分析化学实验指导要点

1分析化学实验指导2实验一、分析化学实验基础知识一、实验的目的：1.验证化学的基本原理、基本知识，巩固、加深、拓展理论知识的学习；2.掌握实验的基本技能、基本操作，培养分析问题、解决问题的能力；二、实验的程序：实验前的预习－实验中的操作－实验后的报告－实验结束考试三、实验预备知识：（一）误差及误差的表示方法1.误差—实验测定结果与客观存在的真实结果之间的差值（注—真实结果：理论真值、约定真值、相对真值等）2.表示方法（1）绝对误差=测定结果－真实结果（2）相对误差=绝对误差/真实结果×100%误差反映测定结果的准确度；误差是客观存在的。3.误差的分类（1）系统误差—某些固定的经常性的原因所造成的误差。具有单向性、重现性、可测性等特点。如：砝码腐蚀、试剂（包括蒸馏水）中含有微量被测组分、沉淀反应不完全、化学计量点与滴定终点不一致等。（2）偶然误差—某些不确定的原因（如气压的微小波动、温度的微小波动、仪器性能的微小波动等）所造成的误差。具有双向性、不确定性、不可测性等特点，但符合统计规律（多次测定结果中：正负误差出现机会/几率相等，大误差出现的机会少，小误差出现的机会多，在消除了系统误差的前提下，多次测定结果的平均值可以代表真实结果）如：天平零点稍有变化；滴定管最后一位估计不准等。（二）偏差及偏差的表示方法1.偏差—多次实验测定结果之间的差值2.表示方法（1）绝对偏差=个别测定值－算术平均值（2）平均偏差=单次测量偏差的绝对值的平均值（3）相对平均偏差=（平均偏差/算术平均值）×100%偏差反应测定结果的精密度；精密度是保证准确度的前提条件，但是精密度高的分析结果准确度不一定高，因为分析过程中有可能存在系统误差。（三）数据记录与数据处理1.有效数字—只含有一位可疑数字的物理量。（注—物理量：不仅给出数值，而且反应量度的方法/仪器的准确度）2.有效数字运算法则（1）加减法—计算结果保留的小数位数应与原始数据中小数位数最少的数相一致。如：0.0121+25.64+1.05782=26.71（2）乘除法—计算结果保留的有效数字位数应与原始数据中有效数字位数最少的数相一致。如：0.0121×25.64×1.05782=0.328（3）数字修约—数据处理过程中舍去不必要的有效数字的过程数字修约规则—四舍六入五留双被修约数字≤4舍去0.52664=0.5266≥6进位0.36266=0.3627=50舍去/进位=5*进位18.0852=18.09末位为偶数10.2350=10.24;10.2650=10.26（注意：不能连续修约，如：1.54546=1.5；1.54546≠1.6）（4）线性回归方程的建立设自变量x1,x2,x3,…xn(如浓度)应变量y1,y2,y3,…yn(如仪器的信号值：电位、吸光度、峰高、峰面积等)3则ixnx1；iyny1令Sxx=2)(xxi；Syy=2)(yyi；Sxy=))((yyxxii则线性相关系数r=SxxSyySxy回归方程斜率a=SxxSxy；截距b=xay回归方程（一元线性）y=ax+b四、基本实验仪器介绍(一)体积测量仪器烧杯、量筒、滴管；容量器皿——容量瓶、移液管、滴定管。(二)称量仪器——天平1.天平的两个重要指标：①最大称量值②感量/分度值——使天平在平衡位置产生1个分度变化所需要的最大质量。感量越小，灵敏度越高，称量准确度越高。2.常用称量仪器简介台秤/台天平阻尼分析天平电光分析天平电子分析天平感量0.5g；0.2g0.4mg0.1mg0.1mg数据记录（以g为单位）记录到小数点后位记录到小数点后位记录到小数点后位记录到小数点后位五、试剂配制（仪器选择问题）1.根据试剂本身性质确定配制方法2.根据试剂在实验中用途确定配制方法(1)作为标准溶液（具有已知准确浓度的溶液）用的试剂①直接法基准物质（g）溶解定量转移定容（容量瓶）标准溶液（C）(分析天平)②间接法近似浓度的溶液基准物质（g）/标准溶液（C）准确浓度的溶液--标准溶液（C＇）滴定、计算(2)作为一般反应用试剂六、仪器的洗涤方法介绍七、分析天平使用演示八、思考题1.