今欲分别测定 Ca2+、KMnO4溶液的浓度,若实验室仅有EDTA标准溶液, 简述如何测定(前处理, 滴定条件, 指示剂、滴定剂, 计算式, 其它试剂可任选, 但不能选其它标准溶液, 基准物)。
今欲分别测定 Ca2+、KMnO4溶液的浓度,若实验室仅有EDTA标准溶液, 简述如何测定(前处理, 滴定条件, 指示剂、滴定剂, 计算式, 其它试剂可任选, 但不能选其它标准溶液, 基准物)。
题目解答
答案
解: 测 Ca2+:
取 Ca2+试液V mL 在 pH 13, 以钙指示剂为指示剂, 用 EDTA 标准溶液滴定至由红变蓝 c(EDTA)·V(EDTA)
c(Ca)= ───────────
V(试液)
测 MnO4-: 取含 Ca2+试液V mL 按以下步骤测定
HCl+H2C2O4 加热 陈化,过滤后,洗涤
Ca2+ ──────────→ CaC2O4↓ ─────────→ H2C2O4
滴加氨至甲基橙变黄 用 H2SO4 溶解
在 70°C 左右以待测 KMnO4溶液滴定至粉红色
2c(Ca2+)·V(Ca2+)
c(MnO4-)= ───────────
5V(MnO4-)
解析
考查要点：本题主要考查利用EDTA标准溶液测定Ca²⁺和KMnO₄浓度的间接滴定方法，涉及配位滴定法和氧化还原滴定法的综合应用。
解题核心思路：
- 直接滴定Ca²⁺：利用EDTA直接与Ca²⁺反应，通过调节pH和指示剂确定终点，直接计算浓度。
- 间接测定KMnO₄：通过Ca²⁺与草酸生成沉淀，转化为可滴定的草酸，再利用KMnO₄的氧化性进行滴定，结合Ca²⁺的已知浓度计算KMnO₄浓度。
破题关键点：
- Ca²⁺的直接滴定：需控制溶液pH至13，使用钙指示剂指示终点。
- KMnO₄的间接测定：需构建Ca²⁺与草酸的定量关系，通过KMnO₄氧化草酸的反应式建立联系。
测定Ca²⁺的浓度
调节pH和指示剂
取Ca²⁺试液V mL，调节溶液pH至13，加入钙指示剂（指示剂在碱性条件下显红色）。
滴定过程
用EDTA标准溶液滴定至溶液由红色变为蓝色（指示剂释放，EDTA与Ca²⁺完全反应）。
计算公式
$c(\text{Ca}^{2+}) = \frac{c(\text{EDTA}) \cdot V(\text{EDTA})}{V(\text{试液})}$
测定KMnO₄的浓度
构建Ca²⁺与草酸的定量关系
- 生成草酸钙沉淀：取含Ca²⁺的试液V mL，加入过量HCl和H₂C₂O₄，加热至Ca²⁺完全沉淀为CaC₂O₄↓。
- 过滤与洗涤：过滤后洗涤沉淀，确保杂质去除。
- 溶解草酸：向滤渣中滴加氨至甲基橙变黄（调节pH防止草酸分解），再用硫酸溶解，得到H₂C₂O₄溶液。
氧化还原滴定
在70°C条件下，用KMnO₄溶液滴定至溶液呈粉红色（MnO₄⁻被还原为Mn²⁺，反应式为：
$5\text{H}_2\text{C}_2\text{O}_4 + 2\text{KMnO}_4 + 3\text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow 2\text{MnSO}_4 + \text{K}_2\text{SO}_4 + 10\text{CO}_2 + 8\text{H}_2\text{O}$
计算公式
根据Ca²⁺与KMnO₄的物质的量关系：
$c(\text{MnO}_4^-) = \frac{2c(\text{Ca}^{2+}) \cdot V(\text{Ca}^{2+})}{5V(\text{MnO}_4^-)}$