分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)集錦.doc

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分析化學(xué) 實(shí)驗(yàn) 講義 目 錄 第一章 分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的基本操作技術(shù) 第二章 分析化學(xué)實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)一 滴定分析基本操作練習(xí) 實(shí)驗(yàn)二 工業(yè)純堿中總堿度測(cè)定 實(shí)驗(yàn)三 甲醛法測(cè)定銨態(tài)氮肥硫酸銨的含氮量（酸堿滴定法） 實(shí)驗(yàn)四 自來水的總硬度的測(cè)定（絡(luò)合滴定法） 實(shí)驗(yàn)五 鉛、鉍混合液中鉛、鉍含量的連續(xù)滴定（絡(luò)合滴定法） 實(shí)驗(yàn)六 水樣中化學(xué)需氧量的測(cè)定（高錳酸鉀法） 實(shí)驗(yàn)七 注射液中葡萄糖含量的測(cè)定（碘量法） 實(shí)驗(yàn)八 可溶性氯化物中氯含量的測(cè)定（莫爾法） 第一章 分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的基本操作技術(shù) 1.1 分析化學(xué)中所用玻璃儀器的洗滌 1.1.1滴定分析中的常用玻璃儀器 在分析化學(xué)的基本滴定操作中，最常使用的玻璃儀器主要是滴定管、錐形瓶、容量瓶和移液管或吸量管，另外天平稱量中用到稱量瓶，還經(jīng)常使用燒杯和量筒。下面分別加以介紹。 1．普通玻璃儀器 燒杯、量筒或量杯、稱量瓶、錐形瓶 燒杯主要用于配制溶液、溶解試樣，也可作為較大量試劑的反應(yīng)器。有些燒杯帶有刻度，其可置于石棉網(wǎng)上加熱，但不允許干燒。常用燒杯有10mL、15mL、25mL、50mL、100mL、250mL、500mL、1000mL、2000mL等規(guī)格。 量筒、量杯常用于粗略量取液體體積，不能加熱，也不能量取過熱的液體。注意量筒或量杯中不能配制溶液或進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。常用量筒、量杯有5mL、10mL、25mL、50mL、100mL、250mL、500mL、1000mL等規(guī)格。 稱量瓶是帶磨口塞的圓柱形玻璃瓶（圖1-1），有扁形和筒形兩種。前者常用于測(cè)定水分、干燥失重及烘干基準(zhǔn)物質(zhì)；后者常用于稱量基準(zhǔn)物質(zhì)、試樣等，而且可用于易潮和易吸收CO2的試樣的稱量。 錐形瓶是縱剖面為三角形的滴定反應(yīng)器。口小、底大，有利于滴定過程中振搖充分，反應(yīng)充分而液體不易濺出。錐形瓶可在石棉網(wǎng)上加熱，一般在常量分析中所用的規(guī)格為250mL, 是滴定分析中必不可少的玻璃儀器。 在碘量法滴定分析中常用一種帶磨口塞、水封槽的特殊錐形瓶，稱碘量瓶（圖1-2）。使用碘量瓶可減小碘的揮發(fā)而引起的測(cè)定誤差。 圖1-1 稱量瓶 圖1-2 碘量瓶 2．容量分析儀器 滴定管、容量瓶、移液管和吸量管是滴定分析中準(zhǔn)確測(cè)量溶液體積的容量分析儀器。溶液體積測(cè)量準(zhǔn)確與否將直接影響滴定結(jié)果的準(zhǔn)確度。通常體積測(cè)量的相對(duì)誤差比天平稱量要大，而滴定分析結(jié)果的準(zhǔn)確度是由誤差最大的因素決定的，因此，準(zhǔn)確測(cè)量溶液體積顯得尤為重要。 在滴定分析中，容量分析儀器分為量入式和量出式兩種。常見的量入式容量分析儀器(標(biāo)有In)有容量瓶，用于測(cè)量容器中所容納的液體體積，該體積稱為標(biāo)稱體積；常見的量出式容量分析儀器(標(biāo)有Ex)有滴定管、移液管和吸量管，用于測(cè)量從容器中排（放）出的液體體積，稱為標(biāo)稱容量。 1）滴定管 滴定管是管身細(xì)長、內(nèi)徑均勻、刻有均勻刻度線的玻璃管，管的下端有一玻璃尖嘴(圖1-3)，通過玻璃旋塞或乳膠管連接，用以控制液體流出滴定管的速度。常量分析所用的滴定管有25mL、50mL兩種規(guī)格；半微量分析和微量分析中所用的滴定管有10mL，5mL、2mL、1mL等規(guī)格，本書介紹的滴定管的標(biāo)稱容量為50mL，其最小刻度為0.1mL，讀數(shù)時(shí)可估計(jì)到0.01mL。 滴定管有酸式滴定管和堿式滴定管兩種。酸式滴定管下端有玻璃旋塞，用于裝酸性溶液和氧化性溶液，不宜裝堿性溶液（為什么？）。堿式滴定管下端連接一段乳膠管，管內(nèi)有一粒大小合適的玻璃珠，以控制溶液的流出，遇長時(shí)間不用堿式滴定管會(huì)導(dǎo)致乳膠管老化，彈性下降，需及時(shí)更換乳膠管，乳膠管下端連接一尖嘴玻璃管。堿式滴定管只能裝堿性溶液，不能裝酸性或氧化性溶液，以免乳膠管被腐蝕。 圖1-3 酸堿滴定管 2）移液管和吸量管 移液管和吸量管是用于準(zhǔn)確移取一定體積液體的量出式容量分析儀器，如圖1-4所示。移液管中間部分膨大，管頸上部有一環(huán)形刻線，膨大部分標(biāo)有容積、溫度、Ex、“快”或“吹”等字樣，俗稱大肚移液管，正規(guī)名稱為“單標(biāo)線吸量管”。常用的移液管有5mL、10mL、25mL、50mL等規(guī)格。其精密度一般高于“分刻度吸量管”。 吸量管具有分刻度，正規(guī)名稱為“分刻度吸量管”。管上同樣標(biāo)有容積、溫度等字樣。吸量管常用于移取所需的不同體積，常用有1mL、2mL、5mL、10mL等規(guī)格。 圖1-4 a 移液管和吸量管 圖1-4 b 單標(biāo)線吸量管 移液管和吸量管分“快流式”和“吹式”兩種。前者管上標(biāo)有“快”字樣，在標(biāo)明溫度下，調(diào)節(jié)溶液凹液面與刻線相切，再讓溶液自然流出，并讓移液管尖嘴在接受溶液的容器內(nèi)壁靠15s左右，則溶液體積為管上所標(biāo)示的容積。這時(shí)我們會(huì)發(fā)現(xiàn)移液管和吸量管的尖嘴還留有少量溶液，不必將此殘留溶液吹出，因?yàn)樯倭咳芤阂言趦x器校正過程中得以校正。而后者正好相反，管上標(biāo)有“吹”字樣，使用時(shí)需要將最后殘留在尖嘴的少量溶液全部吹出。注意用移液管或者吸量管移取溶液時(shí)，必須有“繞內(nèi)壁轉(zhuǎn)三圈”和“自轉(zhuǎn)三圈”的操作，將在其使用操作中介紹。 移液管和吸量管均屬精密容量?jī)x器，不得放在烘箱中加熱烘烤。 3）容量瓶 容量瓶是一種細(xì)頸梨形的平底玻璃瓶，常帶有磨口塞或塑料塞。頸上有標(biāo)線，瓶上標(biāo)有容積、溫度、In等字樣，表示容量瓶是量入式容量分析儀器，在標(biāo)明溫度下，當(dāng)溶液凹液面下沿與標(biāo)線相切時(shí)，溶液體積與標(biāo)示體積相等。容量瓶一般用來配制標(biāo)準(zhǔn)溶液、試樣溶液和定量稀釋溶液。常用的容量瓶有5mL、10mL、25mL、50mL、100mL、250mL、500mL等規(guī)格(圖1-5)。 容量瓶主要用于配制準(zhǔn)確濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液或逐級(jí)稀釋標(biāo)準(zhǔn)溶液，常和移液管配合使用，可將配成溶液的物質(zhì)分成若干等分。但不能長久儲(chǔ)存溶液，尤其是堿性溶液，不然會(huì)導(dǎo)致磨口瓶塞無法打開。 圖1-5 不同規(guī)格的容量瓶 1.1.2常用玻璃器皿的洗滌 在進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)之前，洗滌玻璃儀器是一項(xiàng)最基本的操作，由于定量分析用儀器清洗的潔凈程度直接關(guān)系測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確度和精密度，因此不同實(shí)驗(yàn)要求對(duì)玻璃儀器的潔凈程度要求也不一樣。