仪器分析实验预习教案

仪器分析实验预习教案1仪器分析实验预习教案上海师范大学化学系分析化学教研室2008-4-6仪器分析实验预习教案2目录实验一、氟离子选择性电极测定水中氟3实验二、电位滴定法测定弱酸（乙酸）的离解常数6实验三、邻菲络啉分光光度法测定微量铁9试验四、电位滴定法测定Br-,I-12实验五、紫外分光光度法测定维生素C14实验六、原子吸收法测定铜合金中的锌16实验七、苯系物的气相色谱定性分析18实验八、苯系物的液相色谱定性分析20实验九、红外光谱分析苯甲酸22实验十、等摩尔系列法测定络合物组成25实验十一、锅炉水中总溶解固体的测定26实验十二、水中Ca2+、Mg2+含量的测定27实验十三、电位法测定环境水中氯30仪器分析实验预习教案3实验一、氟离子选择性电极测定水中微量F-离子——校正曲线法一、实验目的与要求学习氟离子选择性电极测定微量F-离子的原理和测定方法。二、实验原理氟离子选择性电极的敏感膜为LaF3单晶膜（掺有微量EuF2，利于导电），电极管内放入NaF+NaCl混合溶液作为内参比溶液，以Ag-AgCl作内参比电极。当将氟电极浸入含F-离子溶液中时，在其敏感膜内外两侧产生膜电位MMF0.059lgKa（25℃）在试液中插入氟电极和饱和甘汞电极，组成工作电池：2231KClNaF,NaClHg,HgClFLaFAgCl,Ag()(0.1mol.L)试液饱和均工作电池的电动势F'0.059lgEKa（25℃）配制试液时，加入由HOAc、NaOAc、柠檬酸钠和大量NaCl组成的总离子强度调节缓冲液（TISAB）。由于加入了高离子强度的溶液（本实验所用的TISAB其离子强度μ1.2），可以在测量过程中维持离子强度恒定，因此工作电池电动势与F-离子浓度的对数成线性关系：F0.059lgEkc本实验采用校正曲线法测定F-离子浓度，即配制成不同浓度的F-离子标准溶液，测定工作电池的电动势，并在同样条件下测试液的Ex，由E—Flgc曲线查得未知试液中的F离子浓度。当试液组成较为复杂时，则应采用标准加入法或Gran作图法（参阅实验3.2）测定之。氟电极的适用酸度范围为pH=5~6，F-离子浓度在100~10-6mol/L范围内，M与Flgc呈线性响应，电极的检测下限在10-7mol/L左右。氟离子选择性电极是比较成熟的离子选择性电极之一，其应用范围比较广泛。本实验方法完全适用于人指甲中F-离子的测定（指甲需先经适当的预处理），为诊断氟中毒程度提供科学依据。按照本实验方法，采取适当措施，用校正曲线法可直接测定雪和雨水中的痕量F-离子；磷肥厂废渣，经HCl分解，即可用本方法快速、简便地测定其F-离子含量；用标准仪器分析实验预习教案4加入法不需预处理即可直接测定尿和血中的总氟含量；大米、玉米、小麦粒经磨碎、干燥、并用HClO4浸取后，不加TISAB，即可用标准加入法测定其中的微量氟；本法还可测定儿童食品中的微量氟。三、仪器1.任一型号酸度计2.氟离子选择性电极3.饱和甘汞电极4.电磁搅拌器5.容量瓶1000mL，100mL6.移液管10mL四、试剂1.0.100mol/LF-离子标准溶液准确称取120℃干燥2h并经冷却的优级纯NaF4.20g于小烧杯中，用水溶解后，转移至1000mL容量瓶中，用水稀释至刻度，然后转入洗净、干燥的塑料瓶中保存。2.总离子强度调节缓冲液（TISAB）于1000mL烧杯中加入500mL水，57mL冰乙酸，58gNaCl，12g柠檬酸钠（Na3C6H5O7·2H2O），搅拌溶解。将烧杯置于冷水中，在pH计的监测下，用6mol/LNaOH溶液调节溶液的pH=5.0~5.5，冷却至室温，转入1000mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。转入洗净、干燥的试剂瓶中。五、实验步骤1.按照酸度计说明书操作步骤调试仪器，按下-mV键。摘去甘汞电极的橡皮帽，检查内电极是否浸入饱和KCl溶液中，如未浸入，应补充饱和KCl溶液。将F-离子电极和参比电极置于电极架上。