某一真值为49.06%的测定，两人分析结果分别为：甲：49.01%，49.21%，49.08%；乙：49.40%，49.44%，49.42%.试从精密度和准确度两方面比较，两人的结果哪一个可靠？2.洗涤烧杯时，用自来水洗过后残留液体体积为1mL，其中杂质浓度为Xg·mL-1，之后用蒸馏水淋洗，假定每次残留的液体体积均为1mL，确定用30mL蒸馏水分三次洗涤后残留杂质浓度为多少？如果用30mL蒸馏水一次洗涤残留杂质浓度又为多少？比较两种洗涤方法的效果。3.根据下列数据建立磺基水杨酸法比色测定铁的回归方程（A～m）并确定A与m之间的线性相关系数r，A为吸光度，m为铁的质量数（mg）。标准溶液由0.432gNH4Fe(SO4)2·12H2O溶于水中稀释至500mL配制而成。标准溶液体积/mL12345吸光度A0.0970.2000.3040.4080.510显色后，都稀释至50mL。实验二容量器皿的校准4一、实验目的1.掌握容量瓶、移液管和滴定管的使用方法2.学习容量器皿的校准方法3.进一步熟悉分析天平的称量方法二、方法与原理容量仪器（指容量瓶、移液管和滴定管等）的实际体积必须与所标示体积相符，否则会影响定量分析的准确度。1.相对校准法—容量瓶和移液管的校准2.称量法—容量瓶、移液管和滴定管的校准三、实验内容1.滴定管的校准（称量法）水的温度：℃1mL水的质量：g滴定管读数水体积/mL（瓶+水）质量/g水质量/g实际体积/mL校准值/mL校准结果第一次~0.000.00（空瓶)0.000//平均校准值/mL平均校准系数总校准值/mL：校准系数：第二次~0.000.00（空瓶)0.000//总校准值/mL：校准系数：2.容量瓶和移液管的校准（相对校准法）25.0mL蒸馏水（移液管）定量转移n=4100mL容量瓶（洗净晾干）四、思考题：1.称量法校准容量器皿的前提条件是什么？称量法是指在校准室内温度波动小于1℃/h，所用器皿和水都处于同一室时，用分析天平称出容量器皿所量入或量出的纯水的质量，然后根据该温度下水的密度，将水的质量换算为容积。由于水的密度和玻璃容器的体积随温度的变化而改变，以及在空气中称量受到空气浮力的影响，因此将任一温度下水的质量换算成容积时必须对下列三点加以校正：①校准温度下水的密度。②校准温度下玻璃的热膨胀。③空气浮力对所用称物的影响。为了便于计算，将此三项校正值合并而得一总校正值（见表2-1），表中的数字表示在不同温度下，用水充满20℃时容积为1L的玻璃容器，在空气中用黄铜砝码称取的水的质量。校正后的容积是指20℃时该容器的真实容积。应用该表来校正容量仪器是十分方便的。2.容量器皿的相对校准中，如果一种容量器皿不准确，或者两种容量器皿都不准确，校准是否有意义？实验三、滴定分析基本操作练习一、实验目的1.了解滴定分析的基本概念2.了解溶液配制的两种方法3.学习滴定分析的基本操作二、实验原理1.滴定分析基本概念（以20mL0.1mol·L-1NaOH滴定20mL0.1mol·L-1HCl为例）52.溶液的配制1）直接法基准物质（g）溶解定量转移定容（容量瓶）标准溶液（C）2）间接法近似浓度的溶液基准物质（g）/标准溶液（C）准确浓度的溶液--标准溶液（C＇）滴定、计算3.滴定分析计算：等物质的量关系如：HCl+NaOH=NaCl+H2O(cV)HCl=n(HCl)=n(NaOH)=(cV)NaOH)()()()(HClVNaOHVNaOHcHClc三、实验内容①0.1mol·L-1HCl溶液的配制4.2mL1：1盐酸稀释定容250mL②0.1mol·L-1NaOH溶液的配制稀释定容250mL1.0gNaOH溶解③0.1mol·L-1HCl滴定0.1mol·L-1NaOH（甲基橙为指示剂）次数数据内容123NaOH溶液初读数/mL终读数/mL净体积/mLHCl滴定初读数/mL终读数/mL6净体积/mL数据处理体积比)()(HClVNaOHV体积比平均值体积比相对平均偏差④0.1mol·L-1NaOH滴定0.1mol·L-1HCl（酚酞为指示剂）次数数据内容123HCl溶液/mL25.0025.0025.00NaOH滴定初读数/mL终读数/mL净体积/mL数据处理体积比)()(HClVNaOHV体积比平均值体积比相对平均偏差四、思考题1.