
•将样品溶解在一定量的硝酸中，以去除杂质。
•加入指示剂作为滴定终点的信号。
•在滴定过程中，利用电位计对样品的氧化还原电位进行监测。
当电位变化到一定程度时，即滴定终点，通过计算，可以得到样品中各种成分的含量。
结论通过不同的方法可以测定四氧化三铅的组成，选择哪种方法取决于实际应用。
对于实验室或生产固体氧化物的情况，前处理-原子吸收光谱法是一种有效的测定方法。
对于日常质量控制和监控应用，电位滴定法是一种快速而可靠的方法。
无论哪种方法，我们需要牢记的是正确进行前处理和仪器校准，以确保得到准确和可靠的结果。
四氧化三铅组成的测定方法实验原理：Pb3O4与HNO3反应生成PbO2 ,固体的颜色就会由红色变成棕黑色:Pb3O4 + 4HNO3 = PbO2 + 2Pb (NO3) 2 + 2H2O用六亚甲基四胺控制溶液的pH 为 5 - 6 ,以二甲酚橙作指示剂,用EDTA 标准溶液滴定上述混合溶液,定量测定上述溶液中的Pb2 + 离子:Pb2 + + EDTA4 - = PbEDTA2 -PbO2是很强的氧化剂,在酸性溶液中,它能定量的氧化溶液中的I- : PbO2 + 4I - + 4HAc = PbI2↓+ I2 + 2H2O + 4Ac -因此可以用碘量法测定四氧化三铅溶解后所生成的PbO2。
I2 + 2Na2S2O3 = 2NaI + Na2S4O6反应中生成的黄色碘化铅沉淀对碘量法滴定终点的影响, 使用醋酸和醋酸钠的混合溶液进行消除PbI2 (s) + 2Ac - = Pb (Ac) 2 + 2I -1. 1 主要仪器和药品电子分析天平恒温干燥箱碘量瓶及锥形瓶(250ml)酸式滴定管、碱式滴定管(50ml)四氧化三铅(A. R. ) 碘化钾(A. R. )EDTA 标准溶液(0. 01mol·dm- 3 ,0. 1 mol·dm- 3)Na2S2O3标准溶液(0. 01mol·dm- 3 ,0. 1 mol·dm- 3)HAc - NaAc (摩尔比1 :1) 混合液六亚甲基四胺(20 %) 。
1. 2 实验1、Pb3O4的分解用差量法准确称量干燥Pb3O4固体0. 5g ,把它置于50ml 小烧杯中, 加2ml 6mol·dm- 3 HNO3 溶液,用玻璃棒搅拌,使之充分反应,可以看到由红色Pb3O4固体变为棕黑色的PbO2 。
接着减压抽滤将反应产物进行固液分离,用蒸馏水少量多次洗涤,保留滤液和固体供下面实验用。
2 、PbO 含量的测定上述滤液全部转移至锥形瓶内,加入4～6 滴二甲酚橙指示剂,逐滴加入1 :1 的氨水至溶液由黄色变为橙色,加入六亚甲基四胺(20 %) 至溶液呈稳定的紫红色(或橙红色) ,再加过量六亚甲基四胺5ml ,PH 试纸检验溶液PH 值(应为5～6) ,然后以EDTA 标准溶液滴定溶液由紫红色变为亮黄色时为终点,记下EDTA 消耗量。
四氧化三铅组分的测定微型化学实验探索陈文兴，钱宇，罗宿星，金茜，兰松(遵义师范学院化学系,贵州遵义563002)〔摘要〕本文从原型实验出发，对该实验作了小型化改进的同时进行了微型化学实验的探索，微型化学实验的结果符合测定要求。
〔关键词〕四氧化三铅；微型实验;组分〔中图分类号〕O6-3〔文献标识码〕A〔文章编号〕1008-5149（2009）04-0130-03 四氧化三铅组分的测定是北京师范大学无机化学教研室编写的《无机化学实验》中的一个典型的综合实验。
该实验除了训练学生的实验操作基本技能，如析天平的使用、溶液的配制、固液分离、络合滴定、氧化还原滴定等，还具有综合性和设计性实验的特点。
有助于培养学生的动手能力和综合分析能力。
然而铅对人体的危害、对环境的污染是众所周之的。
并且常规实验消耗的药品和材料的量大，产生的废物的量也大，因而对环境的污染大；且实验时间长。
从节省试剂、减少废物和降低污染出发，对该实验从小型化到微型化作探索，以求达到绿色化学的目的。
