分析化学实验报告,高锰酸钾测定石灰石中的钙含量

高锰酸钾法测定石灰石中的钙含量

应用化学 杨兰森 20096842

指导老师 吴明君 副教授

摘要：本文是用高锰酸钾来测定石灰石中钙的含量。首先用草酸钠标定配置的高锰酸钾溶液，然后再用标定好的高锰酸钾来滴定石灰石，以测得石灰石中钙的含量。

关键字：草酸钙 标定 钙含量 高锰酸钾

The calcium content of limestone Determination by

Potassium permanganate method

Yang Lansen Student ID20096842 Apply Chemistry

Directed by WU Mingjun

Abstract：This article is limestone with potassium permanganate to determine the calcium content. First calibration configuration with sodium oxalate solution of

potassium permanganate, potassium permanganate and then calibrated to the titration of limestone to the measured concentration of calcium in the limestone.

Keyword：Calcium oxalate , Calibration , Calcium , Potassium permanganate

综述

天然石灰石是工业生产中重要的原材料之一，它的主要成分是CaC2O4，此外还

含有SiO2,Fe2O3,Al2O3及MgO杂质。钙元素是人类必须的微量元素之一，钙占人体重的1.7%左右，99%以羟基磷酸钙的形式存在于骨骼和牙齿中，血液中占0.1%。离子态的钙可促进凝血酶原转变为凝血酶，使伤口处的血液凝固。缺钙会导致骨质疏松等疾病。因此用化学方法对食物以及血液中的钙含量进行分析显得尤为重要。实验室常用的测定钙含量的方法有：酸碱滴定法（先用定量的酸将碳酸钙溶解，然后用碱滴定过量的酸）、络合滴定法（铬黑T指示剂用EDTA滴定），以及氧化还原滴定,由于高锰酸钾跟石灰石不能直接反应，则只能采用间接滴定方法。主要反应有：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑ Ca2++C2O42-=CaC2O4↓ CaC2O4+2H+=Ca2++H2C2O4 2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O，根据Ca2+与C2O42-生成沉淀的比例来间接求得Ca2+。

1 实验部分

1.1 仪器和试剂

分析化学实验报告,高锰酸钾测定石灰石中的钙含量

1.1.1仪器：50ml酸式滴定管、10ml量筒、250ml锥形瓶、250ml烧杯、滴管、玻璃棒、玻璃纤维漏斗、棕色细口试剂瓶、分析天平、酒精灯、表面皿、滤纸

1.1.2药品：KMnO4(固体)、Na2C2O4、3mol/L硫酸溶液、1 mol/L硫酸溶液、3mol/L

氨水、0.25mol/L（NH4）2C2O4、0.1%甲基橙指示剂、10%柠檬酸铵、0.5mol/LCaCl2、石灰石样品

1.2 实验方法

1.2.1 高锰酸钾溶液的配置 在天平上称取1.9240gKMnO4溶于500ml水中，盖

上表面皿，加热煮沸20～30min，冷却后在暗处放置一周以上。在试验前用玻璃纤维漏斗过滤除去MnO2等杂质。滤液置于洁净的棕色瓶中，放置暗处保存。备

试验用。

1.2.2高锰酸钾溶液的标定 分析天平中准确称取0.1918g、0.1572g、0.1861g3份 Na2C2O4基准物于3个烧杯中，加入30ml蒸馏水及10ml3mol/L硫酸溶液，溶解后在水浴上加热至75～85℃，立即用待标定的KMnO4滴定至呈粉红色经30s

不退色，即为终点。平行3次。记录每次滴定所需的KMnO4溶液体积。

1.2.3 CaC2O4的制备 准确称取石灰石试样5份：0.1636g、0.1828g、0.1621g、0.1953g、0.1883g分别置于5个250ml烧杯中，滴加少量蒸馏水润湿试样，盖上表面皿，从烧杯嘴处慢慢滴加6ml/LHCl溶液5ml，同时不断轻摇烧杯，使试样溶解，待停止冒泡后，小火加热直沸2min，冷却后加入少量蒸馏水淋洗表面皿和烧杯内壁飞溅部分进入溶液，在试液中加入5ml10%柠檬酸铵溶液（掩蔽其中的Fe3+和Al3+）和50ml蒸馏水，加入两滴甲基橙指示剂，吃屎溶液显红色，再加入15～20ml0.25ml/L草酸铵，加热70～80℃，再加入氨水，之后陈化。再将沉淀过滤，再用草酸铵洗涤，洗至加入氯化钙无沉淀时即可。

