分析化学实验教程(共15页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上实验一 容量分析基本操作【实验目的】 1. 学习掌握容量分析常用仪器的洗涤和使用方法，了解常用玻璃量器的基本知识； 2. 学习滴定分析基本操作，掌握正确判断终点的能力；3. 初步掌握酸碱指示剂的选择方法，熟悉酚酞、甲基橙指示剂的使用和终点的颜色变化。【预习要点】 预习“常用玻璃仪器及其洗涤与干燥”、“试剂的取用方法和溶液的配制”、“基本度量仪器的使用”以及“误差与分析数据的处理”等内容，明确其操作要点。【知识介绍】 容量分析，又称滴定分析。容量分析法是将已知准确浓度的试剂溶液 (标准溶液) 滴加到被测的试样溶液中，直到所加的试剂与被测物质定量反应完全时为止，然后根据标

2、准溶液的浓度、体积以及化学反应计量关系求得试样中被测物质含量的一种方法。 用容量分析法进行定量分析时，通常将被测物质的溶液置于锥形瓶中，再把标准溶液通过滴定管逐滴加到锥形瓶里，这样的操作过程叫滴定。当滴入的标准溶液与被测物质按两者的化学反应计量关系定量反应完全时，称反应到达了化学计量点 (简称计量点)。由于很多反应在到达计量点时并无外观的变化 (如NaOH与HCl的反应)，计量点一般依据指示剂的变色来确定，因此，滴定实际上是进行到加入的指示剂正好发生颜色转变时为止 (称滴定终点，简称终点)。终点与计量点不一定恰好符合，由此而造成的分析误差叫做终点误差。 在选择适当的指示剂的前提下，能否正确判断

3、滴定终点，准确测量滴定过程中所消耗的标准溶液的体积，将直接影响滴定分析结果的准确度。 根据标准溶液和被测物质间反应 (滴定反应) 类型不同，滴定分析法可分为酸碱滴定法、配位滴定法、氧化还原滴定法和沉淀滴定法。酸碱滴定所用的指示剂大多数是可逆的，这有利于练习判断滴定终点。一定浓度的NaOH和HCl溶液互相滴定时，其滴定反应为 NaOH + HCl = NaCl + H2O反应达到计量点时：cNaOHVNaOH = cHClVHCl 由此，当NaOH和HCl溶液的浓度一定时，所消耗的溶液体积比 (VHCl/ VNaOH) 或(VNaOH /VHCl) 应是一定的。在指示剂不变的情况下，改变被滴定溶

4、液的体积，滴定至终点时此体积之比也应基本不变。借此，可以检验滴定操作技术和判断终点的能力。 酸碱指示剂一般是弱的有机酸或有机碱，其共轭酸碱具有不同的结构和颜色。当溶液的pH在一定范围内改变时，共轭酸碱相互发生转变，从而引起溶液颜色的变化。例如，酚酞指示剂是二元弱酸，当溶液的pH在8.0-10.0范围内增大时，酚酞则由其酸式结构转化为碱式结构，随之颜色由其酸式色 (无色) 转化为碱式色 (红色)。因此，酚酞是在弱碱性范围内变色的指示剂。又如，甲基橙是在弱酸性范围内变色的指示剂，其变色的pH范围 (简称变色范围) 为3.1-4.4，其酸式色为红色，碱式色为黄色。 HCl和NaOH溶液的相互滴定是强

5、酸强碱的滴定，达到计量点时溶液的pH = 7.00。当以0.1 mol/L NaOH溶液滴定同浓度的HCl溶液时，计量点前后 0.1%相对误差范围内溶液pH的变化范围 (称滴定突跃范围) 为4.30-9.70。为使终点误差小于 0.1%，以指示剂的变色范围全部或部分落在滴定突跃范围内作为选择酸碱指示剂的依据。换句话说，应选择可以在滴定突跃范围内变色的酸碱指示剂，如酚酞、甲基橙和甲基红 (变色范围pH = 4.4-6.2) 等。若以甲基橙为指示剂，用NaOH溶液滴定HCl溶液时，终点颜色变化由橙色 (pH = 4.0) 变黄色；而用HCl溶液滴定NaOH溶液时，则应以由黄色变橙色时为终点，若滴至

6、红色 (pH = 3.1)，将产生 0.2%以上的误差。如果用酚酞作指示剂，常用NaOH滴定HCl，这样终点时酚酞由无色变为微红色，易于观察，便于判断滴定终点。 为了严格训练学生的滴定分析基本操作，本实验选用甲基橙和酚酞指示剂，通过HCl与NaOH溶液相互滴定时体积比的测定，学会酸碱溶液的配制方法和判断滴定终点的方法。【实验仪器和试剂】仪器：酸式滴定管 (50 ml)、碱式滴定管 (50 ml)、移液管 (25 ml)、锥形瓶 (250 ml)、烧杯 (100 ml)、量筒 (10 ml，100 ml)、台秤、试剂瓶 (500 ml)试剂：NaOH (AR)、浓盐酸 (相对密度1.19)、甲基