2.准确吸取0.100mol/LF-离子标准溶液10.00mL，于100mL容量瓶中，加入TISAB10.0mL，用水稀释至刻度，摇匀，得pF=2.00溶液。3.吸取pF=2.00溶液10.00mL于100mL容量瓶中，加入TISAB9.0mL，用水稀释至刻度，摇匀，得pF＝3.00溶液。仿照上述步骤，配制pF=4.00，pF=5.00，和pF=6.00溶液。4.将配制的标准溶液系列由低浓度到高浓度逐个转入塑料小烧杯中，插入氟电极和饱和甘汞电极，放入搅拌子，开动搅拌器，调节至适当的搅拌速度，搅拌3min，读取各溶液的-mV值。5.吸取F-离子试液10.00mL，置于100mL容量瓶中，加入10.0mLTISAB，用水稀释至刻度，摇匀。按标准溶液的测定步骤，测定其电位Ex值。仪器分析实验预习教案5六、数据及处理1.实验数据pF值6.005.004.003.002.00E/-mVEx=mV2.以电位E值为纵坐标，pF值为横坐标，绘制E-pF校正曲线。3.从校正曲线上找出与Ex值相应的pF值，求得原始试液中F-离子的含量，以g/L表示。七、思考题1.本实验测定的是F-离子的活度，还是浓度？为什么？2.测定F-离子时，加入的TISAB由哪些成分组成？各起什么作用？3.测定F-离子时，为什么要控制酸度，pH值过高或过低有何影响？4.测定标准溶液系列时，为什么按从稀到浓的顺序进行？仪器分析实验预习教案6实验二、乙酸的电位滴定分析及其离解常数的测定一、实验目的与要求（1）学习电位滴定的基本原理和操作技术。（2）运用pH-V曲线和(△pH/△V)-V曲线与二次微商法确定滴定终点。（3）掌握测定弱酸离解常数的方法。二、实验原理乙酸CH3COOH(简写为HOAc)为一弱酸，其pKa=4.74，当以标准碱溶液滴定乙酸试液时，在化学计量点附近可以观察到pH值的突跃。在试液中插入玻璃电极与饱和甘汞电极组成工作电池：221KClKClAg,AgClHOAcHgCl,Hg(0.1molL)()试液玻璃膜饱和该工作电池的电动势在酸度计上表示为滴定过程中的pH值，记录加入标准碱溶液的体积V和相应被滴定溶液的pH值，然后从pH-V曲线或（△pH/△V）-V曲线求得终点时消耗的标准碱溶液的体积，也可用二次微分法，于△2pH/△V2=0处确定终点。根据标准碱溶液的浓度、消耗的体积和试液的体积，即可求得试液中乙酸的浓度或含量。根据乙酸的离解平衡H++OAc-HOAc其离解常数[H][OAc][HOAc]aK当滴定分数为50%时，[OAc-]=[HOAc]，此时[H]pHaaKpK即因此在滴定分数为50%处的pH值，即为乙酸的pKa值。三、仪器1、ZD-2型自动电位滴定仪；2、玻璃电极3、甘汞电极；4、容量瓶100mL5、移液管5mL，10mL；6、微量滴定管10mL四、试剂仪器分析实验预习教案71、1.000mol/L草酸标准溶液；2、0.1mol/LNaOH标准溶液（浓度待标定）3、乙酸试液（浓度约1mol/L）；4、0.05mol/L邻苯二甲酸氢钾溶液，pH=4.00(20℃)5、0.05mol/LNa2HPO4+0.05mol/LKH2PO4混合溶液(pH=6.88(20℃)五、实验步骤1、按照ZD-2型自动电位滴定仪说明书操作步骤调试仪器。摘去饱和和甘汞电极的橡皮帽，检查内电极是否浸入饱和KCl溶液中，如未浸入，应补充饱和KCl溶液。在电极架上安装好玻璃电极和饱和甘汞电极，并使饱和甘汞电极稍低于玻璃电极，以防止碰坏玻璃电极薄膜。2、于100mL小烧杯中加入pH=4.00(20℃)的标准缓冲溶液，放入搅拌子，并将两支电极插入标准缓冲溶液中，开动搅拌器，进行酸度计定位，再以pH=6.88（20℃）的标准缓冲溶液校核，所得读数与测量温度下的缓冲溶液的标准值pHs之差不超过±0.05pH单位。3、准确吸取草酸标准溶液10.00mL于100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混合均匀。