基础化学实验Ⅰ(下)

基础化学实验Ⅰ(下)实验一、分析天平的称量练习1.用分析天平称量的方法有哪几种?指定质量称样法和递减称样法各有何优缺点?在什么情况下选用这两种方法?答：称量有三种方法：直接称量法，指定质量称量法，递减称量法。指定质量称量法：此方法称量操作的速度很慢，适于称量不易吸潮，在空气中能稳定存在的粉末状或小颗粒（最小颗粒应小于0.1mg）样品，以便容易调节其质量。在直接配制标准溶液和试样分析时经常使用指定质量称样法。递减称量法：此称量操作比较繁琐。主要用于称量过程中样品易吸水、易氧化或易与空气中的CO2发生反应的试样。2.使用称量瓶时，如何操作才能保证试样不致损失？答：将称量瓶取出，在接收器的上方，倾斜瓶身，用称量瓶盖轻敲瓶口上部使试样慢慢落入容器中。当顷出的试样接近所需量时，一边继续用瓶盖轻敲瓶口，一边逐渐将瓶身竖直，使粘附在瓶口上的试样全部进入称量瓶中，然后再盖好瓶盖，称量。实验二、滴定分析基本操作练习1．HCl溶液与NaOH溶液定量反应完全后，生成NaCl和水，为什么用HCl滴定NaOH时采用甲基橙作为指示剂，而用NaOH滴定HCl溶液时却使用酚酞作为指示剂?答：HCl溶液与NaOH溶液，相互滴定两种指示剂均可采用，但是考虑到终点颜色的观察敏锐性一般黄色到橙色，无色到红色容易观察，因此采用上述方法。2．滴定读数的起点为什么每次最好调到0.00刻度处？答：因为滴定管在制作过程中会出现管内刻度不完全均匀的现象，每次滴定都从0.00刻度开始，能消除系统误差。实验三、混碱分析1.双指示剂法的测定原理是什么？答：用HCl溶液滴定Na2CO3为例。H2CO3为二元酸，离解常数分别为pKa1=6.38;pKa2=10.25，用HCl溶液滴定Na2CO3溶液时cKb110-9，cKb2=10-8.6210-9，且Kb1/Kb2=10-3.75/10-7.62=103.87≈104，能分步进行：第一步反应：Na2CO3＋HCl＝NaHCO3＋NaCl，第二步的反应产物为CO2，其饱和溶液的浓度为0.04mol·L-13.8)25.1036.6(21)pp(21pH:11aa1=+=+=KK第一化学计量点9.3)40.136.6(21)pp(21pH:1a2=+=+=cKOHCO.............................................COHNaClHClNaHCO22323+↑+=+a第二化学计量点用HCl溶液滴定Na2CO3有2个滴定突跃：第一个突跃在化学计量点pH=8.3的附近,可用酚酞作指示剂；第二个突跃在化学计量点pH=3.9的附近,可用甲基橙作指示剂。2.采用Na2CO3作基准物质标定0.lmol·L-1HCl溶液时，基准物质称取量如何计算?1答：标定反应Na2CO3＋2HCl＝NaCl＋HCl＋H2O1-CONalHCHClCONaL1000mL213232⋅=MVcm1-CONaCONalHCHClL1000mL23232⋅××=MmVcVHCl=20∼40mL时，则0.11gg10590L1000mLg/mol99105mL20Lmol10211-1CONa32≈=⋅××⋅×=−...m若配制250mL,分取25.00mL用于标定HCl溶液浓度则应称量1.1g∼2.2g；通常VHCl=20∼30mL，若配制250mL，分取25.00mL用于标定HCl溶液浓度则应称量1.1g∼1.6g3．“总碱量”的测定应选用何种指示剂?终点如何控制?为什么?·答：指示剂选用：“总碱量”的测定应选用甲基橙作指示剂。溶液由黄色变为橙色时即为终点。因为用和HCl溶液滴定Na2CO3时，其反应包括以下两步:Na2CO3+HClNaHCO3+NaClNaHCO3+HClNaCl+H2CO3H2O+CO2当中和成NaHCO3时，pH值为8.3；在全部中和后，其pH值为3.7。由于滴定的第一等当点(pH8.3)的突跃范围比较小，终点不敏锐。