分析化学习题及答案

6 金属离子M与配位剂L形成逐级络合物,溶液中各种存在型体的分布系数?与配位剂的平衡浓度 有关 ;与金属离子的总浓度 无关 。(答有关或无关) 7 对于某金属离子M与EDTA的配合物MY,其lgK' MY先随溶液pH增大而增大这是由于 lgY(H)减小(或EDTA酸效应减小) ,而后又减小;这是由于 lgM(OH)增大(或金属离子水解效应增大) 。

-12+

8 在pH=5的六次甲基四胺缓冲溶液中,用0.02000 mol·L 的EDTA滴定同浓度的Pb,已知pH 5时,lgY(H) = 6.5,lgKPbY = 18.0,化学计量点时,pY是 13.2 。

-12+

9 在pH=5.0的醋酸缓冲溶液中用0.020 mol·L EDTA滴定同浓度的Pb,今知 lgKPbY = 18.0, lgY(H)=6.5,lgPb(Ac)=2.0。则化学计量点时 pPb'= 5.8 ,pPb= 7.8 , pY'= 5.8 ,pY= 12.3 _,pPbY= 2.0 ___ 。

10 在pH=10氨性缓冲液中,以EDTA滴定Zn,已计算出lg?Zn(NH3)= 4.7,lg?Zn(OH)= 2.4,此时lg

2+

-1

2+

Zn

值为 4.7 。

Y(H)

11 在pH = 10.0 的氨性缓冲溶液中,以0.020 mol ·L EDTA滴定相同浓度的Zn,已知lg KZnY = 16.5,lg0.5,lg?Zn(NH3)= 4.7,lg?Zn(OH)= 2.4,则化学计量点时pZn值为 11.3 。

=

12 在pH=5.5的醋酸缓冲液中,用0.020 mol ·L 的EDTA滴定同浓度的Zn,已知lgKZnY=16.5,lgY(H)=5.5。则化

学计量点时, pZn= 6.5 ,pZnY= 2.0 ,pY'= 6.5 , pY= 12.0 , pc(Y)= 2.0 _ 。

13 在pH为10.0的氨性缓冲液中,以0.020 mol ·L EDTA滴定同浓度的Zn,已知lgKZnY = 16.5,lg?Zn(NH3)= 4.7,

-1

2+

-12+

lgaZn(OH) = 2.4,lgY(H) = 0.5,则化学计量点时, pZn'为 6.6 ,pZn 为 11.3 , pY'为 6.6 , pY= 7.1 。

-12+

14 在pH = 13时,以0.020 mol ·L EDTA滴定同浓度的Ca,已知lgKCaY = 10.7, lgY(H) = 0。在化学计量点时,

-6.4-1-6.4-1

pc(Y)= 2.0 , [Y']= 10 mol ·L, pY= 10 mol ·L。

-12+

15 含有0.010 mol ·L Mg – EDTA配合物的pH = 10的氨性缓冲溶液中,已知lg KMgY = 8.7,lgY(H) = 0.5,则pMg = 5.1 , pY = 5.6 _。

16 在EDTA滴定中,溶液的pH越低,则Y(H)值越 大 ,K'MY值越_ 小 ,滴定的pM'突跃越 小 ,化学计量点的pM'值越 小 。 17 用EDTA滴定金属离子M,若浓度均增加10倍,则在化学计量点前0.1% pM 减小1单位 ; 在化学计量点时,pM 减小0.5单位 ;在化学计量点后0.1%,pM 不改变 (指增大或减小多少单位)。

-4-1-4-1

18 在某一pH下,以2.0×10mol·L EDTA滴定2.0×10mol·L金属离子M,设其条件稳定常数lgK'MY=10.0,检测终点时的pM=0.40,则Et为 0.2 % 。

19 铬黑T指示剂常配成固体试剂而不是水溶液,其原因是 水溶液不稳定易被氧化 ,加入NaCl的作用是 作稀释剂 。

2+

20 在pH = 10的氨性缓冲溶液中,以铬黑T为指示剂,用EDTA溶液滴定Ca时,终点变色不敏锐,此时可加入少量 MgY 作为间接金属指示剂,在终点前溶液呈现 红 色,终点时溶液呈现 蓝 _ 色。 三、问答题

