设计实验 鸡蛋壳中钙含量的测定

鸡蛋壳中钙含量的测定

学院/专业/班级：化学与环境学院 小组成员：卢旭鹏，苏华虹，邓习昌

一、不同预处理方法与不同实验方法配合对鸡蛋壳中钙含量测定的影响： 1 、前言

人们已发现鸡蛋壳中含有大量的钙、镁、铁、钾等元素, 主要以碳酸钙形式存在，其余还有少量镁、钾和微量铁，蛋壳在生活中来源广泛易得，其中钙( CaCO3) 含量高达93%和95%。测定蛋壳中钙镁的含量方法包括: 配位滴定法、酸碱滴定法、高锰酸钾滴定法、原子吸收法等。虽然原子吸收光谱法测定精度高，准确性好，用时短，但操作性强，技术要求高，故不在考虑范围。而在进行定量分析时，样品处理方法很关键，选择正确的样品处理方法是获得准确分析结果的基本保证。目前，常用的预处理方法有干式灰化法（干法）、湿式消化法（湿法）、直接酸溶法等。 2、 样品处理

干式灰化法湿式消化法直接酸溶法取生鸡蛋破碎，取蛋壳碎片去除内膜备用 干式灰化法：取鸡蛋壳粉0.3g左右，放在马弗炉内以硝酸钾为助剂，在500℃分解，余烬研磨后用少量浓盐酸浸取后制成试剂，转移到250ml容入瓶备用，（由于实验室没找到马弗炉，实验时将鸡蛋壳粉与硝酸钾混合放在蒸发皿中密闭加热代替）。

湿式消化法：取蛋壳粉0.3g左右放入体积比为3:1:1的硝酸、高氯酸和硫酸的混酸中，加热，当冒出白烟后，回流直至溶液透明为止，将溶液转移到250ml容入瓶中备用。

直接酸溶法：取鸡蛋壳粉0.3g左右，加入10mL6mol/L的HCl，微火加热将其

溶解，冷却后将小烧杯中的溶液转移到250ml容入瓶中，定容摇匀备用。

由文献可知三种预处理方法的测定结果无明显差异，但湿式消化比较繁琐，干式灰化耗时较长，而直接酸溶法简单易行，耗时短。 3、 实验方法

实验方法 滴定法酸碱滴定法高锰酸钾法EDTA

3.1 EDTA滴定法 2.3.1.1 EDTA标定

配制0.015mol•L1EDTA标准溶液：称取2.7923g左右乙二胺四乙酸二钠溶解于适量温水中，稀释至500mL转移至500mL细口瓶中。

1标准钙溶液的配制：称取0.25～0.3g 以CaCO3为基准物质标定EDTA：○

CaCO3于小烧杯中，加水润湿，再慢慢滴入1+1HCl至完全溶解，加热近沸，冷却

2标定：用移液管移取25mL标后转移入250mL容量瓶中，稀释至刻度，摇匀。○

准钙溶液,置于锥形瓶中加入约25mL水、2mL镁溶液、5mL100g•L1NaOH溶液及约10mg钙指示剂，摇匀后，有EDTA滴定至由红色变为蓝色，即为终点。 2.3.1.2 EDTA滴定测定鸡蛋壳中钙含量

准确移取预处理后的试液各25mL于3个锥形瓶中，加入5ml三乙醇胺，加入40g/L的NaOH溶液至溶液的PH﹥12，再多加5ml至溶液成强碱性，加入少许蔗糖（由于Mg(OH)2沉淀要吸附钙指示剂，加入蔗糖可避免），再加入2~3滴钙指示剂，用EDTA标准溶液滴定，滴定至溶液由酒红色变为蓝色。平行滴定3次。

WCaCEDTAVEDTA/1000MCa100%

m蛋壳/103.2 酸碱滴定法

2.3.2.1 0.015mol/L NaOH溶液的配制

称取0.15gNaOH固体于小烧杯中，加蒸馏水溶解，冷却后移入250mL容量瓶中，摇匀。

2.3.2.2 NaOH溶液的标定

称取0.1～0.15g邻苯二甲酸氢钾,放入锥形瓶中，加入30mL水溶解，滴加两滴酚酞指示剂，用刚配制的NaOH滴定至浅红色为终点，平行滴定3次。

mKHC8H4O4。

VNaOH0.20422.3.2.3 Ca含量的测定

CNaOH=

预实验：取三种预处理后的试液各25mL中加入甲基橙2滴，缓慢逐滴加入40%NaOH溶液直至溶液呈橙色（浅黄），记下不同预处理方法消耗的NaOH溶液量

准确移取预处理的试液各25mL于3个锥形瓶中，先加入预实验得出的对应40%NaOH溶液量，再各加酚酞指示剂1~2滴，以NaOH标准溶液回滴至浅红色，平行滴定3次。 WCa3.3 高锰酸钾法

