1-3聚氯化鋁中氧化鋁含量及鹼度之測定 R.-C. Jiang

操作說明 1.1 將聚氯化鋁試樣以硝酸處理(消化)，使聚合鋁成為鋁離子，加過剩之乙二胺四乙酸二鈉(EDTA-2Na)溶液，與鋁離子形成鉗合物，殘留之 EDTA-2Na 以鋅溶液逆滴定，可求出試樣中之氧化鋁含量。 1.2 加鹽酸於聚氯化鋁試樣並煮沸後，加入氟化鉀溶液掩蔽鋁(遮蔽，AlF63-)，再以氫氧化鈉溶液滴定，可求出聚氯化鋁試樣之鹼度。

聚氯化鋁 聚氯化鋁（Polyaluminium Chloride) 是一種介於 AlCl3和Al(OH)3之間的化合物。化學式為 [Al2(OH)nCl6-n·xH2O]m  (m≤10，n=1~5)，主要用於 淨化飲用水和給水的特殊水質處理絮凝劑，也可用 於工業廢水的處理。 氧化鋁化學式為Al₂O₃，莫耳質量：101.96 g/mol 。 聚氯化鋁試樣之鹼度(%)： 𝑶 𝑯 − 毫莫耳數 𝑨𝒍 毫莫耳數 ×100%

進行天平功能查核 乙酸鋅 ＋ 2～3mL HCl，稀釋至200 mL 配試樣溶液 配查核溶液 20 mL EDTA 20 mL Al液 20 mL試樣 20 mL查核 20 mL 水 2 mL硝酸 煮沸1 min   調至pH 3 煮沸2 min 10 mL乙酸鈉 乙酸鋅滴定 消化 鉗合

取 3.3 mL之50% 氫氧化鈉溶液，稀釋至250 mL 精秤 1 g KHP，溶於50 mL試劑水，以氫氧化鈉溶液滴定 25mL水 1 g 試樣＋25mL水 30 mL HCl 水浴加熱10 min 25 mL KF NaOH滴定

Q1：覆蓋錶玻璃，煮沸 1~2 分鐘？ Are you sure？ 實驗必須考慮安全、舒適、順暢為原則，覆蓋錶玻璃不安全。 如果你看到錶玻璃快要掉下來，怎麼辦？ 結論：建議使用75 mm漏斗代替錶玻璃

Q2：題目為什麼要使用逆滴定？可不可以用EDTA-2Na溶液直接滴定試樣？ Al3+和EDTA的反應比較慢，加入EDTA超過當量點明顯指示劑仍無變色。 結論：使用EDTA的鉗合反應，Ca2+、Mg2+及Zn2+等離子可直接滴定， Al3+必須使用間接的逆滴定。

Q3：秤取 0.95±0.02 g乙酸鋅，溶於適量試劑水中，加入濃鹽酸2～3 mL (2 mL，刻吸) 並稀釋至 200 mL。2？3？2.X？ 鉗合反應時，pH越高，越有利 𝑯𝑳⇌ 𝑯 + + 𝑳 − 𝑴 + + 𝑳 − ⟶𝑴𝑳 二甲酚橙適當滴定範圍pH 5～6 結論：唯一選項，加入濃鹽酸2 mL

  空白 Al標準液 查核試樣 20 mL試樣 2 mL硝酸 煮沸1 min 20 mL EDTA pH 1.87 pH 1.30 pH 1.67 調至pH 3 1 mL pH2.92 2.5 mL pH 2.86 1.5 mL pH 3.6 煮沸2 min 10 mL乙酸鈉 pH 5.49 pH 5.15 pH 5.42 乙酸鋅滴定 49.6 mL pH 4.70 14.00 mL pH 4.96 13.55mL(9.15) pH 5.16

Q4：溶液煮沸的作用為何？不煮有沒有關係？ 試樣溶液要在酸性中(pH<2)煮沸消化分解 含Al3+溶液在相對鹼性中(pH 3)加熱才能完成鉗合反應。 鋁標準液不須消化，空白不須消化，鋅的鉗合也不須加熱，只有對照作用。

20 mL 水 20 mL EDTA 2 mL硝酸 調至pH 3 未煮 煮沸2 min 10 mL乙酸鈉 乙酸鋅滴定 49.50 mL 49.65 mL 空白滴定有沒有加熱並不影響結果

