铜合金中铜含量的测定

1. 掌握Na2S2O3溶液的配制及标定方法。 

2. 了解间接碘量法测定铜的原理。 

3. 学习铜合金试样的分解方法。

二、 实验原理 

铜合金种类较多，主要有黄铜和各种青铜。铜合金中铜的含量一般采用碘量法测定。在弱酸性溶液中（pH=3～4），Cu2+与过量的KI作用，生成CuI沉淀和I5，析出的I2可以淀粉为指示剂，用Na2S2O3标准溶液滴定。有关反应如下： 

2Cu2++4I-=2CuI↓+I2

或          2Cu2++5I-=2CuI↓+I3-       

I2+2S2O32-=2I-+S4O62- 

Cu2+与I-之间的反应是可逆的，任何引起Cu2+浓度减小（如形成络合物等）或引起CuI溶解度增大的因素均使反应不完全，加入过量KI，可使Cu2+的还原趋于完全。但是，CuI沉淀强烈吸附I3-，又会使结果偏低。通常的办法是在近终点时加入硫氰酸盐，将CuI（Ksp=1.1´10-12）转化为溶解度更小的CuSCN沉淀（Ksp=4.8×10-15）。在沉淀的转化过程中，吸附的碘被释放出来，从而被Na2S2O3溶液滴定，使分析结果的准确度得到提高。 

硫氰酸盐应在接近终点时加入，否则SCN-会还原大量存在的I2，致使测定结果偏低。溶液的pH值应控制在3.0～4.0之间。酸度过低，Cu2+易水解，使反应不完全，结果偏低，而且反应速率慢，终点拖长；酸度过高，则I-被空气中的氧氧化为I2（Cu2+催化此反应），使结果偏高。 

Fe3+能氧化I-，对测定有干扰，可加入NH4HF2掩蔽。NH4HF2（即NH4F·HF）是一种很好的缓冲溶液，因HF的Ka=6.6×10-4，故能使溶液的pH值保持在3.0～4.0之间。

三、 主要试剂 

1. KI溶液（2 mol·L-1） 

2. Na2S2O3溶液（0.1 mol·L-1）：称取 25g Na2S2O3·5H2O于烧杯中，加入300～500mL新煮沸经冷却的蒸馏水，溶解后，加入约 0.1g Na2CO3，用新煮沸且冷却的蒸馏水稀释至1L，贮存于棕色试剂瓶中，在暗处放置3～5天后标定。 

3. 淀粉溶液（5g·L-1）：称取0.5g可溶性淀粉，加少量的水，搅匀，再加入100mL沸水，搅匀。若需放置，可加入少量HgI2或H3BO3作防腐剂。 

4. NH4SCN溶液（1mol·L-1） 

5. H2O2（30%） 

6. Na2CO3（固体） 

7. 纯铜（ω> 99.9%） 

8. K2Cr2O7标准溶液（c =0.1000mol·L-1) 

9. KIO3基准物质 

10. H2SO4溶液（1 mol·L-1） 

11. HCl（6mol·L-1，即1+1） 

12. NH4HF2（4 mol·L-1） 

13. HAc（7mol·L-1，即1+1） 

14. 氨水（7 mol·L-1，即1+1） 

   15. 铜合金试样

四、 实验步骤 

1. Na2S2O3溶液的标定。 

(1)用K2Cr2O7标准溶液标定 

准确移取25.00mL K2Cr2O7标准溶液于锥形瓶中，加入5mL 6mol·L-1HCl溶液，5mL 2mol·L-1KI溶液，摇匀，在暗处放置5min（让其反应完全）后，加入100mL蒸馏水，用待标定的Na2S2O3溶液滴定至淡黄色，然后加入2mL 5g·L-1淀粉指示剂，继续滴定至溶液呈现亮绿色即为终点。平行标定三份，计算cNa2S2O3。 

(2)用纯铜标定 

准确称取0.2g左右纯铜，置于250mL烧杯中，加入约10mL(1+1)盐酸，在摇动条件下逐滴加入2～3mL 30%H2O2，至金属铜分解完全(H2O2不应过量太多)。加热，将多余的H2O2分解赶尽，然后定量转入250mL容量瓶中，加水稀释至刻度线，摇匀。 

准确移取25.00mL纯铜溶液于250mL锥形瓶中，滴加(1+1)氨水至刚好产生沉淀，然后加入8mL HAc溶液，10mL NH4HF2溶液，10mL KI溶液，用 Na2S2O3溶液滴定至淡黄色，再加入3mL 5g·L-1淀粉溶液，继续滴定至浅蓝色。再加入10mLNH4SCN溶液，继续滴定至溶液的蓝色消失即为终点，记下所消耗的 Na2S2O3溶液的体积，计算Na2S2O3溶液的浓度。 

(3)用KIO3基准物质标定 

准确称取0.1 7g KIO3基准物质于烧杯中，加水溶解后，定量转入250mL 容量瓶中加 水稀释至刻度，充分摇匀。吸取25.00mL KIO3标准溶液3份，分别置于250mL 锥形瓶中，加入20mL 2mol·L-1KI溶液，5mL 1mol·L-1H2SO4，加水稀释至约100mL，立即用待标定的Na2S2O3 溶液滴定至浅黄色，然后再加入5mL 淀粉溶液，继续滴定至蓝色变为无色即为终点。

2. 铜合金中铜含量的测定。 

准确称取黄铜试样（质量分数为80%～90%）0.10～0.15g，置于250mL 锥形瓶中，加入10mL(1+1)HCl溶液，滴加约 2mL30% H2O2，加热使试样溶解完全后，继续加热使H2O2完全分解，然后煮沸1～2min。冷却后，加60mL水，滴加 (1+1)氨水直到溶液中刚刚有稳定的沉淀出现，然后加入8mL (1+1)HAc，10mL NH4HF2缓冲溶液，10mLKI溶液，用0.1mol·L-1Na2S2O3 溶液滴定至浅黄色。再加3mL 5g·L-1淀粉指示剂，滴定至浅蓝色后，加入10mL NH4SCN溶液，继续滴定至蓝色消失。根据滴定所消耗的 Na2S2O3 的体积计算Cu的含量（质量分数）。