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分析化学实验指导书实验一、混合碱含量的测定【任务要求】1. 学会用双指示剂法测定混合碱中各组分的含量的原理和方法。2. 进一步熟练掌握滴定分析操作技术以及滴定终点的判断。（查阅资料了解测定混合碱的分析意义）【测定原理】混合碱是Na2CO3与NaOH或Na2CO3与NaHCO3的混合物，对于上述混合物中的各组分的测定，通常有两种方法：（1）氯化钡法；（2）双指示剂法。这两种方法中，双指示剂法比较简单，但因其第一计量点酚酞变色不敏锐，误差较大。氯化钡法虽多几步操作，但较准确。这两种方法均是国际公认的对化工产品烧碱或纯碱进行质量检定的标准分析方法。本任务以NaOH与Na2CO3的混合物作为检测试样，采用双指示剂法进行测定。所谓双指示剂法就是指在同一份试液中采用两种指示剂，利用其在不同计量点时的颜色变化来确定组分含量的方法。测定原理是：在混合碱的试液中加入酚酞指示剂，用HCl标准溶液滴定至溶液红色褪去，为第一计量点，消耗HCl标准溶液V1。此时试液中所含NaOH被完全中和，Na2CO3也被滴定成NaHCO3，反应如下：(酚酞，V1)NaOH + HCl = NaCl + H2ONa2CO3 + HCl = NaCl + NaHCO3再加入甲基橙指示剂，继续用HCl标准溶液滴定至溶液由黄色变为橙色，为第二计量点，消耗HCl标准溶液V2。此时NaHCO3被中和成H2CO3，反应如下：NaHCO3 + HCl NaCl + H2O + CO2 （甲基橙，V2）根据V1和V2的大小，可以判断出混合碱的组成，并能计算出混合碱中各组分的含量。（1）若V1V2，试液为NaOH和Na2CO3的混合物。 其中，用于中和NaOH的HCl标准溶液体积为V1V2；而用于中和Na2CO3的HCl标准溶液体积为2V2。（2）若V1V2，试液为Na2CO3和NaHCO3的混合物。其中，用于中和Na2CO3的HCl标准溶液体积为2V1；而用于中和NaHCO3的HCl标准溶液体积则为V2V1。【试剂和仪器】试剂： HCl标准溶液（0.10 molL-1，学生自配）、甲基橙指示剂（1gL-1）、酚酞指示剂（2 gL-1）、混合碱试样（NaOH和Na2CO3混合物）仪器：滴定管、锥形瓶、分析天平。【测定步骤】1. 0.10 molL-1 HCl标准溶液的配制与标定HCl标准溶液的配制方法与标定方法同任务1.2. 试样溶液的制备准确迅速称取混合碱试样1.0g，准确至0.0001g，置于250mL烧杯中，加入少量无CO2的蒸馏水，搅拌使其充分溶解，定量转移至250mL容量瓶中，稀释，定容，摇匀。3. 测定准确移取25.00mL混合碱液于250mL锥形瓶中，加23滴酚酞指示剂，以0.10 molL-1HCl标准溶液滴定至由红色刚好变为无色，为第一终点，记下所消耗的HCl标准溶液的体积V1；然后再加入2滴甲基橙指示剂，继续用HCl标准溶液滴定至溶液由黄色恰变为橙色，为第二终点，记下所消耗的HCl标准溶液的体积V2。平行测定三次，根据V1、V2计算出各组分的含量。【结果计算】实验二、铅铋合金中Bi3+、Pb2+含量的连续测定【任务要求】1. 掌握EDTA标准溶液的配制与标定方法。2. 了解合金试样的酸溶解技术。 3. 掌握用控制酸度进行Pb和Bi连续配位滴定的原理和方法。4. 熟练掌握滴定分析基本操作技术。5. 能正确记录实验数据并计算测定结果【测定原理】Bi3+与EDTA的配合物远比Pb2+与EDTA的配合物稳定（lgKBiY = 27.9，lgKPbY = 18.0），因此可以用控制酸度的方法在同一份试液中连续滴定Bi3+和Pb2+。