(一)现代测试技术实验

1、（一）现代测试技术实验课程信息课程名称：现代测试技术 课程编号：010328 课程类别：专业选修开课院系：土木学院环境工程系 开课专业：环境工程课内总学时：27 学分：3 实验学时：4 课内上机学时：0课程负责：陈秀枝 先修课程： 执笔：陈秀枝 审阅：孙体昌，段旭琴实验一 邻二氮菲吸光光度法测定铁（条件试验和试样中铁含量的测定）一、 实验目的1、 紫外-可见吸收光谱法，是研究200-800nm光区内的分子吸收光谱的一种方法。它广泛地用于无机和有机物质的定性和定量测定，灵敏度和选择性较好。2、 通过本实验了解紫外-可见吸收光谱仪的基本构成及其作用。3、 了解紫外-可见吸收光谱仪的误差及与仪器方法

2、和浓度的关系。4、 掌握紫外-可见吸收光谱法的定量分析方法及其应用，能够通过条件实验自行确定最佳实验条件。5、 掌握分析过程中实验数据的记录和处理。6、 培养学生协作精神、分析和解决实际问题能力、理论与实践相结合的操作技能，以及实事求是、精益求精的科学态度。二、实验内容与方案1条件试验（1）吸收曲线的制作和测量波长的选择用移液管吸取0.0, 1.0mL铁标准溶液分别注入两个50mL比色管中，各加入1mL盐酸羟胺溶液、2mL邻二氮菲、5mLNaAc, 用水稀释至刻度，摇匀。放置10min后，用lcm比色皿、以试剂空白（即0.0mL铁标液）为参比溶液，在440-560nm之间，每隔一定间隔测一次吸

3、光度，在最大吸收峰附近，每隔1nm测定一次吸光度。在坐标纸上，以波长为横坐标，吸光度A为纵坐标，绘制A与关系的吸收曲线。从吸收曲线上选择测定Fe的适宜波长，一般选用最大吸收波长max。（2）溶液酸度的选择取5个50mL比色管分别加入lmL铁标液，1mL盐酸羟胺，2mLPhen, 摇匀。然后，用滴定管按一定间隔分别加入0.020.0 mL,0.l0molL-1NaOH溶液，用水稀至刻度，摇匀。放置10min, 用lcm比色皿，以蒸馏水为参比溶液，在选择的波长下测定各溶液的吸光度。同时，用pH计测量各溶液的pH值。以pH为横坐标，吸光度A为纵坐标，绘制A与pH关系的酸度影响曲线，得出测定铁的适宜酸

4、度范围。（3）显色剂用量的选择取5个50mL比色管，各加入1mL铁标准溶液，lmL盐酸羟胺，摇匀。再分别按一定间隔加入0.204.0mL Phen和5mLNaAc溶液，以水稀释至刻度，摇匀。放置10min。用lcm比色皿，以蒸馏水为参比溶液，在选择的波长下测定各溶液的吸光度。以所取Phen溶液体积V为横坐标，吸光度A为纵坐标，绘制A与V关系的显色剂用量影响曲线。得出测定铁时显色剂的适宜用量。（4） 显色时间在一个50mL比色管中，加入lmL铁标准溶液，lmL盐酸羟胺溶液，摇匀。再加入2mLPhen, 5mL NaAc，以水稀释至刻度，摇匀。立刻用lcm比色皿，以蒸馏水为参比溶液，在选择的波长下

5、测定吸光度。然后依次测量放置5, 10, 30, 60, 120, .min后的吸光度。以时间t为横坐标，吸光度A为纵坐标，绘制A与t的显色时间影响曲线。得出铁与邻二氮菲显色反应完全所需要的适宜时间。2. 铁含量的测定 （1）标准曲线的制作用移液管吸取100g mL-1铁标液l0mL于 100mL容量瓶中，加入2mLHC1，用水稀释至刻度，摇匀。此液为每mL含Fe3+10g。在5个50mL比色管中，用移液管分别加入0.0, 2.0, 5.0, 8.0, 10.0mL l0g mL-1 铁标准溶液，分别加入1mL盐酸羟胺，2mL Phen, 5mL NaAc溶液，每加入一种试剂后都要摇匀。然后，

6、用水稀释至刻度，摇匀后放置10min。用1 cm比色皿，以试剂为空白（即0.0mL铁标液）,在所选择的波长下，测量各溶液的吸光度。以含铁量为横坐标，吸光度A为纵坐标，绘制标准曲线。由绘制的标准曲线，重新查出相应铁浓度的吸光度Fe2+一Phen络合物的摩尔吸光系数。（2）试样中铁含量的测定准确吸取适量试液于50mL比色管中，按标准曲线的制作步骤，加入各种试剂，测量吸光度。从标准曲线上查出和计算试样中铁的含量（g mL-1）三、实验设备与材料1、实验设备unico2100型分光光度计2、实验材料（1） 铁标准溶液100g mL-1 准确称取0.8634g AR级NH4Fe (SO4)2 12H2O