3.3.1 0.02mol·L-1KMnO4溶液的配制

称取稍多于计算量的KMnO4约1.6g，溶于适量的水中，加热煮沸20~30分钟（随时加水补充因蒸发而损失的水）。冷却后在暗处放置7~10天（如果溶液经煮沸并在水浴中保温1h，放置2~3天也可），然后用玻璃砂芯漏斗（或玻璃纤维）过滤除去MnO2等杂质。滤液贮存于棕色玻璃瓶中，待测定。 3.3.2 KMnO4溶液浓度的标定

精确称取烘干后的分析纯草酸钠晶体0.15～0.2g于250mL锥形瓶中，加10mL蒸馏水使之溶解，再加30mL 1mol·L-1的H2SO4溶解，加热至75℃左右，立即用待标定的KMnO4溶液标定。开始滴定时反应速度慢，每加入一滴KMnO4溶液，都摇动锥形瓶，使KMnO4溶液颜色退去后，再继续滴定。待溶液中产生Mn2+后，滴定速度可加快，临近终点时减慢速度，同时充分摇匀，至溶液突变为浅红色并持续半分钟不退色即为滴定终点，平行滴定三次，计算KMnO4溶液的浓度。c(KMnO4)2m(Na2C2O4)

5M(Na2C2O4)V(KMnO4)/1000CNaOHVNaOH/1000MCa100%

m蛋壳/103.3.3 蛋壳中Ca含量的测定

准确移取预处理的试液各25mL于3个锥形瓶中，然后加入2.5%(NH4)2C2O4

溶液50mL，若出现沉淀，再滴加浓盐酸使之溶解，然后加热至70~80℃，加入2~3滴甲基橙，溶液呈红色，逐滴加入10%氨水，不断搅拌，直至变黄并有氨味溢出为止。将溶液放置陈化，沉淀经过滤洗涤，直至无Cl-。然后将带有沉淀的滤纸洗入烧杯中，再用洗瓶吹洗1~2次，然后稀释溶液至体积约为100mL，加热至70~80℃，用高锰酸钾标准溶液滴定至溶液呈浅红色，再把滤纸推入溶液中，再滴加高锰酸钾至浅红色在30s内不退色为终点。平行滴定三次。

5cKMnO4VKMnO4/1000MCa2100%

m蛋壳/10Ca由文献实验数据知，EDTA滴定和高锰酸钾滴定测定结果较接近，酸碱滴定法测定结果稍低，文献报道酸碱滴定法的测定值也较低，这可能和酸碱滴定法本身的准确度有关，并且预处理试液中会残留酸液，实验时通过预实验排除其干扰，但这过程中也会产生误差。

4 、结论

由文献实验数据分析，比较各预处理方法与实验方法配合的回收率，可知直

接酸溶法与EDTA滴定法配合的回收率最理想，为98.96%，且直接酸溶法简单易操作，耗时短，实验结果与文献报道数据十分接近，因此实验的最佳配合方案为直接酸溶法预处理与EDTA滴定法结合。

二、选定实验方案的原理EDTA标定原理：

1、以CaCO3为基准物质标定EDTA：○1标准钙溶液的配制：称取0.25～0.3g CaCO3于小烧杯中，加水润湿，再慢慢滴入1+1HCl至完全溶解，加热近沸，冷却后转移入250mL容量瓶中，稀释至刻度，摇匀。○2标定：用移液管移取25mL标准钙溶液,置于锥形瓶中加入约25mL水、2mL镁溶液、5mL100g•LNaOH溶液及约10mg钙指示剂，摇匀后，有EDTA滴定至由红色变为蓝色，即为终点。

2、EDTA滴定原理：在pH>12.5时，Mg2+生成Mg(OH)2 沉淀，在用沉淀掩蔽镁离子后，用EDTA单独滴定钙离子。钙指示剂与钙离子显红色，灵敏度高，在pH=12~13滴定钙离子，终点呈指示剂自身的蓝色。终点时反应为： CaIn— +H2Y2— =CaY2— + HIn2— + H+

1三、所需试剂的计划用量及配制方法

EDTA标准溶液的配制：

1. 配制0.010mol/LEDTA溶液：称取2.000g左右乙二胺四乙酸二钠溶解于适量温水中，稀释至500mL转移至500mL细口瓶中。

2. 配制标准钙溶液：称取0.25～0.3g CaCO3于小烧杯中，加水润湿，再慢慢滴入1+1HCl至完全溶解，加热近沸，冷却后转移入250mL容量瓶中，稀释至刻度，

