学生实验须知

1、学 生 实 验 须 知实验者应准备一本实验记录本，不能使用单页纸，并必须忠实地、完整地记录实验过程、测量数据及有关资料。记录的原始数据不得随意涂改。如果需废弃某些记录的数据，则可在其上面划一道线。实验前，应充分预习实验的方法和原理、实验步骤、仪器使用等内容。在实验记录本上，拟订好实验的操作步骤，预先记录必要的常数及计算公式。还应事先划好记录数据的表格，以便有条理且不遗漏地记录数据。实验应紧张而有秩序地进行。实验过程中应认真观察思考，如实地记录数据和实验现象，还要始终保持实验场所的清洁、整齐和安静。每个学生都应遵守实验室规则，养成良好的习惯。药品、试剂、电、水、气体等都应节约使用，并要重视实验室

2、安全。实验室中的仪器不要随意拨弄，以防损坏或发生其他事故。实验完成后，应及时写出实验报告。报告应包括：1。 实验题目、完成日期、姓名、合作者；2。 实验目的、简要原理、仪器及主要实验步骤；3。 实验数据及计算结果，实验的讨论。 报告中所列的实验数据和结论，应组织得有条理，合乎逻辑，还应表达得简明正确，并附上应有的图表。实验一 粉末试样中数种组分的发射光谱同时检定 一、目的要求 学习粉末进样，直流电弧激发，以纯物比较法同时检定组分。学习平面光栅摄谱仪手动部分的使用。二、 方法大要 纯物比较法是将待测组分的纯物质与试样（必要时和铁）并列摄谱，在该组分特征谱线出现的波长处，比较试样是否出现相应谱线。

3、铁谱线常用作波长标尺，因为此谱线数目多，分布波长范围广，且其波长均经准确测量。 三、仪器与材料 WP1型半平面光栅摄谱仪及其配件；WTY型光栅投影仪；6mm光谱纯石墨电极（上电极为45°圆锥形，顶端平面2nm下电极小孔23mm，深3mm，壁厚0.8mm），天津紫外II型感光板；停表，铁棒电极，MgO，Fe2O3，ZnO，CuO ，SiO2粉末的纯品（光谱纯GR、AR、CP）粉末试样。 感光平板冲洗加工条件： （1）平板加工溶液配方：显影液：水（3545） 700ml；米吐尔（化学纯） 1g；无水亚硫酸钠（化学纯） 26g；对苯二酚（化学纯） 5g; 无水碳酸钠（化学纯） 20g；溴化

4、钾 1g；水加至1000ml。定影液：水（3545） 650ml； 海波 340g；无水亚硫酸钠 15g；冰醋酸（98%） 15ml；硼酸 7.5g；钾明矾 15g；水加至1000ml。 停显液：冰醋酸（98%） 15ml；水加至1000ml。 各种药品必须按上列顺序，加一种药品溶解后，再加入第二种药品溶解，以后类推，否则将不能溶解完全而报废。 （2）加工程序程序温度时间备注显影204分-6分经常搅动停显18-251分经常搅动定影18-2510分定影至干板变透明后再继续定影相同时间水洗常温30分温度不宜过高过低干燥常温四、 摄谱 1、用镊子夹取下电极，用清洁滤纸包住电极下端，将电极有孔端插入样

5、品中，使电极孔装满，装紧，并排在电极架中，然后对应放上上电极。 2、将装好样品的电极架放在红外灯上烘烤。 3、在暗室中关闭所有灯光，将感光板乳剂面向下放在暗盒中，并关好暗盒盖及遮光板，安放在摄谱仪的暗箱位置。 4、按摄谱计划调节好各项参数，打开暗盒的遮光板，按摄谱计划进行摄谱，摄谱完毕后关上暗盒的遮光板。摄谱计划：中心波长3000A；狭缝宽5u；中间光栏5mm；极间距离4mm；电流极数1；直流电弧手控。板移哈特曼光栏TV10样品激发条件电流强度(A)曝光时间(S)258粉末样4205粉末样2粉末样1Fe2O33MgO4ZnO6SiO27CaO239空白电极 5、在暗盒中将显影液、停显液、定影液

6、倒入各自的瓷盘中，显影液调温至20左右，调节好闹钟。 6、关闭暗室中所有的灯光，从暗盒中取出感光板，使乳剂面向上放入显影液中，轻轻振荡显影液，并开启闹钟控制钮。当闹钟响铃时，将感光板从显影液中取出，并放入停显液1分钟，取出放在定影液中，打开红外灯，调节闹钟10分钟，经常搅动定影液，闹钟响铃后，观察至干板变透明后，再继续定影相同时间，将感光板取出，用自来水慢慢冲洗30分钟，干板乳剂面的右上角用脱脂棉揩干，贴上一小块白胶布，写上班级、姓名、组别，放在谱片架上自然晾干。 7、将仪器、药品放回原位，整理清洁（包括清洗拖鞋），征得老师同意后方可离开实验室。 五、看谱 1、在教师的指导下查阅谱线表，并按下

