分析化学实验讲义150311

分析化学实验教案张会宜实分析化学实验要求一按指定时间到达实验室，找到相应的实验台。实验台标有实验台号，一般要求学号和实验台号一致，实验台确定后不得随意变动。二清点玻璃仪器，并把当日实验所需仪器摆放在实验台上。实验两人一组。两人一套玻璃仪器，存放在单数实验台所对应的实验橱内。玻璃仪器具体如下：1酸式、酸式滴定管各一支，在实验台的滴定台上，2洗瓶一，放在试剂架上，以上器皿实验结束后放回原处，不要放到厨子里。其他玻璃仪器放在厨子内，在厨门内侧贴有清单，验前后要认真核对，实验结束后放回厨内。三签到。每次实验课结束离开实验室前，同学们要在签到本上相应的位置签名，以签名作为考勤依据。注意，签名位置要和自己的实验台号一致。因为玻璃仪器多个班级共同使用，实验前后都要认真清点，果发现仪器数量不符，要酌情扣相应同学的成绩，按签到本的位置进行责任追究。四实验前认真预习，对实验原理、操作做的心中有数，必要时谢预习报告；实验中按规范操作，认真记录。不得喧哗。实验产生的垃圾放到垃圾桶里，不得随意丢弃；实验结束后，清洗玻璃仪器，放回原来的位置，并整理实验台。五各班长安排值日生负责实验室卫生，经检验合格后方可离开实验室。验一、滴定分析基本操作练习一、实验目的1.练习滴定操作，初步掌握准确确定滴定终点的方法。2.练习酸碱溶液的配制和浓度的比较。3.熟悉甲基橙和酚酞指示剂的使用和终点的变化。初步掌握酸碱指示剂的选择方法。二、实验原理用强酸滴定强碱时，随着酸的加入，pH值不断降低，但这种降低不是均匀的，滴定终点附近有一个pH值突跃，选择合适的酸碱指示剂，可以准确判断滴定终点。用强碱滴定强酸的情况与此类似，只是pH值不断变高。酸碱指示剂都具有一定的变色范围。0.1mol﹒L-1NaOH和HCl溶液的滴定,(强碱与强酸的滴定)突跃范围为pH4－10，应选用在此范围内变色的指示剂，如甲基橙和酚酞。浓盐酸易挥发，固体NaOH容易吸收空气中水分和CO2，因此不能直接配制准确浓度的HCl和NaOH标准溶液，只能先配制近似浓度的溶液，然后用基准物质标定其准确浓度。本实验是操作练习，酸碱溶液配成近似浓度即可，溶解用水可以用自来水来替代蒸馏水。玻璃仪器的洗涤试剂瓶、锥形瓶、烧杯、量筒、先用自来水冲洗，用刷子蘸点洗衣粉直接刷，再用自来水冲洗干净，洗到内壁不挂水珠，再用洗瓶里的蒸馏水从上往下冲洗三次。滴定管、容量瓶、吸管等，如没有明显油污的可直接用自来水冲洗。若有油污，则用铬酸洗液或洗衣粉水洗涤，每次倒入10至15ml于滴定管中，两手平端滴定管，并不断转动，直到洗液洗遍管的内壁为止。然后打开旋塞，将洗液放回原瓶中。滴定管先用自来水冲洗干净，洗到内壁不挂水珠，再用洗瓶里的蒸馏水从上往下冲洗三次。在装入标准溶液前，先用待装的标准溶液润洗滴定管三次（每次5—10ml）横持滴定管慢慢转动，使装入的标准溶液洗遍管的内壁，然后放出。（目的是把管内残留水分洗去，使配制的溶液不会被稀释）三、仪器与试剂1.仪器粗电子天平、500ml试剂瓶2个、洗瓶一个、250ml锥形瓶3个、500ml烧杯2个、10ml量筒1个、25ml酸式滴定管一支、25ml碱式滴定管一支2.试剂NaOH固体、HCl6mol﹒L-1、酚酞（0.2%乙醇溶液）、甲基橙（0.2%水溶液）四、实验步骤及注意事项1、溶液的配制1）配制0.1mol﹒L-1HCl溶液300ml：（浓HCl为12mol﹒L-1）本实验室准备的是6mol﹒L-1，根据C1×V1=C2×V26×V1=0.1×300V1=5ml，用6mol/L的盐酸稀释到300ml，存放于试剂瓶中。2）配制0.1mol﹒L-1NaOH溶液300ml：用粗天平称取m=0.1×300/1000×40=1.2g固体NaOH，加水300ml，存放于试剂瓶中。3）取清洗干净的酸碱滴定管各一支，用配好的HCl、NaOH溶液分别将管内壁洗2—3次（每次5—10ml）后，分别装满HCl、NaOH溶液，分别将两管液面调节至零（0.00）刻度。