EDTA溶液的配制及标定(铬黑T法)
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. 实验十一 EDTA溶液的配制与标定（铬黑T法）
一、实验目的
1、学习配制Zn2+标准溶液,EDTA标准溶液；
2、学会以Zn为工作基准试剂,铬黑T为指示剂标定EDTA标准溶液；
3、巩固直接称量、准确配制溶液、准确移取溶液、滴定等基本操作。
二、实验原理
1、用EDTA二钠盐配制EDTA标准溶液的原因；
EDTA是四元酸，常用H4Y表示，是一种白色晶体粉末，在水中的溶解度很小，室温溶解度为0.02g/100g H2O。因此，实际工作中常用它的二钠盐Na2H2Y·2H2O, Na2H2Y·2H2O的溶解度稍大,在22℃（295K）时，每100g水中可溶解11.1g.
2、标定EDTA标准溶液的工作基准试剂，基准试剂的预处理；
实验中以纯金属Zn为工作基准试剂。预处理：称量前一般应先用稀盐酸洗去氧化层，然后用水洗净，烘干。
3、滴定用的指示剂，指示剂的作用原理； .
. 实验中以铬黑T作为指示剂。
作用原理：在pH=l0的条件下，滴定前，Zn2+与指示剂反应:
HIn2- + Zn2+ ZnIn- + In3-
纯蓝色 酒红色
滴定至终点时，反应为 ：
ZnIn- + H2Y2- HIn2- + ZnY2- + H+
酒红色 纯蓝色
此时，溶液从酒红色变为纯蓝色，变色敏锐。
4、用何种缓冲溶液及其原因；
实验是以NH3·H2O-NH4Cl为缓冲溶液。原因：实验中所用的指示剂是铬黑T，
pKa2=6.3 pKa3=11.55
H2In- HIn2- In3-
紫红 蓝 橙
若pH<6.3或pH>11.5，由于指示剂本身接近于红色而不能使用。根据实验结果，使用铬黑T的最适宜酸度是pH=9～10.5，pH=10的缓冲液符合要求。
5、计算式。
CEDTA=mVZn/0.25MZnVEDTA .
. 三、实验步骤
实验步骤 思考题
0.01mol·L-1 Zn2+标准溶液的配制
1、取适量锌片放在100mL烧杯中，用0.1mol·L-1 HCl溶液（自配）清洗1min，再用自来水、纯水洗净，烘干、冷却。 1、标定EDTA标准溶液的工作基准试剂有多种，为什么选用Zn？
2、工作基准试剂Zn在使用前，为什么要进行表面处理，怎样处理？
2、用直接称量法在干燥小烧杯中准确称取0.15～0.2g Zn，盖好小表面皿。 作基准试剂Zn在使用前，为什么要进行表面处理，怎样处理？
3、用滴管从烧杯口加入5mL 1:1 盐酸，待Zn溶解后吹洗表面皿、杯壁，小心地将溶液转移至250mL容量瓶中，用纯水稀释至标线，摇匀。 3、怎样溶解锌片，配制Zn2+标准溶液？
0.01mol·L-1 EDTA标准溶液的配制
称取计算量的EDTA二钠盐在烧杯中，加入适量水，搅拌溶解，转移到试剂瓶中稀释至800 mL。 4、怎样配制EDTA标准溶液？
5、配制EDTA溶液时，为什么先在烧杯中溶解后转移到试剂中，能否直接在试剂瓶中溶解？
标定EDTA标准溶液（Zn为工作基准试6、配位滴定中，为什么要用缓冲溶液？ .
. 剂，铬黑T为指示剂）
移取25.00mL Zn2+标准溶液，边搅边滴加 1:1 氨水至开始析出Zn(OH)2 白色沉淀，加5mL NH3·H2O-NH4Cl缓冲溶液、50 mL 水，2～3滴铬黑T，用EDTA标准溶液滴定。溶液由酒红色变为纯蓝色即为终点。 7、说明铬黑T指示剂作用的原理。
8、为什么要在pH=10的缓冲溶液中使用铬黑T？
9、如何调节溶液的pH为10？
10、为什么要先用 1:1 氨水调节，后加pH=10的氨性缓冲溶液？
11、如何滴加1:1氨水调节pH？
12、怎样掌握好终点？
四、实验数据记录与处理
序号 1 2 3
mZn/ g 0.1672
V EDTA(初读数) /
ml 0.00 0.00
V EDTA(末读数) /
ml 22.73 22.73
V EDTA / mL 22.37 22.37
CEDTA / mol·L-1 0.1125 0.1125
舍前平均CEDTA / 0.1125 .
. mol·L-1
S 0
T
舍后平均CEDTA /
mol·L-1 0.1125
五 问题与思考题
1.说明工作基准试剂锌在使用前的表面处理的方法和目的。
答：（1）处理方法：取适量锌片放在100mL烧杯中，用0.1mol·L-1 HCl溶液（自配）清洗1min，（时间不宜过长，以免溶蚀过多的锌）再用自来水、纯水洗净，烘干（不可 过分烘烤）、冷却。
（2）目的：除去表面的氧化物。
2.配制锌标准液的时候，若锌液转移至容量瓶中有部分流失了，会使标定的结果偏高还 是偏低？如在容量瓶中稀释超过刻度，将使浓度的标定的结果是偏低还是偏高？
答：两种结果均使标定的结果偏高，因为两种情况都是锌标准液的浓度的降低，所以标 定的时候所需的EDTA溶液的体积也将降低，从而导致计算的EDTA的浓度偏高。
3.若配好的锌溶液没有摇匀，将对标定产生什么后果？ .