7、橙指示剂 (0.2%水溶液)、酚酞指示剂 (0.2%乙醇溶液)【实验内容】1. 酸碱溶液的配制(1) 0.1 mol/L HCl溶液的配制：用洁净量筒量取浓盐酸2.5 ml倒入试剂瓶中，用水将其稀释至300 ml，盖上玻璃塞，摇匀。(2) 0.1 mol/L NaOH溶液的配制：称取NaOH 1.2 g于烧杯中，加50 ml水使之全部溶解，移入试剂瓶中，再加入250 ml水，用橡皮塞塞好瓶口，摇匀。2. 酸碱溶液的互相滴定(1) 洗涤酸式、碱式滴定管及移液管。将酸式滴定管涂凡士林油，并检查是否漏水。碱式滴定管的乳胶管如已老化，则更换新的，并检查玻璃珠大小是否合适，是否漏水。(2) 用NaOH溶

8、液润洗碱式滴定管2-3次，每次用5-10 ml，然后将NaOH溶液直接装入碱式滴定管中，调好零刻度。(3) 用HCl溶液润洗酸式滴定管2-3次，每次用5-10 ml，然后将HCl溶液直接装入酸式滴定管中，调好零刻度。(4) 用NaOH溶液滴定HCl溶液：用25 ml移液管量取HCl溶液置于锥形瓶中，加2-3滴酚酞指示剂，然后用NaOH溶液滴定至溶液刚刚呈现微红色，30 s内不褪色即为终点，记录读数。如此平行测定4次，要求所消耗NaOH溶液的体积最大值与最小值之差 (极差R) 小于0.04 ml。求出NaOH溶液体积的平均值，并计算 (VHCl/ VNaOH)。用NaOH溶液滴定HCl溶液 指示

9、剂 1234VHCl/ml25.0025.0025.0025.00VNaOH/mlVHCl/ VNaOH极差R/mlVNaOH平均值(x)(5) 用HCl溶液滴定NaOH溶液：由碱式滴定管以每秒3-4滴的流速，放出约20 ml (读准至0.01 ml) NaOH溶液至锥形瓶中，加1-2滴甲基橙指示剂，用HCl滴定到溶液恰好由黄色转变为橙色为止，记录所消耗HCl溶液的体积 (读准至0.01 ml)。由碱式滴定管再放出约2 ml NaOH溶液，继续用HCl溶液滴定至溶液由黄色变为橙色，记录终点读数。如此反复滴定练习数次，得到的体积读数即为累计体积。计算每次滴定的体积比 (VHCl/ VNaOH)，

10、其相对极差小于0.2%才算合格。用HCl溶液滴定NaOH溶液 指示剂 1234VNaOH/mlVHCl/mlVHCl/ VNaOH (xi)VHCl/ VNaOH ( x )相对极差(%) =(xmax-xmin)/x*100%(6) 参照上表的格式记录及整理实验数据。【说明】 本实验所配置的NaOH溶液并非标准溶液，仅限于在滴定操作练习中使用。【思考题】1. 滴定管和移液管应如何洗涤?使用前应如何处理？锥形瓶使用前是否要干燥？2. 移液管排空后遗留在流液口内的少量溶液是否应吹出？3. 每次滴定前，为何将滴定管读数的起点均要调到0.00刻度处？实验二 有机酸含量的测定【实验目的】 1. 掌握有

11、机酸含量的测定原理和方法，学会用标准法配制标准溶液的方法； 2. 学习容量瓶的正确使用方法，进一步熟练称量和滴定操作技术。【预习要点】 复习滴定分析仪器的使用方法和滴定操作要点，理解酸碱滴定法测定实际样品的基本原理和步骤。【知识介绍】 滴定分析法作为定量分析中的重要方法之一，通常用于常量组分的测定，即被测定组分的含量一般在1%以上，有时也可以测定微量组分 (含量0.01-1%)。该法准确度较高，一般情况下，其测定的相对误差在0.2%左右。 用滴定分析法测定被测物质的含量，通常包括两大步骤：配制标准溶液和测定样品。1. 标准溶液的配制根据试剂的性质不同，可选用直接法或间接法 (又叫标定法) 配制

