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(lái)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(guò)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?？谛　⒌状?，有利于滴定過(guò)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(zhǎng)、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(guò)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(zhǎng)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(guò)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(lái)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(zhǎng)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(wú)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(rùn)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(zhǎng)浸泡時(shí)間，也可將器皿充滿鉻酸洗液，長(zhǎng)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(lái)水洗滌三遍，洗滌過(guò)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(guò)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(lái)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(lái)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(guò)來(lái)，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(lái)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(lái)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(lái)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(rùn)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(lái)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(rùn)洗滴定管兩次或者三次，每次用5～10mL標(biāo)準(zhǔn)溶液。潤(rùn)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(rùn)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(guò)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(lái)源之一。每一個(gè)滴定數(shù)據(jù)的獲得，都需經(jīng)過(guò)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(wú)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(wú)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(guò)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(wú)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(guò)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(guò)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(wú)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(wú)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(guò)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(lái)說(shuō)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(lái)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(zhǎng)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?。ㄗ螅┖头懦觯ㄓ遥┤芤? 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(lái)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(rùn)洗三次，以除去管內(nèi)殘留的水分。 移液管的潤(rùn)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(rùn)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(lái)，使溶液從尖嘴排出。對(duì)于25mL移液管，可以使用5-10mL溶液潤(rùn)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(lái)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(lái)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(lái)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，屬正常現(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(zhǎng)期保存，應(yīng)轉(zhuǎn)入試劑瓶中保存。當(dāng)容量瓶長(zhǎng)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(yè)碼的實(shí)驗(yàn)記錄本，不得撕去任何一頁(yè)。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(guò)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(lái)。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(guò)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(lái)；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(guò)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(lái)，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(shuō)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(guò)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(lái)。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(wèn)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(wèn)題、解決問(wèn)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(guò)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(guò)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(lái)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(guò)反復(fù)練習(xí)，使學(xué)生學(xué)會(huì)通過(guò)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(guò)所消耗鹽酸和氫氧化鈉的體積比來(lái)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(shuō)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(wú)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(guó)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。可選用甲基橙為指示劑，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(zhǎng)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(wú)水碳酸鈉和硼砂等。本實(shí)驗(yàn)以采用無(wú)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(wú)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礊榻K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(wú)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(wú)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(zhǎng)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(wú)臭，無(wú)味。 318.32 8.2(無(wú)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(guò)量的濃NaOH并加熱，將NH4+以NH3的形式蒸餾出來(lái)。用過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)程十分繁瑣耗時(shí)。 實(shí)驗(yàn)四 自來(lái)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(guó)表示方法有所不同，我國(guó)目前采用將水中鈣、鎂離子的總量折算成 CaCO3含量來(lái)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(lái)表示總硬度（單位為德國(guó)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- >