1实验准备1.1仪器和药品电光分析天平、锥型瓶（15/10mL）、烧杯（10mL、5mL）、量筒（10mL、5mL）、具支试管（10/5mL）、漏斗（10/20mm）、吸量管（2mL）、普通滴管、5.5#注射针头。
Pb3O4（A.R）、IK（A.R）、EDTA（A.R）、K2Cr2O7（A.R）、C6H12N4（A.R）、NaAc（A.R）、HNO3(6.0mol/L)、HAc（A.R）、NH3·H2O(1:1)、Zn标准溶液C=0.02182mol/L、二甲酚橙、淀粉（0.2%）。
1.2按实验要求配制20%的六亚甲基四胺溶液、NH3·H2O（1:1）、aAc-HAc（1:1，pH=5）混合溶液、EDTA标准溶液（0.02125mol/L）、Na2S2O3标准溶液（0.008676mol/L）〔1〕。
1.3微型抽滤装置的制作将一只插有微型漏斗的橡皮塞盖紧在具支试管口，用洗耳球在支管口抽吸。
四氧化三铅（红丹）的测定方法
1、试剂和溶液：
1.1 30％乙酸溶液（v／v）；
1.2 60％乙酸钠溶液（m／v）；
1.3 0.05M硫代硫酸钠标准溶液：
1.4 0.1 M 碘标准溶液：
1.5 淀粉溶液：10g可溶性淀粉、10g碘化汞、30ml水摇匀成均匀的悬浮液，倒入1000ml沸水中，煮沸3分钟，冷却备用。
2、测定步骤：
2.1 称取0.5～0.8g（精确到0.001g）红丹样品于250ml锥形瓶中，用移液管依次加入0.05M硫代硫酸钠标准溶液25ml、60％乙酸钠溶液25ml、30％乙酸溶液20ml，摇匀。
用玻璃棒将样品颗粒压碎，慢慢搅拌以溶解试样（若有少量难溶解，可加入不超过0.5g的碘化钾）。
当铅氧化物完全溶解后（除金属铅等不溶物），以淀粉溶液作指示剂，用0.1N碘标准溶液滴定过量的硫代硫酸钠溶液。
2.2 按2.1步骤，用同样的试剂，不加试样，作空白试验。
3、结果计算：
PbO2％＝0.1196×（V2－V1）×M×100／G
式中：V2 －滴定消耗的碘标准溶液体积，ml ；
V1 －空白试验消耗的碘标准溶液体积，ml ；
M －碘标准溶液浓度，mol／l ；
G －样品质量，g ；
0.1196 －相当于1ml的0.1M碘标准溶液的PbO2毫克数；
折算成四氧化三铅的含量：
Pb3O4％＝2.866×PbO2％。
课程名称：无机化学实验本课内容：实验十一四氧化三铅组成的测定授课对象：化学、应化、材化等专业本科生实验时间：6课时实验十一四氧化三铅组成的测定一、授课题目实验十一四氧化三铅组成的测定二、教学目的及要求1、了解四氧化三铅组成的原理。
2、进一步练习滴定操作。
3、学会用EDTA测定溶液中的金属离子。
三、教学内容基本内容：碘量法操作；用EDTA测定溶液中金属离子的滴定操作；Pb3O4的分解；Pb（II）含量的测定；PbO2的含量的测定；计算、数据记录与处理。
重点：测定Pb3O4的组成。
难点：碘量法操作；用EDTA测定溶液中金属离子的滴定操作。
四、授课类型专业基础课程—实验课五、教学方法及课堂设计教学方法：讲授、示范及现场指导。
课堂设计：学生实验前先进行预习报告检查然后教师讲解。
点评上次实验存在问题，讲解本次实验原理及基本操作要点，提问预习思考题，测试检查学生预习效果，教师讲解并演示正确操作。
六、教学手段利用多媒体进行实验主要内容及基本操作部分的讲解，通过滴定操作现场演示碘量法操作和用EDTA测定溶液中Pb（II）的滴定操作。
七、教学过程设计组织教学（1学时）：1、点评上次实验存在问题(5分钟)，2、课堂提问测试检查学生预习效果(10分钟)：（1）四氧化三铅的组成及有关性质。
（2）滴定操作要点。
（3）能否用其它酸如H2SO4或HCl溶液使Pb3O4分解？为什么？3、讲解本次实验原理及基本操作要点，教师讲解并演示正确操作(30分钟)。
（1）讲授要点①碘量法原理及操作要点。
②用EDTA测定溶液中金属离子的原理及滴定操作要点。
③实验原理（强调指示剂的选择、加入量及加入时机的选择）（2）示范操作①回顾：酸、碱滴定管的检漏、洗涤和装液；滴定操作。
②碘量法原理及操作要点。