在分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，常用的毛刷刷洗和用去污粉刷洗的操作并不推薦出現(xiàn)在分析化學(xué)的洗滌操作中，如玻璃器皿的內(nèi)壁玷污嚴(yán)重，一般多為采用鉻酸洗液浸泡的方式完成玻璃儀器的洗滌，具體操作如下： （1）取實(shí)驗(yàn)室用鉻酸洗液試劑瓶（組成：重鉻酸鉀和濃硫酸），（注意：鉻酸洗液腐蝕性極強(qiáng)，使用時(shí)必須非常小心，不要將鉻酸洗液濺于裸露的皮膚之上）。一只手握住鉻酸洗液試劑瓶，將標(biāo)簽向著手心，沿器皿瓶口將鉻酸洗液傾倒入玻璃器皿中，大約體積三分之一時(shí)停止，輕輕旋轉(zhuǎn)并傾斜玻璃器皿，使鉻酸洗液比較均勻的浸潤玻璃器皿的內(nèi)壁。根據(jù)玻璃器皿的玷污程度決定鉻酸洗液浸泡時(shí)間，如果器皿玷污嚴(yán)重，可適當(dāng)延長浸泡時(shí)間，也可將器皿充滿鉻酸洗液，長時(shí)間浸泡，或者將鉻酸洗液稍許加熱，起到更好的洗滌效果。 （2）浸泡完畢將鉻酸洗液回收回試劑原瓶中，用自來水洗滌三遍，洗滌過程與鉻酸洗液相同，每次洗滌僅適用約玻璃器皿的三分之一體積的水即可。 （3）再用一次去離子水洗滌三遍，洗滌過程與上相同。 （4）根據(jù)玻璃器皿潔凈程度的要求，還可用二次蒸餾水將玻璃器皿接著洗滌三次。 用以上方法洗滌后，經(jīng)自來水沖洗干凈的儀器上不應(yīng)留有Ca2+、Mg2+、Cl-等離子。使用蒸餾水的目的只是為了洗去附在儀器壁上的自來水，應(yīng)符合少量（每次用量少）、多次（一般洗3～4次）的原則。 洗凈的儀器壁上不應(yīng)附著不溶物、油污。把儀器倒轉(zhuǎn)過來，水即順器壁流下，器壁上只留下一層既薄又均勻的水膜，不掛水珠，這表示儀器已洗干凈。不能用布或紙擦拭已洗凈的容器，因?yàn)椴己图埖睦w維會(huì)留在器壁上弄臟儀器。 洗凈的玻璃儀器可用以下方法干燥： （1）烘干。洗凈的一般容器可以放入恒溫箱內(nèi)烘干，放置容器時(shí)應(yīng)注意平放或使容器口朝下。 （2）烤干。燒杯或蒸發(fā)皿可置于石棉網(wǎng)上用火烤干。 （3）晾干。洗凈的容器可倒置于干凈的實(shí)驗(yàn)柜內(nèi)或容器架上晾干。 （4）吹干?？捎么碉L(fēng)機(jī)將容器吹干。 （5）用有機(jī)溶劑干燥。加一些易揮發(fā)的有機(jī)溶劑（如乙醇或丙酮）到洗凈的儀器中，將容器傾斜轉(zhuǎn)動(dòng)，使器壁上的水和有機(jī)溶劑互相溶解、混合，然后傾出有機(jī)溶劑，少量殘留在儀器中的溶劑很快揮發(fā)，而使容器干燥，如用吹風(fēng)機(jī)往儀器內(nèi)吹風(fēng)，則干得更快。 （6）帶有刻度的容器不能用加熱的方法進(jìn)行干燥，加熱會(huì)影響這些容器的準(zhǔn)確度。 在分析化學(xué)基本定量分析實(shí)驗(yàn)中，所有使用的玻璃器皿都不需要特別的烘干操作，自然晾干即可。 另外，分析化學(xué)中所用玻璃器皿也可以采用硝酸溶液浸泡洗滌的方法，所使用的硝酸溶液可用濃硝酸配制得到，一般可使用1: 3的硝酸溶液，將待洗滌的玻璃器皿先用自來水和去離子水沖洗后浸泡于大濃度的硝酸溶液中，使用前將玻璃器皿取出，用自來水和去離子水分別洗滌三次后使用。 1.2 滴定管的使用 1．滴定管的操作 1）使用前準(zhǔn)備 （1）酸式滴定管 首先檢查旋塞轉(zhuǎn)動(dòng)是否靈活，與旋塞套是否配套，然后檢查是否漏水，稱為試漏。試漏的具體方法是將旋塞關(guān)閉，在滴定管中裝滿自來水至零刻度線以上，靜止2min，用干燥的濾紙檢查尖嘴和旋塞兩端是否有水滲出；將旋塞旋轉(zhuǎn)180o，再靜止2min，再次檢查是否有水滲出。若不漏水且旋塞轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，即可使用，否則應(yīng)該在旋塞和旋塞套上再次均勻涂抹凡士林。 涂凡士林是酸式滴定管使用過程中一項(xiàng)重要而基本的操作，先將旋塞套頭上的橡皮套取下，將滴定管的旋塞拔出，用濾紙將旋塞和旋塞槽內(nèi)的凡士林全部擦干凈，然后手指蘸取少許凡士林涂于旋塞孔的兩側(cè)(圖1-6左)，并使其成為一均勻的薄層，注意在靠近旋塞孔位置的中間一圈不涂凡士林，以免凡士林堵塞旋塞孔，將涂好凡士林的旋塞按照與滴定管平行方向插入旋塞套中，按緊，然后向同一方向連續(xù)旋轉(zhuǎn)旋塞(圖1-6右)，直至旋塞上的凡士林成均勻透明的膜。若凡士林涂得不夠，會(huì)出現(xiàn)旋塞轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活或者明顯看到旋塞套上出現(xiàn)紋路；若凡士林涂得太多，則會(huì)有凡士林從旋塞槽兩側(cè)擠出的現(xiàn)象。若出現(xiàn)上述情況，都必須將旋塞和旋塞槽擦拭干凈后重新涂凡士林。凡士林涂抹完成后為防止滴定過程中旋塞從旋塞套上脫落的現(xiàn)象，必須在旋塞套的小頭部分套上一個(gè)小橡皮套，在套橡皮套時(shí)，要用手指頂住旋塞柄，以防旋塞松動(dòng)。整個(gè)操作進(jìn)行完后還要重新檢查滴定管的漏水情況。 （2）堿式滴定管 先在堿式滴定管中裝滿水至零刻度線以上，觀察尖嘴處是否有水滴滲出。若滴定管尖有水漏出，可能原因就是橡皮管老化或者是玻璃珠過小會(huì)導(dǎo)致漏液。因此更換老化的橡皮管，同時(shí)選擇合適的玻璃珠是排除堿式滴定管漏水的方法。 檢漏進(jìn)行完后，洗滌滴定管是滴定管準(zhǔn)備過程中的重要環(huán)節(jié)，一般用鉻酸洗液洗滌，先將酸式滴定管中水瀝干，倒入10mL左右鉻酸洗液（堿式滴定管應(yīng)先卸下乳膠管和尖嘴，套上一個(gè)稍微老化不能使用的乳膠管，再倒入洗液，在小燒杯中用洗液浸泡尖嘴和玻璃珠），雙手手心朝上慢慢傾斜，盡量放平管身，并旋轉(zhuǎn)滴定管，使洗液浸潤整個(gè)滴定管內(nèi)壁，然后將洗液放回洗液瓶中。若滴定管玷污嚴(yán)重，可裝滿洗液浸泡或用溫?zé)岬南匆航?，尤其是酸式滴定管尖嘴中有凡士林時(shí)，應(yīng)用熱水或者熱洗液浸泡洗滌（必須等冷卻后，再用水洗）。然后分別用自來水、去離子水分別洗滌三次，洗滌時(shí)應(yīng)遵循少量多次原則。 圖1-6 旋塞涂凡士林(左)和插入旋塞向同一方向旋轉(zhuǎn)(右) 圖1-7 堿式滴定管排氣泡 2）標(biāo)準(zhǔn)溶液的裝入 為了保證裝入滴定管的標(biāo)準(zhǔn)溶液不被稀釋，需要用該種標(biāo)準(zhǔn)溶液潤洗滴定管兩次或者三次，每次用5～10mL標(biāo)準(zhǔn)溶液。潤洗方法同于鉻酸洗液洗滌滴定管，洗滌完畢的溶液從下管口放出。注意標(biāo)準(zhǔn)溶液應(yīng)從試劑瓶、容量瓶等直接倒入滴定管，不借助于任何燒杯及漏斗等中間容器，以免標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度改變。 標(biāo)準(zhǔn)溶液潤洗進(jìn)行完后，從滴定管的上管口直接加入標(biāo)準(zhǔn)溶液至零刻度線以上，裝滿后，檢查滴定管尖嘴內(nèi)是否有氣泡，若有氣泡，應(yīng)將氣泡排出，否則將造成測(cè)量誤差。酸式滴定管排氣泡的方法是裝滿標(biāo)準(zhǔn)溶液后然后迅速打開旋塞，使溶液快速?zèng)_出將氣泡帶出，同時(shí)可以輕輕抖動(dòng)滴定管管身，保證氣泡快速?zèng)_出。而對(duì)于堿式滴定管，應(yīng)用左手拿住滴定管上端，左手的拇指和食指輕輕捏擠玻璃珠外側(cè)的橡皮管，同時(shí)將尖嘴上翹，溶液慢慢流出時(shí)將氣泡帶走(圖1-7)。注意捏擠橡膠管外側(cè)時(shí)不要用力過大，以防止氣泡重新進(jìn)入滴定管中。同時(shí)由于溶液有一定的滑膩感，捏擠橡膠管時(shí)注意不要上下移動(dòng)玻璃珠的位置，防止漏液。 3）滴定管的讀數(shù) 滴定管的讀數(shù)誤差是滴定分析的主要誤差來源之一。