7、于200mL烧杯中，加入20mL6mo1L-1HCl和少量水，溶解后转移至1L容量瓶中，稀释至刻度，摇匀。（2）邻二氮菲 0.15水溶液（3） 盐酸羟胺 10水溶液（用时配制）（4）NaAc lmolL-1（5）NaOH 0 .1 molL-1（6）HC1 6molL-1四、实验基本要求1、熟悉分光光度计的使用2、掌握用标准曲线法进行定量分析时，标准曲线的配制及测定方法。3、掌握条件实验的一般方法及步骤。4、掌握在确定的实验条件下，对未知浓度样品的测定方法。五、实验报告要求1、实验报告要求写出本实验的实验原理；2、实验报告应包括（1）在坐标纸上绘出吸收曲线，确定测量波长（2）绘制A与pH关系的

8、酸度影响曲线，得出测定铁的适宜酸度范围；（3）绘制A与V关系的显色剂用量影响曲线。得出测定铁时显色剂的适宜用量。（4）绘制A与t的显色时间影响曲线。得出铁与邻二氮菲显色反应完全所需要的适宜时间。（5）以含铁量为横坐标，吸光度A为纵坐标，绘制标准曲线。（6）测定试样中铁含量并进行计算；3、对思考题进行回答。六、相关基础知识 铁的吸光光度法所用的显色剂较多，有邻二氮菲（又称邻菲啰琳，菲绕林）及其衍生物、磺基水杨酸、硫氰酸盐、5-Br-PADAP等。其中邻二氮菲分光光度法的灵敏度高，稳定性好，干扰容易消除，因而是目前普遍采用的一种方法。 在pH29的溶液中，Fe2+与邻二氮菲(Phen)生成稳定的橘

9、红色络合物Fe(Phen)32+。其中lg3= 21.3,摩尔吸光系数508 = 1.1 x 104 Lmol-1 cm-1。当铁为三价状态时，可用盐酸羟胺还原： 2Fe3+2NHOHHC1=2Fe2+ N2+ 4H+ 2H2O+ 2CI- Cu2+, Co2+, Ni2+, Cd2+, Hg2+, Mn2+, Zn2+等离子也能与Phen生成稳定络合物，在少量情况下，不影响Fe2+的测定，量大时可用EDTA掩蔽或预先分离。 吸光光度法的实验条件，如测量波长、溶液酸度、显色剂用量、显色时间、温度、溶剂以及共存离子干扰及其消除等，都是通过实验来确定的。本实验在测定试样中铁含量之前，先做部分条件试

10、验，以便掌握确定实验条件的方法。实验数据的记录应该是表格式的。文字式的记录方法或流水账式的记录方式不便进行数据分析。例如，选择测量波长时，要作出吸光度A与波长的关系曲线，因此，选择测定波长实验时应记录为：/nm440450460470480A同理，在制作标准曲线时应记录为（以本实验为例）:No.12345Fe3+ g盐酸羟胺 mL邻二氮菲 mLNaAc mLH2OA其它如酸度、显色剂用量等亦应如此表格式记录七、思考题1本实验量取各种试剂时应分别采用何种量器量取较为合适？为什么？2. 怎样用吸光光度法测定水样中的全铁（总铁）和亚铁的含量？试拟出一简单步骤。3制作标准曲线和进行其它条件试验时，加入

11、试剂的顺序能否任意改变？为什么？实验二 原子吸收光谱、色谱实验（演示实验）一、实验目的1、原子吸收光谱仪、色谱仪的基本结构。2、掌握原子吸收光谱仪、色谱仪的分析方法。二 实验原理1、原子吸收光谱仪 原理： 原子吸收光谱法是基于被测元素基态原子在蒸气状态对其原子共振辐射的吸收 进行元素定量分析的方法。基本结构：2、色谱仪原理：利用不同物质在两相（固定相和流动相 ）中的性质差异（具有不同的分配系数、吸收系数或渗透性等），当两相作相对运动时，这些物质在两相中反复、多次分配，从而使各物质得到完全分离。基本结构： 洗脱液泵进样系统分离柱检测器 注射器三、实验内容1、原子吸收光谱仪（1）、原子吸收光谱仪的