3、以甲基橙为指示剂，用HCl溶液滴定NaOH溶液：取250ml锥形瓶一个，洗净后放在碱式滴定管下，以每分钟10ml的速度放出大约20mlNaOH溶液于锥形瓶中，加入1滴甲基橙指示剂，用0.1mol﹒L-1HCl溶液滴定至溶液由黄色变橙色。再滴入少量NaOH溶液，溶液由橙色又变成黄色，再由酸式滴定管中滴加少量HCl溶液，使溶液由黄色再变为橙色即为终点。如此反复练习滴定操作和观察终点，直到半滴之差就能观察颜色的明显变化。读准最后所用HCl和NaOH溶液的毫升数，并求出滴定时两溶液的体积比VHCl/VNaOH。平行滴定三份，计算平均结果和相对平均偏差，平均值是取3次体积比的平均值。4、以酚酞为指示剂，（8.0～10.0）用NaOH溶液滴定HCl溶液：取锥形瓶一个放出约20mlHCl，加一滴酚酞指示剂，用0.1mol﹒L-1NaOH溶液滴定至溶液由无色变为微红色，再滴入少量HCl溶液，溶液由微红色又变为无色，再由碱式滴定管中滴加少量NaOH溶液,使溶液由无色再变为微红色即为终点。如此反复练习滴定操作和观察终点，直到半滴之差就能观察颜色的明显变化，读准最后所用HCl和NaOH溶液的毫升数，并求出滴定时两溶液的体积比VNaOH/VHCl。平行滴定三份，计算平均结果和相对平均偏差，平均值是取3次体积比的平均值。*注意事项1、在洗滴定管之前，检查酸碱管是否有漏液的现象，如漏或旋塞不灵活，可涂少量凡士林油，取出旋塞用滤纸吸干水分，沿圆周均匀地涂在旋塞的两头，千万不要把孔给堵住，涂薄薄一层，不要过多，如碱管漏，换胶管，或换玻璃珠。如图2-192、装入溶液将管尖处的空气赶掉，否则在滴定过程中，气泡移气泡带走，影响读数。酸管可转动旋塞，使溶液冲下排除气泡。对于碱管，一手拿滴定管成倾斜状态，另一手捏住玻璃珠所在部位的并使乳胶管向上弯曲，出口管斜向上，然后在玻璃珠部位往一旁轻轻捏乳胶管，使溶液从口喷出。如图2-203、使用碱管时，左手拇指在前，食指在后，捏住橡胶管中的玻璃珠所在部位稍上处，捏挤橡胶管，使溶液流出，决不能捏挤玻璃珠下方的橡皮管，否则空气进入，影响准确读数。4、读数a、读数时滴定管必须保持垂直状态。b、每次滴定前将液面调节在刻度零的位置上（因为上下刻度不均匀消除系统误差）对于无色或浅色溶液，应读取弯月面下缘最低点处，读取时，视线在弯月面下缘最低点处，与液面成水平，溶液颜色太深时，可读液面两侧最高点，注意初读数与终读数应采取同一标准。如图2-21c、读数时，必须读到小数点后第二位，即要求估读到0.01ml。d、装满溶液或放出溶液后应放置1—2分钟，使附在内壁上的溶液流下来以后再读数。五、数据处理表一酸滴定碱序次记录项目123NaOH终读数NaOH初读数VNaOHmlmlmlmlmlmlHCl终读数HCl初读数VHClVNaOH/VHCl个别测定的绝对偏差相对平均偏差表二碱滴定酸序次记录项目123NaOH终读数NaOH初读数VNaOHmlmlmlmlmlmlHCl终读数HCl初读数VHClVNaOH/VHCl个别测定的绝对偏差相对平均偏差一、思考题1.能否在分析天平上准确称取固体NaOH直接配制标准溶液？为什么？2.在滴定分析实验中，滴定管、移液管为什么需要用操作液润洗几次？滴定中使用的锥形瓶和烧杯，是否也需要用操作液润洗？实验二、水的总硬度的测定一、实验目的1.学习EDTA标准溶液的配制及标定方法。2.了解水的硬度的测定意义和常用的硬度表示方法。3.掌握EDTA法测定水的硬度的原理和方法。4.掌握铬黑T等金属指示剂的应用，了解金属指示剂的特点。二、实验原理1乙二胺四乙酸（简称EDTA）能和Ca2+Zn2+Mg2+等许多金属离子按照1:1的比例络合，形成无色的EDTA金属络合物。Mn+代表金属离子，Y代表EDTA,上述反应可用下式表示：Mn++Y----[MY]n+。根据络合反应到达终点，即金属离子完全被络合时所消耗的EDTA的量，推算出金属离子的量。