每一個(gè)滴定數(shù)據(jù)的獲得，都需經(jīng)過兩次讀數(shù)，即起始或者零點(diǎn)讀數(shù)以及滴定結(jié)束時(shí)的讀數(shù)。 排除氣泡后，使標(biāo)準(zhǔn)溶液的液面在滴定管“0”刻線以上，仔細(xì)調(diào)節(jié)液面至“0”刻線，并記錄零點(diǎn)0.00mL；也可調(diào)液面在“0”刻線以下作為零點(diǎn)（一般在1.00mL范圍內(nèi)），但要記錄其實(shí)際體積，如0.28mL等。讀數(shù)時(shí)應(yīng)注意： （1）讀數(shù)前應(yīng)等待0.5～1min，使附著在滴定管內(nèi)壁的標(biāo)準(zhǔn)溶液完全流下，液面穩(wěn)定不變。 （2）讀數(shù)時(shí)應(yīng)將滴定管從滴定管架上取下，用拇指和食指握住滴定管上部，使滴定管懸垂。因?yàn)樵诘味ü芗苌喜荒艽_保滴定管處于垂直狀態(tài)而造成讀數(shù)誤差。 （3）無色和淺色溶液將有清晰的凹液面，讀數(shù)時(shí)應(yīng)保持視線與凹液面的最低點(diǎn)相切。視線偏高（俯視）將使讀數(shù)偏小，視線偏低（仰視）將使讀數(shù)偏大。顏色較深的溶液（如KMn04、I2等）無法清晰辨認(rèn)凹液面，讀數(shù)時(shí)，應(yīng)讀取溶液上沿(圖1-8)。 圖1-8 讀數(shù) （4）使用“藍(lán)帶”滴定管時(shí)，此時(shí)凹液面中間被打斷，兩邊凹液面交在藍(lán)線上的交點(diǎn)即為讀數(shù)。 （5）每次讀數(shù)前均應(yīng)檢查尖嘴是否有氣泡，是否有液滴懸掛在尖嘴，并根據(jù)滴定管的精密程度準(zhǔn)確讀數(shù)至×. ××mL。 （6）由于滴定管的刻度不絕對(duì)均勻，因此為減小滴定誤差，每一次滴定做完應(yīng)該把滴定管加滿后重新開始第二次滴定，保證使用滴定管的相同部位進(jìn)行讀數(shù)，這樣可以消除因刻度不均勻而引起的誤差。 4）滴定操作 先將裝好標(biāo)準(zhǔn)溶液并調(diào)好“零點(diǎn)”的（記錄起始讀數(shù)）滴定管垂直地夾在滴定管架上，下面的滴定臺(tái)應(yīng)該是白色臺(tái)面，使滴定過程中的顏色變化更容易觀察。滴定開始之前，必須調(diào)整好滴定管和滴定臺(tái)的高度、滴定臺(tái)和錐形瓶的高度。首先滴定臺(tái)的前沿需要距離桌面的前沿10-15cm, 滴定的時(shí)候錐形瓶的瓶底應(yīng)該距離下面的滴定臺(tái)白臺(tái)面2-3cm高，滴定管的管尖在滴定時(shí)應(yīng)伸入錐形瓶的瓶口1-2cm比較合適。滴定時(shí)，必須左手操作滴定管，右手握住錐形瓶并不斷搖動(dòng)。 使用酸式滴定管時(shí)，其手部的動(dòng)作應(yīng)該稱為“反扣法”，將活塞套的旋塞部分沖外，用左手控制滴定管的旋塞，大拇指在前，食指及中指在后握住旋塞，無名指和小拇指彎曲靠在尖嘴上。在凡士林涂抹合適的情況下轉(zhuǎn)動(dòng)活塞時(shí)，稍微向手心使勁，這是為了防止滴定過程中旋塞從旋塞套中脫落，并注意手掌不要頂住旋塞，在滴定過程中左手不能離開旋塞(圖1-9)。 圖1-9 酸式滴定管的操作 圖1-10 堿式滴定管的操作 使用堿式滴定管時(shí)，左手大拇指在前，食指在后，另三指固定尖嘴，中指和無名指夾住管尖，用手指指尖擠壓玻璃珠上半部分右側(cè)乳膠管，使乳膠管內(nèi)壁和玻璃珠之間形成一條細(xì)小的縫隙，溶液即可流出(圖1-10)。注意在擠壓玻璃珠時(shí)不要擠壓玻璃珠的中部，也不要擠壓玻璃珠下部乳膠管，以免空氣進(jìn)入尖嘴，造成滴定體積測(cè)量誤羞。 搖動(dòng)錐形瓶時(shí)，右手大拇指在前，食指和中指在后，無名指和小拇指自然微曲靠在錐形瓶前側(cè)，手腕放松，保持錐形瓶瓶口水平；同時(shí)也可以使大拇指處于錐形瓶一側(cè)在前，四個(gè)手指在后握住錐形瓶。滴定時(shí)使滴定管尖嘴伸入錐形瓶1-2cm左右為宜，邊滴定邊搖動(dòng)錐形瓶，搖動(dòng)錐形瓶盡量抖動(dòng)手腕，使錐形瓶里的溶液應(yīng)作同一方向做圓周運(yùn)動(dòng)（常以順時(shí)針為宜）。不要搖動(dòng)幅度過大，也不要左右振蕩，謹(jǐn)防溶液濺出，如果有溶液濺出的情況應(yīng)進(jìn)行重新滴定。 滴定速度將直接影響滴定終點(diǎn)的觀察和判斷，一般情況下，滴定開始時(shí)，滴定速度可適當(dāng)?shù)乜煲稽c(diǎn)（視具體滴定不同有差異），其滴定的快慢程度可以用“見滴成線”來說明，但不能使滴定劑成液流線型流出。滴定時(shí)，仔細(xì)觀察滴定劑滴入點(diǎn)周圍的顏色變化，若顏色變化越來越慢則必須放慢滴定速度，需逐滴地滴加滴定劑，滴一滴，搖一搖，直至一滴溶液加入后振搖幾下后顏色才變化回去，此時(shí)應(yīng)半滴半滴地滴加，當(dāng)溶液顏色有明顯變化且半分鐘內(nèi)不褪時(shí)，即告到達(dá)終點(diǎn)，停止滴定。 控制半滴的操作是微微旋轉(zhuǎn)旋塞或稍稍擠壓玻璃珠上部乳膠管，使滴定劑慢慢流出，并有半滴溶液懸掛在尖嘴口（注意只要溶液沒有落下，即為半滴溶液，同時(shí)有大半滴于小半滴之分，應(yīng)該盡量滴入小半滴溶液），將尖嘴小心伸入錐形瓶，使半滴溶液靠在錐形瓶?jī)?nèi)壁上，然后慢慢傾斜錐形瓶，使錐形瓶中的溶液將該半滴滴定劑順入其中，或用洗瓶以去離子水吹洗沖下；或者直接用洗瓶將半滴溶液吹入錐形瓶中。少量的錐形瓶吹洗不會(huì)影響測(cè)定的實(shí)驗(yàn)誤差。 1.3 移液管和吸量管的操作 移液管和吸量管都是可以準(zhǔn)確移取一定體積溶液的量器，但是兩者從外觀上有差別，移液管是一根中部膨大的細(xì)長玻璃管，上有一環(huán)形標(biāo)線，只能移取一個(gè)準(zhǔn)確體積的溶液；吸量管是具有分刻度線的玻璃管，可準(zhǔn)確移取小于最大體積的不同體積溶液。使用移液管和吸量管時(shí)，一般用右手拿移液管（吸量管），左手拿洗耳球。右手大拇指和中指拿住移液管（吸量管）刻線以上處，食指在管口上方（注意這里堅(jiān)決不能使用大拇指），隨時(shí)準(zhǔn)備按住管口，另外兩指輔助拿住移液管（吸量管）(圖1-11)。 圖1-11 用移液管吸取（左）和放出（右）溶液 1）洗滌 分析化學(xué)中所用的玻璃器皿洗滌方式同樣使用于移液管和吸量管的洗滌。移液管和吸量管可以吸取少量鉻酸洗液洗滌，也可以將移液管和吸量管浸泡在用500mL或1000mL量筒裝的鉻酸洗液中洗滌。待鉻酸洗液瀝干后，分別用自來水、去離子水順序洗滌，使用前，用濾紙將移液管或吸量管外壁水分擦干，并將尖嘴殘留的水吸盡，然后用待吸取的溶液潤洗三次，以除去管內(nèi)殘留的水分。 移液管的潤洗方法是：用洗耳球吸取溶液進(jìn)入移液管大概1/3體積處，一般剛好進(jìn)入大肚移液管的膨脹部分，迅速用右手食指按住管口（盡量不讓吸入的溶液回流而稀釋所移取溶液）。然后取出移液管，并將管慢慢傾斜，雙手托住移液管兩端，轉(zhuǎn)動(dòng)移液管使溶液浸潤整個(gè)移液管內(nèi)壁（注意：管口處可放置一個(gè)燒杯），當(dāng)溶液流至管口附近時(shí)，再慢慢將移液管直立起來，使溶液從尖嘴排出。對(duì)于25mL移液管，可以使用5-10mL溶液潤洗2-3次。 2）移取溶液 將移液管插入液面以下1～2cm處，插入太淺易出現(xiàn)吸空，插入太深會(huì)使管外壁黏附太多的溶液，影響移取溶液的準(zhǔn)確度；如果是移取容量瓶中的溶液，則應(yīng)該將移液管插入到容量瓶的大肚部位處。左手將洗耳球中的空氣先擠掉，然后將洗耳球尖嘴接在移液管口，慢慢松開左手，讓溶液吸入移液管內(nèi)，為防止吸空，移液管應(yīng)隨液面而下降。當(dāng)移液管中液面上升至刻線以上時(shí)，迅速移開洗耳球并用右手食指按住管口，保持移液管垂直，尖嘴緊貼在原容器內(nèi)壁，稍稍松動(dòng)食指并輕輕來回轉(zhuǎn)動(dòng)移液管，使液面緩慢下降至凹液面的最低點(diǎn)與刻度線相切后將移液管靠在內(nèi)壁上旋轉(zhuǎn)3圈后取出移液管，用事先準(zhǔn)備的濾紙片擦干移液管下端外壁所黏附溶液，此時(shí)管尖不得有氣泡，也不得有液滴懸掛。