Inorganic Chemical Product Quality...

常州工程职业技术学院 Changzhou Institute of Engineering Technology

无机化工产品品质检验教案

Inorganic Chemical Product Quality Inspection

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项目三：工业氧化镁品质检验

任务 3: 检测氧化镁产品中主含量

步骤 1：制定氧化镁产品主含量（氧化镁含量）检测方案

步骤 2：实施氧化镁含量检测

步骤 3：检查与评价

n 知识链接

阅读素材 1 HG/T 2573­2006 工业轻质氧化镁 氧化镁含量的测定

5.3 氧化镁含量的测定

5.3.1 方法提要

用三乙醇胺掩蔽少量三价铁、三价铝和二价锰等离子，在pH=10时，以铬黑T作指示剂，

用乙二胺四乙酸二钠标准滴定溶液滴定钙镁合量，从中减去钙含量，计算出氧化镁含量。

5.3.2 试剂和材料

5.3.2. 1 盐酸溶液：1+1；

5.3.2.2 三乙醉胺溶液：1+3；

5.3.2.3 氨一氯化按缓冲溶液甲(pH­10)；

5.3.2.4 硝酸银溶液：10 g/L；

5.3.2.5 乙二胺四乙酸二钠标准滴定溶液：c(EDTA)l:zt;O. 02 mol/L；

5.3.2.6 铬黑T固体指示剂。

5.3.3 分析步骤

5.3.3.1 试验溶液的制备

称取约5g试样， 精确至0. 0002 g,置于250 mL烧杯中， 用少量水润湿， 加入适量盐酸溶液(约

42 mL)，搅拌至试样溶解(如果试样部分未溶，可补加少量盐酸溶液使试样溶解完全)，盖

上表面皿，煮沸3min­­5min，趁热用中速定量滤纸过滤，用热水洗涤至无氯离子(用硝酸

银溶液检查)。冷却后将滤液和洗液一并移入500 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，

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即得试验溶液A。 保留此溶液用于氧化镁含量、 氧化钙含量、 铁含量及硫酸盐含量的测定。

保留滤纸和残渣用于盐酸不溶物含量的测定。

5.3.3.2 测定

用移液管移取25 mL试验溶液A，置于250 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。用移液

管移取25 mL该溶液，置于250 mL锥形瓶中，加人50 mL水、5 mL三乙醇胺溶液、10 mL

氨一氯化铵缓冲溶液甲和0.lg铬黑T固体指示剂，用乙二胺四乙酸二钠标准滴定溶液滴定

至溶液由紫红色变为纯蓝色。

5.3.4 结果计算

氧化镁含量以氧化镁 (MgO)的质量分数w1计，数值以w1表示，按公式(1)计算：

…….(1) 式中：

Vl—滴定所消耗的乙二胺四乙酸二钠标准滴定溶液体积的数值，单位为毫升(mL)；

V2—5. 4条滴定钙所消耗的乙二胺四乙酸二钠标准滴定溶液体积的数值，单位为毫升

( mL)；

c— 乙二胺四乙酸二钠标准滴定溶液浓度的准确数值，单位为摩尔每升(mol/L) ;

