鉛、鉍混合液配制方法的探索與改進(jìn)

盛勤芳

【摘 要】本文探索了在鉛、鉍混合液連續(xù)滴定實(shí)驗中，通過鉛、鉍混合液配制方法的改進(jìn)，降低了混合液配制的難度，通過控制溶解鉛、鉍混合液所需濃HNO3用量，避免了滴定Bi3+時用NaOH溶液調(diào)節(jié)試液至pH≈1時的繁瑣的操作和溶液配置不準(zhǔn)確。改進(jìn)后的混合液配制方法：操作簡便，藥品用量少，終點(diǎn)易于觀察，測定準(zhǔn)確度高。

【關(guān)鍵詞】混合液;酸效應(yīng);連續(xù)滴定

鉛、鉍混合液中鉛、鉍含量的連續(xù)測定是高校分析化學(xué)中絡(luò)合滴定法中的一個經(jīng)典實(shí)驗，其目的是訓(xùn)練學(xué)生掌握控制溶液的酸度來進(jìn)行多種金屬離子的連續(xù)滴定。

Bi3+、Pb2+均能與EDTA形成穩(wěn)定的1：1絡(luò)合物，其穩(wěn)定常數(shù)分別為logKBiY=27.94，logKPbY=18.04，由于兩者的穩(wěn)定常數(shù)相差很大，故可以利用酸效應(yīng)，控制不同的酸度，進(jìn)行分別滴定。在pH≈1時，滴定Bi3+，在pH=5～6時，滴定Pb2+。

1 鉛、鉍混合液配制方法的改進(jìn)

本實(shí)驗成敗的關(guān)鍵是鉛、鉍混合液的配制，查閱文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)目前大多數(shù)高校的分析化學(xué)實(shí)驗教材上沒有介紹鉛、鉍混合液的配制方法，極少數(shù)介紹配制方法與武漢大學(xué)《分析化學(xué)實(shí)驗》中的配制方法相似，配制程序大致如下：

配制Bi3+和Pb2+混合液，c（Bi3+）和c（Pb2+）濃度各約0.02mol.L-1，稱Pb（NO3）266克，Bi（NO3）397克，將它們加入已放有312mL濃HNO3的燒杯中，在電爐上微熱溶解后，稀釋至10L。

按照此方法配制Bi3+和Pb2+混合液，發(fā)現(xiàn)存在以下問題：

（1）因為濃HNO3易揮發(fā)，配制時將電爐置于通風(fēng)廚中加熱，在加熱過程中會有很多HNO3揮發(fā)，而且Pb（NO3）2和Bi（NO3）3還是不易溶解。

（2）測定Bi3+時還要用NaOH溶液調(diào)節(jié)試液至pH≈1，操作麻煩，并帶來一定的誤差。

（3）連續(xù)滴定消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液EDTA的量易超過50mL。

能不能用更簡便的方法來配制此混合液呢？我進(jìn)行了以下的實(shí)驗探索。

配好鉛、鉍混合液還需要考慮以下因素：

（1）當(dāng)溶液酸度較高時，二甲酚橙不與Bi3+絡(luò)合，從酸效應(yīng)曲線查到滴定Bi3+允許的最高酸度pH=0.7;當(dāng)Bi3+、Pb2+混合液的酸度太低時，Bi3+因水解而生成氫氧化物沉淀，混合液發(fā)生渾濁現(xiàn)象，Bi3+的實(shí)際濃度降低，例如當(dāng)pH≥2時，Bi3+因水解而生成氫氧化物沉淀。為了避免這些情況的發(fā)生，又使混合液的酸度符合滴定Bi3+的實(shí)驗要求，濃HNO3的用量控制在混合液的最終pH≈1為佳。

（2）由于Pb（NO3）2，Bi（NO3）3對于環(huán)境有一定的污染，而一般高校沒有條件回收利用，另外為了使連續(xù)滴定消耗的標(biāo)準(zhǔn)溶液EDTA控制在40～45ml，需要調(diào)整Bi3+、Pb2+混合液的濃度約為0.0085mol.L-1，采用0.01mol.L-1EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定之。