③用EDTA测定溶液中金属离子的滴定操作④组织观看教学录像：“碘量法操作”、“EDTA测定Pb（II）的滴定操作”。
注意事项1、平行滴定时用滴定管的相同部位（最好每次都从接近0.00刻度开始）。
四氧化三铅组成的测定
一、实验目的
1．测定Pb3O4的组成。
2．进一步练习碘量法操作。
3．学习用EDTA测定溶液中的金属离子。
二、实验原理
Pb3O4为红色粉末状固体，欲称铅丹或红丹。
该物质为混合价态氧化物，其化学式可写成Pb2PbO4，即式中氧化数为+2的Pb占2/3，而氧化数为+4的Pb占1/3。
但根据其结构，Pb3O4应为铅酸Pb2PbO4或者2PbO•PbO2。
Pb3O4与HNO3反应时，由于PbO2的生成，固体的颜色很快从红色变为棕黑色：
很多金属离子均能与多齿配体EDTA以1：1的比例生成稳定的螯合物，以+2价金属离子M2+为例，其反应如下：
因此，只要控制溶液的pH，选用适当的指示剂，就可用EDTA标准溶液，对溶液中的特定金属离子进行定量测定。
本实验中Pb3O4经HNO3作用分解后生成的Pb2+，可用六亚甲基四胺控制溶液的pH为5~6，以二甲酚橙为指示剂，用EDTA标准液进行测定。
PbO2是种很强的氧化剂，在酸性溶液中，它能定量地氧化溶液中的I-：
从而可用碘量法来测定所生成的PbO2。
三、实验药品及仪器
固体药品：四氧化三铅（A.R.）、碘化钾（A.R.）HNO3（6M）、EDTA (A.R)、Na2S2O(A.R) 、K2Cr2O7(A.R)、ZnSO4(A.R)
液体药品：NaAc-HAc(1:1)混合液、氨水（1:1）、六亚甲基四胺（20%）、淀粉（2%）、HCl(6 mol·L-1)、二甲酚橙（0.2%）
仪器：天平、称量纸、量筒（10mL，100mL）、烧杯（50mL）、锥形瓶（250mL）、碘量瓶（250mL）、酸式滴定管（50mL）、碱式滴定管（50mL）、洗瓶
四、实验步骤
1．Pb3O4的分解
用差量法准确称取干燥的Pb3O4 0.5g转移至离心试管中，加入2mL6mol·L-1的HNO3溶液，用毛细玻璃棒搅拌，使之充分反应，可以看到红色的Pb3O4很快变为棕黑色的PbO2。
然后用离心机离心分离，离心液转移至锥形瓶中，并用蒸馏水少量多次地洗涤固体，洗涤液一并转入锥形瓶中，沉淀供下面实验用。
2．PbO含量的测定
把1中离心液和洗涤液全部转入锥形瓶中，往其中加入6~8滴二甲酚橙指示剂，并逐滴
加入1：1的氨水，至溶液由黄色变为橙色，再加入20%的六亚甲基四胺至溶液呈稳定的紫红色（或橙红色），再过量5mL ，此时溶液的pH 为5~6。
然后以EDTA 标准液滴定溶液由紫红色变为设宴黄色时，即为终点。
记下所消耗的EDTA 溶液的体积。
3．PbO 2含量的测定
将上述固体PbO 2连同滤纸一并置于另一只锥形瓶中，往其中加入30mL HAc 与NaAc 混合液，再向其中加入0.8g 固体KI ，摇动锥形瓶，使PbO 2全部反应而溶解，此时溶液呈透明棕色。
以Na 2S 2O 3标准溶液滴定至溶液呈淡黄色时，加入1ml2%淀粉液，继续滴定至溶液蓝色刚好褪去为止，记下所用去的Na 2S 2O 3溶液的体积。
五、备注
标准溶液的配制和标定
1．0.02 mol·L -1EDTA 标准溶液配制和标定
EDTA 难溶于水，22℃时其溶解度为0.02g/100mL （约为0.005mol·L -1），通常使用其二钠盐配制标准溶液。
乙二胺四乙酸二钠盐的溶解度为11.1g/100mL(22℃)，可以配成浓度为0.3mol·L -1以上的溶液，其水溶液的pH ＝4.4，通常采用间接法配制标准溶液。
（1）配制0.02mol·L -1EDTA 溶液
用台秤称取2.0 g 乙二胺四乙酸二钠盐（Na 2H 2Y·2H 2O ）于200 mL 温热水中，溶解，稀释至250 mL ，摇匀。
长期放置时，应贮存于聚乙烯瓶中。
（2）配制0.020 mol·L -1Zn 2+标准溶液
