EDTA置换滴定法和返滴定法测定矿石中铝含量

摘 要：EDTA置换滴定法和返滴定法在测定矿石中铝含量方面发挥着非常重要的作用，本文就用该方法做了大量的化学实验来测定矿石中铝含量，根据实验的反应情况，及时做好记录，认真观察实验现象，最终较为准确的测定出矿石中铝的含量。

关键词：EDTA 置换滴定法 返滴定法 矿石中铝含量

一、置换滴定法原理

在铝盐的测定中，有EDTA置换滴定法和返滴定法测定矿石中铝含量，矿石结构复杂，成分多样，用EDTA配位滴定法测定矿石中铝含量时，为了防止其他金属离子的干扰，传统的方法是用置换滴定法，置换滴定法先在样品中加入过量的EDTA加热使铝配位完全，再用锌盐进行返滴定，然后加入NH4F加热煮沸，将与铝结合的EDTA置换出来，用锌盐进行置换滴定，在返滴定时现象明显，终点清晰；在置换滴定时，出现水解，有浑浊现象，指示剂终点指示不明显，颜色反复，很难判断终点，尽管在最终判定时是非常困难的，本实验还是进行了很多尝试，以便能够相对来说测出更为准确的数据，本文就实验中出现的现象进行了多次比较，并分析了原因。

Al3+与EDTA配位反应比较缓慢，需加入过量的EDTA，并加热煮沸才能反应完全；Al3+对二甲酚橙指示剂有封闭作用，酸度不够时容易发生水解，在pH=3—4时Al3+与过量的EDTA在煮沸时配位完全，再调节pH=5—6，以二甲酚橙为指示剂，用锌盐标准溶液返滴定剩余EDTA，然后加入过量的NH4F加热煮沸，置换出与Al3+配位的EDTA，再用锌盐标准溶液滴定释放出来的EDTA，至溶液由黄色变为紫红色为终点，此时需认真观察现象，颜色变化较快，而且还不是非常容易辨别，需要实验者用心留意观察。

H2Y2-+Al3+AlY-+2H+

H2Y2-（剩余）+Zn2-Zn2++2H+

H2Y2-（置换产生）+Zn2+ ZnY2++2H+

二、实验现象

实验发现加人氟盐（F-）后加热，溶液出现浑浊，指示剂颜色变得不清晰，滴定时终点拖长，很难找到一个准确的变色点，下面是对照实验：称取0.17 g A12（S04）3·18H20加50 mL蒸馏水溶解，加入35 mL 0.1 moL/L EDTA标准溶液，加20%六亚甲基四胺20 mL，加饱和的NH4F20mL，加热，沉淀出现；分别将条件改变，观察现象。

本实验可以设成5组，每组都加入等量的水，1、2、3、5组加入等量 铝盐，第四组不加；1、2、4、5组加入等量的饱和NH4F，3组不加；1、3、4、5组加入等量的0.1M的 EDTA标准溶液，2组不加入；2、3、4、5组加热，1组不加热，由此可见，第5组所有都经过处理，而第1、2、3、4分别有没有处理过的，一次来作为对比进行实验，最终实验结果是1、2、3、4组都没有沉淀生成，只有5组有沉淀生成。

试验中只要有Al3+、EDTA、F-，加热就有白色沉淀产生；将有沉淀的浑浊液沉降，倾去上层清液，加入HCl 10mL沉淀有部分溶解，加热溶解度增加，但有一部分不溶解；加4 moL/L NaOH溶液沉淀不溶解，生成了一种难溶于酸，也难溶于碱的含铝物质。

查表得：

Al3+的羟基配位常数的对数为pH=14时为33.3；pH=7为5.3；pH=6为1.3；pH=5为0.4

（I=0.1，18—25℃）；

Al3+的氟配位常数的对数为19.7；

Al3+的EDTA配位常数对数为16.1。

三、分析讨论

从上述情况可知：

1.Al3+与过量的EDTA配位以后形成了稳定的鳌合物，Al3+不能游离出来与羟基发生水解反应，所以溶液清亮，返滴定时，指示剂指示敏锐；

2.当加入F-以后，因AlF63-的配位物稳定性更高，大量的Al3+被置换出来，溶液中有两种配位剂，F-和EDTA，EDTA对Al3+的配位作用弱一些，但这一副反应是客观存在的，对滴定结果有一定的影响；

2.1用六亚甲基四胺控制pH=5.4，此时Al3+很容易发生水解，pH

2.2配位滴定体系中金属离子有配位效应，也有水解现象，配微剂有酸效应也有共存离子效应，是一个复杂的平衡过程；加上铝离子的净水的特殊性，在净化过程中铝盐对有颜色的指示剂有脱色的作用，使指示剂颜色变浅，使指示剂封闭，反应不灵敏，到达指示剂变色后随着锌离子的加入使整个平衡打破，一端时间后又达到新的平衡，指示剂的颜色又返成橙黄色，如此反复，很难找到准确的变色点；

2.3加人大量的F-以后，基体浓度增高；缓冲剂或辅助配位剂浓度越大，突跃范围变小，使终点的变化不明显；

2.4EDTA配位物由F-取代EDTA以后，溶液中的H+不断与释放出来的EDTA作用，使溶液中的酸度较以前减弱，pH值升高，有利于铝盐的水解；

2.5溶液温度每升高10℃，水解速度增加一倍，实验证明，室温时溶液不产生浑浊现象，几乎不发生水解，当加热至70～80℃左右，开始出现浑浊，当加热至沸腾以后，生成的水解物絮团由无定型剧烈碰撞产生较为紧密的絮团，成为浑浊物，最后沉降成胶体。

四、结论

在用EDTA置换滴定法和返滴定法测定矿石中铝含量时，要求的条件是非常严格的，而且需要重复做好几次实验，取其平均值才能将误差降低到最小，并且需要实验人员认真观察实验现象，及时记录，最终才能得到更加准确的实验结果。

参考文献

[1]师玉荣 铝盐中铝含量的测定中出现的问题及解决方法[期刊论文]- 《广东化工》2006，33（9）

[2]王洁源 氢氧化钠分离—硫酸铜返滴定法测硅铝钡铁等合金中铝的含量 [期刊论文] -《河北冶金》 - 2013（4）