7、表要求查出五条以上的分析线（或灵敏线），一一填好。 2、将谱片乳剂面向上，长波段向右放在映谱的谱片台上，打开电源，调节好焦距使谱线清晰明显。3、 首先查找铁光谱线，按下表要求一一填写，将试样摄在哈特曼光栏（2）位置的谱线与标准铁谱（1）及空白（9）一一比较，将比较结果填入相应的表内。元素图谱编号波长谱线级数谱线强度空白强度 4、类推，根据上表找出标准镁的谱线（3）与试样谱线（2）及空白（9）比较，查找试样中有无镁存在。 5、以后依次类推，将标准锌（4）与试样（5）及空白（9）比较；标准硅（6）与试样（5）及空白（9）比较；标准铜（7）与试样（8）及空白（9）比较。 6、根据查找的结果，说明试样

8、中有那些元素存在。思考题 1、为什么能根据谱线的有无来进行定性？2、 光谱定性分析有何优点？实验二 铝合金中铜锌原子吸收光谱测定 一、目的要求 了解原子吸收分光光度法的原理，了解原子吸收分光光度计的结构原理，熟悉仪器各部件的作用，使用和调整方法，用WYX-402原子吸收分光光度计测定铜、锌的特征浓度和线性范围，学习有色合金试样的前处理方法，以标准曲线法测定铝合金中的铜、锌元素含量。 二、方法大要 1、原理 将金属盐溶液雾化后喷入火焰，由于热解离，金属元素变成原子状态，这样得到的原子具有最稳定的电子排列，既处于基态。这些原子吸收火焰的热能或适当的波长辐射，上升到高能态，既处于激发态，原子吸收光谱

9、分析就是测定基态原子对光的吸收。当光源发射的某一特征波长的光通过原子蒸气时，原子的外层电子将选择性吸收其同种元素所发射的特征谱线，使入射光减弱，在一定条件下，原子蒸气对入射光的吸收也遵守朗伯定律： A = log I0/ I = 0.43 K L 在原子吸收光谱分析中，通常采用火焰使试样原子化，在一般的火焰温度下（小于3000K），火焰中激发态原子数和离子数很小。因此，原子蒸汽中的整态原子数N0实际上接近了被测元素的总原子数N且与试样中被测元素的浓度C成正比，则吸光度A与试样中被测元素浓度C成正比。 A = K/ C 这就是原子吸收定量分析的基本关系式。 根据原子吸收基本原理设计的原子吸收分光

10、光度仪主要由四个部分组成： （1）能发射被测元素锐线光源的辐射源 （2）产生原子蒸汽的原子化器 （3）能将分析线和其它谱线分开的单色器 （4）检测系统 2、铝合金样品分析 试样用盐酸、过氧化氢溶解，以铜、锌空心阴极灯作辐射源，空气、乙炔火焰原子化，标准曲线法连续测定铜、锌。 三、仪器和试剂 1、WYX-402型原子吸收分光光度计（沈阳分析仪器厂） 2、WN-2型无油气体压缩机（天津医疗器械厂） 3、稳压乙炔发生器（沈阳分析仪器厂） 4、铜、锌空心阴极灯（上海电光仪器厂） 5、Cu标准溶液（0.1mg/ml；100ppm） 6、Zn标准溶液（0.05mg/ml；100ppm） 7、盐酸溶液（1:

11、1） 8、过氧化氢（浓） 9、铝合金试样 四、操作步骤 1、铜标准溶液的配制 用吸量管准确吸取1、2、3、4、5、6、7、8、9、10毫升铜标准溶液（100ppm）于10个100ml容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。 2、锌标准溶液的配制 用吸量管准确吸取1、2、3、4、5、6、7、8、9、10毫升锌标准溶液（30ppm）于10个100ml容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。 3、铝合金样品试液的配制 分别准确称样0.07克两份于100ml锥形瓶中，加盐酸溶液10ml，过氧化氢2ml，低温溶解试样，待试样完全溶解后煮沸，冷却后过滤，洗涤，将滤液收集在100ml容量瓶中，用去离子水稀释至刻度，摇匀，为

12、试液A。再准确吸取20.00ml试液A于50ml容量瓶中，用水稀释至刻度摇匀，为试液B。 4、开机：插好电源启动电子交流稳压器，待电压稳定后，打开主机电源，将状态选择开关置于T档，打开灯电源开关，调节灯电流至1毫安，打开负高压开关，预热空心阴极灯15分钟至30分钟。 5、调整 （1）调节狭缝宽度为0.1毫米，调节波长鼓轮至波长示值为所测元素的相应波长。 （2）灯位调整：顺时针或反时针旋转灯位调节旋钮，使表头示值达最大值，此时灯位处于外光路的最佳位置。 波长调整，顺时针或反时针旋转波长鼓轮，使表头示值达最大值，此时光栅能在出射狭缝得到最佳波长位置。 增益调整，转动增益粗调和细调旋钮，至表头指针为