二甲酚橙在pH6时显黄色，但Bi3+、Pb2+与形成的配合物显紫红色，故可作为连续滴定的指示液。首先，调节试液的酸度为pH1，加入二甲酚橙指示液后，试液呈现二甲酚橙铋配合物的紫红色，用EDTA标准溶液滴定至试液呈亮黄色，即可测得Bi的含量。然后，加入六亚甲基四胺溶液，使试液的酸度为pH5，此时Pb2+与二甲酚橙形成紫红色的配合物，再用EDTA标准溶液滴定至试液变为亮黄色，由此可测得Pb的含量。【试剂与仪器】试剂：EDTA标准溶液（0.02 molL）、HNO3溶液（1+1）、二甲酚橙指示液（0.2%）、六亚甲基四胺溶液（15%），BiPb混合试液（含Bi3+、Pb2+ 各约0.01molL-1）：称取4.8g Bi(NO3)3和3.3g Pb(NO3)2， 加入盛有30mLHNO3（1+1）溶液的烧杯中，在电炉上微热溶解后，稀释至1L。仪器：分析天平、滴定管、容量瓶、锥形瓶、试剂瓶、烧杯【测定步骤】1.0.02 molL-1EDTA标准溶液的配制与标定【配制方法】（cEDTA=0.015 molL -1 ）称取5.6g EDTA二钠盐，置于烧杯中，加入约200mL水，加热溶解，过滤，稀释至1L, 转入聚乙烯塑料瓶中，摇匀。【标定方法】1. 以纯Zn为基准物质标定 （1）Zn2+ 标准溶液的配制 （cZn = 0.02 molL -1）：准确称取金属Zn 0.30.4g （精确至0.0001g），置于250mL烧杯中，盖好表面皿，逐滴加入10mL HCl （1+1），必要时微热使之溶解，冷却后，定量转入250mL容量瓶中，稀释，定容，摇匀。 （2）EDTA溶液的标定：准确移取25.00mLZn2+ 标准溶液，置于250mL锥形瓶中，加水约30mL，加入二甲酚橙指示剂12滴，滴加NH3 H2O溶液（1+1）至溶液由黄色刚好变为橙色，然后加5mL六亚甲基四胺缓冲溶液，用待标定的EDTA溶液滴定至溶液由紫红色恰变为亮黄色，即为终点。平行三次测定。根据Zn的质量和消耗的EDTA标准滴定溶液的体积即可求得EDTA标准滴定溶液的物质的量浓度。【结果计算】 注：此条件下，除了金属Zn, 还可以采用ZnO、ZnCl2等基准物质标定EDTA。2. Bi3+和Pb2+含量的测定准确移取25.00mL上述试液于250mL锥形瓶中，加23滴二甲酚橙指示液，用EDTA标准溶液滴定至试液由紫红色变为亮黄色，即为测Bi3+的终点，记录EDTA消耗的体积为。向上述试液中另加10mL六亚甲基四胺溶液，此时溶液又变为紫红色，继续用0.02 molL-1EDTA标准溶液滴定至试液呈亮黄色，即为测Pb2+的终点，记录EDTA消耗的体积为。平行测定三次，计算试样中Pb2+和Bi3+的质量分数，以g L-1计。【结果计算】：实验三、 水泥熟料中Fe2O3、Al2O3含量的测定【任务要求】1. 理解并掌握金属离子选择性滴定原理及条件。2. 掌握金属指示剂的作用原理，适宜pH范围及指示剂的选择。3. 熟练掌握滴定分析基本技术。4. 学习酸溶法制备试样溶液的制备方法。5. 学习并掌握配位滴定分析条件的控制方法。（查阅资料：了解在硅酸盐工业分析中，Fe2O3 与Al2O3的分析意义）【方法提要】1. 测定Fe2O3： 用EDTA配位滴定铁时，必须避免共存铝离子的干扰，控制pH=1.82.0，用EDTA直接滴定铁，铝基本上不影响测定。为加速铁的配位，溶液应加热至（6070）之间。2. 测定Al2O3：在pH = 4时，过量的EDTA可定量配位铝。【试剂与仪器】试剂：EDTA标准滴定溶液（0.015 molL-1）、CuSO4标准滴定溶液、HAc-NaAc缓冲溶液（pH 4.3）、PAN 指示剂、磺基水杨酸钠指示剂仪器：分析天平、酸碱滴定管、烧杯、温度计、精密pH试纸、电炉【测定步骤】1. CuSO4标准滴定溶液（0.015molL-1）的配制与标定：（1）配制称取3.7g CuSO45H2O于烧杯中，溶解后加入45滴H2SO4（1+1），稀释到1L，摇匀。