將移液管垂直置于接受溶液的容器（如錐形瓶）中，尖嘴緊貼容器壁，左手拿接受容器并使其傾斜成45o。放松食指，使溶液自由流出，待溶液全部流出再等10-15s后，將移液管自轉(zhuǎn)3圈后取出移液管。 吸量管的使用與移液管基本相同，應(yīng)注意的是吸量管的準(zhǔn)確度不及移液管，最好不要用于標(biāo)準(zhǔn)溶液；在平行實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)盡量使用同一支吸量管的同一段，并盡量避免使用末端收縮部分。 1.4 容量瓶的操作 1）檢漏 使用前，先檢查是否漏水。檢漏方法：裝入自來水至標(biāo)線附近，蓋好瓶塞，左手拿住瓶頸以上部分并用食指按住瓶塞，右手手指托住瓶底邊緣，倒立1min，觀察瓶塞周圍是否有水滲出，若不漏，將瓶直立，轉(zhuǎn)動(dòng)瓶塞180o，再倒立試漏1min，若不漏水，即可使用。 同時(shí)注意瓶塞和瓶頸之間要套上橡皮筋，防止瓶塞脫落并打壞瓶塞。 2）洗滌 容量瓶與其他容量分析儀器相同，需先用鉻酸洗液洗滌，然后依次用自來水、去離子水洗滌3遍后使用。 3）使用 容量瓶使用前應(yīng)先洗凈。若用固體配制溶液，先將準(zhǔn)確稱量的固體物質(zhì)在燒杯中溶解，然后再將溶液轉(zhuǎn)移到容量瓶中，轉(zhuǎn)移時(shí)，一手（常為右手）拿玻棒，將其伸入容量瓶口，一端輕靠瓶口內(nèi)壁并傾斜；另一手拿燒杯，使燒杯嘴緊貼玻棒，慢慢傾斜燒杯，使溶液沿玻棒流下，溶液全部流完后，將燒杯輕輕沿玻棒上提，同時(shí)將燒杯直立，使附著在玻棒與燒杯嘴之間的溶液流回?zé)蜓夭０粝铝?圖1-12)。注意不能直接將燒杯從玻棒處拿開，否則，殘留在玻棒和燒杯嘴中間的液滴可能損失。然后用去離子水洗滌燒杯3～4次，每次洗滌液一并轉(zhuǎn)入容量瓶中。當(dāng)至容量瓶容積的2/3時(shí)，搖動(dòng)容量瓶使溶液混勻，此時(shí)不能蓋上瓶塞將容量瓶倒轉(zhuǎn)。繼續(xù)加去離子水至接近標(biāo)線1-2cm時(shí)等待1-2min，使瓶頸內(nèi)壁的溶液流下。用滴管或洗瓶慢慢滴加，直至溶液的彎月面與標(biāo)線相切為止。最后，蓋上瓶塞，左手握住瓶頸，左手食指按住瓶塞，右手托住瓶底，反復(fù)倒轉(zhuǎn)并搖動(dòng)(圖1-13)。容量瓶直立后，可以發(fā)現(xiàn)此時(shí)溶液凹液面在標(biāo)線以下，屬正?，F(xiàn)象，是溶液滲入磨口與瓶塞縫隙中引起的，不必再加水至刻線。 若是稀釋溶液，則用移液管吸取一定體積的溶液于容量瓶中，直接加去離子水稀釋至刻度，具體操作同上。 圖1-12 定量轉(zhuǎn)移溶液 圖1-13 容量瓶混勻 熱溶液應(yīng)冷卻至室溫后再定容，否則將造成誤差；需避光保存的溶液應(yīng)使用棕色容量瓶。若試劑需要長期保存，應(yīng)轉(zhuǎn)入試劑瓶中保存。當(dāng)容量瓶長期不用時(shí)，應(yīng)將其洗凈，并在磨口與瓶塞間墊一張濾紙片，以防瓶塞黏合，難以打開。 1.5 分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄、處理和實(shí)驗(yàn)報(bào)告 1.5.1分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄 學(xué)生應(yīng)有專門的、預(yù)先編有頁碼的實(shí)驗(yàn)記錄本，不得撕去任何一頁。絕不允許將數(shù)據(jù)記在單面紙或小紙片上，或記在書上甚至手掌上等。實(shí)驗(yàn)記錄本上記錄的是實(shí)驗(yàn)中的所有原始數(shù)據(jù)，一般整理后書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)過程中的各種測(cè)量數(shù)據(jù)及有關(guān)現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)準(zhǔn)確而清楚地記錄下來。記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)要實(shí)事求是，切忌隨意拼湊或偽造數(shù)據(jù)。 實(shí)驗(yàn)過程中測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)注意其有效數(shù)字的位數(shù)。用分析天平稱量時(shí)，要求記錄到0.0001g；滴定管及吸量管的讀數(shù)應(yīng)記錄到0.01mL；用分光光度計(jì)測(cè)量溶液的吸光度時(shí)，如吸光度在0.6以下，應(yīng)記錄至0. 001的讀數(shù)，大于0.6時(shí)，則要求記錄至0.01的讀數(shù)。 實(shí)驗(yàn)記錄上的每一個(gè)數(shù)據(jù)，都是測(cè)量結(jié)果，所以，重復(fù)觀測(cè)時(shí)，即使數(shù)據(jù)完全相同，也都要記錄下來；如滴定管的起始讀數(shù)若每一次均為0刻度開始，也應(yīng)該嚴(yán)格記錄0.00mL。 進(jìn)行記錄時(shí)，對(duì)文字記錄，應(yīng)整潔；對(duì)數(shù)據(jù)記錄，應(yīng)采用一定的表格形式，這樣就更為清楚明白。 在實(shí)驗(yàn)過程中，如發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)算錯(cuò)、測(cè)錯(cuò)或讀錯(cuò)而需要改動(dòng)時(shí)，可將該數(shù)據(jù)用一橫線劃去，并在其上方寫上正確的數(shù)字。 1.5.2分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理 為了衡量分析結(jié)果的精密度，一般對(duì)單次測(cè)定的一組結(jié)果χ1，χ2，…，χn，算出算術(shù)平均值后，應(yīng)再用單次測(cè)量結(jié)果的相對(duì)偏差、平均偏差、標(biāo)準(zhǔn)偏差等表示出來，這些是分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)中最常用的幾種處理數(shù)據(jù)的表示方法。一般在分析化學(xué)中相對(duì)偏差、平均偏差和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差保留一位有效數(shù)字即可。 算術(shù)平均值為 相對(duì)偏差為 平均偏差為 相對(duì)平均偏差為 標(biāo)準(zhǔn)偏差為 相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為 對(duì)分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理，有時(shí)是大宗數(shù)據(jù)的處理，甚至有時(shí)還要進(jìn)行總體和樣本的大宗數(shù)據(jù)的處理。例如，有些學(xué)生假期進(jìn)行某流域水樣的監(jiān)測(cè)，就需要進(jìn)行大批數(shù)據(jù)的處理。 其他有關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)學(xué)處理，如置信度與置信區(qū)間、是否存在顯著性差異的檢驗(yàn)及對(duì)可疑值的取舍判斷等，可參考有關(guān)教材和專著。 1.5.3分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告 實(shí)驗(yàn)完畢，應(yīng)用專門的實(shí)驗(yàn)報(bào)告本，根據(jù)預(yù)習(xí)和實(shí)驗(yàn)中的現(xiàn)象及數(shù)據(jù)記錄等，及時(shí)而認(rèn)真地寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告一般包括以下內(nèi)容。 