1.2.4 沉淀的溶解及Ca2+含量的测定 将带有沉淀的滤纸小心展开并贴在原存于沉淀的烧杯内壁上，用50ml1mol/L硫酸溶液分多次将沉淀冲洗到烧杯中，在加水稀释至100ml，加热75～85℃用配置好的KMnO4滴定，记录消耗的KMnO4的体积。钙含量的计算方式主要由KMnO4标准溶液间接滴定与Ga2+相当的C2O42-,根据KMnO4溶液的用量和浓度计算出试样中钙的含量。

表格5号 宋体 三线表

2结果与讨论

2.1高锰酸钾溶液的标定 实验数据如表1-1：

高锰酸钾初读数/mL 终读数/mL 实际体积/mL 0.10 24.20 24.10

0.20 20.05 19.85

0.01 23.49 23.48

表1-1

从上表数据得到高锰酸钾的三次浓度分别为：0.02340、0.02394、0.023513。可以算出它的平均浓度C 0.02361mol/L。

2.2 Ca2+含量的测定 石灰石样品的质量分别为：0.1636g、0.1828g、0.1621g、0.1953g、0.1883g。所消耗的高锰酸钾体积如表2-2：

初读数/mL 终读数/mL 实际体积/mL 0.50 34.45 33.95

分析化学实验报告,高锰酸钾测定石灰石中的钙含量

0.30 33.40 33.10

0.30 26.52 26.22

0.09 36.22 36.13

0.03 29.10 29.07

表2-2

从上到下的相对平均偏差为：0.23%,0.03%,0.12%,0.10%,0.19%。其含量分别为w1、w2、w3、w4、w5由于w1值比其他值大比较多，其为可疑值用4d法检验。除w

以外的平均值为41.00%.4d=0.44%＜41.87%-41.00%所以w1舍去。S=0.14%＜0.2%，

所以实验误差在允许范围之内。

注意事项

1.实验测得钙的含量为41.00%比理论值高，其理论值不应该超过（40.078÷100.09）×100%=40.04%，说明实验中存在的误差比较大。其误差比常规滴定大的原因主要在于高锰酸钾的颜色太深，在读数的时候不易确定，因此其误差增大。令一个使误差增大的原因是本实验操作繁琐，实验步骤多，由于误差的传递，使得最后的测定值偏大。

2.在同样条件下，小晶粒的溶解度比大晶粒的大，同一溶液中，对大晶粒为饱和溶液时，对小晶粒则为未饱和，因此小晶粒就要溶解，这便是陈化的原理，通过加热可以缩短陈化的时间。

3.实验刚开始进行较慢，随着反应的进行，生成的Mn2+离子会催化该反应，所以反应速率会大大加快；接近终点的时候，反应速率随着反应物浓度的下降而降低，于是，在接近终点的时候，滴定不宜过快。

4.实验过程中如果先将带有CaC2O4沉淀的滤纸一起投入烧杯，以硫酸处理后

再用KMnO4滴定，会使实验结果偏大，因为滤纸中含有还原性物质，在酸性环境

下会被KMnO4氧化。

5.本实验也可采用络合滴定法以及酸碱滴定法来完成。络合滴定法滴定的方法是，在加入少许铬黑T指示剂的情况下，用EDTA标准溶液滴定至溶液由酒红色恰变为纯蓝色即为终点，根据EDTA消耗的体积即可计算。但是此法易受其它金属离子的干扰，需要在合适的PH值情况下加入掩蔽剂才能减小其对实验的干扰。酸碱滴定法的方法是，使用定量的盐酸充分溶解蛋壳粉，在用酚酞为指示剂的情况下，用氢氧化钠标准溶液返滴定过量的盐酸。此法操作简便，没有复杂的处理步骤，但由于对指示剂颜色的感知不同，会产生主观方面的误差。 结论

结合实验数据及结果，精密度及误差在允许范围内，满足分析实验要求，说明该实验方法可行度大，有一定重现性，结果满意。

致谢

此次实验是在吴明君老师的精心指导下完成的，在此衷心感谢吴老师！ 参考文献

[1]：《分析化学实验》第三版（高等教育出版社）

分析化学实验报告,高锰酸钾测定石灰石中的钙含量

[2]：《分析化学》.武汉大学.（高等教育出版社）

[3]:宋天佑，程鹏，王杏乔.《无机化学》.（高等教育出版社）