2+2+2+2+

1 Cu、、Zn、、Cd、Ni等离子均能与NH3形成配合物,为什么不能以氨水为滴定剂用配位滴定法来测定这些离子?

2+2+2+2+

答:Cu、Zn的配位数为四,Cd、Ni配位数为六,它们与NH3配位过程中逐级形成配合物,络合比复杂,各级稳定常数相差较小,不可能分步完成,也就是说不能按照确定的化学计量关系定量完成,金属离子的浓度不可能发生突变,所以以氨水为滴定剂滴定反应进行的完全程度不高,无法判断滴定终点。

2 在配位滴定中,什么叫配位剂的酸效应? 试以乙二胺四乙酸二钠(Na2H2Y)为例, 列出计算EDTA酸效应系数Y(H)的数学表达式。

+

答:配位剂一般为有机弱酸配位体,由于H存在(或酸度提高)使配位体参加主反应(或滴定反应)的能力降低的这一现象称为酸效应。

++2+6

Y(H)=1+1[H]+ 2[H]+…+ 6[H]

??2?6[H][H][H]或 ?Y(H)?1? ??...?Ka6Ka6Ka5Ka6Ka5...Ka13 在配位滴定中,为什么要加入缓冲溶液控制滴定体系保持一定的pH?

16

答:用EDTA滴定金属离子时,既要使金属离子滴定完全,又要让金属离子不水解,必须控制溶液在一定的pH值,另外

+2-+

在滴定过程中不断释放出H,即 M+H2Y=MY+2H 酸度不断增大。因此为了控制适宜的酸度范围,就需加入缓冲溶液。 4 如何通过配合物MLN的各βi值和配位剂的浓度[L]来估计溶液中络合物的主要存在型体?(不必具体计算) 答:根据分布分数 ??[某型体]定义先求各型体分布分数: cM?0??M?…

?1[L][M]1 ?1??ML?[ML]???o?1[L] ?2ncMcM1??1[L]??2[L]2??????n[L]n1??1[L]??2[L]??????n[L]?n[L]n[MLn]n ?n?????[L]oncM1??1[L]??2[L]2??????n[L]n再由[MLi]=δicM 估算,由于cM是一定值的,故溶液中配合物的主要存在型体由δi决定。因此只要看哪个?i[L]值最大

i的,就以配位数为i的型体存在。

2+

5 在pH=10氨性溶液中以铬黑T为指示剂,用EDTA滴定Ca时需加入MgY。请回答下述问题: (1) MgY加入量是否需要准确?

(2) Mg和Y的量是否必须保持准确的1:1关系?为什么? (3) 如何检查MgY溶液是否合格,若不合格如何补救? 答:(1) 不需准确加入;

2+

(2) 必须保持1:1精确关系,Mg少则测定结果偏低,多则偏高;

-1-12+

(3) 在此溶液中加入氨性缓冲液及铬黑T,应当在加半滴0.02mol?L EDTA后呈蓝色,而加半滴0.02mol?L Mg呈红色,

2+

若不合格则应滴加EDTA(或Mg)使其合格。

2+2+

6 Ca与PAN不显色,但在pH=10~12时,加入适量的CuY,却可以用PAN作为滴定Ca的指示剂,为什么?在实验操作中,是否一定要加入准确浓度的CuY?为什么?

答:由于lgKCuY = 18.80,lgKCaY = 10.69,在pH=10~12时,于PAN中加入适量的CuY,可以发生如下反应

2+

CuY(蓝色)+ PAN(黄色)+ Ca= CaY + Cu—PAN (黄绿色) (紫红色)

2+2+

Cu—PAN是一种间接指示剂,加入的EDTA与Cu定量配位后,稍过量的滴定剂就会夺取Cu—PAN中的Cu,而使PAN游离出来,

Cu—PAN + Y = CuY + PAN (紫红色) (黄绿色)

在实验操作中,不需要加入准确浓度的CuY。因为加入的CuY和滴定至终点时生成的CuY的物质的量是相等的。

3+-13+

7 已知Fe与EDTA络合物的lgKFeY- = 25.1,若在pH = 6.0时,以0.010 mol?L EDTA滴定同浓度的Fe,考虑Y(H) 和

'aFe(OH) 后,lgKFeY-= 14.8,据此判断完全可以准确滴定。但实际上一般是在pH = 1.5时进行滴定,为什么?