實(shí)驗(yàn)名稱 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 二、實(shí)驗(yàn)原理 簡(jiǎn)要地用文字和化學(xué)反應(yīng)式說明。例如，對(duì)于滴定分析，通常應(yīng)有標(biāo)定和滴定反應(yīng)方程式，基準(zhǔn)物質(zhì)和指示劑的選擇，標(biāo)定和滴定的計(jì)算公式等。對(duì)特殊儀器的實(shí)驗(yàn)裝置，應(yīng)畫出實(shí)驗(yàn)裝置圖。 三、主要儀器與試劑 列出實(shí)驗(yàn)中所要使用的主要試劑和儀器。 四、實(shí)驗(yàn)步驟 應(yīng)簡(jiǎn)明扼要地寫出實(shí)驗(yàn)步驟過程。 五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及其處理 應(yīng)用文字、表格、圖形將數(shù)據(jù)表示出來。根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求及計(jì)算公式計(jì)算出分析結(jié)果并進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)和誤差處理，盡可能地使記錄表格化。這一部分是實(shí)驗(yàn)報(bào)告的關(guān)鍵，必須認(rèn)真書寫，同時(shí)嚴(yán)格注意所有讀數(shù)的有效數(shù)字。 六、問題討論 解答實(shí)驗(yàn)教材中的思考題，對(duì)實(shí)驗(yàn)中的現(xiàn)象、產(chǎn)生的誤差等進(jìn)行討論和分析，同時(shí)自己總結(jié)實(shí)驗(yàn)規(guī)律，以提高自己分析問題、解決問題的能力，為科學(xué)論文的寫作打下基礎(chǔ)。 第二章 分析化學(xué)實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)一 滴定分析基本操作練習(xí) 【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹? 1．掌握酸式、堿式滴定管的洗滌、準(zhǔn)備和使用方法。 2．熟悉酚酞、甲基橙等常用指示劑的顏色變化，正確判斷滴定終點(diǎn)。 【主要試劑和儀器】 儀器：50mL酸式滴定管；50mL堿式滴定管；錐形瓶；250mL錐形瓶。 試劑：濃HCl(ρ=1.18g/mL)；NaOH(s)；0.1%甲基橙水溶液；0.2%酚酞乙醇溶液。 【實(shí)驗(yàn)原理】 在滴定分析法中，將滴定劑（已知準(zhǔn)確濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液）滴加到含有被測(cè)組分的試液中，直至反應(yīng)完全，并用指示劑指示滴定終點(diǎn)的滴定過程，是必須掌握的方法。根據(jù)滴定劑消耗的體積可以計(jì)算待測(cè)物的濃度。為了準(zhǔn)確測(cè)定滴定劑消耗的體積，必須學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制、標(biāo)定、滴定管的正確操作和滴定終點(diǎn)的判斷。 酸堿指示劑(acid-base indicator)因其酸式和堿式的結(jié)構(gòu)不同而具有不同的顏色。指示劑的理論變色點(diǎn)即為該指示劑的pKHIn (KHln為解離常數(shù))，即時(shí)溶液的pH，指示劑的理論變色范圍為pKHIn±1，因此，在一定條件下，指示劑的顏色取決于溶液的pH。在酸堿滴定過程中，計(jì)量點(diǎn)前后pH會(huì)發(fā)生突躍（滴定突躍），只要選擇變色范圍全部或部分落入滴定突躍范圍的指示劑即可用來指示滴定終點(diǎn)，保證滴定誤差小于±0.1%。 本實(shí)驗(yàn)中，選擇0.10mol/L NaOH溶液滴定等濃度HCl溶液，滴定的突躍范圍為pH 4.3～9.7，可選用酚酞（變色范圍pH 8.0～9.6）和甲基橙（變色范圍pH 3.1～4.4）作指示劑。在使用同一指示劑的情況下，進(jìn)行鹽酸和氫氧化鈉的互滴練習(xí)，不管被滴定溶液的體積如何變化，只要使用的始終是同一瓶溶液，則該體積比應(yīng)保持不變。借此，可使學(xué)生逐步熟練掌握滴定分析基本操作技術(shù)和正確判斷終點(diǎn)的能力。通過反復(fù)練習(xí)，使學(xué)生學(xué)會(huì)通過觀察滴定劑落點(diǎn)處周圍的顏色改變的快慢判斷終點(diǎn)是否臨近，并學(xué)會(huì)控制一滴一滴或半滴半滴地滴加滴定劑，直至最后半滴滴定劑的加入引起溶液顏色的明顯變化，停止滴定，到達(dá)滴定終點(diǎn)。通過所消耗鹽酸和氫氧化鈉的體積比來計(jì)算測(cè)定方法的精密度。 【實(shí)驗(yàn)步驟】 1．配制0.10mol/L NaOH溶液和HCl溶液各250mL 1）NaOH溶液的配制 在臺(tái)秤上用表面皿迅速稱取2.0g NaOH固體于燒杯中，加入少量去離子水，攪拌溶解后將溶液轉(zhuǎn)入500mL試劑瓶中，用去離子水涮洗燒杯2～3次，并將涮洗液倒入試劑瓶，繼續(xù)加水至總體積約為500mL，蓋上橡皮塞，搖勻，貼上標(biāo)簽，2人共用。 2）HCl溶液的配制 在通風(fēng)櫥中用潔凈的10mL量筒量取濃HCl 4.0～4.5mL，倒入預(yù)先裝入一定體積去離子水的500mL試劑瓶中，用去離子水稀釋至總體積約為500mL，蓋上玻璃塞，搖勻，貼上標(biāo)簽，2人共用。 2．滴定操作練習(xí) 1）準(zhǔn)備 按之前所敘述的方法準(zhǔn)備好酸式、堿式滴定管各一支，分別裝滿HCl和NaOH溶液至零刻度線以上，排出氣泡，調(diào)節(jié)液面處于“0.00”或零刻線稍下的某一位置，靜止1min左右。 2）酸堿互滴練習(xí) 由酸式滴定管中放出0.10mol/L HCl溶液幾毫升于250mL錐形瓶中，加入約20mL去離子水，再加入酚酞指示劑1滴，用堿式滴定管滴出 0.10mol/L NaOH溶液進(jìn)行滴定，特別注意練習(xí)堿式滴定管加一滴和半滴溶液的操作，觀察指示劑在終點(diǎn)附近的變色情況，滴定至溶液呈微紅色且半分鐘不褪色，即為終點(diǎn)。再用酸式滴定管加入少許HCl溶液，使錐形瓶?jī)?nèi)顏色褪盡，繼續(xù)用NaOH溶液滴定至終點(diǎn)，如此反復(fù)練習(xí)至能準(zhǔn)確判斷滴定終點(diǎn)、自如控制滴定速度。 從堿式滴定管放出0.10mol/L NaOH溶液幾毫升于250mL錐形瓶中，加入約20mL去離子水，再加入甲基橙指示劑1滴，用酸式滴定管滴出 0.10mol/L HCl溶液進(jìn)行滴定，特別注意練習(xí)酸式滴定管加一滴和半滴溶液的操作，滴定至溶液從黃色轉(zhuǎn)化為橙色為終點(diǎn)。再用堿式滴定管加入少許NaOH溶液，使錐形瓶?jī)?nèi)顏色褪至黃色，繼續(xù)用HCl溶液滴定至終點(diǎn)，如此反復(fù)練習(xí)至能準(zhǔn)確判斷滴定終點(diǎn)、自如控制滴定速度。注意，甲基橙為雙色指示劑，應(yīng)密切注意滴定到達(dá)滴定終點(diǎn)時(shí)顏色的變化情況，正確掌握滴定終點(diǎn)。 3）以酚酞作指示劑用NaOH滴定HCl 從酸式滴定管準(zhǔn)確放出約20mL HCl溶液于錐形瓶中，加少量去離子水，再加入1～2滴酚酞，在不斷搖動(dòng)下，用NaOH溶液滴定至終點(diǎn)，記錄讀數(shù)。然后再將酸堿滴定管加滿，記錄起始讀數(shù)，重復(fù)上面的操作2次直至滴定終點(diǎn)到達(dá)。重點(diǎn)判斷滴定終點(diǎn)并進(jìn)行讀數(shù)記錄。 4）以甲基橙作指示劑用HCl滴定NaOH 從堿式滴定管準(zhǔn)確放出約20mL NaOH溶液于錐形瓶中，加少量去離子水，加入1～2滴甲基橙，在不斷搖動(dòng)下，用HCl溶液滴定至溶液由黃色轉(zhuǎn)變?yōu)槌壬珵榻K點(diǎn)。