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中性柠檬酸盐镀镍溶液一般用于电镀锌合金压铸件,镀液中包含硫酸镍、氯化钠、硼酸和柠檬酸钠,目前采用EDTA容量法测定镀液中镍的含量。然而试验发现,在pH=10的条件下若以紫脲酸铵作为指示剂,滴定至终点时柠檬酸合镍(II)配离子不能完全释放出镍离子,因此测定结果偏低,且指示剂变色缓慢,终点判断困难。为此,重新制定了柠檬酸盐镀镍溶液中镍含量的分析方法。
1分析方法
1.1原理
用三乙醇胺掩蔽铁和铝杂质,加氨水调节pH至12.0~12.8,消除柠檬酸对测定的影响,以紫脲酸铵作指示剂,采用EDTA容量法测定镍。
1.2试剂
(1)三乙醇胺溶液:50g/L的三乙醇胺水溶液。(2)1+4氨水:25%~28%的浓氨水与水的体积比为1∶4。(3)紫脲酸铵指示剂:0.2g紫脲酸铵与100g氯化钠混合后研磨均匀。(4)EDTA标准溶液:0.05mol/L的乙二胺四乙酸二钠水溶液。
1.3测定
吸取柠檬酸盐镀镍溶液2mL于300mL锥形瓶中,加水50mL稀释后加三乙醇胺溶液10mL、1+4氨水10mL和紫脲酸铵指示剂少许,用EDTA标准溶液滴定至试液由黄绿色变成紫红色为终点。
1.4计算
ρ(NiSO4?6H2O)=262.8cV/V0(1)式中ρ(NiSO4?6H2O)为被测镀液中六水合硫酸镍的质量浓度(g/L),262.8表示六水合硫酸镍的摩尔质量(g/mol),c为EDTA标准溶液的浓度(mol/L),V为滴定中消耗EDTA标准溶液的体积(mL),V0为吸取被测镀液的体积(mL)。
2讨论
2.1pH的影响
紫脲酸铵指示剂在水溶液中本身呈紫红色,与镍离子反应后生成的紫脲酸合镍(II)配离子显橙色,用0.05mol/L的EDTA标准溶液滴定镍离子至终点时,最多滴入2滴EDTA溶液,就足以让EDTA夺取紫脲酸合镍(II)配离子中的全部镍离子,使试液从橙色转变为紫红色。柠檬酸合镍(II)配离子的稳定性虽低于紫脲酸合镍(II)配离子,但毕竟差别不大。在pH=10的条件下以紫脲酸铵作为指示剂,用EDTA滴定镍离子至接近终点时,试液中存在柠檬酸根、柠檬酸合镍(II)配离子、紫脲酸合镍(II)配离子和少量游离的紫脲酸铵,这些游离的紫脲酸铵不能从柠檬酸合镍(II)配离子中夺取镍离子,使试液开始呈现微红色,继续滴加EDTA时,EDTA将同时从柠檬酸合镍(II)配离子和紫脲酸合镍(II)配离子中夺取镍离子,只能释放出少量的紫脲酸铵,试液的红色缓慢加深,滴定终点的变色范围被拉长,终点判断出现困难,以至于记录滴定终点时,试液中还存在柠檬酸合镍(II)配离子,导致硫酸镍的测定结果偏低。
通过试验发现,紫脲酸铵对镍离子的配位能力随pH升高而迅速增加,柠檬酸对镍离子的配位能力也随pH升高而增加,但增加幅度较小。因此,提高试液的pH可以相对提高紫脲酸合镍(II)配离子的稳定性,在用EDTA滴定镍离子接近终点时,柠檬酸合镍(II)配离子全部被滴定后紫脲酸合镍(II)配离子才释放出镍离子,试液从橙色快速转变为紫红色。这样就消除了柠檬酸根对测定的影响。
配制试验溶液:六水合硫酸镍质13g/L,柠檬酸钠120g/L。吸取该试验溶液2mL于6只300mL锥形瓶中,加水80mL后加1+4氨水10mL,然后用稀硫酸或20%氢氧化钠溶液调节各试液的pH至10.0~12.8,再加紫脲酸铵指示剂少许,用0.05mol/L的EDTA标准溶液滴定,记录试液由黄色变为紫红色所需滴加的EDTA的量(每滴0.04mL),所得结果列于表1。以紫脲酸铵作为指示剂,用EDTA滴定柠檬酸盐镀镍溶液中的镍离子时,加氨水调节pH至12.0~12.8,指示剂变色比较敏锐,符合容量法的要求。当pH?12时,指示剂的变色范围被拉长,尤其是当pH=10时,需滴加0.05mol/L的EDTA标准溶液0.28mL才能使指示剂从黄色转变为紫红色,变色范围被严重拉长,已不能满足容量法的测定要求。
2.2氨水的影响
吸取0.05mol/L硫酸镍溶液1mL于300mL锥形瓶中,加水80mL和柠檬酸钠0.25g后搅拌均匀,以200g/L的氢氧化钠溶液调节试液的pH至12.4,再加紫脲酸铵指示剂少许,用0.05mol/L的EDTA标准溶液滴定至2mL(已过量1mL)后试液呈橙红色,放置30min后才转变为紫红色。由此可见,本法用氢氧化钠代替氨水调节pH不可行。推测在指示剂的显色反应中,氨水参与了紫脲酸铵与镍离子的配位反应。
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