（2）标定从滴定管中缓慢放出10.0015.00mLEDTA标准滴定溶液于300mL烧杯中，加水稀释至约150mL，加入15mLpH4.3的HAc-NaAc缓冲溶液，加热至沸，取下稍冷，加入45滴PAN指示剂，用CuSO4标准溶液滴定至亮紫色。2. 试样溶液的制备 准确称取1.0g熟料，精确至0.001g，置于300ml烧杯中。加少量的水润湿，盖上表面皿，加40mLHCl（1+1），1ml浓HNO3分次数加。电炉上微热5min，冷却，移入500mL容量瓶中。用蒸馏水淋洗烧杯壁数次，并将洗液一起转入容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。此液为试样溶液。3. 测定Fe2O3吸取25. 00mL已制备好的试样溶液于300ml的烧杯中，用水稀释至100mL，以氨水（1+1）调节pH至1.82.0（用精密试纸检验），将溶液加热至(6070)，加入10滴磺基水杨酸钠溶液，在不断搅拌下，用0.015 molL-1的EDTA标准滴定溶液缓慢滴定至溶液呈亮黄色。4. 测定Al2O3在滴定铁后的溶液中，准确加入EDTA标准滴定溶液1015mL （加入的体积记为V1），加热至(6070)，用氨水（1+1）调节溶液的pH至33.5，加入15mL HAcNaAc缓冲溶液，煮沸12min，取下稍冷，加入45滴PAN 指示剂，用CuSO4标准滴定溶液至溶液呈现亮紫色。记下消耗硫酸铜标准溶液的体积V2。【结果计算】：（1） EDTA标准溶液与CuSO4标准溶液的体积比:（2） Fe2O3的质量分数：或 （3） Al2O3的质量分数：或 注：式中0.64为TiO2对Al2O3的换算系数。M Al2O3/2M TiO2 = 101.9/159.8=0.63800.64【注意事项】1. 用精密pH试纸测定pH=2.0即相当于pH计上测得pH=1.8，若超过此值时，因受Al3+干扰使结果偏高，此处可采取下法调节pH值：加入氨水（1+1）至出现白色沉淀后，再慢慢滴加HCl(1+1)，使沉淀刚刚消失时，即pH=1.82.0。2. 滴定Fe3+时，终点温度应为6070，若低于60，EDTA与Fe3+反应缓慢，使终点不明显，容易滴过量，使结果偏高。3. 滴定Al3+时，EDTA不易过量太多，否则终点颜色太深（蓝紫色）。4. 滴定Al3+时，加热的目的是使Al3+、TiO2+与EDTA能够充分配位，并防止PAN僵化。通常在90开始滴定，滴定完毕时温度不低于75。此处可用温度计掌握。实验四、双氧水含量的测定【任务要求】1. 学习用KMnO4法测定双氧水中H2O2含量的原理及方法。2. 学习并掌握KMnO4法滴定操作技术及终点的判断方法。（查阅资料：H2O2有哪些重要性质？使用时应注意些什么？）【测定原理】商品双氧水中的H2O2可用KMnO4标准溶液直接滴定，在稀硫酸中H2O2与KMnO4的反应如下：5H2O2 + 2MnO4- + 6H+ 2Mn2+ + 5O2 + 8H2O滴定开始时，反应速率较慢，但当Mn2+生成后，由于Mn2+的催化作用，使反应速率加快。【试剂与仪器】试剂： H2SO4（1+3）、KMnO4标准滴定溶液（0.02molL-1）、Na2C2O4（优级纯）仪器： 分析天平、棕色酸式滴定管、移液管、锥形瓶、电炉、棕色试剂瓶。【测定步骤】1. KMnO4标准滴定溶液的配制与标定市售高锰酸钾常含有MnO2及其他杂质，纯度一般为99%99.5%，达不到基准物质的要求，蒸馏水中也常含有少量的还原性物质，高锰酸钾会与之逐渐反应生成MnO(OH) 2，从而促使高锰酸钾溶液进一步分解。