答:由于Fe极易水解( pH≥4 ),若在pH = 6.0的条件下进行滴定,此时绝大部分Fe已水解形成沉淀,从而无法进行滴定。因此,不能单纯地从KM-的大小来判断能否准确滴定,还要考虑金属离子的水解酸度。而在pH = 1.5时,

3+'lgKFeY-=25.1-15.55= 9.6,说明Fe和EDTA络合物在pH = 1.5时还很稳定,能准确滴定。

3+ 3+

'8 若配制EDTA溶液的水中含Ca,判断下列情况对测定结果的影响:

2+

(1) 以CaCO3为基准物质标定EDTA标准溶液,并用该标准溶液滴定试液中的Zn ,以二甲酚橙为指示剂;

2+2+

(2) 以金属锌为基准物质,二甲酚橙为指示剂标定EDTA标准溶液,并用该标准溶液滴定试液中的 Ca、Mg合量;

2+2+

(3) 以CaCO3为基准物质,铬黑T为指示剂标定EDTA标准溶液,并用该标准溶液滴定试液中Ca、Mg 合量。 并以此例说明络合滴定中为什么标定和测定的条件要尽可能一致。

2+2+

答:(1) 由于EDTA水溶液中含有Ca ,Ca与EDTA形成络合物,标定出来的EDTA

2+2+

标准溶液浓度偏低,当EDTA标准溶液滴定试液中的Zn,使测定Zn浓度偏低。

2+2+

(2) 由于EDTA水溶液中含有Ca ,部分Ca与EDTA形成络合物,标定出来的EDTA

17

2+

标准溶液浓度偏低,当EDTA标准溶液滴定试液中的Ca、Mg,使测定结果偏低。

2+2+

(3) 用CaCO3为基准物质标定EDTA标准溶液 ,出了CaCO3中的Ca被EDTA标准溶液滴定外,还有水中的Ca也能被EDTA

2+2+

标准溶液滴定,标定出来的EDTA标准溶液浓度偏低,当用来滴定试液中Ca、Mg,使测定结果偏低。

2+2+3+

9 请解释下列问题:(1)用EDTA滴定Ca、Mg时,可以用三乙醇胺、KCN掩蔽Fe,但不使用盐酸羟胺和抗坏血酸;(2)

3+3+

在pH = 1滴定Bi,可采用盐酸羟胺或抗坏血酸掩蔽Fe,而三乙醇胺和KCN都不能使用,这是为什么?(3)已知KCN严禁在pH<6的溶液中使用,为什么?

2+2+ 3+

答:(1) 在用EDTA滴定Ca、Mg时,pH = 10,用三乙醇胺和KCN来消除Fe的干扰,若使用盐酸羟胺和抗坏血酸,此

3+ 2+2+ 2+2+ 3+

时只是将Fe→ Fe,Fe同样干扰Ca、Mg的测定,而三乙醇胺、KCN在pH = 10碱性条件下能与Fe配位 ,故可

3+3+3+3+

掩蔽Fe。(2)pH = 1滴定Bi时,若用的三乙醇胺,则不会与Fe配位,达不到掩蔽Fe的目的;若用KCN,在酸性条

3+3+ 2+2+3+

件下就会形成HCN有毒气体;故采用盐酸羟胺或抗坏血酸氧化还原法掩蔽Fe,将Fe→ Fe,此时Fe 不干扰Bi的测定。(3) 在pH<6的溶液中,KCN会形成HCN巨毒气体,所以在pH<6溶液中严禁使用。

3+

10 用NaOH 标准溶液滴定FeCl3溶液中游离的HCl时,Fe将如何干扰?加入下列哪一种化合物(EDTA,柠檬酸三钠,三乙醇胺)可以消除干扰?