. 答：将会使结果偏高。
4.为什么用乙二胺四乙酸的二钠盐配制EDTA溶液，而不用其酸？
答：乙二胺四乙酸H4Y（本身是四元酸），由于在水中的溶解度很小，通常把它制成二 钠盐（Na2H2Y·2H2O），也称为EDTA或EDTA二钠盐。EDTA相当于六元酸，在水中 有六级离解平衡。与金属离子形成螯合物时，络合比皆为1：1。
5.当用二甲酚橙为指示剂时，它变色的最适宜的酸度围在何处？用何种缓冲溶液？
答：pH =5-6围，一般用六亚甲基四胺—HCl缓冲溶液。
6.标定EDTA浓度的常用工作基准物质有哪些?应如何选择？
答;基准物质有很多：金属Zn、Cu、Bi以及ZnO、CaCO3、MgSO4·7H2O等。金属锌的纯度很高，在空气中又稳定，Zn2+与ZnY2-均无色，既能在pH5-6以二甲酚橙为指示剂标定，又可以再pH 9-10的氨性溶液中以铬黑T为指示剂标定，终点都很敏锐，所以一般多采用金属锌为基准物质。
3．怎样溶解锌片，配制Zn2+标准溶液？
从烧杯口用滴管滴加5 mL1:1HCl（体积比），避免因剧烈反应而溅出溶液，放置。待反应完全后，用洗瓶吹洗表面皿和杯壁，将溶液定量转移到250 mL容量瓶中，稀释至标线，摇匀。 .
. 4．怎样配制EDTA标准溶液？
EDTA二钠盐溶解速度较慢，溶解需要一定时间。可在实验开始时，先称好EDTA，放在250 mL烧杯中，加入150 mL左右纯水，搅拌后盖上表面皿，放置，待EDTA全溶后再转移到试剂瓶中，稀释到所需体积，摇匀。EDTA标准溶液也可以提前一周配制。
5．、配制EDTA溶液时，为什么先在烧杯中溶解后转移到试剂中，能否直接在试剂瓶中溶解？
7．配位滴定中，为什么要用缓冲溶液？
因为EDTA本身是有机酸，在与Mn+的配位反应中有H+放出 ：
H2Y2- + Mn+ = MYn-4 + 2H+
随着反应的进行，溶液的酸度会增大，酸度的增加会影响已生成配合物的稳定性，也不能满足指示剂变色要求的最适宜酸度围，导致产生很大的误差。因此，在测定中必须加入适量的缓冲溶液。
8．为什么要在pH=10的缓冲溶液中使用铬黑T？
金属指示剂通常是具有酸碱性质的有机染料，几乎都是有机多元酸，同时具有酸碱性，而且指示剂的不同物种又常具有不同的颜色。铬黑T在溶液中存在下列酸碱平衡：
(pKa2=6.3) (pKa3=11.55） .
. H2In- HIn2- In3-
紫红 纯蓝 橙
由于铬黑T与金属离子形成的配合物显红色，从酸碱指示剂的变色原理看，指示剂可在pH=6.3～11.5的条件下使用。但根据实验结果，使用铬黑T的最适宜的酸度是9～10.5。通常使用pH=10的氨性缓冲溶液。
9．如何调节溶液的pH为10？
在溶液中滴加1:1的氨水，边滴边搅，直至出现Zn(OH)2的白色沉淀，此时溶液的pH约为6.4，加入5 mL NH3·H2O-NH4Cl缓冲溶液（pH=10），此时溶液的pH为10。
10．为什么要先用 1:1 氨水调节，后加pH=10的氨性缓冲溶液？
Zn2+标准溶液中酸过量，需先用 1:1 氨水中和将pH提高。若用缓冲溶液中和提高pH，因只用了缓冲对中的碱NH3·H2O，同时浪费了NH4Cl，又由于NH4Cl的存在，溶液pH的上升将比单用1:1氨水中和来得慢，因而费时费试剂。因此，先用1:1氨水中和至一定的pH值，再加缓冲溶液。
11、、如何滴加1:1氨水调节pH？
在Zn2+标准溶液中，滴加1:1氨水的速度要慢，滴1滴，搅几下。因金属氢氧化物沉淀的形成需要时间，当颗粒小时，肉眼观察不到，往往是在不断搅拌的过程中慢慢出现白色混浊。由于氨水既是弱碱，又是配体NH3的提供者，
NH3 + H2O NH3·H2O NH4+ + OH- . . 若氨水加快了，会造成白色沉淀尚未出现，后加的氨水已进入溶液，Zn2+与过量的氨水配位 ：4NH3 + Zn2+ Zn(NH3)42+
导致再加氨水，沉淀不出现的现象，因此滴加时的要领是慢滴、多搅。
12．怎样掌握好终点？
加入铬黑T指示剂后，溶液为酒红色，是ZnIn-的颜色，随着EDTA标准溶液的滴入，EDTA先与游离Zn2+配位，近终点时，夺取部分ZnIn-中的Zn2+，释放出HIn2-，因此，当溶液颜色中透蓝的成份，为蓝紫色时，小心滴加1滴或半滴，多搅动直至红色成份消失，溶液呈纯蓝色即为终点。
由于配位反应速度慢于酸碱反应，因此当滴落点出现蓝色，消失慢时，要1滴多搅，否则终点易过。
⑴配合物的结构
除了极少数金属离子，如锆（IV）、钼（VI）等与EDTA形成2:1的配合物之外，周期表中绝大多数金属阳离子与EDTA均形成 1:1配合物MY，它的6个给电子基团（4个羧基和2个氨基）都可与金属离子配位，形成5个五元环的螯合物，结构式如下 ：