     20 mL Al液 20 mL EDTA 2 mL硝酸 煮沸1 min X V 調至pH 3 煮沸2 min 10 mL乙酸鈉 乙酸鋅滴定 14.40 mL 14.05 mL 14.00 mL 回收率 98.9% 99.9% 定為 1

     20 mL Al液 20 mL EDTA 2 mL硝酸 煮沸1 min X 調至pH 3 2.5 mL   X，1 mL X，0 mL  煮沸2 min V 10 mL乙酸鈉 乙酸鋅滴定 14.05 mL 14.50 mL 14.90 mL 回收率 99.9% 98.6% 97.5%

      20 mL查核 2 mL硝酸 煮沸1 min X V 20 mL EDTA 調至pH 3 1.5 mL 煮沸2 min 10 mL乙酸鈉 乙酸鋅滴定 13.55 mL 9.65 mL 9.20 mL 9.10 mL 回收率 88.6% 98.2% 99.3% 99.5%

結論 空白滴定有沒有加熱並不影響結果 鋁標準液不須加熱消化，但須加熱進行鉗合反應。 試樣 (含查核) 須加熱進行鉗合反應。 本實驗顯示試樣不須加熱消化，但不表示任何來源試樣均符合。 鋁標準液及試樣進行鉗合反應前，必須將pH調整到3以上。

Q5：乙酸鈉溶液能否減量？ 每人每次使用乙酸鈉 27.2 g，一瓶只能提供18人使用。 乙酸鈉溶液濃度降低會使溶液的緩衝能力下降，鉗合反應較不完全。 結論：維持題目預設濃度

     20 mL 水 20 mL EDTA 2 mL硝酸 調至pH 3 煮沸2 min V 乙酸鈉 10 mL 5 mL 2.5 mL 乙酸鋅滴定 49.60 mL 50.10 mL 不變色 > 80 mL

結論：鉗合滴定流程 乙酸鋅 ＋ 2mL HCl，稀釋至200 mL 20 mL 水 20 mL Al液 20 mL試樣液 20 mL查核 20 mL EDTA 2 mL硝酸 煮沸1 min   調至pH 3 煮沸2 min 10 mL乙酸鈉 乙酸鋅滴定

Q6：2.2.3 使用乙酸鈉緩衝液調整試樣溶液之 pH 值至約為 3（以pH 3~5試紙確認）後，煮沸約2分鐘？ PB試紙(pH 3.2~5.6) 從 pH 1.30 到pH 3.6 的顏色都相同，不可能用來調pH值。 結論： 1. 改用pH 1.0～2.8試紙 2. 建議每次加入1.0 mL乙酸鈉，測試pH值，最後再多加0.5 mL。

所有含硝酸溶液不用加乙酸鈉全都變成pH3的黃色

精秤1.000 g鋁粉於500 mL燒杯，加入30 mL (1：1) 硝酸，在抽氣櫃中緩慢加熱，冷卻，過濾，稀釋至1.0 L。 Q7：鋁標準液如何配製？濃度是否準確？ 結論： 精秤1.000 g鋁粉於500 mL燒杯，加入30 mL (1：1) 硝酸，在抽氣櫃中緩慢加熱，冷卻，過濾，稀釋至1.0 L。 𝑨𝒍+𝟔 𝑯𝑵𝑶 𝟑 ⟶ 𝑨𝒍 𝟑+ +𝟑 𝑵𝑶 𝟑 − +𝟑 𝑵𝑶 𝟐 +𝟑 𝑯 𝟐 𝑶 2. 可購買1.0 g/L標準鋁溶液來標定。

Q8：EDTA-2Na的配製濃度多少較適當？ 18.61 g EDTA-2Na配製成1 L，濃度約0.05 M，空白滴定體積約50 mL，有時會超過。 如果將空白滴定調降至45 mL，查核試樣的滴定體積可能會< 5 mL，不妥。 結論：空白滴定以約48 mL為中間點設計 乙酸鋅已從0.87 g增加到0.95 g，增加10%，本問題刪除。