反之，也可以根据金属离子的量推算EDTA的量如何判断金属离子完全被络合了呢？需要用金属指示剂来指示。金属指示剂也能够和金属离子形成络合物，而且指示剂本身的颜色和指示剂与金属离子形成的络合物的颜色是不同的。（二甲酚橙指示剂本身显黄色，与Zn2+等的络合物呈紫红色，铬黑T指示剂本身显蓝色，与Zn2+等的络合物呈紫红色）同时，指示剂和金属离子的络合能力要比EDTA络合能力弱。用EDTA溶液滴定至近终点时，指示剂被游离了出来，溶液发生颜色改变。。2、水的硬度主要是水中含有Ca2+和Mg2+离子形成的，其他金属离子如Al3+、Fe3+、Mn2+、Zn2+、Cu2+等离子也形成硬度，但一般含量甚微，在测量硬度时可忽略不计。硬度有暂时硬度和永久硬度，水中的Ca2+、Mg2+的酸式碳酸盐加热能被分解出沉淀而除去，这种盐形成的硬度叫暂时硬度，Ca、Mg的其他盐类（如硫酸盐、氯化物等），经加热不能分解，这种盐形成的硬度叫永久硬度，暂时硬度和永久硬度的总和就是总硬度。测定水的总硬度一般采用络合滴定法，用EDTA标准溶液直接测定Ca、Mg总量，然后换算成相应的硬度单位。测Ca、Mg总量时，一般是在pH=10的氨性缓冲溶液中进行，用铬黑T做指示剂，等当点前，Ca、Mg和铬黑T形成紫红色的络合物，当用EDTA标准溶液滴定至等当点时，游离出指示剂，溶液呈现铬黑T的纯蓝色。水中的Fe3+、Al3+、Mn2+、Zn2+、Cu2+等离子也会和EDTA络合而使结果偏高，要消除这些离子的影响。Mn2+、Fe3+、Al3+可用三乙醇胺掩蔽，用Na2S溶液掩蔽Zn2+、Cu2+等的干扰。目前，我国采用德国硬度单位制，以“度（°）”表示，一个硬度单位表示10万份水中含有一份CaO。可见1°=10ppmCaO(ppm为百万分之几)。1、乙二胺四乙酸（简称EDTA）(H4Y表示)难溶于水，常温下其溶解度为0.2g／L(约0.0007mol／L)，在分析中通常使用乙二胺四乙酸二钠盐配制标准溶液。乙二胺四乙酸二钠盐的溶解度为120g／L,可配成0.3mol／L以上的溶液，其水溶液的pH值约为4.8，通常采用间接法配制标准溶液。先配近似浓度的溶液，然后再用基准物标定EDTA，计算出准确浓度来。标定EDTA通常选用的基准物有Zn、ZnO、CaCO3等，通常选用其中与被测物组份相同的物质作为基准物，这样滴定条件较一致，可减少误差。当以Zn为基准物标定EDTA时，以二甲酚橙为指示剂。在pH≈5-6的溶液中，二甲酚橙指示剂本身显黄色，与Zn2+的络合物呈紫红色，EDTA与Zn2+形成更稳定的络合物，因此用EDTA溶液滴定至近终点时，二甲酚橙被游离了出来，溶液由紫红色变为黄色。3、仪器的使用和润洗1）吸管的使用吸管的种类较多，有分度的吸管称为吸量管；无分度的吸管称为移液管，它的中腰膨大，上下两端细长，上端刻有环形标线，将溶液吸入管内使液面与标线相切再放出，则放出的溶液体积就等于管上标示的容积。如图2-25移液管应洗到内壁不挂水珠，将洗管插入洗液中（洗衣粉代替）用左手拿洗耳球，将食指或拇指放在洗耳球的上方，其余手指自然地握住洗耳球，用右手的拇指和中指拿住移液管标线以上部分，将洗耳球对准移液管口，将移液管尖伸入洗液吸取，吸至管积的1/3处，用食指按住管口，把管横过来，旋转着洗，然后将洗液放回原瓶，用自来水冲净，再用蒸馏水洗3次，为保证转移的溶液浓度不变，再用该溶液将移液管内壁洗2～3次。把管口插入溶液中，保持管口在液面以下用洗耳球把溶液吸至稍高于刻度处，迅速用食指按住管口，取出吸管，使管尖端靠着瓶口，用拇指和中指轻轻转动移液管，让溶液慢慢流出，同时平视刻度，到溶液弯月面下缘与刻度相切时立即按紧食指，然后使准备接受溶液的容器倾斜成45○，将移液管插入容器中，使移液管垂直，管尖靠着容器内壁，放开食指让溶液自由流出。如图2-262）容量瓶的使用容量瓶是一种细颈梨形的平底玻璃瓶，带有玻璃磨口塞或塑料塞，如图2-23所示。颈上有标线，一般表示在200C时，液体充满标线时的容积。它主要是用来配制标准