4、准确吸取稀释后的草酸标准溶液5.00mL于100mL烧杯中，稀释至30mL左右，放入搅拌子。5、将待标定的NaOH溶液装入微量滴定管中，超始读数0.00mL处。6、开动搅拌器，调节至适当的搅拌速度，进行粗测，即测量加入0、1、2、……、8、9、10mL时的各点pH值。初步判断发生pH值突跃时所需的NaOH体积范围（△Vex）。7、重复4、5操作，然后进行细测，即在化学计量点附近取较小的等体积增量，以增加测量点的密度。如在粗测时△Vex为8~9mL，则在细测时以0.10mL为体积增量，测量加入8.00、8.10、8.20、……、8.90和9.00mLNaOH溶液各点的pH值。8、吸取乙酸试液10.00mL，置于100mL容量瓶中，稀释至刻度，摇匀。吸取稀释后的乙酸溶液10.00mL，置于100mL烧杯中，加水至30mL左右。9、仿照标定NaOH时的粗测和细测步骤，对乙酸进行测定。在细测时于12exV处，也应适当增加测量点的密度，如exV为4~5mL，可测量加入2.00,2.10,…,2.40和2.50mLNaOH溶液时各点的pH值。六、数据及处理1、NaOH溶液浓度的标定（1）实验数据及计算粗测V/mL0123…8910pH值仪器分析实验预习教案8exV=mL细测V/mLpH值ΔpH/ΔVΔ2pH/ΔV2根据实验数据，计算ΔpH/ΔV和化学计量点附近的Δ2pH/ΔV2，填入表中。（2）作pH-V和(ΔpH/ΔV)-V曲线，找出滴定终点体积Vep。（3）用内插法求出Δ2pH/ΔV2=0处的NaOH溶液的体积Vep。（4）根据（2）和（3）所得的Vep，计算NaOH标准溶液的浓度。2.乙酸浓度及离解常数Ka的测定（1）实验数据及计算粗测V/mL0123…8910pH值exV=mL细测V/mLpH值ΔpH/ΔVΔ2pH/ΔV2按照上述NaOH溶液浓度标定时的数据处理方法，求出终点Vep。（2）计算乙酸原始试液中乙酸的浓度，以g·L-1表示。（3）在pH-V曲线上，查出体积相当于12exV时的pH值，即为乙酸的pKa值。仪器分析实验预习教案9实验三、邻二氮菲分光光度法测定微量铁一、实验目的与要求（1）学习分光光度计的使用方法。（2）学习测绘吸收曲线的方法。（3）掌握利用校正曲线进行微量成分分光光度法测定的基本方法和有关计算。二、实验原理邻二氮菲亦称邻菲咯啉（简写作phen），在pH值为2~9的缓冲溶液中，Fe2+离子与邻二氮菲发生显色反应：223Fe3phen[Fe(phen)]形成稳定的橙红色配合物（lgK稳=21.3(20℃)），该配合物的最大吸收波长为510nm，摩尔吸光系数4115101.110Lcmmol，利用此反应可以测定微量铁。显色反应的适宜pH值范围很宽（2~9），酸度过高（pH2）反应进行较慢；若酸度过低，Fe2+离子将水解，通常在pH5的HOAc~NaOAc缓冲介质中测定。邻二氮菲与Fe2+离子反应的选择性很高，相当于含铁量5倍的Co2+、Cu2+离子，20倍量的Cr3+、Mn2+、34PO、V(V)离子、甚至40倍量的Al3+、Ca2+、Mg2+、23SiO，Sn2+和Zn2+离子都不干扰测定。本实验以盐酸羟胺为还原剂，也可用抗坏血酸将Fe(III)还原为Fe(II)。利用分光光度法进行定量测定时，一般选择在最大吸收波长处。因为该波长下的摩尔吸光系数最大，测定的灵敏度也最高。为了找出物质的最大吸收波长，需测绘待测物质的吸收曲线（又称吸收光谱）。通常采用校正曲线法进行定量测定，即先配制一系列不同浓度的铁标准溶液，在选定的反应条件下使待测物质显色，测定相应的吸光度，以浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制校正曲线。另取试液经适当处理后，在与上述相同的条件下显色，由测得的吸光度值从校正曲线上求得被测物质的含量。由于邻二氮菲与Fe2+离子的反应选择性高，显色反应所生成的有色配合物的稳定性高，重现性好，因而在我国的国家标准（GB）中，采用邻二