摇匀。

3. 试剂清单：EDTA二钠盐固体2g左右，CaCO3粉末（分析纯），6mol/LHCl,NaOH溶液，钙指示剂，5ml三乙醇胺，少许蔗糖

仪器清单：分析天平，滴定管，移液管，容量瓶等

四、实验步骤（要求探讨影响实验结果准确度的因素）

1、鸡蛋壳的溶解: 取一只鸡蛋壳洗净取出内膜，烘干，研碎称量其质量，然后将其放入小烧杯中，加入10ml6mol/L的HCl，微火加热将其溶解， 然后将小烧杯中的溶液转移到250ml容量瓶中，定容摇匀。 2、（1）EDTA标准溶液的标定：

a.浓度为0.100mol/L的EDTA标准溶液的配置：称取EDTA二钠盐1.9克，溶解于150~200ml温热的去离子水中，冷却后加入到试剂瓶中，稀释到500ml，摇匀。 b. 以CaCO3为基准物质标定EDTA：○1标准钙溶液的配制：称取0.25～0.3g CaCO3于小烧杯中，加水润湿，再慢慢滴入1+1HCl至完全溶解，加热近沸，冷却后转移入250mL容量瓶中，稀释至刻度，摇匀。○2标定：用移液管移取25mL标准钙溶液,置于锥形瓶中加入约25mL水、2mL镁溶液、5mL100g•LNaOH溶液及约10mg钙指示剂，摇匀后，有EDTA滴定至由红色变为蓝色，即为终点。（用CaCO3标定EDTA浓度时加入了碱液，镁溶液和钙溶液，使得该溶液体系与用EDTA滴定鸡蛋壳溶液的体系是相似的，标定和滴定的溶液体系相似可以减少反应的系统误差） 并记录所消耗的EDTA溶液体积。

按照以上方法重复滴定3次，要求极差小于0.05ml，根据标定时消耗的EDTA溶液的体积计算它的准确浓度。

（2）Ca2+ 的滴定：用移液管移取25.00ml待测溶液于锥形瓶中，调节溶液

pH>12.5，充分摇匀，加入5滴钙指示剂，用EDTA标准溶液滴定至溶液由酒红色变为纯蓝色为终点，重复滴定3次，记录消耗EDTA溶液的体积。

【实验误差分析：

1.鸡蛋壳我们是用酸法溶解，鸡蛋壳没有完全溶解。导致测得鸡蛋壳中Ca的含量偏低。

2.鸡蛋壳中的主要成分是CaCO3,其次是MgCO3，还有少量的Fe和Al。在滴定过程中虽然采用了一些方法对杂质离子屏蔽了。但还是不可避免可能有一些杂质离子干扰了EDTA滴定鸡蛋壳溶液，使测得鸡蛋壳中C a含量偏高。

3.用EDTA滴定CaCO3， 用鸡蛋壳溶液滴定EDTA溶液过程中，对滴定终点颜色的判断，以及读数中的误差都会对实验结果造成一定的误差。】

4．用CaCO3标定EDTA浓度时，CaCO3中可能含有少量其他的金属离子会影响EDTA溶液的标定。使EDTA溶液浓度偏大，从而使测得鸡蛋壳浓度偏高。

1五．数据记录和结果（附有关计算公式）

称取鸡蛋壳质量___________

表1. Ca2+标准溶液的配制

m CaCO3/g VCa2+/ mL CC

-1 / molL2+ Ca Ca2+

m CaCO3 =M CaCO3× VCa2+

表2. EDTA溶液的配制与标定（EBT为指示剂）

称取EDTA g溶于 水中

滴定次数 数据记录与计算 I V终I= V终II= V初II= VII= II III C-1 / molL2+ CaVCa2+/ mL VEDTA/mL V终III= V初III= VIII= V初I= VI= cEDTA/molL-1 cEDTA/molL-1 相对偏差dr/% 平均相对偏差dr/% C Ca2×VCa2×10-3

CEDTA=

MEDTA +

+

表2. 鸡蛋壳溶液钙离子含量测定（EBT为指示剂）

滴定次数 数据记录与计算 V待测样/mL I II III cEDTA/molL-1

V终I= V终II= V初II= VII= V终III= V初III= VIII= VEDTA/mL V初I= VI= 鸡蛋壳溶液CaCO3/mgL-1 / mgL-1 CaCO（鸡蛋壳溶液）3相对偏差dr/% 平均相对偏差dr/% -310CEDTA×VEDTA×10×MCa

∮=

m蛋壳

×100%

鸡蛋壳中钙含量为_______________

六、讨论

七、主要参考资料

[2] 廉波,谢定北.鸡蛋壳中钙含量三种测定方法比较的研究[J].牡丹江师范学院学报(自然科学版),2000,(4):17-18.

[3] 刘淑萍,孙晓然,高筠,高桂霞.分析化学实验教程[M].冶金工业出版社,2004,5 [ 4] 李桂英, 张尚恒. 鸡蛋壳的综合利用[ J] . 化学世界, 1992, ( 11) : 522～524. [ 6] 彭秧锡, 彭建兵. 钙镁含量的连续测定方法[ J] . 水泥, 2006, ( 6) : 51～52.

[ 9] 蔡明招. 分析化学实验[ M] . 北京: 化学工业出版社, 2004. [14]《分析化学实验》第三版（高等教育出版社） [15]《分析化学》.武汉大学.（高等教育出版社）

[16]宋天佑，程鹏，王杏乔.《无机化学》.（高等教育出版社）