Question

鋅鋁合金的主要成分有Zn、Al、Cu、Si和Fe等元素．稱取該合金樣品1.1255g，用HCl和H₂O₂溶解、煮沸除去過量H₂O₂后過濾，濾液定容于250mL容量瓶中．按下列步驟測定各組分含量：
（1）用移液管移取50.00mL濾液于250mL碘量瓶中，控制溶液的pH=3～4，加入過量KI溶液，用6.45mL 0.01122mol?L^-1 Na₂S₂O₃溶液滴定至終點．寫出碘量瓶中發(fā)生的化學反應方程式；溶液的pH太低或過高對分析結(jié)果有何影響？該滴定反應可用什么指示劑指示終點；計算合金中Cu的質(zhì)量分數(shù)；
（2）另取25.00mL濾液于250mL錐形瓶中，加入過量的EDTA溶液，煮沸稍冷后加入適量六次甲基四胺調(diào)pH=5～6，再過量5mL，用Zn²⁺標準溶液滴至指示劑剛好變色，然后加入過量NH₄F煮沸，再用0.03245mol?L-¹Zn²⁺標準溶液22.50mL滴至終點．計算合金中Al的質(zhì)量分數(shù)；說明加入過量NH₄F的作用；解釋為何前后兩次用Zn²⁺標準溶液滴定．若三次平行測定Al的質(zhì)量分數(shù)分別為0.1758、0.1748和0.1752mL，計算結(jié)果的相對平均偏差．

Answer 1

考點：探究物質(zhì)的組成或測量物質(zhì)的含量

專題：實驗探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：（1）碘量瓶中，加入過量KI溶液，用6.45mL 0.01122mol?L^-1 Na₂S₂O₃溶液滴定至終點，則加入過量KI溶液生成碘單質(zhì)，碘單質(zhì)被Na₂S₂O₃溶液還原，所以碘量瓶中反應為：2Cu²⁺+4I^-=2CuI↓+I₂，I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-；pH太低，I^-易被空氣氧化，導致溶液中碘單質(zhì)增多，所以使結(jié)果偏高；pH過高，Cu²⁺易水解，I₂易岐化，使結(jié)果偏低；淀粉溶液與碘單質(zhì)變藍，所以選擇淀粉溶液為指示劑；由題意可知發(fā)生反應2Cu²⁺+4I^-=2CuI↓+I₂，I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-，根據(jù)關(guān)系式2Cu～2Cu²⁺～I₂～2S₂O₃^2-計算n（Cu），再計算m（Cu），據(jù)此計算合金中Cu的質(zhì)量分數(shù)．
（2）先根據(jù)Zn²⁺的物質(zhì)的量，利用Zn²⁺+Y^4-=（ZnY）^2-求出與Zn²⁺反應的Y^4-，再求出與Al³⁺反應的Y^4-，根據(jù)Al³⁺+Y^4-=（AlY）^-求出Al³⁺的物質(zhì)的量，最后根據(jù)質(zhì)量百分數(shù)的概念求出鋁元素的質(zhì)量分數(shù)；

解答： 解：（1）碘量瓶中，加入過量KI溶液，用6.45mL 0.01122mol?L^-1 Na₂S₂O₃溶液滴定至終點，則加入過量KI溶液生成碘單質(zhì)，則碘量瓶中反應為：2Cu²⁺+4I^-=2CuI↓+I₂，I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-；pH太低，I^-易被空氣氧化，導致溶液中碘單質(zhì)增多，使結(jié)果偏高；pH過高，Cu²⁺易水解，I₂易岐化，使結(jié)果偏低；淀粉溶液與碘單質(zhì)變藍，所以選擇淀粉溶液為指示劑；由題意可知發(fā)生反應2Cu²⁺+4I^-=2CuI↓+I₂，I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-，
根據(jù)關(guān)系式：2Cu～～～～～～2Cu²⁺～～～～～I₂～～～～2S₂O₃^2-，
           2                                     2
        n（Cu）                      0.01122mol/L×6.45×10^-3L×5
所以 n（Cu）=0.01122mol/L×6.45×10^-3L×5=3.618×10^-4mol，
合金中Cu的質(zhì)量分數(shù)為

3.618×10 -4mol×64g/mol

1.1255g

×100%=2.058%，
答：碘量瓶中發(fā)生的方程式為：2Cu²⁺+4I^-=2CuI↓+I₂，I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-；pH太低，I^-易被空氣氧化，使結(jié)果偏高；pH過高，Cu²⁺易水解，I₂易岐化，使結(jié)果偏低；滴定反應可用淀粉溶液指示劑指示終點；合金中Cu的質(zhì)量分數(shù)為2.058%；
（2）Zn²⁺+Y^4-=（ZnY）^2-，
0.03245mol?L^-1×0.0225L=0.00073mol
再由Al³⁺+Y^4-=（AlY）^-
所以Al³⁺的物質(zhì)的量為0.00073mol，則合金中Al的質(zhì)量分數(shù)為

0.00073mol×27g/mol

1.1255× 25 250

×100%=17.5%；
加入過量NH₄F是為了把與Al配位的EDTA置換出來；
第一次Zn²⁺標準溶液滴定是為除去多余的EDTA；第二次Zn²⁺標準溶液滴定被NH₄F置換出來的EDTA；
由第二次n（Zn²⁺）→n（EDTA）→n（Al）→w（Al），Al的質(zhì)量分數(shù)平均為

0.1758+0.1748+0.1752

3

=0.1753

所以相對平均偏差為

0.0005+0.0005+0.0001

3 0.1753

=0.002=2‰；
答：合金中Al的質(zhì)量分數(shù)為17.5%；加入過量NH₄F是為了把與Al配位的EDTA置換出來；第一次Zn²⁺標準溶液滴定是為除去多余的EDTA；第二次Zn²⁺標準溶液滴定被NH₄F置換出來的EDTA；相對平均偏差2‰．

點評：本題主要考查了物質(zhì)含量的測定，滴定實驗是中學定量分析中的常用方法，以此為情境，考查學生分析實驗的能力和數(shù)據(jù)處理及計算能力．難度中等，要求學生要有扎實的基礎(chǔ)知識和靈活應用知識解決問題的能力．