所以KMnO4标准溶液不能直接配制，通常先配制成近似浓度的溶液后再进行标定。【配制方法】（cKMnO4 = 0.1 mol L-1）称取5.69g KMnO4，置于400mL烧杯中，溶于约250mL水，加热至沸并保持微沸数分钟，冷却至室温，用耐酸漏斗（G4型）或垫有一层玻璃棉的漏斗将溶液过滤于1L棕色瓶中，再用新煮沸过的冷水稀释至1L，摇匀，于暗处放置23天后标定。标定KMnO4的基准物质有很多，Na2C2O4、H2C2O42H2O、（NH4)2Fe(SO4) 26H2O、As2O3和纯铁丝等。其中Na2C2O4最常用，因它易提纯，不含结晶水，性质稳定，在105110下烘干约2小时，冷却后就可以取用。在H2SO4介质中，MnO4-与C2O42的反应为：2MnO4- +5C2O42-+ 16H+ Mn2+ 10CO2 + 8H2O【标定方法】称取约0.5g已于105 110下烘干约2h草酸钠（Na2C2O4，基准物），精确到0.0001g，置于250mL锥形瓶中，加入约150mL水，20mL硫酸（1+1），加热至70 80，用KMnO4标准滴定溶液滴定至微红色出现，并保持30s不变色。平行测定三次。【结果计算】【注意事项】为使标定准确，要注意以下几个反应条件：（1）. 温度室温下，此反应速度极慢，需加热至7585，但不能超过90，否则H2C2O4会部分分解，导致标定结果偏高。滴定结束时，介质温度不应低于60 。H2C2O4 H2O + CO2 +CO（2）. 酸度应在硫酸介质中进行，滴定开始时，酸度应控制在0.51molL-1。若酸度过低，会使部分MnO4-分解生成MnO2；而酸度过高，将促使H2C2O4会分解。（3）. 滴定速率开始滴定时速度不能快，当第一滴高锰酸钾红色没有褪去之前，不要加第二滴，否则加入的高锰酸钾来不及与草酸根反应，即在热的酸性溶液中发生分解，使标定结果偏低，只有滴入的高锰酸钾反应生成Mn2+作为催化剂时，滴定才可逐渐加快，滴至淡红色且在30秒不褪就是终点，若放久，由于空气中的还原性气体和灰尘都能与高锰酸根作用而使红色消失。2.试液的制备用吸量管吸取1.00mL工业品双氧水于250mL容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀。3.测定准确移取25.00mL上述试液于250mL锥形瓶中，加25mL水，和10mL H2SO4（1+3），用KMnO4标准溶液滴定呈粉红色且30s内不褪色，即为终点。平行测定三次。【结果计算】注：式中r为H2O2的密度。实验五. 铁矿石中铁含量的测定【任务要求】1.学习重铬酸钾法测定铁含量的原理及方法；2.掌握重铬酸钾标准溶液的配制及使用；3.了解氧化还原指示剂二苯胺磺酸钠的作用原理。【测定原理】 试样用HCl加热分解后，先用SnCl2将大部分Fe3+还原，以钨酸钠（Na2WO4）为指示剂，再用TiCl3溶液将剩余少部分Fe3+全部还原成Fe2+。当Fe3+定量还原成Fe2+后，稍微过量的TiCl3溶液使Na2WO4还原为蓝色（钨蓝，即六价钨部分地被还原为五价钨），之后滴加K2Cr2O7溶液使钨蓝刚好褪去。在H2SO4H3PO4混酸介质中，以二苯胺磺酸钠为指示剂，用K2Cr2O7标准定溶液滴定至紫色，即为终点。有关反应如下：2Fe3+ + SnCl42- +2Cl- 2Fe2+ + SnCl62-Fe3+ + Ti3+ + H2O Fe2+ +TiO2+ + 2H+6Fe2+ + Cr2O32- + 14H+ 6Fe3+ + 2Cr3+ 7H2O【试剂与仪器】 试剂：铁矿石或铁粉试样、重铬酸钾、HCl（1+1）、H2SO4H3PO4混酸（H2SO4、H3PO和H2O的体积比为3+3+14）二苯胺磺酸钠指示剂、 Na2WO4指示剂、TiCl3溶液（40gL-1，用时现配）、SnCl2溶液（30gL-1，用时现配）仪器：分析天平、酸式滴定管 、烧杯 、.