然后再將酸堿滴定管加滿，記錄起始讀數(shù)，重復(fù)上面的操作2次直至滴定終點(diǎn)到達(dá)。重點(diǎn)判斷滴定終點(diǎn)并進(jìn)行讀數(shù)記錄。 【實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理】 寫出有關(guān)公式，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果填入表1-1和1-2。根據(jù)記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算出VHCl /VNaOH及VNaOH /VHCl，并計(jì)算三次測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差。對(duì)測(cè)定結(jié)果要求相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于0.3%。 表1-1 鹽酸滴定氫氧化鈉 滴定編號(hào) 1 2 3 VNaOH (ml) VHCl (ml) VHCl /VNaOH VHCl /VNaOH平均值 相對(duì)平均偏差 相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差 表1-2 氫氧化鈉滴定鹽酸 滴定編號(hào) 1 2 3 VHCl (ml) VNaOH (ml) VNaOH /VHCl VNaOH /VHCl平均值 相對(duì)平均偏差 相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差 請(qǐng)注意所有數(shù)據(jù)的有效數(shù)字 【思考題】 1．NaOH和HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液能否用直接配制法配制？為什么？配制時(shí)可用量筒量取濃HCl，用臺(tái)秤稱取NaOH(s)，而不用吸量管和分析天平，為什么？ 2．標(biāo)準(zhǔn)溶液裝入滴定管之前，為什么要用待裝溶液涮洗2～3次？錐形瓶是否也需事先涮洗或烘干？ 3．為什么HCl溶液滴定NaOH溶液時(shí)，常選擇甲基橙作指示劑，而NaOH溶液滴定HCl溶液時(shí)，常選擇酚酞作指示劑？ 4.使用酚酞指示滴定終點(diǎn)時(shí)，為什么說只要半分鐘內(nèi)不褪色即為到達(dá)滴定終點(diǎn)？ 【相關(guān)知識(shí)鏈接】 甲基橙：其化學(xué)名稱為4-[[4-(二甲氨基)苯基]偶氮基]苯磺酸鈉鹽；對(duì)二甲氮基偶苯磺酸鈉；甲基橙 4-(4-二甲氨基)苯基偶氮基)苯磺酸鈉，其理論變色點(diǎn)是pH為3.4。甲基橙(methyl orange)本身為堿性，變色范圍pH為3.1-4.4, pH<3.1時(shí)變紅，pH>4.4時(shí)變黃，pH在3.1-4.4時(shí)呈橙色。 結(jié)構(gòu)如下圖所示： 甲基橙變色反應(yīng)方程式： 酚酞：其化學(xué)名稱為3，3-雙(4-羥基苯基)-1(3H)-異苯并呋喃酮, 其理論變色點(diǎn)為pH為8.2，不同pH下酚酞的不同顏色見表2-3。 酚酞的結(jié)構(gòu)： 表1-3 不同pH下酚酞的結(jié)構(gòu)及顏色 實(shí)驗(yàn)二 工業(yè)純堿中總堿度的測(cè)定（酸堿滴定法） 【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹? 1．掌握配制和標(biāo)定HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液的方法。 2．學(xué)習(xí)容量瓶、移液管的使用方法，進(jìn)一步熟練酸式滴定管的操作方法。 3．掌握工業(yè)純堿中總堿度測(cè)定的原理和方法。 【主要試劑和儀器】 儀器：酸滴定管；錐形瓶；容量瓶；移液管；燒杯；洗瓶。 試劑： 無水碳酸鈉（基準(zhǔn)物質(zhì)，180 0C干燥2~3小時(shí)，然后放入干燥器內(nèi)冷卻后備用）；濃HCl（相對(duì)密度1.19，分析純）；0.2%甲基橙水溶液；工業(yè)純堿試樣。 【實(shí)驗(yàn)原理】 碳酸鈉是重要的化工原料之一，作為制造其他化學(xué)品的原料、清洗劑、洗滌劑，廣泛應(yīng)用于輕工日化、建材、化學(xué)工業(yè)、食品工業(yè)、冶金、紡織、石油、國防、醫(yī)藥等領(lǐng)域。工業(yè)碳酸鈉，俗稱純堿、蘇打或蘇打粉，其主要成分為Na2CO3，其中可能還含有少量NaCl、Na2SO4、NaOH或NaHCO3等成分。工業(yè)純堿總堿度的測(cè)定，通常是指用酸堿滴定法滴定主要成分Na2CO3和其他堿性雜質(zhì)如NaOH或NaHCO3等的含量，常用于檢定純堿的質(zhì)量?？赡馨l(fā)生的反應(yīng)包括： Na2CO3+2HCl = 2NaCl+ H2O+CO2↑ NaOH + HCl = NaCl+ H2O NaHCO3+HCl = NaCl+ H2O+CO2↑ 反應(yīng)產(chǎn)物為 NaCl和H2CO3，化學(xué)計(jì)量點(diǎn)時(shí)pH為3.8左右?？蛇x用甲基橙為指示劑，用HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液由黃色變?yōu)槌壬珪r(shí)，即為終點(diǎn)。 工業(yè)純堿長期暴露在空氣中能吸收空氣中的水分及二氧化碳，生成碳酸氫鈉，并結(jié)成硬塊。因此要將試樣在2700C-3000C烘干2小時(shí)，除去試樣中的水分，并使NaHCO3全部轉(zhuǎn)化為Na2CO3。工業(yè)純堿均勻性差，測(cè)定的允許誤差可稍大。 濃鹽酸易揮發(fā)出HCl氣體，不能直接配制準(zhǔn)確濃度的HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液。配制鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液時(shí)需用間接配制法，先配制近似濃度的溶液，然后用基準(zhǔn)物質(zhì)標(biāo)定其準(zhǔn)確濃度。也可用另一已知準(zhǔn)確濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定鹽酸溶液，再根據(jù)它們的體積比求得鹽酸溶液的濃度。標(biāo)定HCl溶液常用的基準(zhǔn)物有無水碳酸鈉和硼砂等。本實(shí)驗(yàn)以采用無水碳酸鈉作為基準(zhǔn)物質(zhì)標(biāo)定HCl溶液。由于滴定至計(jì)量點(diǎn)時(shí)溶液呈酸性（二元酸，pH≈3.8），因此可采用甲基橙指示滴定終點(diǎn)。 基準(zhǔn)物質(zhì)是分析化學(xué)中用于直接配制標(biāo)準(zhǔn)溶液或標(biāo)定滴定分析中操作溶液濃度的物質(zhì)。 基準(zhǔn)物質(zhì)應(yīng)符合五項(xiàng)要求：一是純度（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）應(yīng)≥99.9%；二是組成與它的化學(xué)式完全相符，如含有結(jié)晶水，其結(jié)晶水的含量均應(yīng)符合化學(xué)式；三是性質(zhì)穩(wěn)定，一般情況下不易失水、吸水或變質(zhì)，不與空氣中的氧氣及二氧化碳反應(yīng)；四是參加反應(yīng)時(shí)，應(yīng)按反應(yīng)式定量地進(jìn)行，沒有副反應(yīng)；五是要有較大的摩爾質(zhì)量，以減小稱量時(shí)的相對(duì)誤差。常用的基準(zhǔn)物質(zhì)有銀、銅、鋅、鋁、鐵等純金屬及氧化物、重鉻酸鉀、碳酸鉀、氯化鈉、鄰苯二甲酸氫鉀、草酸、硼砂等純化合物。 【實(shí)驗(yàn)步驟】 1．