12、标准溶液。(1) 直接法准确称取一定质量的试剂，溶解后用容量瓶定容。根据试剂的质量和溶液的体积计算该标准溶液的准确浓度。只有具备以下条件的试剂 (叫基准试剂或基准物质)，才能用直接法配制：(a) 在空气中很稳定；(b) 纯度足够高 ( 99%)，而杂质含量少到可以忽略；(c) 实际组成 (包括结晶水的含量) 与化学式相符；(d) 最好具有较高摩尔质量。(2) 标定法很多化学试剂不具备上述基准物质的条件，不能用直接法配制标准溶液。这时，可先配制成近似于所需浓度的溶液，然后用基准物质 (或者另一种物质的标准溶液) 来测定其准确浓度。这种利用基准物质或已知标准溶液来确定溶液的标准浓度的操作过程叫做标

13、定。本实验需要配制NaOH标准溶液。NaOH具有很强的吸湿性，易吸收CO2和水分，生成少量的Na2CO3，且含有少量的硅酸盐、硫酸盐和氯化物等，即NaOH不是基准物质。因此，不能用直接法配制，而只能先配制近似浓度的溶液，然后用邻苯二甲酸氢钾KHC8H4O4 (简称KHP) 标定。邻苯二甲酸氢钾是有机弱酸，它与NaOH的反应如下：根据反应的1:1计量关系，可按下式求得NaOH标准溶液的浓度：式中，mKHP为称取的邻苯二甲酸氢钾的质量 (g)；MKHP为邻苯二甲酸氢钾的摩尔质量 (204.22 g/mol)；VNaOH为滴定邻苯二甲酸氢钾溶液至终点时所消耗NaOH溶液的体积 (ml)；cNaOH为

14、NaOH标准溶液的浓度 (mol/L)。由于反应产物邻苯二甲酸钾钠属弱酸强碱盐，在水溶液中显弱碱性，故可选用酚酞为指示剂。酸碱标准溶液一般配成0.1 mol/L。浓度过高时，误差较大；浓度太稀，滴定突跃范围减小，指示剂变色不甚明显，也将引起误差。2. 样品的测定在用滴定分析法测定样品之前，首先要判断能否直接准确滴定。各类滴定分析方法，各有其不同的判断标准。例如，在cKa 10-8作为强碱直接准确滴定弱酸的判断依据。其中，c为弱酸的物质的量浓度，Ka为弱酸的离解常数。此时，分析结果的相对误差小于0.2%。有机酸大多系固体弱酸，如果它易溶于水，且符合上述滴定条件，则可在水溶液中用标准碱溶液直接准确

15、滴定，测得其含量。例如，草酸为二元弱酸，在水溶液中分两步离解，其Ka1 = 5.9 10 -2，Ka2 = 6.4 10 -5。假如草酸的浓度c为0.1 mol/L，则cKa110-8，cKa210-8，因此两步离解的H+均可被准确滴定。但是，由于其Ka1和Ka2相差不够大，不满足分步滴定的条件 (Ka1/Ka2) 105，只能一步被滴定到草酸盐。酒石酸、柠檬酸等有机酸均与草酸类似。本实验利用酸碱滴定原理，以NaOH标准溶液滴定有机酸试样溶液。由于滴定反应产物为弱酸强碱盐，终点时溶液显弱碱性，故选用酚酞作指示剂。溶液颜色由无色转变为微红色即为终点。根据NaOH标准溶液的浓度和滴定所消耗的体积以

16、及滴定反应计量关系，可计算出试样中有机酸的含量。【实验仪器和试剂】仪器：台秤、光电分析天平、锥形瓶 (250 ml)、量筒 (100 ml)、碱式滴定管 (50 ml)、烧杯 (100 ml)、容量瓶 (250 ml)、移液管 (25 ml)、试剂瓶 (500 ml)试剂：NaOH (AR)、酚酞 (0.2%乙醇溶液)、有机酸试样 (草酸或酒石酸、柠檬酸等)、邻苯二甲酸氢钾基准物 (在100-125 oC干燥1 h，稍冷后放入干燥器内冷却至室温，备用)【实验内容】1. 0.1 mol/L NaOH标准溶液的配制与标定(1) 配制 在台秤上称取约1.2 g NaOH放入烧杯中，加入50 ml新鲜

17、蒸馏水溶解后，转入带有橡皮塞的试剂瓶中，加水稀释至300 ml，摇匀。(2) 标定 用差减法准确称取0.4-0.6 g邻苯二甲酸氢钾3份，分别置于250 ml锥形瓶中，加25 ml水溶解后，加入1-2滴酚酞指示剂，用NaOH溶液滴定至溶液呈微红色，30 s内不褪色即为终点。记下消耗的NaOH溶液体积，计算NaOH溶液的浓度 (保留四位有效数字)。2. 有机酸含量的测定(1) 准确称取有机酸试样1份 (如草酸H2C2O42H2O约1.5 g)，置于小烧杯中，加适量水溶解后，定量转入250 ml容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。(2) 用25 ml移液管移取试样溶液于锥形瓶中，加酚酞指示剂1-2滴，