13、100。 （3）燃烧器位置调整：小心将专用透光检验工具底面二针尖轻轻插入燃烧器缝口，往返轻轻转动燃烧器，观察表头达最大偏转时示值多少，此时透光率能达到95%左右为佳。 6、点火 启动空气压缩机，使出口压力为2kg/cm2，调节空气转子流量计指示为300L/H，打开通风，启动稳压乙烯发生器，打开乙炔转子流量计至7L/H，点燃火焰，预热燃烧器，（点火前，应检查仪器背面排水弯管是否充水）。7、测量 （1）仪器工作条件波长(nm)狭缝(mm)燃烧器高度(mm)空气流量(l/min)乙炔流量（l/min）灯电流(mA)Cu324.70.131043Zn213.90.151054 （2）喷入去离子水，状态

14、选择开关置于“消光”档，并调整负高压表头指示为零。 （3）依次喷入空白溶液、标准溶液，读取和记录吸光度值，以标准溶液浓度为横坐标，以待测元素的吸光度值为纵坐标，绘制铜、锌的标准工作曲线，求出线性动态范围。 求出仪器测定铜、锌的特征浓度为 S =C·0.0044（ug/ml/1%）A 分别取铜、锌的2号标准溶液连续喷雾测量11次，并记录之，求出仪器测定铜、锌的精密度为 R =ä×100%A 测试溶液吸光度11次观测的标准偏差；A测试溶液吸光度11次平均值。 （4）测定铝合金样品试液A的Zn吸光度和试液B的Cu吸光度，根据试样溶液吸光度分别在Cu、Zn标准工作曲线上查

15、出相应的浓度，计算样品中Cu、Zn的含量。 8、关机 （1）工作结束后，喷入去离子水清洗仪器，熄火时先切断乙炔，再切断空气，关掉空气压缩机，切断通风。 （2）置状态开关“T”档，方可降低高压，关断负高压开关，降低灯电流，关断灯电源开关及电源开关，同时将其它各主要操作环节置于应有位置。思考题 1、原子吸收法为什么要使用空心阴极灯？灯电流对测定有何影响？ 2、为什么在Zn测定波长时点火表头发生偏转？应作何处理？ 3、影响原子吸收测定准确度的因素有哪些？ 4、通过这次实验，你认为原子吸收法有何特点？实验三 邻二氮菲吸光光度法测定铁 一、原理 吸光光度法的理论基础是光的吸收定律朗伯（Lambert）-

16、比耳（Beer）定律，其数学表达式为： A=b c即：在一定波长下，溶液的吸光度（A）与溶液中样品的浓度（c）及液层厚度（b）的乘积成正比。式中为摩尔吸光系数。吸光光度法对所用的显色反应有一定的要求。影响显色反应的主要因素有显色剂的用量，溶液的酸度，显色时的温度，显色时间的长短，共存离子的干扰等。通过本实验可以了解各因素对显色反应的影响以及如何为分析选择合适的条件。 铁的吸光光度法所用的显色剂较多，有邻二氮菲（又称邻菲罗啉，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

17、中，Fe2+与邻二氮菲（Phen）生成稳定的橘红色络合物Fe(Phen)32+：其lg3=21.3，摩尔吸光系数508=1.1×104Lmol-1cm-1。当铁为三价状态时，可用盐酸羟胺还原：2Fe3+2NH2OH·HCl=2Fe2+N2+4H+2H2O+2Cl 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

18、试样中铁含量之前，先做部分条件实验，以便初学者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，例如，选择测量波长实验时应记录为：/nm440450460470480 A同理，在制作标准曲线时应记录为（以本实验为例）：NO212345678Fe3+,m/ug盐酸羟胺,V/ml邻二氮菲,V/mlNaAC,V/mlH2OA其它如酸度影响、显色剂用量等应如此表格式记录。二、试剂和仪器 （1）铁标准溶液 100ug/ml准确称取0.8634gAR级NH4Fe(SO4)2·12H2O于200ml烧杯中，加入20ml 6molL-1 HCl和少量水，溶解后转移至2L容量瓶中，稀释至刻度，摇

19、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 1mol/L （5）NaOH 0.1mol/L （6）HCl 6mol/L （7）721型分光光度计 三、步骤 1、条件试验 （1）吸收曲线的制作和测量波长的选择：用吸量管吸取0.0，1.0ml铁标准溶液分别注入两个50ml容量瓶（或比色管）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1cm比色皿、以试剂空白（即0.0ml铁标液）为参比溶液，在440560nm之间，每隔10nm测定一次吸光度，在最大吸收峰附近，每隔5nm测定一次吸光度。在

20、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7个50ml容量瓶（或比色管）分别加入1ml铁溶液，1ml盐酸羟胺，2mlPhen，摇匀。然后，用滴定管分别加入0.0，2.0，5.0，10.0，15.0，20.0，30.0ml 0.10molL-1NaOH溶液，用水稀释至刻度，摇匀。放置10min。用1cm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度范