因此采用第二等当点，以甲基橙为指示剂，溶液由黄色到橙色时即为终点。终点控制：滴定快到终点时应慢滴快摇，要充分摇动锥形瓶，以防形成CO2的过饱和溶液使终点提前到达。当颜色由黄变橙，且颜色稳定，即为终点。实验四、含氮量测定1．NH4NO3、NH4C1或NH4HCO3中的含氮量能否用甲醛法分别测定?答：NH4NO3中铵态N可以直接用甲醛法测定，但是其中NO3里面的N无法直接用甲醛法测定；NH4C1中的含氮量可以直接用甲醛法测定；NH4HCO3中的含氮量不能直接用甲醛法测定，因为NH4HCO3中的HCO3-干扰测定。NH4HCO3＋HCHO→(CH2)6N4H+＋H2CO3产物H2CO3易分解且酸性太弱，不能被NaOH准确滴定。2．为什么中和甲醛中的游离酸使用酚酞指示剂，而中和(NH4)2SO4试样中的游离酸却使用甲基红指示剂？答：若试样中含有游离酸，加甲醛之前应事先用甲基红为指示剂，用碱预中和至甲基红变为黄色。因为(NH4)2SO4试样溶液的pH≈4.63,若用酚酞作指示剂NH4+将部分被NaOH滴定,影响结果的准确度,故中和试样中游离酸时应选择甲基红（4.4～6.2）做指示剂；二甲醛溶液中常含有微量酸，但不存在NH4+会被部分滴定的情况，因此用酚酞作指示剂会和测定方法统一起来，做到标测一致，减少误差，提高分析结果的准确度。3．(NH4)2SO4试液中含有PO43-、Fe3+、Al3+等离子，对测定结果有何影响？答：PO43-产生酸效应使测的结果偏低；Fe3+、Al3+离子在中和残余酸时，容易产生水解现象导致测定结果偏高。实验五、水的硬度分析1.在中和碳酸钙基准溶液中的HCl时，能否用酚酞取代甲基红?为什么?2答：不能，主要是因为酚酞在终点时呈现红色，该颜色影响终点时EBT蓝色的观察，从而影响对滴定终点的判断，导致结果准确性降低。2.阐述Mg2+-EDTA能够提高终点敏锐度的原理。答：由于指示剂EBT对Mg2+变色灵敏,而对Ca2+不敏锐，所以当测定水硬时，试液的Mg2+浓度较低或没有Mg2+时，需要加入Mg2+-EDTA提高指示剂EBT变色的敏锐性。提高终点敏锐度的原理：Ca2+与EDTA的络合常数为10.69，比Mg2+与EDTA的络合常数8.7大，溶液中开始时存在大量的Ca2+，溶液中加入Mg2+-EDTA后，Ca2+置换Mg2+，形成Ca2+-EDTA，游离出的Mg2+与指示剂络合形成酒红色化合物，到滴定终点时，过量的半滴EDTA与Mg2+结合从而释放出游离指示剂(蓝色)，可以敏锐的指示滴定终点。3.滴定为什么要在缓冲溶液中进行?如果没有缓冲溶液存在，将会导致什么现象发生?答：EDTA滴定分析中采用的标准滴定溶液是Na2H2Y，在滴定过程中随着滴定的进行，溶液的酸度逐渐增加，EDTA的酸效应逐渐增强即副反应系数增大，导致逐渐减小，致使，滴定反应不完全，不能准确滴定。为此要达到准确滴定的目的必须严格控制溶液的酸度，故需要加入缓冲溶液。Y(H)α，，、MgYCaYKK8lgMY′Kc实验六、混合溶液中铅铋含量的测定1滴定Bi3+、Pb2+离子时溶液酸度各控制在什么范围？怎样调节？为什么？答：因PbY:lgKPbY=18.04，(pH)min=3.3；BiY:lgKBiY=27.94，(pH)min=0.7故：可通过控制酸度分别滴定测定条件：pH=1时测定Bi3+,指示剂二甲酚橙（XO），终点Bi-XO(紫红)→XO(亮黄)；在滴定Bi3+后的溶液中，调节溶液的pH=5～6时测定Pb2+,终点Pb-XO(紫红)→XO(亮黄)2.为什么不用NaOH、NaAc或者NH3·H2O，而用六亚甲基四胺调节pH到5~6？答：测定金属离子Pb2+的适宜的滴定酸度pH=5~6，按照缓冲溶液的选择原则选择：所需要控制的溶液的酸度应该在pKa±1范围内，NaOH、NH3·H2O不符合要求，单从pKa分析可以NaAc和六亚甲基四胺缓冲液体系，但是NaAc与Pb2+生成Pb(Ac)3-，Pb(Ac)α增大，减少，影响反应的完全程度，故用六亚甲基四胺调节pH到5~6。