Q9：鉗合滴定的滴定終點為何？ 空白滴定時，過量鋅和指示劑反應快，終點為黃色→紅或紫紅色 鋁標準液及試樣滴定時，過量鋅將鋁取代出來，鋁和指示劑反應慢，終點為黃色→黃橙或紅橙色，溶液靜置後顏色會漸深。

當量點與滴定終點 當量點 滴定終點 滴定過程中，標準試劑加入的量和分析物的量有化學相等關係時的滴定點。(Skoog) 滴定反應中，當加入的滴定液與被滴定物之當量數相等時的滴定點。即兩者剛好可完全反應之理想狀態。 滴定終點 滴定過程中，和發生化學等當量的情況有關之物理性變化出現時之滴定點。(Skoog) 滴定反應中，最接近當量點時的具明顯變化之滴定點。

石灰石的氧化還原滴定曲線

石灰石的鉗合滴定曲線 當量點 明顯變化1 明顯變化2

鉗合滴定變色範圍的滴定體積 EBT 461.38 5d 0.00271 0.14mL MX 284.19 1g 0.00704 0.35mL 指示劑 莫耳質量 指示劑加量 mmol指示劑 變色範圍 滴定體積 EBT 461.38 5d 0.00271 0.14mL MX 284.19 1g 0.00704 0.35mL 二甲酚橙 672.66 5～10d 0.000743 0.02～0.04　mL

5d指示劑 10d 15d 20d

加1d乙酸鋅

1d鋁溶液，靜置 1d鋁溶液

Q10：二甲酚橙指示劑使用注意事項？ 二甲酚橙配製後，不宜置放太久。置放越久，顏色變化越不明顯。 二甲酚橙會以不同結構方式出售 (分子量不同672.66，716.63)，顏色變化不盡相同。 使用時可加入5～10滴，視廠牌及置放時間不同而異。 二甲酚橙適合用在pH 5 ～6的鉗合滴定，當pH＞6.3時顯現紅色。

Q11：測定鹼度時的水浴加熱有何作用？是否有重大影響？ 加入過量HCl加熱應該也是消化再加中和反應。 實驗測試時，加熱並無影響，顯示所用試樣不須消化。 結論：本實驗顯示試樣不須加熱消化，但不表示任何來源試樣均符合。

0.9992 g KHP，氫氧化鈉滴定19.90 mL 空白 1.0334 g試樣 1.0124 g 試樣 0.9736 g 試樣 25 mL水 30 mL HCl 水浴10 min 水浴3 min 不加熱 2.5 g KF NaOH滴定 29.70 mL 23.40 mL 23.25 mL 23.60 mL 鹼度 51.17% 53.47% 52.59%

Q12：加入KF溶液遮蔽鋁離子時，KF溶液的適當濃度為何？ 𝑨𝒍 𝟑+ +𝟔 𝑭 − ⟶ 𝑨𝒍𝑭 𝟔 𝟑− 要完全反應通常需3倍過量，即KF為Al的18倍以上。

1.0066 g KHP，氫氧化鈉滴定19.55 mL 1.0047 g KHP，氫氧化鈉滴定19.45 mL (19.50) KF 水浴加熱 滴定體積 鹼度 空白 12.5 g 10 min 33.95 mL   0.9618 g試樣 28.20 mL 51.51% 5 g 30.35 mL 1.0200 g試樣 24.40 mL 50.26% 2.5 g 28.85 mL 1.0440 g試樣 22.45 mL 52.82% 1.25 g 28.65 mL 1.0042 g試樣 22.70 mL 51.05% 0.625 g 28.55 mL 1.0300 g試樣 22.75 mL 48.52% 28.45 mL 1.0162 g試樣 34.85 mL -54.27%

結論：KF溶液配製 KF配製 KF克數 F- (mmol) Al3+ (mmol) 500 g/1 L 12.5 g 215 1 86 100 g/1 L 2.5 g 43 50 g/1 L 1.25 g 21 25 g/1 L 0.625 g 11

取 3.3 mL之50% 氫氧化鈉溶液，稀釋至250 mL 精秤 1 g KHP，溶於50 mL試劑水，以氫氧化鈉溶液滴定 25mL水 1 g 試樣＋25mL水 30 mL HCl 水浴加熱10 min 25 mL KF NaOH滴定