21、围。 （3）显色剂用量的选择：取7个50ml容量瓶（或比色管），各加入1ml铁标准溶液，1ml盐酸羟胺，摇匀。再分别加入0.10，0.30，0.50，0.80，1.0，2.0，4.0mlPhen和5mlNaAC溶液，以水稀释至刻度，摇匀。放置10min。用1cm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溶液体积为横坐标，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最适宜用量。 （4）显色时间：在一个50ml容量瓶（或比色皿）中，加入1ml盐酸羟胺溶液，摇匀。再加入2mlPhen，5mlNaAC,以水稀释至刻度，摇匀。立刻用1cm比色皿，

22、以蒸馏水为参比溶液，在选择的波长下测量吸光度。然后依次测量5，10，30，60，120，min后的吸光度。以时间t为横坐标，吸光度为纵坐标，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100ug/ml铁标液10ml于100ml容量瓶中，加入2mlHCl，用水稀释至刻度，摇匀。此溶液为每ml含Fe3+10ug。 在6个50ml容量瓶（或比色管）中，用吸量管分别加入0.0，2.0，4.0，6.0，8.0 10.0ml10ug/ml铁标准溶液，分别加入1ml盐酸羟胺，2mlPhen，5mlNaAC溶液，每加入一种试剂

23、后都要摇匀。然后，用水稀释至刻度，摇匀后放置10min。用1cm比色皿，以试剂为空白（即以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，计算Fe3+-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容量瓶（或比色皿）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（ug/ml）。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、试对所做条件试验进行讨论并选择适宜的测量条件。 3、怎样

24、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？ 4、制作标准曲线和进行其它条件实验时，加入试剂的顺序能否任意改变？为什么？附：721型分光光度计的使用方法 1、打开电源预热15分钟，零位细调至000。 2、将“波长调节”旋钮调至所需波长上。 3、打开液槽上方遮光板，将装有参比溶液和试液的比色皿放入比色皿架中，盖上遮光板盖，将参比溶液推入光路中，机械调零至零。 使用比色皿注意事项如下：拿取比色皿时，手指不能接触其表面；测定溶液的吸光度时，应先用该溶液荡洗比色皿23次；测定一系列溶液吸光度时，通常是按从稀到浓的顺序进行测定，被测定的溶液应盛装3/4高度为宜；盛好溶液后，应先用

25、滤液吸去比色皿外部的液体，再用擦镜纸轻轻擦拭透光面，直至洁净透明。 4、按下T键，用光量调节粗调钮，调至100附近，再用光量调节细调钮调至100.0处。 5、按下A键，调消光钮至示值0.000处，再将试液推至光路中，待平衡后读取试液的A值。 6、重复45操作，直至A值接近为止。 7、仪器使用完毕，取出比色皿，洗净，晾干，关闭电源开关，复原仪器。实验四 微量锑的萃取光度法测定 一、目的要求 1、了解锑孔雀绿的萃取形态及其萃取的化学条件； 2、掌握萃取操作的基本方法； 3、通过微量锑的共沉淀，领会提高灵敏度和选择性的一般方法。 二、基本原理 在大量铁存在下的微量锑，可以借新沉淀出的二氧化锰共沉淀并

26、与大量铁分离，用盐酸溶解沉淀，SbCl6形态的锑在2NHCl溶液中与孔雀绿生成的缔合物可用苯萃取进行光度测定，其反应为： 在盐酸溶液中，锑可能以三价、四价和五价形式存在，而四价锑难以直接氧化为五价，为此，先以SbCl2 还原为三价，最后又用NaNO2氧化为五价，呈SbCl6状态。 锑与孔雀绿的反应，Fe3+有干扰，锰、锡（IV）的存在没有干扰。本法适于钢中微量锑的测定。 三、试剂与仪器 1、锑标准溶液： 溶液甲：称取金属锑粉0.1000g于250ml烧杯中，加入HCl（5:1）100ml，加热并慢慢滴加30%H2O2使锑溶解，继续加热除去过量H2O2，冷后，按常法用5:1的盐酸在容量瓶中配制成

27、1000ml溶液，此溶液含Sb 0.1000mg/ml。 溶液乙：准确吸取溶液甲3.00ml于100ml容量瓶中，用HCl（5:1）稀释至刻度，此溶液含Sb 3ug/ml。 2、H3PO4（1:1）AR 3、20%NaNO2溶液 4、30%Co(NH2)2溶液 5、10%SnCl2溶液：称取SnCl2·2H2O10g溶于20ml浓盐酸中，溶解后用蒸馏水稀释至100ml 6、0.2%孔雀绿溶液 7、721型分光光度计 8、刻度吸量管5ml、1ml各一支 9、容量瓶25ml、50ml各一个 10、分液漏斗 四、操作手续 1、标准工作曲线的绘制： 准确量取锑标准溶液乙：0.00、1.00、