盐酸和氢氧化钠能否直接法配制标准溶液？两者都不能直接配制。HCl是气体，难以准确称量；市售盐酸浓度不确定，且易挥发;NaOH固体极易潮解，称量过程中迅速吸水，而且它还吸收CO2变质，同样难以准确称量。他们的标准溶液配制：1HCl：先将市售盐酸稀释至所需的大至浓度，再进行标定，基准物常用硼砂(Na2B4O7*10H2O)或无水碳酸钠（Na2CO3）2秤NaOH固体（台秤即可）适量------溶解-----标定（基准物：草酸H2C2O4*2H2O或邻苯二甲酸氢钾KHC8H4O4）2.准确度的表示方法以及精密度的表示方法。3.本实验中用盐酸滴定氢氧化钠以及用氢氧化钠滴定盐酸两次体积比是否相等？实验四铵盐中氮的测定一、实验目的1.学会用基准物质标定溶液浓度的方法2.了解甲醛法测定铵盐中含氮量的原理和方法二、实验原理NH4++H2ONH3H2O+H+·Kh=Ka(NH4+)=Kw/Kb(NH3·H2O)=5.6×10–10酸碱准确滴定条件：CKi≥10–8甲醛强化：4NH4++6HCHO=(CH2)6N4H++3H++6H2OKa[(CH2)6N4H+]=7.1×10–6等物质的量关系：n(N)=n(NH4+)=n(H+)=(CV)NaOH三、实验内容1.0.1mol·L-1NaOH溶液的配制与标定（1）配制：溶解H2O转移定容250mL1.0gNaOH（2）标定（平行做3次）0.4~0.5gKHP50mLH2O1D酚酞溶液（1）滴定粉红色（终点）标定反应：KHP+NaOH==KNaP+H2O等物质的量关系：1.20410)(3KHPm=n(KHP)=n(NaOH)=NaOHCV)(（3）数据记录与处理123KHP质量/g次数内容7标定NaOH初读数/mLNaOH终读数/mLNaOH净体积/mL结果C(NaOH))(NaOHC相对平均偏差%2.样品的测定（1）样品溶液的配制定量转移定容100mL试样0.6~0.8g(NH4)2SO4H2O溶解（2）测定（平行做3次）25mL溶液(1)4mL20%HCHO1D酚酞摇匀静置1minNaOH滴定粉红色（3）数据记录与处理1231.(NH4)2SO4质量/g2.溶液(1)/mL25.0025.0025.003.20%甲醛/mL4.04.04.04.酚酞/D1115.滴定NaOH初读数/mLNaOH终读数/mLNaOH净体积/mL6.结果)(NaOHV平均含氮量%四、思考题1.实验中所使用甲醛中如果含有少量甲酸将对实验结果产生什么影响？如何消除其影响？2.除了邻苯二甲酸氢钾(KHP)，还有什么基准物质可以用来标定氢氧化钠溶液的浓度？3.在用邻苯二甲酸氢钾(KHP)标定氢氧化钠的实验中，选择称量质量0.4~0.5g的依据是什么？实验五醋酸标准解离常数和解离度的测定（两人合作）一、实验目的1.测定醋酸的标准解离常数和解离度，加深对标准解离常数和解离度的理解。2.学习使用酸度计。3.巩固移液管的基本操作，学习容量瓶的使用。二、实验原理电离平衡(设α为解离度)cH][原有电解质分子数已电离的电解质分子数解离度HAcH++Ac-起始浓度c00平衡浓度c-cαcαcα1][]][[2cHAcAcHKa解离常数当在醋酸中加入醋酸钠后HAcH++Ac-起始浓度c(酸)0c(盐)平衡浓度c(酸)-[H+][H+]c(盐)+[H+]次数内容8)()(][][)(][)(][][]][[酸盐酸盐解离常数ccHHcHcHHAcAcHKa