WB01 定量化學分析實驗講稿

1、實驗一基本操作一、定量化學分析實驗的目的和要求1、實驗目的分析化學是一門實踐性很強的學科，分析化學實驗是學習分析化學的一個重要環(huán)節(jié)，因此定量化學分析實驗獨立設課。學生通過實驗應達到下述目的：（1）正確、熟練地掌握定量化學分析實驗的基本操作技術，充實實驗基本知識，學習并掌握典型的分析方法。（2）充分運用所學的分析化學理論知識指導實驗，提高實驗技術、動手能力和統籌能力。（3）確立“量”的概念、“誤差”（尤其是相對誤差）的概念和“有效數字”的概念，了解并掌握影響分析結果的關鍵環(huán)節(jié)，學會正確、合理地選擇實驗條件和實驗儀器，以保證實驗結果的可靠性。正確掌握實驗數據的處理方法。（4）訓練和考查理論聯系實際

2、、獨立分析和解決實際問題的能力。（5）培養(yǎng)良好的實驗習慣、嚴謹的科學態(tài)度和實事求是的科學作風。（6）整個實驗課的過程中，都著重于培養(yǎng)科學工作者應有的基本素質。為以后從事科研工作打下良好的基礎。所以，學習者應珍視每堂實驗課的學習機會。2、實驗要求定量分析實驗，它有別于一般觀察實驗現象、驗證某一化學反應的化學實驗。它強調的是，每次實驗中應對所測試樣，獲得準確可靠的分析測定結果。為此，要求實驗者，在整個分析實驗過程中，始終樹立一個“量”的觀念。因為，每個實驗都由多個操作步驟所構成，而每一步操作都可能對測定結果帶來影響，產生誤差。例如，稱量、試樣分解、試液轉移、分析測定和數據處理等等環(huán)節(jié)中，如不注意規(guī)

3、范操作或粗心大意、馬虎了事，都將造成實驗的最后結果不正確。為達到上述教學目的，提出以下要求：（1）分析結果要準確。為此，實驗過程中一定要認真操作，要做到“手到、眼到、心到”。（2）必須有專門的實驗記錄本，用于寫預習報告及記錄所有實驗數據：課前必須進行預習，理解實驗原理，熟悉實驗步驟，明確實驗順序，做好必要的預習記錄。未預習者不得進行實驗。預習報告要求簡單、明了、重點突出。（寫在實驗報告紙上，老師批閱，存檔）所有實驗數據，尤其是各種測量的原始數據，必須隨時記錄在實驗記錄本上，不得記在其他任何地方，不得涂改原始實驗數據（實事求是）。（3）保持室內安靜，以利于集中精力做好實驗。保持實驗臺面清潔，儀器

4、擺放整齊、有序。（4）注意節(jié)約使用試劑、純水及自來水等。比如，洗儀器用水要遵循“少量多次”的原則。（5）愛護儀器，并保管好儀器，做好儀器使用登記。（6）每次實驗完成后，須登記好實驗結果后才能離開實驗室。二、熟悉電子分析天平的基本操作，掌握減量法稱樣的技術三、介紹滴定管的使用1、滴定管的準備（洗滌、檢漏及處理方法）2、裝液（滴定管氣泡的清除、初讀液面的調整、讀數的正確方法）3、滴定操作（酸式、堿式及操作注意事項）實驗4-1 酸堿標準溶液的配制與標定1 基本原理酸堿滴定法是以酸堿反應為基礎的滴定分析方法，一些能與酸或堿起定量反應的物質，在反應等計量點具有明顯pH值變化時，均可用酸堿滴定法測定。酸堿

5、滴定法常用的標準溶液是鹽酸溶液和氫氧化鈉溶液。由于濃鹽酸易揮發(fā)，固體的氫氧化鈉容易吸收空氣中水分和CO2，因此，一般先將它們配成近似需要濃度的溶液，然后選用適當的基準物質標定其準確濃度。酸堿滴定法的標準溶液，通常只要標定其中一種即可，另一種濃度則可進行兩者的相互滴定，由兩者的體積比計算出來。本實驗選用鄰苯二甲酸氫鉀來標定NaOH溶液。滴定產物是呈弱堿性的C8H4O42，選用酚酞作指示劑。鹽酸濃度可通過HCl和NaOH的相互滴定，由兩者的體積比計算出來。2. 試劑： 用量筒取加鹽酸和蒸餾水（試劑瓶無刻度）。3. 酸堿溶液的相互滴定31 操作步驟: 要求掌握好終點的確定（注意觀察顏色的突變）和結果