28、2.00、3.00、4.00、5.00ml于50ml容量瓶中，分别加入HCl（5:1）5.00、4.00、3.00、2.00、1.00、0.00ml，使总体积为5ml，微热，滴加SnCl235滴使高价锑还原为锑（III），并加入NaNO21ml，摇匀，棕色气体消失后，放置2分钟后，加入尿素溶液1ml，摇匀，待气泡析完后，分别移入125ml分液漏斗中，先后用H3PO4和水各10ml分次洗涤三角瓶，洗液并入分液漏斗中，摇匀，沿漏斗壁加入苯20ml，孔雀绿0.5ml，再补加水至水相体积为40ml，摇荡二分钟，静置分层，弃去水相，将有机相在光度计上选用波长为620nm，以试剂空白作参比测出各溶液的消光

29、度值，并按吸光度与其相应的浓度作图。 2、试样的分析 准确称取试样0.51克于400ml烧杯中，加入HNO3（1:1）30ml，加热溶解，煮沸驱除NO2，以水稀释至250ml，加入5%MnSO4溶液10ml，加热至微沸，加3%KMnO4溶液3ml，煮沸1分钟，再加3ml，又煮沸1分钟，放置数分钟，过滤，用热水洗涤烧杯和沉淀，将滤纸连沉淀移入原烧杯中，加HCl（5:1）20ml加热溶解，如溶解困难，可加H2O2 1滴助溶，煮沸，滤入50ml容量瓶中，用HCl（5:1）洗涤并稀释至刻度。 吸取试样溶液5ml，放入50ml三角瓶中，微热，自加SnCl2起，按上述工作曲线步骤处理，并计算出分析结果。

30、对含锑量较高的试样，可以不经过共沉淀步骤，直接进行测定，即把试样溶于HCl（5:1）25ml中（应在酒精灯上反复多次加热溶解），冷却后，转入50ml容量瓶中，用此HCl溶液洗涤烧杯并入容量瓶中，并用此酸稀释到刻度，吸取此含铁试液5.00ml于烧杯中，按上述工作曲线步骤处理。注意，此情况下的萃取标准液应加入相当于5ml样液中的铁量（FeCl3的10NHCl溶液）。思考题 1、在本实验的共沉淀富积方法中是采用什么类型的共沉淀形式？此时为什么要用HNO3溶解样品，而不用盐酸？ 2、在分析步骤中，HCl浓度一直较高，试计算在用SnCl2还原和萃取两个阶段时的浓度，并加以比较。 3、了解整个化学处理过程

31、的化学反应，萃取物又属于何种类型，其萃取条件的特点如何？ 4、Fe3+的干扰是如何消除的？实验五 铁、钴、镍的离子交换分离 一、目的要求 1、通过离子在交换柱上进行动态交换的方式，学习离子交换分离技术； 2、学习使用梯度淋洗液，对具有不同交换吸附能力的Fe（III）、Co（II）、Ni（II）离子，分别进行淋洗分离的方法； 3、用络合滴定法对淋洗液进行滴定，分别作出铁、钴、镍的淋洗曲线。 二、基本原理 Fe（III）、Co（II）等离子在浓盐酸中以络阴离子形式存在，当其通过阴离子交换树脂时，其交换平衡式为： MCl4(4 -n)- + (4- n)Rcocl = (Reb)(4 n)MCl4

32、+ (4 n)Cl- 式中：M为Fe3+或Co2+，Rcocl为氯型强碱性离子交换树脂，在此条件下，其分配系数为： Ka =M树(Reb)(4 n)MCl4M水Mn+水 + MCl4(4 -n)-水对一定金属离子而言，其Ka值要受到水溶液中盐酸浓度的影响，如下图所示： lgka lgka lgka Fe(III) Co(II) Ni(II) 4 8 12 MHCl 4 8 12 MHCl 4 8 12 MHCl由图可见，在9MHCl中，Fe（III）的Ka值最大，Co（II）次之，它们依次地被树脂所吸附，而镍不被吸附，以阳离子的形式直接从交换柱中流出。在3MHCl中，Co（II）的LogKa值

33、为0而不被吸附，此时Fe（III）仍具有较大的Ka值而吸附在树脂上，因此，可以用4MHCl溶液将Co（II）从树脂上淋洗下来而与Fe（III）分离，在0.5MHCl溶液中，Fe（III）的LogKa值为0而不被吸附，最后用0.5MHCl溶液将其从树脂上淋洗下来，因此，采用盐酸梯度淋洗液可以把它们分别从树脂上淋洗下来，达到分离的目的。 三、仪器与试剂 1、离子交换柱：将已预处理了的717型强碱性阴离子交换树脂（60100目），按常法装入酸式滴定管中，将其变为氯型。 2、试液：0.1MFeCl3、0.1MCoCl2、0.1MNiCl2的盐酸溶液 3、淋洗液：9MHCl、4MHCl、0.5MHCl

34、4、树脂再生液：2MHCl 5、5%NaOH溶液，氨水（1:1），0.1M EDTA标准溶液 6、缓冲溶液（PH=10）：称取固体NH4Cl 67g，用水溶液溶解后，加浓氨水570ml，再用水稀释至1升 7、指示剂（紫尿酸胺）：1g紫尿酸胺和100g NaCl混合均匀，研细，用棕色玻璃瓶贮备 8、磺基水杨酸溶液20% 四、操作手续 1、Fe（III）、Co（II）、Ni（II）混合试液的制备 各取0.1M Fe（III）、0.1M Co（II）、0.1M Ni（II）的盐酸试液2ml于50ml小烧杯中，低温加热至近干后，加入9MHCl 1ml溶解备用。 2、交换分离 将制备好的“1”项试液，小