3+3+

答:由于Fe和NaOH溶液生成Fe(OH)3沉淀,导致游离的HCl的浓度偏小,可以用EDTA消除干扰,由于EDTA和Fe形

3+

成络合物的稳定性大,减少了溶液中游离的Fe浓度,不产生Fe(OH)3沉淀。而柠檬酸三钠,三乙醇胺在酸性条件下不会

3+

与Fe形成稳定的配合物,达不到消除干扰的效果。 四、计算题

2+-12+

1 在1L NH3-NH4Cl的缓冲溶液中, 含0.10 mol Zn– EDTA络合物, 溶液的pH = 9.0,[NH3] = 0.10 mol?L,计算Zn的浓度。

已知:lgKZnY = 16.5;锌氨络离子的lg0.2

解: ?Zn(NH3)=1+10

-1.00+2.27

1

2+2+

-lg

4

分别为2.27,4.61,7.01,9.06;pH = 9.0时lg

Y(H)

lg?Zn(OH)= = 1.3,

+10

-2.00+4.61

+10

-3.00+7.01

+10

-4.00+9.06

=10

5.1

?Zn= ?Zn(NH)+?Zn(OH)– 1 = 105.1 +100.2 – 1 = 105.1

3lgK'ZnY = lgKZnY –lg

Y(H)

–lg?Zn= 16.5 –1.3 – 5.1 = 10.1 cZn?0.10?2.8?10?6 10.110[Zn2?']?'KZnYpZn'计= 5.6

[Zn]?-1

3+

2?[Zn']?Zn(NH)310?5.6?5.1?10?10.7(mol?L-1) 10--1

2 在0.010mol· L Al 溶液中,加氟化铵至溶液中游离F的浓度为0.10mol· L,问溶液中铝的主要型体是哪一种?浓度为多少?

3-已知:AlF配离子lg?1~lg?6分别为:6.13,11.15,15.00,17.75,19.37,19.84 解:已知 cAl3??0.010 mol?L,cF??0.100 mol?L 先求各型体分布分数:

?1?1?Al?3?1

1??1[F?]??2[F?]2??????6[F?]6??1?106.13?1?1011.15?21

?1015.00?3?1017.75?4?1019.37?5?1019.84?6-15 -14.551= 2.8×10= 10

143.5?10δ(AlF)2???1[F?]?Al3??106.13?1?14.55?3.8?10?10

?(AlF)??2[F?]2?Al?1011.15?2?14.55?4.0?10?6

2?3?

18

?(AlF)??3[F?]3?Al?1015.00?3?14.55?2.8?10?3

33??(AlF)??[F?]4?Al?1017.75?4?14.55?1.6?10?1

4?43??(AlF)??5[F?]5?Al?1019.37?5?14.55?6.5?10?1

52?3??(AlF)??6[F?]6?Al?1019.84?6?14.55?1.9?10?1

63?3?由于 [某型体]=?i?cM ,当为一定值时,各型体的浓度只与?i有关。?i大的该型体为主要型体。所以,由上可知溶液中存在的主要型体为[AlF5]2?,其浓度为

5[AlF5]2???(AlF)2?cAl3??6.5?10?1?0.01?6.5?10?3(mol?L-1)

3 计算[Cl] = 6.3×10mol?L时,汞(Ⅱ)氯配位离子的平均配位数n值。 解:查表得汞(Ⅱ)氯配位离子的lg?1~lg?4分别为6.74,13.22,14.07,15.07 [Cl] = 6.3×10= 10

_-

-4

-3.20

-4

-1

_根据平均配位数n的计算式

cL?[L]?1[L]?2?2[L]2?????n?n[L]n n??2ncM1??1[L]??2[L]??????n[L]_106.74?3.20?2?1013.22?2?3.20?3?1014.07?3?3.20?4?1015.07?4?3.20? 6.74?3.2013.00?2?3.2014.07?3?3.2015.07?4?3.201?10?10?10?10 = 3.31

2+

4 今欲配制pH = 5.0,pCa = 3.8,所需EDTA与Ca物质的量之比,即nEDTA : nCa 为多少?