18、用NaOH标准溶液滴定至溶液呈微红色，30 s内不褪色即为终点，记下体积读数。平行测定2-3次，体积极差应小于0.04 ml。(3) 按下式计算有机酸HnA的含量，并以其平均值报告结果。式中，cNaOH为NaOH标准溶液的浓度 (mol/L)；VNaOH为滴定所消耗NaOH标准溶液的体积 (ml)；MHnA为HnA的摩尔质量 (g/mol)；mHnA为称取的有机酸试样的质量 (g)。【思考题】1. NaOH标准溶液可否用直接法配制，为什么？如何配制0.1 mol/L NaOH标准溶液？2. 如NaOH标准溶液在存放过程中吸收了空气中的CO2，对有机酸含量的测定有无影响？3. 如本实验选用草酸为

19、试样，若H2C2O42H2O失去一部分水，对测定结果有何影响？4. 如本实验选用酒石酸或柠檬酸为试样，问应分别称取试样多少克？5. 本实验中称取的基准物质邻苯二甲酸氢钾的质量范围是如何计算出来的？6. 欲用酸碱滴定法测定食用醋中醋酸的含量，能否直接准确滴定？实验三 自来水总硬度的测定【实验目的】 1. 学习配位滴定原理和水的总硬度的测定原理及方法； 2. 学习EDTA标准溶液的配制方法，了解金属指示剂的作用原理。【预习要点】 复习标定法配制标准溶液的方法；弄清水的总硬度的含义、测定原理及表示方法等内容。【知识介绍】 测定水的总硬度就是测定水中Ca、Mg的总量。硬度对工业用水影响很大，各种工业用

20、水对水的硬度都有不同的要求。例如锅炉用水，硬度较高的水要经软化处理达到一定标准后才能输入锅炉。饮用水硬度过高会影响肠胃的消化功能，对身体有害。我国卫生标准规定，饮用水的硬度 (以CaO计) 不得超过250 mg/L。 水的总硬度的测定，一般采用以铬黑T为指示剂的配位滴定法。在pH = 10的氨性缓冲溶液中，以铬黑T为指示剂，用EDTA (乙二胺四乙酸，用H4Y表示) 标准溶液直接滴定水中Ca和Mg的总量，然后把Ca和Mg的总量折合成CaO的量并换算为相应的硬度单位来表示。这一方法适用于饮用水、工业锅炉用水、地下水及没有严重污染的地表水硬度的测定。围绕这一方法，要弄清楚一下几个方面的问题：1.

21、EDTA标准溶液 EDTA是最常用的氨羧配位剂，其结构式为： 在溶液中EDTA具有双偶极离子结构，其中氨氮和羧氧具有很强的配位能力，几乎能与所有的金属离子配位。利用这一性质，用EDTA标准溶液滴定试样溶液中的待测金属离子，我们所说的配位滴定法通常就是指EDTA配位滴定法。 EDTA在水中的溶解度很小，在22 oC时，每100 ml水中只能溶解0.02 g EDTA。因此，通常用其二钠盐 (Na2H2Y2H2O；在22 oC时，每100 ml水中只能溶解11.1 g EDTA) 配制标准溶液，习惯上也称EDTA。EDTA与大多数金属离子形成1:1型配合物，计量关系简单，这是EDTA配位滴定法的优

22、点之一。EDTA标准溶液一般用标定法配制。标定EDTA溶液的基准物质有纯金属Zn，Cu，Pb和Bi，纯ZnO和CaO以及CaCO3，MgSO47H2O等，本实验采用CaCO3基准物。2. 指示剂的作用原理在配位滴定中，通常利用一种能与待测金属离子形成有色配合物的显色剂來指示滴定过程中金属离子浓度的变化，进而指示滴定终点，这种显色剂称为金属离子指示剂，简称金属指示剂。以本实验为例，在pH = 10的缓冲溶液中，用EDTA滴定金属离子M (Ca2+，Mg2+) 时，铬黑T (EBT) 指示剂的作用原理如下：滴定前： M + EBT (蓝色) M-EBT (紫红色) (溶液呈紫红色)滴定过程中： M

23、 + EDTA (无色) M-EDTA (无色) (溶液仍呈紫红色)滴定终点： M-EBT + EDTA M-EDTA + EBT (蓝色) (溶液呈指示剂颜色-蓝色)由此可见，滴定到计量点时，已与指示剂配位的金属离子被EDTA夺取而游离出指示剂，溶液的颜色则有金属离子与指示剂形成的配合物的颜色转变为指示剂本身的颜色而指示终点。这就要求金属离子与指示剂形成的配合物的颜色明显不同于指示剂本身的颜色。而金属指示剂通常又是有机弱酸，和酸碱指示剂一样，其本身的颜色与溶液的pH有关。例如，铬黑T为指示剂时，只有在pH = 8.0-11.0范围内滴定，终点颜色变化才最明显。铬黑T与Mg2+的显色灵敏度高于