35、心地移入氯型树脂的交换柱内，并用9MHCl 2ml分次洗涤烧杯，并转移入柱内，打开交换柱活塞，以0.20.3ml/min的流速，将试液通过柱子进行交换（切勿让试液液面低于交换树脂上部的玻璃毛）。用5ml量筒收集2ml后，分次加入9MHCl 10ml于交换柱中（每次加入前均需让HCl液面略高于玻璃毛），同时用9支5ml量筒分别依次地收集淋洗液，体积各为1ml、1ml、0.5ml、0.5ml、0.5ml、0.5ml、1ml、1ml、2ml然后分别用EDTA进行滴定，在淋洗过程中，镍首先流出，流出液几乎无色，同时钴吸附层还缓慢下降，如果收集液中不再有镍（用丁二 检查），则更换为4MHCl 15ml，

36、分次加入交换柱（方法同前），以相同的流速淋洗，并用5ml量筒以1ml、1ml、0.5ml、0.5ml、0.5ml、0.5ml、1ml、1ml、2ml体积收集钴的淋洗液，并用EDTA分别进行滴定，在此过程中，钴层下降，并且其兰色变为微红色，一直到全部钴洗出为止（加NH4SCN晶体数粒及丙酮23滴检验），然后分别用EDTA进行滴定，最后，以0.5MHCl 20ml分次加入淋洗铁吸附层，以2ml、2ml、1ml、1ml、1ml、1ml、1ml、2ml、2ml、2ml直至收集液中不再有铁（用NH4SCN法检查）为止，同样用EDTA进行滴定。 3、Co（II）、Ni（II）含量的测定： 将每份收集液分别

37、转入一50ml三角瓶中，用水冲洗量筒将洗液并入三角瓶中，加水至20ml，以5%NaOH中和过量HCl，然后再加入NH3·H2O缓冲溶液10ml，摇匀后，微热至50左右，加入少量（约0.05g）紫尿酸胺指示剂，用0.01MEDTA标准溶液滴定至溶液由橙黄色变紫色为终点，记录用去的EDTA毫升数。 4、Fe（III）含量的测定 将每份收集液分别转入一50ml三角瓶中用水冲洗量筒，将洗液并入三角瓶中，加水至20ml，以氨水（1:1）中和至黄色沉淀刚出现时，则立即加入2MHCl使其溶解，并调整PH=1后，加热至60左右，加入2%磺基水扬酸指示剂1ml，用0.01MEDTA标准溶液滴定至溶液由

38、紫色变黄色为终点，记录用去的EDTA毫升数。 5、淋洗曲线的绘制 以收集的淋洗液的体积为横坐标，以相应EDTA标准溶液的体积为纵坐标作图。如下图所示： EDTA 9MHCl 4MHCl 0.5MHCl （ml） 淋洗液的体积（ml）6、树脂的再生 继续加入2MHCl 20ml，流出液缓慢放出，使树脂再生。思考题 1、Fe（III）、Co（II）、Ni（II）三种离子，为何不采用阳离子交换树脂进行阳离子交换，而恰好相反，采用阴离子交换树脂将它们进行离子交换分离？ 2、Fe（III）、Co（II）、Ni（II）三种离子的盐酸混合试液为何一定要让其蒸干后再加入9MHCl溶解，才能移入交换柱？不如此又

39、行否？ 3、根据三种离子的盐酸浓度logKa图示，分析盐酸浓度对分配系数Ka及其吸附能力的影响，提出采用盐酸作梯度淋洗液的根据。 4、淋洗曲线图形如何制作，其实用价值如何？实验六 苯与环己烷混合物的分离和测定 一、目的要求 熟悉气相色谱的操作原理 学习用保留值来定性和用归一化法定量 二、原理 苯和环己烷的沸点很相近（80.10和80.81），用一般的分离方法难将其分离。在气相色谱法中是利用苯比环己烷易于极化的性质，采用一个中等极性的固定液，使苯产生诱导偶极，对苯有滞留作用，较晚馏出色谱柱，使它们之间得以分离。 理论分析和实践证明，在一定的固定相和一定的操作条件下（如柱温、柱长、柱内径和载气流速

40、等），任何一种物质都有一确定的保留值，因此，在相同条件下测定未知各组分的色谱峰的保留时间和已知物色谱峰的保留时间后，两相对照，就能判定某组分的色谱峰代表哪种物质。 归一化法是气相色谱中常用的一种简便、准确的定量方法，使用这种方法的条件是：样品中的所有组分都要流出色谱柱，在所用检测器上都产生信号，当样品经色谱试验后，以所得色谱图，求出各组分的峰面积，并利用各组分的纯品测出其相对响应值（S/）或利用文献的相对响应值，就可求得各组分的含量。 三、仪器及试剂 1、102G型气相色谱仪（用热导检测器） 2、色谱柱：2m×4mm不锈钢螺旋柱，内装DNP（邻苯二甲酸二壬酯）15%的102型的白色担