m— 试料质量的数值，单位为克(g)；

M—氧化镁(MgO)摩尔质量的数值， 单位为克每摩尔(g/mol)( M=40. 30) 。

取平行测定结果的算术平均值为测定结果。平行测定结果的绝对差值不大于 0.2%。

阅读素材 2．配位滴定

《定量化学分析》教材中 第五章配位滴定内容

阅读提纲：

1.概述

2. 金属离子指示剂

3. 滴定条件的选择

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4. EDTA标准溶液的配制与标定

5. 配位滴定方法及应用

阅读素材3 EDTA标准溶液的配制方法 HG/T 3696.1­2002 无机化工产品化学分析用标准滴定溶液的制备中 EDTA标准溶液的

配制方法

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阅读素材 4 EDTA标准溶液的配制与标定内容

《定量化学分析实验》教材中有关 EDTA 标准溶液的配制与标定内容

阅读提纲：

1. 实验二十四 EDTA标准溶液的配制及标定

2. 实验二十五 自来水总硬度的测定

n 检测方案

检测方法及步骤

Ø 方法提要

用三乙醇胺掩蔽少量三价铁、三价铝和二价锰等离子，在pH=10时，以铬黑T作指示

剂，用乙二胺四乙酸二钠标准滴定溶液滴定钙镁合量，从中减去钙含量，计算出氧化镁

含量。

Ø 试剂

1. 盐酸溶液：1+1

2. 三乙醇胺溶液：1+3

3. 氨一氯化铵缓冲溶液：pH=10

4. 硝酸银溶液：10 g/L

5. 乙二胺四乙酸二钠标准滴定溶液：c(EDTA)约为0.02mol/L

6. 铬黑T固体指示剂：1%(质量分数)。

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7. 基准物质氧化锌

Ø 分析步骤

1. EDTA标准溶液的标定

（1） 准确称取基准物质 ZnO 0.4g溶于 2mL浓 HCl和 25mL水中， 必要时加热促其溶解，

定量转入 250mL容量瓶中，稀释至刻度，摇匀。

（2）用移液管移取25.00mL Zn 2＋ 标准溶液于250mL锥型瓶中，加20mL水，滴加氨水(1＋

1)至刚出现浑浊，此时pH约为8，然后加入10mLNH3­NH4Cl缓冲溶液,加入铬黑T指示液4

滴，用待标定的EDTA溶液滴定,当溶液由红色变为纯蓝色即为终点,记下EDTA体积。平行

滴定3次，取平均值计算EDTA溶液的准确浓度。平行标定4次，同时做空白实验。

2. 氧化镁含量的测定

（1）试验溶液的制备

称取约5g试样，精确至0. 0002 g，置于250 mL烧杯中，用少量水润湿，加人适量盐酸溶

液(约42 mL)，搅拌至试样溶解(如果试样部分未溶，可补加少量盐酸溶液使试样溶解完

全)， 盖上表面皿， 煮沸3min­­5min， 趁热用中速定量滤纸过滤， 用热水洗涤至无氯离子(用

硝酸银溶液检查)。冷却后将滤液和洗液一并移人500 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇

匀，即得试验溶液A。保留此溶液用于氧化镁含量、氧化钙含量、铁含量及硫酸盐含量的

测定。保留滤纸和残渣用于盐酸不溶物含量的测定。

（2）测定

用移液管移取25 mL试验溶液A，置于250 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。用移液

管移取25 mL该溶液，置于250 mL锥形瓶中，加人50 mL水、5 mL三乙醇胺溶液、10 mL

氨一氯化铵缓冲溶液甲和0.lg铬黑T固体指示剂，用乙二胺四乙酸二钠标准滴定溶液滴定

至溶液由紫红色变为纯蓝色。

Ø 结果计算

氧化镁含量以氧化镁 (MgO)的质量分数w1计，数值以写表示，按公式(1)计算：

…….(1)

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式中：

Vl—滴定所消耗的乙二胺四乙酸二钠标准滴定溶液体积的数值，单位为毫升(mL)；

V2—5. 4条滴定钙所消耗的乙二胺四乙酸二钠标准滴定溶液体积的数值，单位为毫升

( mL)；

c— 乙二胺四乙酸二钠标准滴定溶液浓度的准确数值，单位为摩尔每升(mol/L) ;