24、与Ca2+的显色灵敏度，如果水样中没有或极少有Mg2+，则终点变色不够灵敏，这时应加入少许Mg-EDTA溶液，或者改用K-B混合指示剂。3. 水的硬度的表示方法 水的硬度有多种表示方法，各国采用的方法有所不同。我国最常用的表示方法是以度 (o) 计 (德国度)，1硬度单位表示十万份水中含有1份CaO，即1 L水中含有10 mg CaO为1o。水质分类：0-4o为很软的水，4-8o为软水，8-16o为中等硬水，16-30o为硬水，30o以上为很硬的水。4. 滴定条件 配位滴定在一定pH条件下，要加入缓冲溶液以控制溶液的pH。因为溶液的pH不仅影响终点变色的敏锐程度，而且直接影响M-EDTA配合物

25、的稳定性，从而影响滴定的准确度。同时，由于EDTA具有广泛的配位性，通常用控制溶液pH的方法来排除干扰，提高滴定的选择性。 本实验用标定法配制EDTA标准溶液，并以此标准溶液直接滴定自来水样品，测定自来水的总硬度。计算公式如下：式中，cEDTA为EDTA标准溶液的浓度 (mol/L)；VEDTA为滴定所消耗EDTA标准溶液的体积 (ml)；MCaO为CaO的摩尔质量 (g/mol)；V水样为所取自来水样的体积 (ml)。【实验仪器和试剂】仪器：台秤、万分之一分析天平、量筒 (100 ml)、烧杯 (250 ml)、表面皿、容量瓶 (250 ml)、移液管 (25 ml，100 ml)、锥形瓶

26、(250 ml)、酸式滴定管 (50 ml)、试剂瓶 (500 ml)试剂：乙二胺四乙酸二钠 (Na2H2Y2H2O) (AR)、HCl (1:1)、三乙醇胺 (1:1)、CaCO3基准物 (在120 oC干燥2 h，稍冷后放入干燥器内冷却至室温，备用)、铬黑T指示剂 (0.5%；0.5 g铬黑T溶于75 ml三乙醇胺和25 ml无水乙醇中)、K-B指示剂 (0.2 g酸性铬黑蓝K和0.4 g萘酚绿B溶于100 ml水中)、NH3-NHCl4缓冲溶液 (pH = 10，将20 g NHCl4溶于少量水中，加入100 ml浓氨水，用水稀释至1 L，混匀)【实验内容】1. 0.005 mol/LE

27、DTA标准溶液的配制与标定 (1) EDTA溶液的配制：在台秤上称取0.5-0.6 g EDTA 1份，用温热水溶解后稀释至300 ml。如溶液要保存，最好将溶液贮存在聚乙烯塑料瓶中。 (2) CaCO3标准溶液的配制：准确称取0.12-0.15 g CaCO3 1份，置于250 ml烧杯中，用少量水润湿，慢慢滴加1:1 HCl 5 ml，盖上表面皿，加热溶解，冷却后，用少量水冲洗表面皿，再定量转移至250 ml容量瓶中，加水稀释至刻度，摇匀。 (3) EDTA溶液的标定：用移液管移取25.00 ml CaCO3标准溶液于锥形瓶中，加入20 ml NH3-NHCl4缓冲溶液和2-3滴K-B指示

28、剂，用EDTA溶液滴定至溶液由紫红色变为蓝绿色，即为终点。平行滴定2-3次，计算EDTA溶液的准确浓度。式中，m CaCO3为称取的CaCO3基准物的质量 (mg)；M CaCO3为CaCO3的摩尔质量 (g/mol)；VEDTA为标定所消耗EDTA溶液的体积 (ml)； cEDTA为待求的EDTA标准溶液的浓度 (mol/L)。2. 自来水总硬度的测定 准确移取100.00 ml水样于锥形瓶中，加入1:1三乙醇胺溶液5 ml，NH3-NHCl4缓冲溶液5 ml，铬黑T指示剂2-3滴，用EDTA标准溶液滴定。近终点时慢滴并用力摇动，溶液由紫红色变为纯蓝色，即为终点。平行测定2-3次，计算水的总

29、硬度，以度 (o) 为单位报告分析结果。【说明】1. 水样中HCO3-，H2CO3含量较高时，可能慢慢析出CaCO3沉淀，使终点拖长，变色不 “敏锐”，可在滴定前加入2滴1:1 HCl酸化，煮沸以除去CO2。2. 水样中含有Fe3+，Al3+，Cu2+，Pb2+等干扰离子时，可加入三乙醇胺和KCN，Na2S等进行掩蔽。实验四 地下水和地面水中高锰酸盐指数的测定【实验目的】 1. 学习水体中高锰酸盐指数的含义及其测定方法； 2. 学习KMnO4标准溶液的配制和标定方法。【预习要点】 注意KMnO4标准溶液的配制和标定方法以及测定水样时滴定方式与以往实验的不同点。在理解水中高锰酸盐指数的含义及其测

