铝盐中铝含量的测定是配位滴定中一个非常典型的应用示例,但在实验教学中经常出现这样那样的问题直接影响了课堂教学的正常进行.因此本人结合教学中出现的问题,在课下进行了认真的理论分析及实验研究,总结出了本实验中容易出现的问题及原因并找出了解决的方法.
本实验的测定原理是：在试样中加入过量的EDTA,调节溶液的pH=3~4,加热煮沸使Al与EDTA完全配合.冷却后,加入缓冲溶液调节溶液的pH=5~6,以二甲酚橙做指示剂,此时溶液的颜色呈现黄色,用锌标准溶液滴定剩余的EDTA,稍过量的Zn2+与二甲酚橙指示剂配位形成红色配合物显示终点,不记录此次消耗锌标准溶液的体积.然后在此溶液中加入过量的氟化铵,加热至沸腾后1~2分钟,使AlY-与F-完全反应,置换出等物质量的EDTA,用锌标准溶液滴定置换出的EDTA至终点.由消耗锌标准溶液的体积和浓度计算铝的含量.其反应为：
Al3+ + H2Y2-（过量） AlY- + 2H+
H2Y2- + Zn2+ ZnY2- + 2H+ （滴定剩余的EDTA）
AlY- + 6 F- + 2H+ AlF63- + H2Y2-
H2Y2- + Zn2+ ZnY2- + 2H+ （滴定置换出的EDTA）[1]
Zn2+ + In2- Zn In[2]
（黄色） （红色）
该实验中EDTA加入量的多少、pH如何调整、缓冲溶液怎样选择、终点的正确判断是保证分析结果准确与否的关键,而恰恰是在这些步骤上容易出现问题,导致实验的失败.下面就针对上述问题进行分析和研究,找出解决问题的方法.
EDTA加入量
本实验是通过EDTA与样品中的Al3+完全配位生成AlY-,再由F-置换出AlY-中的EDTA确定铝盐的含量.所以加入EDTA的量一定要合适,才能保证分析结果的准确性.EDTA加入量太少,一部分Al3+没有参与反应,加入二甲酚橙指示剂后,指示剂先与Al3+形成红色配合物,从而没有终点颜色的变化,导致实验的失败；EDTA加入量太多,达第一个终点时消耗锌标液太多,不仅浪费试剂而且往往会滴过量,使测定结果不准确.那么加入多少EDTA是合适的呢?要通过下面计算来确定.
式中：m ——称取试样的质量（g）
ω——样品的估计质量分数（％）
M——铝盐的摩尔质量（g/mol）
c——EDTA的大致浓度（mol/L）
V——EDTA的体积（mL）
根据上式计算出EDTA的体积再过量5-10mL,就可以满足要求,既能准确的测出实验结果又不浪费试剂.
pH的调整
本实验所用的金属指示剂二甲酚橙只有在pH=5-6时,才能用Zn2+直接滴定EDTA,溶液的颜色由黄色转变为红色指示终点的到达.当溶液的pH＞6时加入指示剂后溶液呈现红色和Zn In的颜色一致,没有终点颜色的变化,不能指示终点；当溶液的pH＜4时加入指示剂后,溶液的颜色虽然能呈现出黄色,但随着Zn2+的逐渐滴入反应生成的H+使溶液的酸度越来越大,Zn2+和指示剂形不成稳定的红色配合物,溶液的颜色会越来越黄,同样指示不出终点.如何调整合适的pH呢?一般是在铝盐溶液中加入盐酸或氨水把其pH调整到4-5后,再加入pH为5-6的缓冲溶液来实现所需的酸度条件.（在实际操作中常常是这一步骤容易出现问题导致实验的失败）.那么又如何判断溶液的pH被调整到4-5了呢?即可以用pH试纸来判断；又可以采用甲基橙指示剂来判断；也可以用百里酚蓝和溴酚蓝指示剂来判断.在实际应用中,前三者在指示pH值时要么是比较迟钝指示不准；要么是颜色的变化不够明显不容易判断,使pH调整的不准确导致实验的失败.经过反复实验,采用0.1％溴酚蓝做指示剂效果较好.溶液的pH值由一点多被调整到四点多时,溴酚蓝指示溶液的颜色由红色变为蓝紫色非常明显,指示比较准确.
缓冲溶液的选择
因为在反应过程中会生成少量的H+从而改变溶液的酸度,破坏二甲酚橙变色的条件,要使溶液的酸度维持在5-6,必须加入缓冲溶液来调节.缓冲溶液即可以采用20％的六次甲基四铵-盐酸溶液又可以采用pH=5.7的NaAc-Hac溶液.通过对比,加入10mL的NaAc-Hac缓冲溶液效果较好,终点颜色比较容易观察.
终点的判断
当反应达到第一个终点时,溶液的颜色由黄色变化到红色,颜色的变化非常明显终点很容易判断.而加入氟化铵煮沸后,溶液的颜色变成黄中带红的状态,再判断第二个终点时就不是很容易了.要准确的判断第二个终点的颜色,可以采取两种手段辅助判断.一是再补加两滴指示剂,使溶液的颜色变深；二是在摇动时观察锥形瓶中溶液的中心,当溶液中心的颜色突跃为红色时,终点就达到了.
通过采取以上几种措施就可以很准确的分析出铝盐中的铝含量,给生产和实验教学提供了可靠的实验方法,保证了生产和教学的顺利进行.