间接碘量法测定胆矾中铜的含量-教案.doc

间接碘量法测定胆矾中铜的含量教案
教学内容：间接碘量法测定胆矾中铜的含量
实验类型：验证
授课地点：2#化工实训楼
授课学时：4学时
一、教学目的与要求
1、练习巩固移液管、滴定管、容量瓶、电子分析天平的使用；
2、了解间接碘量法测定胆矾中铜含量的测定意义；
3、学习硫代硫酸钠标准溶液的配制和标定；
4、掌握铜盐中铜的测定的原理、方法和计算；
5、掌握碘量法的测定方法的原理、方法和计算；
6、熟悉氧化还原特殊指示剂终点颜色判断和近终点时滴定操作控制
二、知识点
氧化还原反应、化学计量点、氧化还原特殊指示剂、滴定终点、铜盐中铜含量的表示方法、标准溶液、移液管、酸式滴定管、容量瓶、电子分析天平、实验报告的撰写（数据处理三线表表格化）、有效数字
三、技能点
玻璃器皿的洗涤、移液管的使用、酸式滴定管的使用、容量瓶的使用、电子分析天平的使用、标准溶液的配制与标定
四、教学重点及难点
重点：铜盐中铜的测定的基本原理和操作方法
难点：淀粉指示剂的变色特征和近终点时滴定操作控制
五、教学方法
任务驱动法、分组讨论法、阅读指导法、现场讲解指导等
六、复习引入
1、复习配位滴定法有关知识，提问学生:
(1) 铜盐中铜的含量测定是用什么方法测定的？(间接碘量法)
(2) 铜盐中铜的测定中以什么作指示剂？(淀粉溶液)
(3) 滴定终点颜色如何判断？蓝色消失30s后不返色为终点)
[引入] 氧化还原滴定法的应用：间接碘量法测定胆矾中铜含量
[引言] 硫酸铜又名蓝矾、胆矾、石胆，为透明的深蓝色结晶或粉末，溶于水，其溶液呈弱酸性。在无机工业上用于制备其他铜盐的原料；也可用作纺织品媒染剂、农业杀虫剂、水的杀菌剂，饲料添加剂，并用于镀铜。在防治鱼病中，硫酸铜的作用非常明显，硫酸铜是鱼病防治中常用的药品，它可治疗鱼的原生寄生虫病，农业上主要用于防治果树、麦芽、马铃薯、水稻等多种病害，也可用于稻田、池塘除藻。无机农药波尔多液就是硫酸铜和石灰乳的混合液，在有机农业中可以做杀真菌剂用。蓝矾韭菜中的蓝矾也可能是农药的残留，而不是菜农为保鲜而涂抹。硫酸铜是可溶于水的，消费者可以在水中浸泡再用淘米水清洗就可放心食用。硫酸铜中铜的含量常用滴定碘法来测定。
[新授]课题：间接碘量法测定胆矾中铜含量
[提出任务]教师提出本课题的学习任务：
1、间接碘量法测定胆矾中铜含量的基本原理是什么？
2、用K2Cr2O7作基准物质标定Na2S2O3溶液时，为什么要加入过量的KI和HCl溶液？为什么要放置一定时间后才能加水稀释？为什么在滴定前还要加水稀释？
3、间接碘量法测定胆矾中铜含量的操作方法。
[任务探索]
1、间接碘量法测定胆矾中铜含量的基本原理是什么？
根据有关学习资料，思考下列问题：
(1) 在实验中加入KI的作用是什么？
(2) 碘量法测定铜时，溶液的酸度如何控制？酸性介质如何选择？
(3) 在实验中加入KSCN溶液的作用是什么？为什么不能过早的加入？
[归纳]引导学生归纳总结出间接碘量法测定胆矾中铜含量的基本原理
在以硫酸或HAc为介质的酸性溶液中（pH＝3～4）Cu2+与过量的I -作用生成不溶性的CuI沉淀并定量析出I2：
2Cu2+ + 4I - ＝ 2CuI↓ + I2
生成的I2用Na2S2O3标准溶液滴定，以淀粉为指示剂，滴定至溶液的蓝色刚好消失即为终点。
I2 + 2S2O32- ＝ 2I - + S4O62-
化学计量关系: 2 Cu2+ ~ 1 I2 ~ 2 S2O32-