准确称取ZnSO 4·7H 2O 1.2～1.5 g 于250 mL 烧杯中，加入100mL 水溶解后，定量转移至250mL 容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀,计算其标准溶液的准确浓度。
（3）EDTA 溶液浓度的标定
用移液管移取25.00 mL 锌标准溶液于250mL 锥形瓶中，加入2mL1:5HCl 及15mL20%六次甲基四胺缓冲溶液， 加1～2滴0.2％二甲酚橙指示剂，用EDTA 滴定至溶液由紫红色变为亮黄色，即为终点。
记录所消耗的EDTA 体积。
平行滴定三次。
计算EDTA 的准确浓度。
2．0.05 mol·L -1Na 2S 2O 3标准溶液配制和标定
固体试剂Na 2S 2O 3·5H 2O 通常含有一些杂质，且易风化和潮解，因此，Na 2S 2O 3标准溶液采用标定法配制。
通常采用K 2Cr 2O 7作为基准物，以淀粉为指示剂，用间接碘量法标定Na 2S 2O 3溶液。
因为K 2Cr 2O 7与Na 2S 2O 3的反应产物有多种，不能按确定的反应式进行，故不能用K 2Cr 2O 7直接滴定Na 2S 2O 3。
而应先使K 2Cr 2O 7与过量的KI 反应,析出与K 2Cr 2O 7计量相当的I 2，再用Na 2S 2O 3溶液滴定I 2，反应方程式如下：
O
H I Cr H I O Cr 223272732146++=++++--
-
--+=+26
4223222O S I I O S
Cr2O72-与I-的反应速度较慢，为了加快反应速度，可控制溶液酸度为0.2～0.4mol·L-1，同时加入过量的KI，并在暗处放置一定时间。
但在滴定前须将溶液稀释以降低酸度，以防止Na2S2O3在滴定过程中遇强酸而分解。
（1）0.05 mol·L-1Na2S2O3溶液
称取6.5g Na2S2O3·5H2O，溶于500mL新煮沸的冷蒸馏水中，加0.1g Na2CO3，保存于棕色瓶中，放置一周后进行标定。
（2）配制K2Cr2O7标准溶液
准确称取在140～150℃下烘干2 h的基准试剂K2Cr2O7约0.7 g于烧杯中，加适量水溶解后定量移入250 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。
计算其准确浓度。
（3）Na2S2O3溶液的标定
用移液管吸取25 mL K2Cr2O7标准溶液于250 mL锥形瓶中，加6mL6mo1/L HCl，加入1g固体KI。
摇匀后盖上表面皿，于暗处放置5min。
然后用100mL水稀释，用Na2S2O3溶液滴定至浅黄绿色后加入2 mL淀粉指示剂，继续滴定至溶液蓝色消失并变为绿色即为终点。
平行测定3次。
六、实验数据及处理
1．EDTA的滴定
表1 EDTA的滴定
次数
1 2
项目
V(Zn2+)/mL
C(Zn2+)/mol·L-1
V(EDTA)终读数/mL
V(EDTA)初读数/mL
V(EDTA)/mL
C(EDTA) mol·L-1
平均C(EDTA) mol·L-1
2．Na2S2O3滴定
表2 Na2S2O3的滴定
次数
1 2
项目
V(K2Cr2O7)/mL
C(K2Cr2O7)/mol·L-1
V(Na2S2O3)终读数/mL
V(Na2S2O3)初读数/mL
V Na2S2O3)/mL
C(Na2S2O3) mol·L-1
平均C(Na2S2O3) mol·L-1
3．Pb3O4的分解
表3 Pb3O4的分解
药品Pb3O4/g HNO3/6mol·L-1
用量
4．PbO含量的测定
表4 PbO含量的测定
药品二甲酚橙1:1的氨水六亚甲基四胺EDTA/mL 用量或现象
5．PbO2含量的测定
表5 PbO2含量的测定
药品HAc NaAc混合液KI（s）2%淀粉液Na2S2O3
用量
6．计算
由上述实验计算出试样中+2 价铅与+4 价铅的摩尔比，以及Pb3O4在试样中的质量分数。
本实验要求，+2价铅与+4价铅摩尔比为2 ±0.05，Pb3O4在试样中的质量分数应大于或等于95%方为合格。