电炉 【测定步骤】1. K2Cr2O7标准定溶液的配制（c K2Cr2O7 = 0.05mol L-1）准确称取（4.90.20）g已在（1202）下干燥至恒重的工作基准试剂K2Cr2O7，溶于水，移入1L容量瓶中，稀释，定容，摇匀。根据称取的K2Cr2O7的准确质量以及容量瓶的容积，计算该标准溶液的浓度。2. 试样分解与试液的制备准确称取约0.2g试样，精确至0.0001g，置于250mL烧杯中，加30mLHCl（1+1），盖上表面皿，低温加热1020min，直到试样完全溶解。 3. 还原Fe3+用少量水吹洗表面皿和烧杯内壁，边搅拌边滴加SnCl2溶液至试液呈浅黄色，流水冷却至室温。（若SnCl2溶液过量使试液呈无色，应滴加少量KMnO4溶液使试液呈淡黄色）。加入15滴Na2WO4指示剂，再滴加TiCl3溶液至试液出现蓝色后过量12滴，用K2Cr2O7溶液回滴至试液蓝色刚好消失（此时溶液呈浅绿色或无色），不计K2Cr2O7溶液用量（但也不能过量）。4. Fe含量的测定用少量水吹洗烧杯内壁，加入20mLH2SO4H3PO4混酸溶液，加5滴二苯胺磺酸钠指示剂，用K2Cr2O7标准溶液滴定至溶液呈紫色30s不褪色，即为终点。平行测定三次，且三次测定结果的极差不应大于0.4%，以其平均值为最终结果。【结果计算】【注意事项】试样完全分解后，应还原一份滴定一份，不要同时还原多份试样，以免Fe2+在空气中曝气太久，被O2所氧化导致分析结果偏低。 实验六. 胆矾中铜含量的测定【任务要求】1. 掌握Na2S2O3标准溶液的配制与标定2. 掌握间接法测定铜含量的原理及方法。3. 掌握采用淀粉指示剂确定滴定终点的方法。【测定原理】 在弱酸溶液中，Cu2+ 与过量的KI作用，生成CuI沉淀，同时析出I2，析出的I2可用Na2S2O3标准溶液滴定，以淀粉作指示剂。相关反应式如下：2 Cu2+ + 4I- 2CuI + I2I2 + 2 S2O32- 2I- + S4O62-Cu2+ 与I-的作用是可逆的，任何引起Cu2+浓度减小或CuI溶解度增加的因素均使反应不完全。加入过量KI可使反应趋于完全。这里KI既是Cu2+的还原剂，又是CuI的沉淀剂，还是I2的配位剂，防止I2挥发损失。但是，CuI沉淀强烈吸附I3-，又会使结果偏低。通常的办法是在临近终点时加入硫氰酸盐，将CuI转化成溶解度更小的CuSCN沉淀，把吸附的碘释放出来，使反应更完全。即：CuI + SCN- CuSCN + I-KSCN应在接近终点时加入，否则SCN-会还原大量存在的I2，导致测定结果偏低。【试剂与仪器】试剂： KI固体、H2SO4（1+1）、HCl（100gL-1）、KSCN、胆矾试样、Na2S2O3标准溶液（0.1molL-1）、K2Cr2O7标准溶液（0.1000molL-1）、淀粉指示剂 仪器： 棕色试剂瓶、容量瓶、烧杯、碘量瓶、分析天平、锥形瓶【测定步骤】1. Na2S2O3标准溶液的配制与标定称取16g无水Na2S2O3或26g的Na2S2O35H2O，加入0.2g无水Na2CO3，搅拌溶解后移入棕色试剂瓶中，再以新煮沸且冷却的蒸馏水稀释至1L，暗处放置1周后过滤，标定。 Na2S2O3溶液的准确浓度，可用K2Cr2O7、KIO3、KBrO3等基准物质进行标定。通常采用K2Cr2O7基准物以间接碘量法标定。在酸性溶液中K2Cr2O7与过量KI作用，析出相当量的I2，然后以淀粉为指示剂，用Na2S2O3溶液滴定析出的I2，以溶液的深蓝色褪去为终点。