1 Cu2+ ~ 1 S2O32-
由于CuI沉淀表面吸附I2故分析结果偏低，为了减少CuI沉淀对I2的吸附，可在大部分I2被Na2S2O3溶液滴定后，再加入KSCN，使CuI沉淀转化为更难溶的CuSCN沉淀。
CuI + SCN- = CuSCN↓ + I -
CuSCN吸附I2的倾向较小，因而可以提高测定结果的准确度。
根据Na2S2O3标准溶液的浓度，消耗的体积及试样的重量, 计算试样中铜的含量。可由下式计算：
[学生回答]
(1) 在实验中加入KI的作用是什么
[讲解]Cu2+被还原为CuI↓，起还原剂的作用，同时析出与Cu2+计量相当的I2。另外，过量的KI使I2生成I3-，起配位剂的作用，可防止I2的挥发，增大I2在水溶液中的溶解能力，减少I2的损失。与Cu+离子生成CuI↓，起沉淀剂的作用，增强Cu2+离子的氧化能力。
(2) 碘量法测定铜时，溶液的酸度如何控制？酸性介质如何选择？
[讲解]间接碘量法测定铜时，溶液的pH必须控制在3～4之间。酸度过低：会降低反应速度，溶液中I2会发生歧化反应，Cu2+可能部分水解，使结果偏低；同时，部分S2O32-将会被I2氧化为SO32-。 酸度过高：①I-易被空气中的氧氧化为I2（Cu2+有催化作用），使结果偏高；②S2O32-发生分解，S2O32- + 2H+ = S↓+ H2SO3；溶液的酸度要选用硫酸调控，大量Cl-离子能与Cu2+配合，I-不易从Cu(II)的氯配合物中将Cu(II)定量的还原，因此最好用硫酸而不用盐酸（少量盐酸不干扰）。
(3) 在实验中加入KSCN溶液的作用是什么？为什么不能过早的加入？
[讲解]CuI沉淀表面易吸附少量I2，这部分I2 不与淀粉作用，而使终点提前。为此应在临近终点时加入KSCN溶液，使CuI转化为溶解度更小的CuSCN，而CuSCN不吸附I2，从而使被吸附的那部分I2释放出来，提高测定的准确度。
KSCN溶液只能在临近终点时加入，否则大量I2的存在有可能氧化SCN-，从而影响测定的准确度。
2、用K2Cr2O7作基准物质标定Na2S2O3溶液时，为什么要加入过量的KI和HCl溶液？为什么要放置一定时间后才能加水稀释？为什么在滴定前还要加水稀释？
[讲解] 为了确保K2Cr2O7反应完全，必须控制溶液的酸度为0.2-0.4moL·l-1HCl溶液，并加入过量KI。K2Cr2O7与KI的反应需一定的时间才能进行得比较完全，故需放置5min后在加水稀释，降低酸度，以防止Na2S2O3在滴定过程中遇强酸而分解。
3、间接碘量法测定胆矾中铜含量的操作方法
[阅读] 指导学生阅读实验报告中的实验步骤。
[讨论] 四个学生一组，归纳测定操作要点。
[提问] 学生代表小组发言: 间接碘量法测定胆矾中铜含量的步骤
(1) 0.1mol/L硫代硫酸钠标准溶液的标定
准确称取在120±2℃干燥至恒重的K2Cr2O70.13～0.14g于锥形瓶中，加蒸馏水30ml溶解后，加入1 mol/L H2SO4 15ml、10 ml 10％KI溶液，于暗处放置5min，加蒸馏水40ml，用待标定的Na2S2O3溶液滴定至黄绿色，加入3ml淀粉溶液，继续滴定至亮绿色，即为终点，平行标定3份，计算Na2S2O3溶液的准确浓度。根据
Cr2O72- + 6I - + 14H+ ＝ 2Cr3+ 3I2 + 7H2O
I2 + 2S2O32- ＝ 2I - + S4O62-
1 mol Cr2O72-相当于6 mol S2O32-