m— 试料质量的数值，单位为克(g)；

M—氧化镁(MgO)摩尔质量的数值， 单位为克每摩尔(g/mol)( M=40. 30) 。

取平行测定结果的算术平均值为测定结果。平行测定结果的绝对差值不大于 0.2%。

工作计划

工作安排与任务分配表

时间 具体内容 参与人员 责任人

小组讨论，确定小组分析方案

项目工作方案的整理与设计

准备单的设计与编写

电子文档制作，数据记录表格的制作

小组讨论会议记录表的制作与记录

仪器的领取与清洗 EDTA标准溶液的配制

氨­氯化铵缓冲溶液

氨水、盐酸溶液的配制 EBT指示剂的配制

碳酸钠样品的准备 EDTA标准溶液的标定操作

钙含量的测定操作（含空白）

数据记录与处理

试验后讨论

原始记录与数据处理

审核原始记录与数据处理

汇总测定结果

分析误差原因

会议讨论，确定最终结果

查阅原始材料的整理

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出具检测报告

准备单的整理

实验记录的整理

会议记录的整理

项目工作方案的整理

资料的汇总和保存

准备单

一、仪器清单（以 1 个小组 4 人为例） ：

分类 名称规格 数量 名称规格 数量

托盘天平 1 台 烧杯 2000mL 1 只

试剂瓶 500mL 4 个 胶帽滴瓶 50mL 1 只 公用（共

用一份） 电炉 2 台

分析天平 1 台 量杯 10mL、 50mL 各一只

滴定管 50mL 1 支 烧杯 100mL 2 只

移液管 25mL 1 支 烧杯 500mL 1 只

容量瓶 250mL 2 只 洗瓶 1 个

个 人 用

（ 人 均

一份）

锥形瓶 250mL 4 个 玻棒、胶帽滴管 1 套

二、试剂清单：（以 1 个小组 4 人为例）：

若无特别说明，试剂均为分析纯（AR）级，水为国家标准规定的实验室三级水规格。

名称规格 用量 名称规格 用量

盐酸（AR） 500mL EBT指示剂 0.5g ZnO（基准） 20g 氨水（AR） 150mL 盐酸羟胺（AR） 2.5g 氯化铵（AR） 15g 工业碳酸钠样品 4 份 三乙醇胺（AR） 25mL

三、场地准备 1.化学分析实验室 2.分析天平室

四、溶液准备单（以 1 个小组 4 人为例）

序号 溶液名称 浓度 用量 配制方法

1 EDTA 标准

滴定溶液 0.02mol/L 2000mL

称取分析纯 Na2H2Y∙2H2O 15g ,溶于 1000mL水中，

加热溶解， 冷却后转移至试剂瓶中， 稀释至 2000mL，

充分摇匀，待标定。

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2 EBT指示剂 1g/L

（1%） 50mL

称取 0.5g 固体铬黑 T，2.5g 盐酸羟胺，以 50mL 无

水乙醇溶解

3 氨­氯化铵缓

冲溶液 pH=10 200mL

称取固体 NH4Cl 10.8g，加水 40mL，加浓氨水

70mL， 溶解后， 以水稀释成 200mL， 摇匀备用；

4 三乙醇胺溶

液 1+3 100mL

量取 25mL 三乙醇胺于 75mL 水中，混匀。

5 氨水 1+1 100mL 量取 50mL 三乙醇胺于 50mL 水中，混匀。

原始数据记录（表格见后页）

n 完成操作的障碍与采取的措施记录

序号 出现问题 采取措施

1 EDTA 标准溶液浓度不在规定的 5%误差范围内

浓度偏高则加水稀释，浓度低加盐酸调节

2 终点过量 重新标定或测定

3 测定结果偏差大 仔细分析原因，进行数据处理，或者在开放

试验中重新测定

4 分工不合理 及时调整安排

5 数据记录不完整 成员之间互相审核

6 数据处理错误 成员之间互相审核

7 出现操作错误 重新测定

8 ……. ……..

n 提供任务引领下的引学问题（学生自我查询或教师提供学习素材）

1. 如何确定氧化镁含量的分析方法？

（1）样品的性质及相关信息的了解。金属氧化物，含量大于 90％

（2）分析方法确定：常量分析，金属离子测定，选择配位滴定法，直接滴定方式

方法提要：用三乙醇胺掩蔽少量三价铁、三价铝和二价锰等离子，在pH10时，以铬黑T

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作指示剂，用乙二胺四乙酸二钠标准滴定溶液滴定钙镁合量，从中减去钙含量，计算出

氧化镁含量。

该项目的检测反应：Mg 2+ + HY 2­ = Mg Y 2­ + 2H + （配位反应)

2. 如何确定氧化镁被检样的取样量？

取样量确定： EDTA标准溶液消耗约 20－30mL，根据公式 m=cVM计算

本方案确定中，因为氧化镁和氢氧化钠反应式为：

Mg 2+ + HY 2­ = Mg Y 2­ + 2H +

反应是 1：1定量关系，EDTA消耗的物质的量与氧化镁消耗的物质的量是 1：1的关

系，即

n(EDTA)=n(MgO)