6、的精密度。32 酸堿滴定管的使用（講解+示范）酸堿滴定管的準備、操作溶液的裝入（潤洗、氣泡的排除）、滴定管的讀數（必須讀到小數點后第二位，即估計到0.01mL）、滴定管的操作方法、滴定操作方法。4. NaOH溶液濃度的標定4.1 操作步驟4.2 光電天平的使用及差減法稱量方法：可讓一同學操作，其他同學進行判斷并隨時糾正，教員講評。要點：（1）粗稱（臺秤） （2）稱量瓶拿法、用稱量瓶倒物體方法 （3）取放物體、旋轉升降鈕及機械加碼時，動作要輕。 （4）稱量時，待標尺穩(wěn)定后，再讀數。 （5）使用完天平后，將儀器恢復原樣（將物體取出，砝碼放回砝碼盒中，關好邊門，將環(huán)碼指數盤恢復到零位置）。5. 注意

7、事項（1） 滴定管是否有漏滴現象？（2） 滴定管尖端部分是否有氣泡存在？（3） 實驗報告內容包括： 實驗原理（用自己的語言簡潔、中肯地表達出來）； 步驟、數據處理（按照書上144-145頁的格式書寫）； 誤差分析 思考題實驗4-2 銨鹽中氮含量的測定1 講評實驗4-1中出現的問題：（1） 某些同學的實驗臺和實驗柜中物品擺放無序，出現了碰倒、摔壞儀器的情況。（2） 公用實驗臺上有亂扔稱量紙、藥品的現象；（3） 蒸餾水使用較浪費；（4） 天平使用完后未復原，還有砝碼在稱盤上。裹稱量瓶的紙條也隨手扔在天平旁邊，未歸還原位置；（5） 分析結果精密度較差的同學，應分析誤差的原因。2 實驗內容2.1 原理

8、間接滴定法之甲醛法：簡便快速，廣泛使用。銨鹽是重要的化工原料，也用作化肥，其中對農作物的有效成分是氮，工業(yè)生產中常用甲醛法酸堿滴定測定銨鹽中的含氮量。這些銨鹽是強酸弱堿鹽，它們易溶于水，但NH4+的酸性太弱（Ka=5.6×10-10），直接用NaOH標準溶液滴定有困難。 當銨鹽與甲醛反應時，可生成質子化的六次甲基四胺和游離的H+，如下反應：4NH4+ + 6HCHO = (CH2)6N4H+ + 3H+ + H2O 此反應定量進行，所生成的(CH2)6N4H+ (Ka=7.1×10-6 ) 和H+可用NaOH溶液直接滴定，以酚酞作指示劑，滴定至溶液呈穩(wěn)定的微紅色時，即為終點

9、。4NH4+ (CH2)6N4H+ + 3H+ 4 NaOH1 14mol NH4+置換出4mol H+，消耗4mol NaOH，即1mol NH4+與1mol NaOH相當。根據此點，可列出氮含量求算的計算式。2.2 試劑： 市售甲醛（40%）2.3 甲醛溶液的預處理（ 提問：為什么要進行此步？）2.4 銨鹽試樣含氮量測定（1） 提問：測定含氮量所消耗的NaOH溶液的體積，應從哪步開始讀數？ 快近終點時，顏色變化為什么是紅黃淡紅色？（2） 講解：容量瓶、移液管的正確使用3. 注意事項（1） 記好自己所稱銨鹽試樣的標號（稱量瓶上）；（2） 預習實驗4-4；（3） 實驗完成后，將剩余HCl和Na

10、OH溶液中和后，倒入下水道。實驗4-4 水的總硬度的測定1 講評2 實驗內容2.1 原理水的硬度是一種比較古老的概念，最初是指水沉淀肥皂的能力，使肥皂沉淀的主要原因是水中鈣鎂離子的總濃度。硬水對工業(yè)影響很大。例如，作為鍋爐用水生成的鍋垢影響傳熱，浪費燃料，堵塞管道等等。各種工業(yè)對水的硬度都有一定的要求。硬水都要進行軟化處理才能在工業(yè)上使用。飲用硬度過高的水會影響腸胃消化功能。采用絡合滴定法測量鈣、鎂含量，方法簡便快速。在pH=10的氨性緩沖溶液中，以鉻黑T（EBT）為指示劑用EDTA直接滴定水中的鈣、鎂，直至溶液由紫紅色轉變?yōu)樘m色即達終點。由于EBT與Ca、Mg形成的絡合物穩(wěn)定性不同：KMg-