所以

(2) 硫酸铜盐中铜的测定
准确称取CuSO4·5H2O试样2～2.4g于小烧杯中，加4ml 1 mol/L H2SO4溶液和少量水使其溶解，移入100ml的容量瓶中，用水定容。用移液管准确移取25.00ml CuSO4溶液置于锥形瓶中，加水50ml，加入10％KI溶液10ml，立即用Na2S2O3标准溶液滴定至浅黄色，然后加入3ml淀粉溶液，继续滴至浅蓝色。再加10％KSCN 10ml，摇匀后，溶液的蓝色加深，再继续用Na2S2O3标准溶液滴定至蓝色刚好消失为终点，记录消耗的Na2S2O3标准溶液体积，平行测定三份，根据滴定时用去的Na2S2O 3标准溶液体积计算胆矾中铜的百分含量。根据
2Cu2+ + 4I - ＝ 2CuI↓ + I2
I2 + 2S2O32- ＝ 2I - + S4O62-
1 mol Cu2+相当于1 mol S2O32-

所以

(3) 数据记录与处理及结论
1、Na2S2O3溶液的标定
表1 Na2S2O3溶液的标定
序号 K2Cr2O7质量/g V（Na2S2O3）/ml C（Na2S2O3）/mol·L-1 平均值 RSD
1
2
3
结论：Na2S2O3溶液的准确浓度c=
95%置信度下平均值的置信区间c=
2、铜盐中铜的测定
表2 铜盐中铜的测定
序号 CuSO4·5H2O质量/g V（Na2S2O3）/ml ρ（Cu）/% 平均值 RSD
1
2
3
注：铜原子的摩尔质量MCu=63.5 g/mol。
结论：铜盐中铜的百分含量ρ=
95%置信度下平均值的置信区间ρ=
[小结] 滴定碘法测铜是一种经典的分析方法，常被用于铜合金、含铜矿石、铜盐、铜产品及农药等试样中铜的测定。在pH=3～4的硫酸或醋酸介质溶液中，以淀粉为指示剂，用硫代硫酸钠标准溶液滴定溶液中由铜离子与碘化钾生成的碘分子至碘-淀粉蓝色刚好消失为终点，记录硫代硫酸钠标准溶液消耗体积计算铜盐中铜的含量
[演示] 学生代表上讲台演示测定操作过程，其余学生观察其操作。
[讲解、示范] 教师点评学生演示操作过程的正误之处并讲解示范操作要点:
(1) 取样的方法：取样量25.00mL，取样仪器：移液管
(2) 移液管的操作：吸液、调整液面的方法、放液
(3) 酸式滴定管的操作：左手的用法，防止管尖和两侧漏液
(4) 终点判断：待滴定至溶液为紫蓝色时即接近终点，要注意每加一滴硫代硫酸钠都需充分摇匀，最好每滴间隔2-3s，滴到碘-淀粉蓝色刚好消失即为终点。
[讲解注意事项]
1、间接碘量法必须在弱酸性或中性溶液中进行，在测定Cu2+时，通常用NH4HF2控制溶液的酸度为pH 3～4，这种缓冲溶液（HF/F-）同时也提供了F-作为掩蔽剂，可使共存的Fe3+转化为FeF63-以消除其对Cu2+测定的干扰。若试样中不含Fe3+可不加NH4HF2。
2、在间接碘量法中，淀粉指示剂应在临近终点，即I2黄色已接近褪去时加入。否则，会有较多的I2被淀粉吸附，而导致终点滞后。
加淀粉前： 快滴慢摇（防止I2挥发，I- 氧化）
加淀粉后： 慢滴快摇
3、CuI沉淀表面易吸附少量I2，这部分I2不与淀粉作用，而使终点提前。为此应在临近终点时加入KSCN溶液，使CuI转化为溶解度更小的CuSCN，而CuSCN不吸附I2，从而使被吸附的那部分I2释放出来，提高测定的准确度。
值得注意的是，KSCN溶液只能在临近终点时加入，否则大量I2的存在有可能氧化SCN-，从而影响测定的准确度。
[学生分组] 以每个同学一组分为24～30个小组
[学生实训] 测定胆矾中铜含量并完成实验报告。教师巡回指导
[交流讨论] 引导学生说出自己完成任务的情况 (成功或失误之处)
[试验小结] 教师小结本课题实验完成情况。
1、酸式滴定管的规范操作：克服漏液的现象；
2、近终点时颜色判断和操作：近终点紫蓝色，慢滴多摇，控制半滴操作；
3、分析误差产生原因：滴定速度控制不当；终点判断不准确；读数误差；酸式滴定管管尖和两侧漏液等因素。
[布置作业]：根据你的测定，我们本地区的应用的硫酸铜有哪些级别？(写出测定实验操作步骤、实验数据和测定结果)