0.10 mol·L-1 HCl溶液的配制及標(biāo)定 0.10 mol·L-1 HCl溶液的配制同實(shí)驗(yàn)一。 準(zhǔn)確稱取0.13-0.16 g無水碳酸鈉，置于250 mL 錐形瓶中，加入20-30 mL水使其完全溶解。加入2-3滴0.2%甲基橙指示劑，用待標(biāo)定的HCl溶液滴定至溶液由黃色轉(zhuǎn)變?yōu)槌壬?，即為終點(diǎn)，記錄所消耗HCl溶液的體積。平行測(cè)定3次。 2．純堿試樣總堿度的測(cè)定 準(zhǔn)確稱取1.4-1.7 g純堿試樣，置于小燒杯中，加適量水使其完全溶解后，定量轉(zhuǎn)移至250 mL容量瓶中，加水稀釋至刻度，充分搖勻。 用移液管準(zhǔn)確移取25.00 mL純堿試樣溶液于錐形瓶中，加入2-3滴甲基橙指示劑。用已標(biāo)定的HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液由黃色轉(zhuǎn)變?yōu)槌壬?，即為終點(diǎn)。記錄所消耗HCl溶液的體積，平行測(cè)定3次。 【實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理】 寫出有關(guān)公式，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果填入表2-1和2-2。根據(jù)記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分別計(jì)算出HCl溶液的準(zhǔn)確濃度和純堿中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，并計(jì)算三次測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差。對(duì)標(biāo)定結(jié)果要求相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于0.2%，對(duì)測(cè)定結(jié)果要求相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于0.3%。 表2-1 碳酸鈉標(biāo)定HCl 滴定編號(hào) 1 2 3 V HCl (mL) m碳酸鈉 (g) C HCl (mol·L-1) C HCl平均值（mol·L-1） 相對(duì)平均偏差 相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差 表2-2 純堿中碳酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定 滴定編號(hào) 1 2 3 m純堿試樣 VHCl (mL) V試樣(mL) 純堿中碳酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)(%) 質(zhì)量分?jǐn)?shù)的平均值 相對(duì)平均偏差 相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差 請(qǐng)注意所有數(shù)據(jù)的有效數(shù)字 【附注】 1．反應(yīng)本身由于產(chǎn)生H2CO3 會(huì)使滴定突躍不明顯，致使指示劑顏色變化不夠敏銳，因此，接近滴定終點(diǎn)之前，可加熱煮沸溶液，并搖動(dòng)以趕走CO2，冷卻后再滴定。 2．該品具有弱刺激性和弱腐蝕性。直接接觸可引起皮膚和眼灼傷。使用時(shí)穿戴適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)服和手套；不慎與眼睛接觸后，請(qǐng)立即用大量清水沖洗并征求醫(yī)生意見。 【思考題】 1．為什么HCl溶液不能直接配制標(biāo)準(zhǔn)溶液？常用的基準(zhǔn)物質(zhì)有哪些？ 2． 無水碳酸鈉保存不當(dāng)，吸收部分水分，對(duì)標(biāo)定結(jié)果和總堿度測(cè)定結(jié)果分別有什么影響？ 【相關(guān)知識(shí)鏈接】 甲基橙知識(shí)介紹 物 質(zhì) 分子結(jié)構(gòu) 性質(zhì) 分子量 變色范圍 甲基橙 Methyl Orange 1份溶于500份水中，稍溶于水而呈黃色，易溶于熱水，溶液呈金黃色，幾乎不溶于乙醇。 327.33 3.1（紅）~4.4（橙） 實(shí)驗(yàn)三 甲醛法測(cè)定銨態(tài)氮肥硫酸銨的含氮量（酸堿滴定法） 【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹? 1．掌握配制和標(biāo)定NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的方法。 2．進(jìn)一步熟練堿式滴定管的操作方法。 3．掌握甲醛法測(cè)定銨態(tài)氮肥硫酸銨含氮量的原理和方法。 【主要試劑和儀器】 儀器：堿式滴定管；錐形瓶；容量瓶；移液管；燒杯；洗瓶。 試劑：鄰苯二甲酸氫鉀（基準(zhǔn)物質(zhì)，100-1250C干燥1小時(shí)，然后放入干燥器內(nèi)冷卻后備用）；NaOH固體；1：1（或20%）甲醛溶液；0.1%甲基紅乙醇溶液；0.2%酚酞乙醇溶液；硫酸銨試樣。 【實(shí)驗(yàn)原理】 硫酸銨是常用的無機(jī)含氮化肥之一，其含氮量的測(cè)定在農(nóng)業(yè)分析中占據(jù)重要的地位。由于銨鹽中NH4+的酸性太弱，Ka=5.6×10-10，不能用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液直接準(zhǔn)確滴定。常使用甲醛法測(cè)定硫酸銨中含氮量。將硫酸銨與甲醛作用，定量生成六次甲基四銨鹽(Ka=7.1 xl0-6)和H+，使弱酸強(qiáng)化。反應(yīng)按下式定量進(jìn)行： 4NH4++ 6HCHO=(CH2)6N4H++ 3H++ 6H2O 所生成的H+ 和(CH2)6N4H+以酚酞為指示劑，可用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定。 由上述反應(yīng)可知，4 mol的NH4+與甲醛作用，生成4 mol酸(包括3 mol H+和1mol(CH2)6N4H+)，將消耗4 mol NaOH，即nNH4+/nNaOH=1，則氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)式計(jì)算： 甲醛法操作便捷快速，在生產(chǎn)實(shí)際中應(yīng)用較多，但其準(zhǔn)確度較蒸餾法差，適用于強(qiáng)酸銨鹽中含氮量的測(cè)定。本實(shí)驗(yàn)采用甲醛法測(cè)定銨態(tài)氮肥硫酸銨中的含氮量。 NaOH固體腐蝕性強(qiáng)，易吸收空氣中水分和CO2，因此不能直接配制準(zhǔn)確濃度的NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液。只能先配制近似濃度的溶液，然后用基準(zhǔn)物質(zhì)標(biāo)定其準(zhǔn)確濃度。也可用另一已知準(zhǔn)確濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定該溶液，再根據(jù)它們的體積比求得該溶液的濃度。常用的基準(zhǔn)物質(zhì)有鄰苯二甲酸氫鉀（KHC8H4O4，簡(jiǎn)寫為KHP）和草酸（H2C2O4·2H2O）等。由于鄰苯二甲酸氫鉀易制得純品，在空氣中不吸水且易于保存，摩爾質(zhì)量較大，因此應(yīng)用更為廣泛。用KHP標(biāo)定NaOH溶液時(shí)反應(yīng)如下： HP- + OH- =P2- + H2O 由于滴定至計(jì)量點(diǎn)時(shí)溶液呈堿性（二元堿，pH≈9），因此可采用酚酞指示劑指示滴定終點(diǎn)。 【實(shí)驗(yàn)步驟】 1．