30、定原理的基础上，注意关系本实验成败的关键操作。【知识介绍】 KMnO4是一种强氧化剂，它的氧化作用和溶液的酸度有关。在强酸性溶液中，KMnO4与还原剂作用，MnO4-被还原为Mn2+，其半反应如下： 0 = 1.51 V在微酸性、中性或弱碱性溶液中，MnO4-则被还原为MnO2 ( = 0.59 V)。利用KMnO4在强酸性溶液中的强氧化性，以KMnO4标准溶液作滴定剂测定试样中被测物质的含量的方法，称为高锰酸钾法。利用高锰酸钾法，可用直接滴定法和返滴定法分别测定还原性物质和一些氧化性物质；用间接滴定法还可测定某些非氧化还原性物质。因此，高锰酸钾法在实际工作中得到广泛的应用。纯的KMnO4溶液

31、是相当稳定的，但实际上KMnO4常含有少量MnO2和其他杂志，而且蒸馏水中也常含有微量的还原性物质，它们可与KMnO4反应慢慢析出MnO(OH)2沉淀，MnO2和MnO(OH)2又进一步促进KMnO4的分解。因此，KMnO4标准溶液一般用标定法配制。为了配制较稳定的KMnO4溶液，通常称取稍多于理论量的KMnO4，溶解在规定体积的蒸馏水中，经过加热、放置、过滤等操作，完全氧化并除掉溶液中可能存在的还原性物质，得到的KMnO4溶液贮存于棕色试剂瓶中，并置于暗处待测定。可以用做标定KMnO4溶液的基准物很多，如Na2C2O4，H2C2O42H2O，As2O3和纯铁丝等，其中以Na2C2O4最为常用

32、。在H2SO4溶液中，MnO4-与C2O42-的反应如下：反应的适宜温度为75-85 oC。根据反应的计量关系，有nMnO4- = 0.4 nC2O42-式中，n表示物质的量 (mol)。 因为MnO4-本身具有颜色，在滴定无色或浅色溶液时，可利用MnO4-自身的颜色 (可被察觉的最低浓度约为2 10-6 mol/L) 指示终点，称为自身指示剂。 水中高锰酸盐指数是反映水质污染程度的主要指标之一。其定义为：在一定条件下，用KMnO4定量氧化水中可还原性物质 (有机物或无机物) 所消耗的KMnO4的量，以每升多少毫克氧表示 (mg/L)。水中高锰酸盐指数的测定，采用高锰酸钾法。具体做法是：在酸性

33、水样中定量加入过量的KMnO4溶液V1 (ml)，加热使水中还原性物质充分与之作用，然后加入过量的Na2C2O4溶液，使其与剩余的KMnO4充分反应，过量的Na2C2O4再用KMnO4溶液返滴定 消耗V2 (ml)，即可计算水样的高锰酸盐指数。反应式如下：由于消耗1 mol KMnO4相当于消耗1.25 mol O2，因此，水中水中高锰酸盐指数的计算式为：式中，V水样为滴定所取水样的体积 (ml)。上述测定方法简捷，适用于生活饮用水、河水和地面水等污染不十分严重的水质的测定，测定范围是0.5-4.5 mg/L。工业废水和生活污水中含有较多复杂成分的污染物质，宜用重铬酸钾法测定化学需氧量 (简称

34、COD，仍用O2 mg/L 表示)。若水中COD大于10 mg/L，认为水质受到了较严重的污染。水样中Cl-含量大于300 mg/L，将使测试结果偏高。加水稀释，降低浓度或加入Ag2SO4可消除干扰。1 g Ag2SO4可消除200 mg Cl-的干扰。 不同条件下测得的高锰酸盐指数不同，必须严格控制反应条件。此外，取水样后应立即进行分析，如要放置，可加入少量CuSO4以抑制微生物对有机物的分解。【实验仪器和试剂】仪器：酸式滴定管 (50 ml)、移液管 (25 ml，100 ml)、吸量管 (10 ml)、容量瓶 (250 ml)、锥形瓶 (250 ml)、量筒 (10 ml，100 ml)

35、、烧杯 (100 ml)、试剂瓶 (500 ml)、万分之一分析天平试剂：H2SO4溶液 (1:3)、Na2C2O4基准物 (在100-105 oC干燥2 h，稍冷后放入干燥器内冷却至室温，备用)、KMnO4溶液 (0.02 mol/L；将3.2 g KMnO4溶于1 L水中，盖上表面皿，加热至沸并保持微沸状态1 h，放置2-3天后，用3号或4号微孔玻璃漏斗过滤，滤液贮存于棕色瓶中，备用)【实验内容】1. 0.002 mol/L KMnO4标准溶液的配制与标定 (1) KMnO4溶液的配制：用洁净量筒取30 ml 0.02 mol/L KMnO4溶液于试剂瓶中，用蒸馏水稀释至300 ml，摇匀