首先根據(jù)需要稱取一定量的Pb（NO3）2和Bi（NO3）3，將其分別置于含一定量的濃HNO3，1：1 HNO3，1：2 HNO3的廣口瓶中，蓋好瓶蓋，再將廣口瓶分別放在溫度為55℃、60℃、65℃、70℃的恒溫水浴鍋中保溫兩小時，關(guān)閉電源，待冷卻后，將廣口瓶拿出，見廣口瓶中的溶質(zhì)都有不同程度的溶解，將其放置，一周后，廣口瓶內(nèi)為濃HNO3，1：1 HNO3且恒溫水浴鍋溫度為65℃、70℃的溶質(zhì)全部溶解，再將其稀釋至需要的濃度，即可進(jìn)行測定。

表1 Pb（NO3）2和Bi（NO3）3在不同濃度HNO3中的溶解狀況（一周后）

綜合考慮各方面因素，按如下方法進(jìn)行配制：

稱取14克Pb（NO3）2，20克Bi（NO3）3將其置入含62.5mL的1：1 HNO3廣口瓶中，蓋緊瓶蓋，再將廣口瓶放在溫度為65℃左右的恒溫水浴鍋中，保溫兩小時后，關(guān)閉電源，冷卻后拿出，放置一周后，將其稀釋至5L。

2 鉛、鉍混合液配制方法改進(jìn)后實(shí)驗部分

試劑：

（1）EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液 0.01 mol.L-1

（2）二甲酚橙指示劑 0.2%水溶液

（3）Zn基準(zhǔn)物質(zhì)

（4）HCl溶液 1+1

（5）六亞甲基四胺 200g.L-1

（6）Bi3+、Pb2+混合液，CBi3+和CPb2+濃度各約0.00085mol.L-1

實(shí)驗步驟：

（1）0.01mol.L-1EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制和標(biāo)定

稱取4g乙二胺四乙酸二鈉（即EDTA）置于500ml燒杯中，加蒸溜水溶解后，稀釋至500mL。

用Zn作基準(zhǔn)物質(zhì)，準(zhǔn)確稱取金屬Zn 0.15～0.2g，置于250mL燒杯中，蓋好表面皿，加入5～6mLHCl（1+1），必要時微熱，待Zn完全溶解后，以少量蒸溜水沖洗杯壁，定量轉(zhuǎn)入250ml容量瓶中，稀釋至刻度，搖勻。

移取25.00mLZn2+標(biāo)準(zhǔn)溶液于250ml 錐形瓶中，加20ml蒸溜水、滴加2～3滴二甲酚橙指示劑，再加六亞甲基四胺溶液至溶液呈穩(wěn)定的紫紅色，再過量5mL，用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液突變亮黃色即為終點(diǎn)。

（2）Bi3+的測定：用移液管移取25mLBi3+、Pb2+混合液，置于250mL錐形瓶中，滴加2～3滴二甲酚橙指示劑，用0.01 mol.L-1EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液呈亮黃色，即為終點(diǎn)，記錄讀數(shù)V1。

（3）Pb2+的測定：在滴定Bi3+后的溶液中，滴加六亞甲基四胺溶液至溶液呈穩(wěn)定的紫紅色，再過量5mL，此時pH約為5～6，繼續(xù)用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液呈亮黃色，即為終點(diǎn)，記錄讀數(shù)V2。

結(jié)果計算：

Bi3+g.L-1=c（EDTA）*V1*M（Bi）/V

Pb2+g.L-1=c（EDTA）*V2*M（Pb）/V

式中：

c（EDTA）——EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，mol.L-1;

V1——滴定Bi3+時消耗EDTA的體積，L;

V2——滴定Pb2+時消耗EDTA的體積，L;

V——所取試液的體積，L;

M（Bi）——Bi的摩爾質(zhì)量，g.mol-1;

M（Pb） ——Pb的摩爾質(zhì)量，g.mol-1。

3 結(jié)論

用本方法配制的鉛、鉍混合液進(jìn)行測定，操作簡便，節(jié)約藥品，終點(diǎn)易于觀察，測定準(zhǔn)確度高，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差≤0.1%。

【參考文獻(xiàn)】

[1]武漢大學(xué)，主編.分析化學(xué)[M].5版.北京：高等教育出版社，2006：199-201.

[2]武漢大學(xué)，主編.分析化學(xué)實(shí)驗[M].4版.北京：高等教育出版社，2010：189-190.

[3]華東理工大學(xué)分析化學(xué)教研組，四川大學(xué)工科化學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)基地，編.分析化學(xué)[M].6版.北京：高等教育出版社，2009.

[責(zé)任編輯：湯靜]