,PbYK实验七、重铬酸钾滴定法测定铁1.SnCl2还原Fe3+的条件是什么?怎样控制SnCl2不过量?答：在还原Fe3+时HCl溶液浓度应控制在4mol/L，若大于6mol/L，Sn2+会先将甲基橙还原为无色，无法指示Fe3+的还原反应。HCl溶液浓度低于2mol/L，则甲基橙褪色缓慢。控制SnCl2不过量的措施是采用甲基橙指示SnCl2还原Fe3+，原理是：Sn2+将Fe3+还原完后，过量的Sn2+可将甲基橙还原为氢化甲基橙而褪色，不仅指示了还原的终点，Sn2+还能继续使氢化甲基橙还原成N,N-二甲基对苯二胺和对氨基苯磺酸，过量的Sn2+则可以消除。在溶液中加入一滴甲基橙，再滴加SnCl2溶液，当溶液由橙变红，再慢慢滴加SnCl2至溶液变为淡粉色，再摇几下直至粉色褪去。如刚加入SnCl2红色立即褪去，说明SnCl2已经过量，可补加1滴甲基橙，以除去稍过量的SnCl2，此时溶液若呈现粉红色，表明SnCl2已不过量。2.以K2Cr2O7基准溶液滴定Fe2+时，加入H3PO4的作用是什么?3答：滴定反应为：6Fe2++Cr2O72-+14H+→6Fe3++2Cr3++7H2O；滴定突跃范围为0.93~1.34V，使用二苯胺磺酸钠为指示剂时，由于变色点电位为0.85V，终点提前到达，引入较大误差。因而需加入H3PO4。加入H3PO4可使滴定生成的Fe3+生成无色的Fe(HPO4)2-而降低Fe3+/Fe2+电对的电位，使突跃范围变成0.71~1.34V，指示剂可以在此范围内变色，同时也消除了FeCl4-黄色对终点观察的干扰。实验八、碘量法测定铜盐中铜的含量1.碘量法测定铜合金中的铜时，为什么常要加入NH4HF2？为什么临近终点时加入NH4SCN或KSCN？答：因为铜合金中会含有Fe3+，能氧化I-，对测定有干扰，加入NH4HF2可掩蔽。同时NH4HF2是一种很好的缓冲溶液，因HF的Ka=6.6×10-4，故能使溶液的pH值控制在3.0~4.0之间。近终点时加入硫氰酸盐，将CuI转化为溶解度更小的CuSCN沉淀，把吸附的碘释放出来，使反应更为完全。硫氰酸盐应在接近终点时加入，否则SCN-会还原大量存在的I2，致使测定结果偏低。2．碘量法测定铜为什么要在弱酸性介质中进行?而用K2Cr2O7标定Na2S2O3溶液时却要先加入5mL6mol·L-1HCl溶液，而用Na2S2O3溶液滴定时却要加入100mL水稀释，为什么？答：碘量法测定铜溶液的pH值一般应控制在3.0~4.0之间，酸度过低，Cu2+易水解，使反应不完全，结果偏低，而且反应速率慢，终点拖长；酸度过高，则I-被空气中的氧氧化为I2(Cu2+催化此反应)，使结果偏高。K2Cr2O7标定Na2S2O3溶液时，由于K2Cr2O7与I-的反应在强酸性溶液中反应，所以先加入5mL6mol·L-1HCl溶液，有利于反应速度加快，但酸度过大，I-离子容易被空气氧化。所以酸度一般要控制在0.4mol·L-1较为合适。定量析出I2后，I2与S2O32-的滴定反应在中性或弱酸性介质中进行，滴定前要进行稀释，这样既可以降低酸度，使I-离子被空气氧化的速度减慢，避免析出过多的I2，又可使Na2S2O3分解作用减小；而且稀释后Cr3+的绿色减弱，便于终点观察。3.实验中加入的碘化钾及硫氰酸盐的作用是什么？答：碘化钾三个作用：KI既是Cu2+的还原剂（Cu2+→Cu+），又是Cu+是沉淀剂（Cu+→CuI），还是I2的配位剂（I2→I3-）。KI增加可以促进KI与Cu2+反应加快进行，与I2生成I3-离子防止I2挥发损失。硫氰酸盐的作用：CuI沉淀强烈吸附I-3，又会使结果偏低。通常的办法是近终点时加入硫氰酸盐，将CuI转化为溶解度更小的CuSCN沉淀，把吸附的碘释放出来，使反应更为完全。硫氰酸盐应在接近终点时加入，否则SCN-会还原大量存在的I2，致使测定结果偏低。实验九、氯化物中氯含量的测定1．莫尔法测氯时，为什