41、体，其颗粒大小为6080目。 3、记录仪：XWC100A型 灵敏度：5mv/25cm 4、微量注射器（满刻度5ul或10ul） 1支 5、秒表一只； 6、载气：氮气 7、分析纯的苯和环己烷 四、操作步骤 1、仪器的运转 （1）开启载气钢瓶，将钢瓶的输出压力调到3kg/cm2左右，再将柱前压力调到2kg/cm2左右，转子高度调节到1020ml/min左右（注意观察气路系统有无漏气现象）。 （2）接通电源前，应使色谱仪的电器开关都处于“关”状态，接通电源后，打开仪器主机面板上的“启动”开关，这时总机指示灯亮，层析室鼓风马达开始运转。 （3）打开温度控制器电源开关，调节“层析室温度调节”旋钮，即向顺

42、时针方向转动，层析室温度升高，且“加热指示灯”亮，表示层析室在加热，当主机侧水银温度计温度指示为80，调节“层析室温度调节”旋钮，即缓慢向反时针方向转动，使“加热指示灯”呈暗红或闪动，则表示层析室温度将处于80恒温状态。 （4）打开气化加热开关，按顺时针方向缓慢转动“气化氢焰温度调节”旋钮，此时气化加热指示灯亮，气化室温度会逐渐升高。温度值的显示借用测温毫伏计（即通过一单刀三波段开关的切换，借以显示层析室、气化室和氢焰离子室的温度）。当温度升到100120时，按反时针方向旋转“气化氢焰温度调节”旋钮，使加热指示灯暗红或闪动，则表示气化室的温度将维持在100120之间。 （5）将放大器的“热导”

43、、“氢焰”转换开关置于“热导”，打开放大器的电源开关，将桥路电流调节到120mA处，衰减器调到1/2处，待半小时后，接通记录仪电源，调节“热导零调”旋钮和“热导平衡”旋钮，使记录仪指针在零位附近，打开“记录”开关，将纸速拨至1cm/min档，待基线呈直线后，就可进行测试工作。 2、定性、定量分析 （1）用微量注射器（使用方法见附录），吸取1ul分析纯的环己烷，快速注入进样器内，并同时开动秒表，当色谱峰出现最高点时，关闭秒表，读出所用时间，即为环己烷的保留时间，用同样的方法测出苯的保留时间。 （2）取样品2ul，注入进样器内进行色谱分离，测量各峰的保留时间，再与上述各已知物的保留时间对照，即可判

44、定出样品中各峰代表哪种物质，并测量出各峰的峰面积，用作定量计算（A=1.065hW1/2）. （3）取苯和环己烷其重量比为1.14的混合物2ul，进行色谱试验，由所得色谱图，可求得组分的相对响应值(S/)。 3、测量完毕关色谱仪的过程 （1）关闭记录器电源。 （2）关闭热导检测器桥电流及所有加热电源，然后关闭总机。 （3）关闭载气钢瓶活塞,待柱前压力表指示为零时,关闭载气稳压阀。 五、结果计算 1、相对响应值（S/）的计算 令苯为标准物（S），则S/s=S苯=1.00，环己烷的S/值可用下式求得 S/环=A环M苯=A环×1.14A苯M环A苯式中：A环、A苯为四、2（3）项测得的环己烷

45、和苯的峰面积。 M苯、M环为混合物中苯和环己烷的重量。2、样品中环己烷和苯的含量计算 P环（%）=A环/S/环×100A环/S/环+A苯/S/苯 =A环/S/环×100A环/S/环+A苯式中：A环、A苯为四2（2）项中测得的环己烷和苯的峰面积。 S/环、S/苯为上述求得的环己烷和苯的相对响应值，且S苯=100。（附录）微量注射器的使用微量注射器是很精密的部件，易碎，使用时要多加小心，否则会损坏其准确度，若不用时要洗净放入盆内，不得随便玩弄，来回空抽，以免损坏其气密性。微量注射器使用前用丙酮等溶剂清洗，以免沾污样品，使用后也要立即清洗，防止样品中的高沸点组分沾污注射器，一般常

46、常用下述溶液依次清洗，5%NaOH水溶液，蒸馏水，丙酮，氯仿，最后用真空泵抽干。在使用中要注意下列几点：1、注射器要随时保持清洁，轻拿轻放。2、每次取样首先抽少许试样至注射器中再排出，如是数次，将注射器洗净。3、取样时要多抽些试样至注射器内，并将针头朝上使空气泡上升排出，再将过量样品排出，保留需要的样品量。4、注射器内的气泡，对于精确计算进样量有很大影响，必须设法排出，若用前述方法不能排除时，可将针头插入样品内，反复缓慢抽排几次，则可排出气泡。5、以迅速稳当的动作，将注射器针头插入进样口橡皮垫，快速进样后立即拔出。实验七 理论塔板高度的测定 一、目的要求学习用皂膜流速计测定柱后流速；了解载气流