12、结构、各部分的功能、操作注意事项。（2）、利用原子吸收光谱仪测定金属离子： A、测定标准曲线 B、测定实际样品的金属离子2、 离子色谱仪（1）、离子色谱仪的结构、各部分的功能、操作注意事项。（2）、利用离子色谱仪测定水中常见阴离子 A、测定标准曲线 B、测定自来水中常见阴离子四、思考题1、在原子吸收光度计中为什么不采用连续光源，而在分光光度计中则需要采用连续光源？2、用原子吸收光度计测量时，需要调节哪些仪器条件？实验三 水样中六价铬的测定一、实验目的1、学习用二苯碳酰二肼光度法测定水中六价铬的方法。2、进一步熟悉分光光度计和吸量管的使用方法。二、实验原理铬能以六价和三价两种形式存在于水中。电镀

13、、制革、制铬酸盐或铬酐等工业废水，均可污染水源，使水中含有铬。医学研究发现，六价铬有致癌的危害，六价铬的毒性比三价铬强100倍。按规定，生活饮用水中铬（）不得超过0.05mg/L（GB 574985），地面水中铬（）含量不得超过0.1mg/L（GB 383888），污水中铬（）和总铬最高允许排放量分别为0.5mg/L和1.5mg/L（GB 897888）。测定微量铬的方法很多，常采用分光光度法和原子吸收分光光度法。吸光光度法中，选择合适的显色剂，可以测定六价铬，将三价氧化为六价，可以测定总铬。用5BrPADAP作显色剂，可以直接测定三价铬。吸光光度法测定六价铬，国家标准（GB）采用二苯碳酰二肼

14、CO(NH·NH·C6H5）2（DPCI）作为显色剂。在酸性条件下，六价铬与DPCI反应生成紫红色化合物，可以直接用吸光光度法测定，也可以用萃取光度法测定，最大吸收波长为540nm左右，摩尔吸光系数为2.6×1044.17×104L/(mol·cm)。DPCI，又名二苯卡巴肼或二苯氨基脲，它可以被氧化为二苯氨基腙（DPCO）和二苯氨基二腙（DPCDO）。铬（）与DPCI的显色反应是1900年发现的。几十年来，对该反应机理进行了许多研究，且有激烈的争论。争论的焦点主要是三个问题：（1）紫红色物质是铬的络合物还是显色剂DPCI的氧化产物；（2）是铬

15、（）络合物还是铬（）的络合物；（3）是生成铬的一腙还是生成铬的二腙络合物。对于这些问题尚待进一步研究。铬（）与DPCI的显色酸度为0.1mol/LH2SO4介质。显色温度以15最适宜，温度低了显色慢，高了稳定性较差。显色反应在23min内可以完成，有色化合物在1.5h内稳定。低价汞离子和高价汞离子与DPCI试剂作用生成蓝色或蓝紫色化合物而产生干扰，但在所控制的酸度下，反应不甚灵敏。铁的浓度大于1mg/L时，将与试剂生成黄色化合物而引起干扰，可加入H3P04与Fe3+络合而消除。钒（）的干扰与铁相似，但与试剂形成的棕黄色化合物很不稳定，颜色会很快褪去（约20min），故可不予考虑。少量Cu2+,

16、Ag+,Au3+等在一定程度上干扰。钼与试剂生成紫红色化合物，但灵敏度低，钼低于0.2mg/mL时不干扰。适量中性盐不干扰。还原性物质干扰测定。用此法测定水中六价铬，当取样体积为50mL，使用3cm比色皿，方法的最小检出限量为0.2µg，最低检出浓度为0.004mg/L。三、主要试剂和仪器1、分光光度计。2、铬标准贮备溶液 准确称取于120下干燥2h的K2Cr2O7基准物0.2830g于50mL烧杯中，用水溶解后转至1000mL容量瓶中，稀至刻度，摇匀。此Cr（）溶液的浓度为0.100mg/mL。3、铬标准操作溶液 用吸量管移取铬贮备液5mL于500mL容量瓶中，用水稀至刻度，摇匀。

17、得到1.00µg/mLCr（）溶液。临用时新配。4、DPCI溶液 2g/L 称取0.1gDPCI，溶于25mL丙酮后，用水稀至50mL，摇匀。贮于棕色瓶中，放入冰箱中保存，颜色变深后不能使用。5、H2SO4（1+1）。四、实验步骤1、标准曲线的制作在7支50mL比色管中，用吸量管分别加入0mL，0.5mL，1mL，2mL，4mL，7mL和10mL的1.00µg/mL铬标准溶液，用水稀释至标液，加入0.6mL（1+1）H2SO4，摇匀。再加入2mLDPCI溶液，立即摇匀。静置5min，用3cm比色皿，以试剂空白为参比溶液，在540nm下测量吸光度。绘制吸光度A对六价铬含量的标准曲线。2、水样中铬含量的测定取适量水样于50mL比色管中，用水稀释至标线，然后按照“1”的步骤，测量吸光度，从标准曲线上查得六价铬含量，计算水样中六价铬的含量（单位为mg/