11、EBT >KCa-EBT。由于EBT與Mg2+顯色反應的靈敏度高，與Ca2+ 顯色反應的靈敏度低，所以當水樣中Mg2+含量較低時，用EBT作指示劑往往得不到敏銳的終點。這時可在未標定的EDTA標準溶液中加入適量Mg2+，或在緩沖溶液中加入一定量MgEDTA鹽，利用置換滴定法原理改善終點。置換反應： MgY + Ca2+ CaY + Mg2+ Mg2+ + EBT = Mg-EBT Mg-EBT（紫紅色） + Y = MgY + EBT（蘭色）2.2 試劑（1） EDTA：乙二胺四乙酸二鈉鹽的溶液（2） CaCO3標準溶液：應防止反應太快，使溶液濺出。反應完后，應用蒸餾水將表面皿背面吹洗3

12、-4遍。（3） Mg-EDTA溶液： 思考題3。2.3 EDTA溶液的標定 提問：加入Mg-EDTA的作用？2.4 水樣的分析3 注意事項 絡合滴定確定終點的反應是置換反應，速度較慢，因此臨近終點時要充分振蕩，滴定速度放慢，以防滴過。實驗4-8 銅鹽中銅的測定（碘量法）1 講評2 實驗內容2.1 原理碘量法是無機物和有機物分析中應用都比較廣泛的一種氧化還原滴定法。很多含銅物質（銅礦、銅鹽、銅合金）中銅含量的測定都采用間接碘量法。其測定依據是：在中性或弱酸性（pH34）的條件下，Cu2+可以被KI還原為CuI，并定量析出I2。反應產生的I2以淀粉為指示劑，用Na2S203標準溶液滴定至藍色消失時

13、為終點。由于Na2S203溶液不穩(wěn)定，易分解，使用前需要標定。通常用K2Cr2O7作基準物質標定Na2S203溶液的濃度。K2Cr2O7先與KI反應析出I2，析出的I2再用K2Cr2O7溶液滴定。Cr2O72-與I-反應較慢，為了加快反應速度，保證反應的定量進行，通常把酸度控制在0.2-0.4M（強酸條件），暗處放置5分鐘，使反應完全。還有加大I-的濃度，生成I3-離子。Question：反應為什么應在弱酸性或中性溶液中進行？堿性條件下發(fā)生副反應，使結果偏低。強酸條件下，使結果偏高。 KI為什么要過量？ I-不僅是還原劑，也是Cu+的沉淀劑和I2的絡合劑。加入過量的KI，一是為了加快反應的速度

14、和提高反應的完全程度。二是，I-與I2形成I3-，增大I2溶解度，降低I2揮發(fā)性。 臨近終點時為什么要加入KSCN或NH4SCN？2.2 試劑Na2S203溶液：分解原因是由于CO2、O2、微生物及光線的作用。配制時使用新煮沸過已冷卻的蒸餾水，棕色瓶保存。2.3 Na2S203溶液標定碘量法滴定最好使用碘量瓶，或用錐形瓶+表面皿。即可防止生成的I2揮發(fā)，也可以減少I-被空氣中O2氧化。光線也會促使I-的氧化，所以放在暗處。 加水稀釋原因：稀釋主要是為了使溶液的酸度降低，使用于Na2S203滴定I2（pH34）。 為防止I2的揮發(fā)，剛開始滴定時速度可以稍快，但要避免劇烈搖動，即慢搖快滴?？斓浇K點

15、時，要慢滴，以防滴定過量。 淀粉指示劑應在滴定終點前加入。 滴定結束后，如果溶液放置5分鐘之內變蘭色，實驗失敗，應重做。2.3 銅鹽中銅含量的測定 NH4SCN應在接近終點時加入。 生成的CuI沉淀往往略帶粉紅色，這與沉淀顆粒大小有關。實驗4-10 氯化物含量的測定（莫爾法）1 講評2實驗內容2.1 原理 利用沉淀滴定法測定氯化物中氯含量，包括莫爾法、佛爾哈德法和法揚司法三種。莫爾法是在中性或弱堿性（pH 6.510.5）溶液中，以K2CrO4為指示劑，用AgNO3標準溶液直接滴定Cl-，稍過量的AgNO3與K2CrO4反應生成磚紅色沉淀以指示終點。 從AgCl和Ag2CrO4的溶度積比較得：Ag2CrO4比AgCl溶度積小，但Ag2CrO4溶解度比AgCl反而大。所以用滴定時，溶液中先析出AgCl沉淀，過量的Ag-再與CrO42-生成磚紅色沉淀。 提問： （1）為什么莫爾法滴定時，溶液酸度必須控制在6.510.5？ 酸性太強，Ag2CrO4會溶解，無法指示終點。Ag2CrO4 + H+ 2Ag+ + HCrO4- 堿性太強，A