
1.羥基磷灰石的表征之鈣含量的測定
羥基磷灰石化學分子式:Ca10 (PO4)6(OH)2 水溶液中的溶解平衡:
Ca10(PO4)6(OH)2 =10Ca2++6PO43-+2OH- Ksp=2.34×10-59
一. 滴定的可行性討論
要測定羥基磷灰石中鈣的含量首先要將其溶解,將鈣釋放出來。
加酸至弱堿性羥基脫去得到磷酸鈣,溶解平衡:
Ca3(PO4)2=2Ca2++2PO43- Ksp=1.0×2.4×10-26
繼續加酸至中性,結合氫離子得到磷酸氫鈣
CaHPO4 溶解度 S=3.16×10-2g
繼續加酸至弱酸性,繼續結合氫離子得到磷酸氫二鈣
Ca(H2PO4)2 溶解度 S=1.8g
可見羥基磷灰石是較難溶解的,本實驗采用(NH4)2C2O4將羥基磷灰石沉淀轉化為草酸鈣的方法分離鈣和磷從而滴定鈣。pH的控制是該實驗的關鍵。下面是草酸和磷酸的分布分數圖。
從分布分數圖中可以看出,pH在4-5式,草酸根分布分數較大,而磷酸的主要存在形式為H
2PO4-,不會與鈣形成沉淀,控制pH在4-5能將鈣轉化為草酸鈣,當pH過大磷酸氫根將釋放,草酸鈣沉淀不純。
需要注意的是,草酸鈣并不是完全不溶的,在室溫下,有如下平衡:
CaC2O4=Ca2++C2O42- Ksp=1.6×10-8
實驗中,要控制好草酸銨的濃度,過稀鈣沉淀不完全,過多包夾和吸附現象嚴重,影響后續滴定。
高錳酸鉀法滴定草酸鈣需要用酸溶解草酸鈣。酸化時通常采用硫酸,因為鹽酸具有還原性,往往會發生誘導反應而干擾滴定。硝酸由于含有氮氧化物,容易反生副反應,也很少采用。本實驗采用硫酸溶解草酸鈣。硫酸鈣微溶于水,S=0.1928g,但實驗中鈣的濃度較低,不會會生成草酸鈣沉淀。
二.滴定具體方案
1.羥基磷灰石的預處理
準確稱取0.1g-0.15g羥基磷灰石(大約含0.05g鈣),置于100ml小燒杯中,加入適量蒸餾水及2-5ml(1+1)的鹽酸溶液,輕輕搖動燒杯,用小火加熱促進其溶解。稍冷后向溶液中加入1滴甲基橙,再滴加(1+1)的氨水至溶液由紅色變成黃色(pH=4.4左右,一定不要加過量)。趁熱逐滴加入50ml0.05mol/L草酸銨溶液,60度加熱陳化半小時。
2.高錳酸鉀的標定
在臺秤準確稱取1.6g高錳酸鉀,加500ml蒸餾水溶解。(0.02mol/L)準確稱取0.15-0.2g草酸鈉基準物質3份,分別置于250ml錐形瓶中,向其中加入45ml1M硫酸溶液,讓后將錐形瓶加熱值70-85度,趁熱標定。(終點溫度不得低于60度)
3.草酸鈣的處理及滴定
混合液冷卻后過濾,(先將上層清液倒入漏斗中)將燒杯中的沉淀洗滌數次直到檢驗不到Cl-(洗滌液用冷水,洗滌液都要轉入漏斗),將帶有沉淀的濾紙鋪在原燒杯的內壁上,用50mL的1M的硫酸溶液將沉淀由濾紙上洗入燒杯中,再用洗瓶洗2次,使總體積達到100ml,加熱至70-80度,用高錳酸鉀滴定。(不得將溶液煮沸,煮沸時草酸會緩慢分解)