36、。(2) Na2C2O4标准溶液 (0. mol/L) 的配制：准确称取0.1675 g Na2C2O4基准物于小烧杯中，用少量水溶液，定量转入250 ml容量瓶中，加水稀释至刻度，摇匀。(3) KMnO4溶液的标定：用25 ml移液管准确移取Na2C2O4标准溶液于锥形瓶中，加入1:3 H2SO4溶液4 ml，加热至80 oC左右 (开始冒蒸气时的温度)，趁热用待标定的KMnO4溶液滴定。开始滴定速度要慢，待Mn2+产生后，可适当加快滴定速度，滴定到溶液呈微红色并持续30 s内不褪色即为终点。平行标定2-3次，计算KMnO4溶液的准确浓度。式中，V KMnO4为标定所消耗KMnO4溶液的体积

37、 (ml)。2. 水中高锰酸盐指数的测定 准确移取100.00 ml水样于锥形瓶中，加入1:3 H2SO4溶液5 ml，并由滴定管准确加入10.00 ml KMnO4标准溶液。立即加热至沸，从冒第一个大气泡开始计时，准确煮沸10 min。取下锥形瓶，冷却1 min后，准确加入10.00 ml Na2C2O4标准溶液，充分摇匀，此时溶液颜色逐渐转为无色。趁热用KMnO4标准溶液滴定至呈现稳定的微红色即为终点。平行测定2-3次，计算水样中高锰酸盐指数。 另取100.00 ml蒸馏水代替水样，重复上次操作，测定蒸馏水中高锰酸盐指数 (空白值)，并从水样测定结果中扣除。【说明】 地面水水样可从校内湖中

38、采集，地下水水样可取自来水 (属深井地下水)。【思考题】1. 高锰酸钾指数法中强酸型介质常用H2SO4溶液，而不用HCl或HNO3溶液，为什么？2. 水样中Cl-含量高时，对测定结果有何影响？如何消除Cl-的干扰？3. 用Na2C2O4标定KMnO4溶液适宜的温度是什么？温度过高或过低会有什么影响？实验五 邻二氮菲分光光度法测定Fe的条件的研究【实验目的】 1. 了解研究分光光度法测定条件的一般方法； 2. 学习测定微量Fe的通用方法。【预习要点】 复习分光光度法基本原理及基本操作要点。【知识介绍】 邻二氮菲是测定微量Fe的高灵敏、高选择性试剂，邻二氮菲分光光度法则是测定试样中微量Fe的通用方

39、法。在pH = 2-9的溶液中，邻二氮菲与Fe2+生成稳定的橘红色配合物： 橘红色该配合物的log K = 21.3 (20 oC)，508 = 1.1 104。邻二氮菲与Fe3+也能生成3:1的配合物，呈淡蓝色，其log K = 14.10。因此，在显色之前，需用盐酸羟胺或抗血酸将Fe3+还原成Fe2+：本法的选择性很高，相当于40倍Fe2+量的Sn2+，Al3+，Ca2+和Si32-，20倍的Cr3+，Mn2+，V (v)，PO43-，5倍的Co2+，Cu2+等均不干扰测定。分光光度法测定物质的含量时，工作波长，显色剂的用量，显色反应温度，显色时间，有色溶液的稳定性，溶液的酸度，反应进行的

40、完全程度，溶剂以及共存离子的干扰等直接影响测定的灵敏度和准确度。因此，必须通过实验选择确定最佳条件。例如，在选择最佳工作波长时，在其他条件不变的条件下，只改变波长测定吸光度，并绘制吸光度-波长关系曲线，如下图所示。此曲线叫吸收曲线，曲线上吸光度最大值所对应的波长称为最大吸收波长，用max表示。为得到高灵敏度，通常以max为工作波长；若在此波长下有干扰，则按“吸收最大，干扰最小”的原则选择适宜的波长作为工作波长。同样，可选择确定其他条件。图 吸收曲线本实验通过对邻二氮菲-铁 (II) 显色反应的几个基本条件实验，学习确定分光光度法测定条件的方法，并在所选条件下测定试样中铁的含量。【实验仪器和试剂

41、】仪器：722型分光光度计、烧杯 (50 ml)、容量瓶 (500 ml，50 ml)、量筒 (10 ml)、吸量管 (5 ml，1 ml)试剂：Fe(NH4)2(SO4)26H2O (AR)、浓H2SO4、10%盐酸羟胺水溶液 (两周内有效)、0.15%邻二氮菲水溶液 (温水溶解，避光保存，两周内有效)、NaAc (1 mol/L)、NaOH (1 mol/L)其他用品：精密pH试纸、镜头纸等【实验内容】1. 0.100 mg/mL Fe2+标准溶液的配制 先把5 ml浓H2SO4慢慢加到25 ml水中，然后准确称取0.3510 g Fe(NH4)2(SO4)26H2O溶于已准备好的H2SO

