可见分光光度法测定碘酸铜的溶度积常数

实验89可见分光光度法测定碘酸铜的溶度积常数89.1实验目的（1）了解分光光度法测定溶度积常数的原理和方法。（2）学习分光光度计的使用方法。（3）测定碘酸铜溶度积常数。89.2实验原理 碘酸铜是难溶性强电解质。在其水溶液中，已溶解的Cu2+和IO3-与未溶解的固体Cu(IO3)2之间，在一定温度下存在下列平衡：Cu(IO3)2Cu2++2IO3-平衡时的溶液是饱和溶液，在一定温度下，碘酸铜的饱和溶液中[Cu2+]和[IO3-]2的乘积为一个常数：KSP=[Cu2+][IO3-]2（1）式中，[Cu2+]和[IO3-]为平衡浓度（更确切地说应该是活度，但由于难溶性强电解质的溶解度很小，离子强度也很小，可以用浓度代替活度）。在碘酸铜的饱和溶液中，[IO3-]=2[Cu2+]，代入（1）式，则：KSP=[Cu2+][IO3-]2=4[Cu2+]3（2）KSP就是溶度积常数。温度恒定时，KSP为常数，它不随[Cu2+]或[IO3-]的变化而改变。如果在一定温度下将Cu(IO3)2饱和溶液中的[Cu2+]测定出来，便可由（2）式计算出Cu(IO3)2的KSP值。本实验采用Cu2+与磺基水杨酸在pH为5左右时，生成黄绿色磺基水杨酸铜配离子，用分光光度法测定其吸光度。因为在实验条件下，磺基水杨酸无色，[Cu2+]很小也几乎不吸收可见光。因而测定溶液的吸光度只与有色的配离子浓度成正比。由吸光度－铜离子含量工作曲线确定出[Cu2+]，即可求出Cu(IO3)2的溶度积常数KSP。89.3实验步骤 1.绘制工作曲线（1）配制铜溶液。称取精铜0.2500g放置于小烧杯中，加2～3mL浓HNO3（在通风橱内进行），待铜反应完全后，将溶液转移到250mL容量瓶中，用水稀至刻线，此溶液铜的质量浓度为1g·L-1。用吸量管分别移取1.00mL、2.00mL、3.00mL、4.00mL、5.00mL、6.00mL标准铜溶液，分别放入6个小烧杯中，用量筒各加入0.05mol·L-1磺基水杨酸10mL。然后用pH计以0.1mol·L-1NaOH溶液和0.1mol·L-1HNO3溶液调至pH=4.5～5.0。把溶液分别转移到6个50mL容量瓶中，再用pH为4.5～5.0的蒸馏水至刻线。（2）绘制工作曲线。在分光光度计上，用1cm比色皿，以磺基水杨酸溶液为空白液，在波长440nm下，测定上述溶液的吸光度A，填入下。标准曲线溶液的吸光度V/mL1.002.003.004.005.006.00m(Cu2+)/mg1.002.003.004.005.006.00A以吸光度A为纵坐标，每份溶液中含Cu2+的质量为横坐标，绘制工作曲线。工作曲线也可由教师或实验员预先制作。2.碘酸铜溶度积常数的测定（1）碘酸铜饱和溶液的制备。用量筒取0.2mol·L-1CuSO4溶液5mL和0.4mol·L-1HIO3溶液5mL于100mL烧杯中，经搅拌后静止，使之慢慢析出淡蓝色沉淀（如果析出过慢可将溶液微热）。倾去清液，将Cu(IO3)2沉淀洗净后，转入250mL锥形瓶中。加水至瓶体积的1/3左右，振荡。由于碘酸铜饱和溶液达到平衡很慢，新制备的Cu(IO3)2固体要配成饱和溶液需2～3天才能达到平衡。因此饱和溶液可在上次实验中配制。制备好的饱和溶液，取其清液用干燥的长颈漏斗过滤，滤液用干燥的烧杯接收。（2）测定吸光度。用10mL移液管移取过滤后的饱和溶液2份，分别放入50mL烧杯中，然后用量筒各加0.05mol·L-1磺基水杨酸溶液10mL。在pH计上调至pH为4.5～5.0，将此溶液转入50mL容量瓶中，并用pH相同的蒸馏水稀至刻度线。然后以磺基水杨酸溶液为空白液测其吸光度A。89.4注意事项 　　(1)随着溶液的pH不同，磺基水杨酸与铜离子生成两种有色配合物，当pH＜5.5时，主要以黄绿色的[CuR]-形式存在。当pH＞8.5时，主要以蓝绿色[CuR2]4-形式存在。本实验应控制pH为4.5～5.0，使生成1︰1的[CuR]-的配合物。　　(2)用新制备的Cu(IO3)2固体配饱和溶液时，应多次洗涤沉淀。89.5问题讨论 　　（1）实验室用新制备的Cu(IO3)2固体配饱和溶液时，多次洗涤的作用是什么？　　（2）除用光度法测定外，还有哪些方法可测定Cu(IO3)2的溶度积?  　　（3）可否在室温下直接制备饱和溶液？   （1）实验室用新制备的Cu(IO3)2固体配饱和溶液时，多次洗涤的作用是什么？答：多次洗涤的作用是将新制备的Cu(IO3)2沉淀中吸附的Cu2+洗净。根据测定原理，Cu(IO3)2溶度积是根据KSP=[Cu2+][IO3-]2=4[Cu2+]3计算得到，因此只要将Cu(IO3)2饱和溶液中的[Cu2+]测定出来，便可由上式计算出Cu(IO3)2的KSP值。在制备碘酸铜饱和溶液时，析出的Cu(IO3)2沉淀中吸附了少量的Cu2+。如不洗至无Cu2+,则测定时，饱和溶液中[Cu2+]和[IO3-]就不是1︰2的关系，[Cu2+]偏大，导致测定结果偏大。89.6参考答案  答：根据测定原理，Cu(IO3)2溶度积是根据公式KSP=[Cu2+][IO3]2=4[Cu2+]3计算得到，因此只要Cu(IO3)2饱和溶液中的[Cu2+]测定出来，便可由上式计算Cu(IO3)2的KSP值。参照已学的分析方法可知，Cu2+浓度的测定，除了本实验用的光度法，还可用配位滴定法和氧化还原滴定法(碘量法)、电位法来测定。（2）除用光度法测定外，还有哪些方法可测定Cu(IO3)2的溶度积? 答：不能在室温下直接制备饱和溶液。因室温下：Cu(IO3)2(s)   Cu2+(aq) + 2IO3-(aq)    达到平衡的时间长，所以不能在室温下直接制备饱和溶液，而是先加热至343～353K，再冷却，静置2～3h，可在较短的时间内保证得到的溶液是饱和溶液。 （3）可否在室温下直接制备饱和溶液？