0.10 mol·L-1 NaOH溶液的配制及標(biāo)定 0.10 mol·L-1 NaOH溶液的配制同實(shí)驗(yàn)一。 準(zhǔn)確稱取0.4-0.6 g鄰苯二甲酸氫鉀，置于250 mL 錐形瓶中，加入20-30 mL水，微熱使其完全溶解。待溶液冷卻后，加入2-3 滴0.2%酚酞指示劑，用待標(biāo)定的NaOH溶液滴定至溶液呈微紅色，半分鐘內(nèi)不褪色，即為終點(diǎn)（如果較長時(shí)間微紅色慢慢褪去，是由于溶液吸收了空氣中的二氧化碳所致），記錄所消耗NaOH溶液的體積。平行測(cè)定3次。 2．甲醛溶液的處理 甲醛因被氧化其中常含有微量甲酸，使分析結(jié)果偏高，應(yīng)事先中和除去。處理方法如下：取原瓶裝甲醛上層清液于燒杯中，加水稀釋一倍，搖勻。加入1-2滴0.2％酚酞指示劑，用0.10 mol·L-l NaOH溶液中和至甲醛溶液呈微紅色。 3．(NH4)2SO4試樣中含氮量的測(cè)定 在電子天平上準(zhǔn)確稱取1.5-2.0 g (NH4)2SO4試樣，置于小燒杯中，加適量水溶解后，定量轉(zhuǎn)移至250 mL容量瓶中，加水稀釋至刻度，充分搖勻。 用移液管準(zhǔn)確移取25.00 mL銨鹽試樣溶液于錐形瓶中，依次加入10 mL 已中和處理的20％甲醛溶液，2-3滴0.2%酚酞指示劑，搖勻。放置1min后，用已標(biāo)定的NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液呈微紅色為終點(diǎn)。記錄所消耗NaOH溶液的體積，平行測(cè)定3次。 【實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理】 寫出有關(guān)公式，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果填入表3-1和3-2。根據(jù)記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分別計(jì)算出NaOH溶液的準(zhǔn)確濃度和硫酸銨中氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，并計(jì)算三次測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差。對(duì)標(biāo)定結(jié)果要求相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于0.2%，對(duì)測(cè)定結(jié)果要求相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于0.3%。 表3-1 鄰苯二甲酸氫鉀標(biāo)定氫氧化鈉 滴定編號(hào) 1 2 3 VNaOH (mL) m鄰苯二甲酸氫鉀 (g) CNaOH (mol·L-1) CNaOH平均值(mol·L-1) 相對(duì)平均偏差 相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差 表3-2 硫酸銨中氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定 滴定編號(hào) 1 2 3 m硫酸銨試樣 VNaOH (mL) V試樣(mL) 硫酸銨中氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(%) 質(zhì)量分?jǐn)?shù)的平均值 相對(duì)平均偏差 相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差 請(qǐng)注意所有數(shù)據(jù)的有效數(shù)字 【思考題】 1．為什么銨鹽中含氮量的測(cè)定不能用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液直接測(cè)定？ 2．中和甲醛及(NH4)2SO4試樣中的游離酸時(shí)，為什么要采用不同的指示劑？ 3．本實(shí)驗(yàn)中加入甲醛的體積是否需要準(zhǔn)確（用量筒還是移液管）? 4．能否用甲醛法測(cè)定NH4Cl、NH4NO3和NH4HCO3中含氮量，為什么？其中NH4NO3中其含氮量WN如何表示？ 【附注】 若試樣中含有游離酸，也應(yīng)事先加以中和。處理方法如下：于試樣中加入1-2滴0.2%甲基紅指示劑，用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至試液顏色由紅色變?yōu)辄S色即為終點(diǎn)。 【相關(guān)知識(shí)鏈接】 甲基紅、酚酞知識(shí)介紹 物 質(zhì) 分子結(jié)構(gòu) 性質(zhì) 分子量 變色范圍 甲基紅 Methyl red 有光澤的紫色結(jié)晶或紅棕色粉末。熔點(diǎn)180-182℃。易溶于乙醇、冰醋酸，幾乎不溶于水。 269.3 4.4(紅)～6.2(黃) 酚酞 Phenolphthalein 酚酞為白色粉末。熔點(diǎn)258-262℃。溶于乙醇、乙醚，溶于稀堿溶液呈深紅色，不可溶于水，無臭，無味。 318.32 8.2(無色)～10.0(紅) 含氮量測(cè)定（蒸餾法） 試樣用濃H2SO4消化分解（有時(shí)需加入催化劑），使各種含氮化合物都轉(zhuǎn)化為NH4+，加過量的濃NaOH并加熱，將NH4+以NH3的形式蒸餾出來。用過量的H3BO3溶液吸收釋放出的NH3，然后采用甲基紅與溴甲酚綠的混合指示劑，用標(biāo)準(zhǔn)酸溶液直接滴定吸收液中生成的H2BO3-，至灰色即為終點(diǎn)。H3BO3的酸性極弱，它可以吸收NH3，但不影響滴定，故不需要定量加入。根據(jù)消耗的酸的體積和濃度，即可計(jì)算出氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。也可以用一定量過量的HCl或H2SO4標(biāo)準(zhǔn)溶液吸收，然后用堿標(biāo)準(zhǔn)溶液返滴定過量的酸，即可求出試樣中氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。顯然前一種方法更為簡(jiǎn)便。蒸餾法雖較準(zhǔn)確，但其蒸餾定氮過程十分繁瑣耗時(shí)。 實(shí)驗(yàn)四 自來水的總硬度的測(cè)定（絡(luò)合滴定法） 【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹? 1. 掌握配制和標(biāo)定EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的方法。 2. 掌握鉻黑T指示劑的使用條件和確定終點(diǎn)的方法。 3. 掌握配位滴定法測(cè)定水的總硬度的原理和方法。 4. 了解掩蔽干擾離子的條件及方法。 【主要試劑和儀器】 儀器：酸式滴定管；錐形瓶；容量瓶；移液管；燒杯；洗瓶。 試劑：碳酸鈣（基準(zhǔn)物質(zhì)，120 0C干燥2小時(shí)，然后放入干燥器內(nèi)冷卻后備用）；乙二胺四乙酸二鈉鹽（EDTA）；鉻黑T指示劑；NH3-NH4Cl緩沖溶液( pH≈10)；三乙醇胺（1: 2）；1: 1 HCl溶液。 【實(shí)驗(yàn)原理】 水的總硬度是指水中所含鈣、鎂離子的總量，它是水質(zhì)的一項(xiàng)重要指標(biāo)。對(duì)于水的總硬度，各國表示方法有所不同，我國目前采用將水中鈣、鎂離子的總量折算成 CaCO3含量來表示硬度（單位為mg?L-1或mmol?L-l）和將水中鈣、鎂離子總量折算成CaO的含量來表示總硬度（單位為德國度，10=10 mg?L-1CaO）。 測(cè)定水的總硬度一般采用EDTA滴定法。在pH≈10的氨性緩沖溶液中，以鉻黑T為指示劑，用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定鈣、鎂離子總量。鉻黑T和EDTA都能和Ca2+、Mg2+形成配合物，其配合物穩(wěn)定性順序?yàn)椋篬CaY]2- >