42、4溶液中，定量转移到500 ml容量瓶并用水稀释至刻度，摇匀。2. 邻二氮菲分光光度法测定Fe的条件的研究 (1) 吸收曲线的制作：用吸量管吸取1.00 ml 0.100 mg/ml Fe2+标准溶液置于50 ml容量瓶中，加入1 ml 10%盐酸羟胺溶液，摇匀，放置2 min。再加入1.00 ml 0.15%邻二氮菲溶液和3 ml 1mol/L NaAc溶液，加水至刻度，摇匀。用1 cm比色皿，以水为参比，在440-560之间，每隔10 nm测定一次吸光度。以波长为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制吸收曲线并确定适宜的工作波长。 (2) 显色剂用量的选择：用7个50 ml容量瓶，各加入1.00 m

43、l 0.100 mg/ml Fe2+标准溶液和1 ml 10%盐酸羟胺溶液，摇匀，放置2 min。分别加入0.10 ml，0.30 ml，0.50 ml，0.80 ml，1.0 ml，2.0 ml和4.0 ml 0.15%邻二氮菲溶液，再各加入3 ml 1 mol/L NaAc溶液，用水稀释至刻度，摇匀。用1 cm比色皿，以水为参比，在选定的工作波长下分别测其吸光度，以邻二氮菲的体积为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制吸光度-显色剂用量关系曲线，并根据曲线确定邻二氮菲的最佳用量。 (3) 有色溶液的稳定性：在50 ml容量瓶中，加入1.00 ml 0.100 mg/ml Fe2+标准溶液和1 ml

44、10%盐酸羟胺溶液，摇匀，放置2 min。再加入1.0 ml 0.15%邻二氮菲溶液和3 ml 1 mol/L NaAc溶液，用水稀释至刻度，摇匀。用1 cm比色皿，以水为参比，在选定的工作波长下分别测其吸光度，然后每隔一段时间 (5 min，10 min，30 min，1 h，1.5 h，2 h) 测一次吸光度。以放置时间为横坐标，吸光度为纵坐标绘制曲线，判断显色时间及显色后邻二氮-铁(II) 配合物的稳定性。在放置时，可进行其他实验。 (4) 溶液酸度的影响：取7个50 ml容量瓶，各加入1.00 ml 0.100 mg/ml Fe2+标准溶液和1 ml 10%盐酸羟胺溶液，摇匀，放置2

45、min。各加入1.0 ml 0.15%邻二氮菲溶液，摇匀。用吸量管分别加入1 mol/L NaOH溶液0.2 ml，0.5 ml、1.0 ml、1.5 ml、2.0 ml、2.5 ml、3.0 ml，用水稀释至刻度，摇匀。用1 cm比色皿，以水为参比，在选定的工作波长下分别测其吸光度，再用精密pH试纸 (最好用pH计) 测定各溶液的pH。以溶液的pH为横坐标，吸光度为纵坐标绘制曲线。并根据曲线确定适宜的pH范围。3. 邻二氮菲分光光度法测定Fe (1) 工作曲线的制作：取6个50 ml容量瓶，用吸量管分别加入0.100 mg/ml Fe2+标准溶液0.00 ml、0.20 ml、0.40 ml

46、、0.60 ml、0.80 ml、1.0 ml，各加入1 ml 10%盐酸羟胺溶液，摇匀，放置2 min。再各加入1.00 ml 0.15%邻二氮菲溶液和3 ml 1 mol/L NaAc溶液，用水稀释至刻度，摇匀。用1 cm比色皿，以试剂空白为参比，在选定的工作波长下分别测其吸光度。以Fe2+标准溶液的体积 (ml) 为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制工作曲线。 (2) Fe含量的测定：吸取5.00 ml待测试样溶液2份，分别置于50 ml容量瓶中，然后与制作工作曲线相同的方法显色，定容，测定吸光度并取平均值。在工作曲线上查出相应的体积Vx，计算试液中Fe的含量：【说明】1. max与有色物质的浓度无关。本实验内容二之1和3中所需的待测溶液可不单独配制，而直接使用内容三之1中相应的或除参比之外的任意溶液。2. 本实验内容二包括了分光光度法的基本条件实验，可根据课时选作其中的部分内容以学习方法。【思考题】1. 本实验中加入盐酸羟胺的目的是什么？写出反应方程式。2. 根据自己的实验结果，计算工作波长下的摩尔吸光系数。3. 本实验中，若随意改变加入试剂的顺序，是否影响测定结果？专心-专注-专业