又因为 n(EDTA)＝c(EDTA)V(EDTA)

n(MgO)＝m (MgO) /M(MgO)

而 c(EDTA)＝0.02 mol.L ­1 V(EDTA)＝20－30mL M(MgO)＝40g.moL ­1

0.02×30×10 ­3 ＝m×90％/40 m︽0.026g

即，每一次滴定时要保证滴定剂的消耗体积是 30mL ，则需要取样 0.026g 才能保证

达到滴定剂消耗量的要求。

当然在实际分析测定过程中，根据实际样品是否经过稀释，可以来调整实际的样品

称样量，例如，若本方案中分析天平称取样品经过稀释 10倍再移取与锥形瓶中滴定，则

称样量是 0.26g，标准中是总共稀释 200 倍，则称样量是 5g，同理可推之。标定标准溶

液浓度时，基准物质的称取质量也可以类比计算。

3. 测定氧化镁含量选用何种结果表达方法？

结果用质量分数 w(MgO)来表达

被测物质 标准溶液

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4. 为什么用乙二胺四乙酸二钠盐来配制 EDTA 标准滴定溶液？

乙二胺四乙酸难溶于水，实际工作中，通常用它的二钠盐配制标准溶液。乙二胺四

乙酸二钠盐(也简称 EDTA)是白色微晶粉末，易溶于水，经提纯后可作基准物质，直接配

制标准溶液，但提纯方法较复杂。配制溶液时，蒸馏水的质量不高也会引入杂质，因此

实验室中使用的标准溶液一般采用间接法配制。

常用的 EDTA 标准溶液的浓度为 0.0lmo1/L 至 0.05mo1/L。称取一定量（按所需浓

度和体积计算）EDTA[Na2H2Y·2H2O，M（Na2H2Y•2H2O）=372.2g/mol]，用适量蒸

馏水溶解（必要时可加热），溶解后稀释至所需体积，并充分混匀，转移至试剂瓶中待标

定。

EDTA 二钠盐溶液的 pH 正常值为 4.8，市售的试剂如果不纯，pH 常低于 2，有时

pH＜4。当室温较低时易析出难溶于水的乙二胺四乙酸，使溶液变混浊，并且溶液的浓

度也发生变化。因此配制溶液时，可用 pH 试纸检查，若溶液 pH 较低，可加几滴

0.1mol/LNaOH 溶液，使溶液的 pH 在 5~6.5 之间直至变清为止。

5．配制 EDTA 标准滴定溶液对用水有什么要求？

在配位滴定中，使用的蒸馏水质量是否符合要求（符合 GB6682­92 中分析实验室用

水规格）十分重要。若配制溶液的蒸馏水中含有 A1 3+ ”、Fe 3+ 、Cu 2+ 等，会使指示剂封

闭，影响终点观察。若蒸馏水中含有 Ca 2+ 、Mg 2+ 、Pb 2+ 、等，在滴定中会消耗一定量

的 EDTA，对结果产生影响。因此在配位滴定中，所用蒸馏水一定要进行质量检查。为了

保证水的质量常用二次蒸馏水或去离子水来配制溶液。

6．配制好的 EDTA 溶液如何贮存？

配制好的 EDTA 溶液应贮存在聚乙烯塑料瓶或硬质玻璃瓶中。若贮存在软质玻璃瓶

中，EDTA 会不断地溶解玻璃中的 Ca 2+ 、Mg 2+ 等离子，形成配合物，使其浓度不断降低。

7. 标定 EDTA 标准溶液的基准物质有哪些？标定的介质条件是什么？

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本实验中基准物质是氧化锌；标定的条件是 pH=10，用氨－氯化铵缓冲溶液。

标定的基准物质还有：金属氧化物或其盐类如：Bi2O3、CaCO3、MgO、

MgSO4·7H2O、ZnO、ZnSO4 等试剂，在使用前应预先处理。

标定方法

在 pH＝4~12 Zn 2+ 均能与 EDTA 定量配位，多采用的方法有：

(1) 在 pH＝10 的 NH3­NH4C1 缓冲溶液中以铬黑 T 为指示剂，直接标定。

(2) 在 pH = 5 的六次甲基四胺缓冲溶液中以二甲酚橙为指示剂，直接标定。

8. 氧化锌基准物标定0.02 mol/LEDTA标准溶液的称取量如何计算？为什么要确定

0.4g称样量?