47、速对理论塔板高度的影响。 二、仪器和试剂：同实验十二。 三、操作手续 1、仪器的运转：同实验十二。 2、柱后载气流速的测定 在气相色谱中一般用皂膜流速计在色谱柱出口测量载气的流速，所谓皂膜流速计就是用一根有刻度的玻璃管（例如碱滴定管）下接三通管，下面接一橡皮头，橡皮头内装有肥皂水，载气从三通管的另一端通入，当需要测量流速时，用手挤压橡皮头，使肥皂水液面上升，让皂液面高于载气入口，则形成一气泡，在气流的推动下，气泡沿刻度管上移，用秒表测出气泡移动一定刻度所需时间，即可算出载气流速，例如载气由0ml移动到20ml用去30秒,则气体的流速为：60秒/30秒×20=40ml/分 这样测得的流

48、速是相当于柱出口压力（即当时的大气压）和室温度时的流速，必要时应将其校正到柱温柱压下的平均体积流速。 （1）分别测出转子流量计的转子高度在10、15、20、30、40格的流速值。 （2）以转子高度为纵坐标，载气流速（ml/分）为横坐标，绘出转子流量计上刻度的校正曲线。 3、理论塔板高度的测量 （1）以苯为试样，用微量注射器每次取样1微升，在不同的载气流速下转子高度为10、15、20、25、30、40格时进行色谱试验。 （2）根据色谱试验所得色谱图，按下式计算出各流速时的理论塔板数和理论塔板高度。 n = 16(tR/Wb)2 = 5.54(tR/W1/2)2 H = L/n式中：n理论塔板数（

49、苯） tR苯的保留距离（cm） Wb苯峰的基线宽度（cm） W1/2半峰宽（cm） H理论塔板高度（苯）（cm） L色谱柱长（cm） （3）根据上述计算结果，以理论塔板高度为纵坐标，载气流速（ml/分）为横坐标作图，并从图中找出载气的最佳流速。4、 测量完毕关色谱仪的过程（同实验十二）实验八 内标法测量白酒中的异戊醇 一、目的要求用峰高增量法鉴定白酒中的异戊醇，以乙酸丁酯为内标测出白酒中异戊醇的含量。 二、仪器与试剂 1、102G气相色谱仪（氢焰离子化检测器） 2、色谱柱：2m×4mm不锈钢螺旋柱，内装15%DNP红色201担体6080目； 3、记录仪：XWC100A型 4、乙酸丁酯

50、（AR），白酒 三、测定与操作步骤 1、仪器运转 同实验十五，仅需把“灵敏度选择”开关拨到100档。 2、定性分析 （1）取白酒2ul，进样作色谱分析，于记录仪上得白酒色谱图。 （2）取白酒2ul后，再继续取0.1ul（同一注射器）异戊醇，进样作色谱分析，又得其色谱峰。 比较（1）、（2）两次试验所得白酒色谱图，（2）图必有一峰峰高有所增加，根据色谱分析原理可知，只要操作条件不变，峰高增加者即为异戊醇之色谱图。 3、定量分析 取白酒样2.5ml加1%（V/V）乙酸丁酯约60%乙醇液0.1ml，混匀，进样24ul，得色谱图，按下式计算异戊醇的含量： Pi（mg/100ml）= 35.2 fi A

51、i /As式中：Pi白酒中的异戊醇含量 As、Ai分别为内标物及异戊醇的峰面积 fi异戊醇的校正因子，fi=0.92 35.2为2.5ml酒样中所加的内标物相当于100ml酒样中所加的内标物有35 .2mg。实验九 混合醇的全分析 一、目的要求 学习利用保留值法或碳数规律来鉴定未知混合物中各组分； 用归一化法测定未知混合醇中各醇的含量。 二、仪器和试剂 仪器同实验十六。 试剂：乙醇、正丙醇、正丁醇、正戊醇（分析纯） 三、操作手续 1、仪器的运转：同实验十六。 2、定性分析理论分析和实践证明，在一定的固定相和一定的操作条件下（如柱温、柱压、柱内径、载气流速等），任何一种组分都有一确定的保留值，因

52、此，在相同条件下测定未知各组分的色谱峰的保留值和已知组分色谱峰的保留值，两相对照，就能判定某组分的色谱峰代表哪种物质。本实验具体做法如下： （1）用微量注射器吸取0.2ul乙醇，在注入色谱仪内时，同时开启秒表，当色谱峰出现最高点时，关闭秒表，读出所用时间即保留时间。同样测定出正丙醇、正丁醇和正戊醇的保留时间。 （2）取未知混合醇2ul注入色谱柱内，测定各峰的保留时间，再与上述各已知醇的保留时间相对照，则可判定出未知混合醇中各色谱峰代表哪种醇。 3、定量分析 本实验采用归一化法定量 （1）求相对校正因子（S）：取一清洁干燥的安瓶，用胶线将瓶盖系紧，置于分析天平上称重，然后分别加入1.0、1.2、1.4和1.6