解:这是配制一个金属离子缓冲溶液,它是由金属配合物(MY)和过量的配位剂(Y)组成,具有控制金属离子浓度的作用:

M + Y = MY pM?lgKMY?lg[Y] (1) [MY]在含有大量的配合物MY和大量的配位剂Y的溶液中,加入适量的金属离子M或其他配位剂L,可维持pM值基本不变。当配合物与过量的配位剂的浓度相等时,缓冲能力最大。当EDTA发生酸效应时,则有

pM?lgKMY?lg?H?lg[Y'] (2) [MY]因此,选用不同的金属离子和配位剂,控制合适的pH值和

[Y']的比值,就可获得不同pM值的金属离子缓冲溶液。 [MY]lg[Y']?pM?lgKMY?lg?H (3) [MY]根据本题的要求,查表得 lgKCaY = 10.7,pH=5.0时,lg?Y(H)?6.6,将值代入公式(3),得

lg[Y']?3.8 – 10.7 + 6.6 = – 0.3 [MY][Y'][Y']-0.3

= 10 = 0.5 即 = 1:2 [MY][MY]

19

由于溶液中大量存在Y和CaY,故溶液中EDTA的总浓度=[Y’]+[CaY],钙的总浓度=[CaY],溶液的体积相同,故

nEDTA[Y']?[CaY]1?2??=3:2 nCa[CaY]25 用EDTA标准溶液滴定试样中的Ca、Mg、Zn时的最小pH值是多少?实际分析中应控制pH在多大?

解:查表得:lgKCaY = 10.69,lgKMgY = 8.69,lgKZnY = 16.50,

-2 -1

设试样中的各金属离子的浓度均为10mol ? L,则

lgαY(H) = lgKMY -8,

故滴定Ca的pH值为:lg?Y(H) = lgKCaY -8 = 10.69-8 = 2.69,查表得pH = 7.5~7.6 ,实际分析中,由于Mg干扰,

2+

2+

2+

2+

2+

采用pH > 12。

滴定Mg的pH值为:lg?Y(H) = lgKMgY -8 = 8.69-8 = 0.69,查表得pH =9.6~9.7 ,实际分析中,采用pH = 10。

2+

滴定Zn的pH值为:lg?Y(H)= lgKZnY -8 = 16.50-8 = 8.50,查表得pH = 4.0~4.1,实际分析中,采用pH = 5。

2+

故用EDTA滴定Ca、Mg、Zn时的最小pH值分别为7.5、9.6、4.0。

+

由于 M + H2Y = MY + 2H

在实际分析中pH值应控制在比滴定金属离子允许的最低pH 值高一点。

6 在pH=5.5的醋酸缓冲溶液中,用0.020 mol?L的EDTA滴定同浓度的Zn,已知lgKZnY = 16.5, lg?-1

2+

Y(H)

2+2+2+

= 5.5,求化

学计量点时pZn、pZn’、pY、pY’值。 解: [Zn']?2+

spcZn0.010??10?6.5 '16.5?5.5KZnY102+'

2+

由于Zn无副反应,所以[Zn]= [ Zn],即pZn'= pZn = 6.5,pY'= 6.5,

[Y]?[Y']?Y10?6.5?5.5?10?12.0 10或 pY = (6.5 + 5.5) = 12.0

-12+

7 在pH = 10 含酒石酸(A)的氨性溶液中,用0.020 mol?L的EDTA滴定同浓度的Pb,lgKPbY = 18.0,化学计量点时

'lg?Y(H)?0.5,lg?Pb(OH)?2.7,lg?Pb(A)?2.8求化学计量点时lgKPbY、pPb、pPb'、pY、pY'和pPbA值。

解: lgKPbY?lgKPbY?lg?Y(H)?lg?Pb

= 18.0 – lg (10+10 – 1 ) – 0.5

= 18.0 – 3.1 – 0.5 = 14.4

2.7

2.8

'[Pb']?所以 pPb' = 8.2 由于 [Pb]?2?spcPb?'KPbY0.010?8.2?10 14.410[Pb']?Pb10?8.2?3.1?10?11.3 10或 pPb =(8.2+ 3.1)= 11.3

pY' = 8.2

pY = (8.2 + 0.5) = 8.7

20

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