由于试样质量必须在 0.2g 以上才能保证称量的相对误差在 0.1%以内。

滴定体积一般常控制在 25mL～35mL 左右，以保证误差小于 0.1%。

mZnO=CEDTA×VEDTA×MZnO=0.02mol/L×25 mL×81.38g/ mol×10 ­3 ×=0.04 g

mZnO=CEDTA×VEDTA×MZnO=0.02mol/L×35 mL×81.38g/ mol×10 ­3 ×=0.057 g

因此，在这种直接计算后基准物质量小于 0.2g 的情况下，我们采取“称大样”的方法

来称取基准物质。可以先放大基准物质的质量 10 倍，然后用容量瓶定容后再取出一定体

积配制的溶液来进行标定的方法。

9. 使用三乙醇胺掩蔽Fe 3+ 、 Al

3+ ， 应该在何时加入， 先加入缓冲溶液还是先加入三乙醇胺？

加入顺序反过来可以吗？不管水样中的Fe 3+ 浓度多大，都能用三乙醇胺掩蔽吗？

使用三乙醇胺掩蔽Fe 3+ 、Al 3+ ，须在pH<4下加入，摇动后再调节pH至滴定的酸度。

水样中含铁量超过10mg.L ­1 时，掩蔽有困难，需要用纯水稀释到Fe 3+ 含不超过7mg.L ­1 。

10．若试液中含有锰量超过 1mg.L -1 ，怎么消除干扰？

在碱性溶液中易氧化成高价，使指示剂变为灰白或浑浊的玫瑰色。可在水样中加入

0.5­2mL 10g.L ­1 的盐酸羟胺，还原高价锰，以消除干扰。

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EDTA 标准溶液标定原始记录

溶液名称 标定人

溶液编号 校核人

检测依据 检测日期

基准物质 指示剂

水温/ºC 温度校正系数

记录项目 第 一 份 第 二 份 第 三 份 第 四 份

倾倒前称量瓶+基

准物 ZnO质量 (g)

倾倒后称量瓶+基

准物 ZnO质量 (g)

称

量

瓶 称量瓶中敲出的基

准物 ZnO质量(g)

滴定前滴定管内

EDTA 溶液读数/mL

滴定后滴定管内

EDTA 溶液读数/mL

滴

定

管

实际滴定溶液体积

/mL

空

白 V0/mL

温度校正值/mL

体积校正值/mL

体

积

校

正 实际体积/mL

计算公式

C（EDTA）/mol.L -1

结

果

计

算

C （EDTA） /

mol.L -1

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极差/平均值/%

标准规定平行测定

极差/平均值 ≤0.2%

本次测定偏差是否符

合要求

备注 M(ZnO)=81.38mol.L -1

氧化镁含量测定原始记录

样品名称 测定人

样品编号 校核人

检测依据 检测日期

标准溶液名称 标准溶液浓度/mol.L ­1

水温/ºC 温度校正系数

记 录 项 目 第 一 份 第 二 份 第 三 份 第 四 份

倾倒前称量瓶+样

品质量(g)

倾倒后称量瓶+样

品质量(g)

称

量

瓶 称量瓶中敲出的样

品质量 (g)

滴定前滴定管内的

溶液读数/mL

滴定后滴定管内的

溶液读数/mL

滴

定

管

实际滴定溶液体积

/mL

空

白 V0/mL

温度校正值/mL

体积校正值/mL

体

积

校

正 实际体积/mL

结

果

计

计算公式

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w （MgO）(%)

w （MgO） (%)

算

绝对差值/%

标准规定平行测定

结果绝对差值 ≤0.2%

本次测定偏差是否符

合要求

备注 M( )=