其反应如下：Cr2O72-+6 I -14H+ 2Cr 3-3 I 27H2 OI2 2S2O32- 2I- S4O62-根据K2Cr2O7的质量及Na2S2O3溶液滴定时的用量，可以计算出Na2S2O3溶液的准确浓度。【标定方法】移取25.00mLK2Cr2O7基准溶液（0.1mol L-1）于碘量瓶中，加2g KCl和50mL水，溶解后加入10mL硫酸（1+1），摇匀，于暗处放置约10min，加少量水冲洗瓶壁及瓶塞，以待标定的Na2S2O3标准滴定溶液滴定，至淡黄色，加2mL淀粉指示剂，继续滴定至蓝色消失。【结果计算】2. 试液的制备准确称取6g试样，精确至0.0001g，置于300mL烧杯中，加入10mL H2SO4（1+1），并加少量水使试样溶解，定量转移到250mL容量瓶中，稀释，定容，摇匀。3. 测定准确移取25.00mL 上述试液，置于250mL 锥形瓶中，加50mL 水和1g KI固体，用Na2S2O3标准溶液滴定至溶液呈淡黄色，然后加入2mL淀粉指示剂，继续滴定至溶液呈浅蓝色，再加入10mLKSCN溶液，充分摇匀，此时溶液颜色变深，然后再继续以 Na2S2O3标准溶液滴定至蓝色恰好消失（呈肉粉色）即为终点。平行测定三次。【结果计算】【注意事项】1. 加入指示剂前，应快滴慢摇，防止碘的挥发造成终点提前。2. 加入指示剂后，应慢滴快摇，以防止反应不充分造成终点滞后。实验七. 天然水中溶解氧的测定【任务要求】1. 掌握水中溶解氧的测定原理和方法；2. 学习水样的采集、保存和水中溶解氧的固定等操作技术。 (查阅资料，了解测定水中溶解氧的分析意义)【测定原理】在碱性试剂中，二价锰离子与氢氧化钠生成白色的氢氧化亚锰沉淀。 MnSO4 + 2NaOH Mn(OH)2(白色) + NaSO4 水中的溶解氧立即将生成的Mn(OH)2沉淀氧化成棕色的H2MnO3沉淀。 2Mn(OH)2 + O2 + H2O2 H2MnO3(棕色)加入浓硫酸后，在酸性条件下，H2MnO3 沉淀溶解并氧化I-离子（已加入KI）释出一定量的I2。H2MnO3 +2KI + 2H2SO4 MnSO4 + I2 + K2SO4 + 3H2O然后Na2S2O3用标准溶液滴定释出的I2。 2 Na2S2O3 + I2 Na2S4O6 + 2NaI从上述的定量关系可以看出： := 1:4由所用Na2S2O3的浓度和体积，计算水中溶解氧的含量【试剂与仪器】试剂：MnSO4溶液（340gL-1）、碱性KI溶液、硫酸溶液（1+5）、淀粉指示剂、K2Cr2O7标准溶液(cK2Cr2O7=0.004167molL-1，学生自配)、Na2S2O3标准滴定溶液（0.10molL-1，学生自配自标）、H2SO4（1+5）仪器：滴定管、溶解氧瓶、移液管、分析天平、棕色试剂瓶【测定步骤】1. K2Cr2O7标准溶液的配制0.004167 mol L-1 K2Cr2O7标准溶液的配制采用直接法配制。2. Na2S2O3标准溶液的配制与标定。Na2S2O3标准溶液的配制按照间接配制法进行，采用K2Cr2O7基准物标定。3. 测定（1）取样：橡皮管一段紧接水龙头，另一端深入溶解氧测定瓶瓶底，任水沿瓶壁注满溢出数分钟后，取出橡皮管，迅速加塞盖紧，不留气泡。（2）溶解氧的固定：用吸液管插入溶解氧瓶的液面下，加入1mL硫酸锰溶液，2mL碱性碘化钾溶液，盖好瓶塞，颠倒混合数次，静置5min待沉淀下降到瓶底（一般在取样现场固定）。（3）析出I2：打开瓶塞，立即用吸管插入液面下加入2.0mL硫酸。盖好瓶塞，颠倒混合摇匀，至沉淀物全部溶解，放于暗处静置5min。（4）滴定：移取100.0mL上述溶液于250mL锥形瓶