分析化学实验(中文)

分析化学实验

实验一 HCl溶液的标定及碱灰总碱度的测定 实验二 EDTA溶液的标定及自来水总硬度的测定 实验三 EDTA溶液的标定及Bi3+

、Pb2+

含量的连续测定

实验四 返滴定法测定含铝样品中铝的含量 实验五 KMnO4溶液的标定及H2O2含量的测定 实验六 CuSO4·5H2O中Cu含量的测定 实验七 混合碱分析(双指示剂法) 实验八 高锰酸钾法测定石灰石中的钙

1

实验二 HCl溶液的标定及碱灰总碱度的测定

一 实验目的

1. 了解基准物质无水碳酸钠及硼砂的性质及其应用。

2. 掌握HCl标准溶液的配制及标定过程。

3. 掌握强酸滴定二元弱碱的滴定过程，突跃范围及指示剂的选择原理。 4. 掌握定量转移操作的基本要点。

二 实验原理

碱灰（即工业纯碱）的主要成分为碳酸钠，商品名为苏打，其中可能还含有少量NaCl，Na2SO4，NaOH及NaHCO3等成分。常以HCl标准溶液为滴定剂测定总碱度来衡量产品的质量。滴定反应为

Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + H2CO3

H2CO3 = H2O + CO2↑

反应产物H2CO3易形成过饱和溶液并分解为CO2而逸出。化学计量点时溶液的pH值为3.8—3.9，可选用甲基橙为指示剂，用HCl标准溶液滴定，溶液由黄色转变为橙色为终点。试样中的NaHCO3同时被中和。

由于试样易吸收水分和CO2，应在270—300℃将试样烘干2 h，以除去吸附水并使NaHCO3全部转化为Na2CO3，碱灰的总碱度通常以wNa2CO3或wNa2O表示，由于试样的均匀性较差，应称取较多试样，使其更具有代表性。测定的允许误差可适当放宽。

HCl标准溶液用标定法配制，常以甲基橙为指示剂，用无水Na2CO3为基准物质标定其浓度。标定反应式为：

Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + H2CO3

也可用硼砂(Na2B4O7·10H2O)为基准物质，以甲基红为指示剂，标定HCl标准溶液的浓度。标定反应式为：

Na2B4O7·10H2O + 2HCl = 2NaCl + 4H3BO3 + H2O

三 主要试剂和仪器

1. HCl溶液 6 mol/L。

2.无水Na2CO3基准物质 在180℃干燥2—3 h后，置于干燥器中备用。 3.甲基橙溶液1g/L。

四 实验步骤

1. 0.1 mol/L HCl标准溶液的配制及标定

（1）0.1 mol/L HCl溶液的配制 用洁净的小量筒量取约8.3 mL 6 mol/L HCl溶液，倒入装有约480 mL水的500 mL试剂瓶中，加水稀释至500 mL，盖上玻璃塞，摇匀。

（2）0.1 mol/L HCl溶液的标定 在称量瓶中以差减法称取无水Na2CO3三份,每份0.15—0.20 g，分别倒入250 mL锥形瓶中，加入25—35 mL水，加热使Na2CO3完全溶解。稍冷后, 用蒸馏水吹洗锥形瓶(为什么?) 。待溶液完全冷却后，加入2滴甲基橙指示剂，用待标定的HCl溶液滴定溶液由黄色恰变为橙色为终点。记下读数，数据记录见表1，计算HCl溶液的

2

浓度。

2. 碱灰总碱度的测定

准确称取试样1.8—2 g与烧杯中，加入适量水，加热使试样完全溶解。冷却后，将溶液定量转移至250 mL容量瓶中，以水定容至刻度，充分摇匀。移取25.00 mL 试液三份于250 mL锥形瓶中，加入20 mL水及2滴甲基橙指示剂，用HCl标准溶液滴定溶液由黄色恰变为橙色为终点。记下读数。数据记录见表2，计算试样的总碱度，结果以Na2O%表示。

五 数据处理

本实验的数据记录及处理分别见表1及表2.。

表1 HCl标准溶液的标定

滴定编号 记录项目 1 2 3 m碳酸钠 / g VHCl / mL CHCl / mol / L CHCl平均值 di d r

表2 碱灰总碱度的测定（m碱灰 = g）

滴定编号 记录项目 1 25.00 2 25.00 3 25.00 V试 / mL VHCl / mL Na2O% Na2O%平均值 di d r

六 思考题

1. 为什么配制0.1 mol/L HCl溶液500 mL需要量取6 mol/L HCl溶液8.3 mL? 写出计算式。 2. 无水Na2CO3保存不当，吸收了1%水分，用此基准物质标定HCl溶液浓度时，对其结果产生何种影响？

3. 在以HCl溶液滴定时，怎样使用甲基橙及酚酞两种指示剂来判别试样是由Na2CO3—NaOH或Na2CO3—NaHCO3组成的？

4. 标定HCl溶液的两种基准物质无水Na2CO3和硼砂(Na2B4O7·10H2O)是各有哪些优缺点？

3

实验三 EDTA溶液的标定及自来水总硬度的测定

一 实验目的

1. 学习络合滴定法的原理及其应用。 2. 掌握络合滴定法中的直接滴定法。 3. 掌握EDTA溶液的配制及标定方法。

二 实验原理

水硬度的测定分为水的总硬度以及钙—镁硬度两种，前者是测定钙镁总量，后者则是分别测定钙和镁的含量。

世界各国表示水硬度的方法不尽相同，一般采用度（°）表示，1°= 10 mg CaO / L。小于16°为软水，大于16°为硬水。一般自来水中的总硬度小于16°。此外，我国还采用mmol / L或mg /L(CaCO3)为单位表示水的硬度。

本实验采用EDTA络合滴定法测定水的总硬度。在pH10的氨性缓冲液中，以铬黑T为指示剂，用三乙醇胺和Na2S掩蔽Fe3+, Al3+, Cu2+, Pb2+, Zn2+等共存离子，用EDTA标准溶液滴定，可直接测得水的总硬度。滴定反应为

Ca + Mg + Y → CaY + MgY

EDTA标准溶液用标定法配制。本实验以铬黑T（EBT）为指示剂，用CaCO3为基准物质标定其浓度。为提高指示剂铬黑T变色的敏锐性，可加入适量的MgY。标定反应式为：

CaCO3 + 2HCl = 2CaCl + H2CO3 Ca2+ + MgY + Y → CaY + MgY

2+

2+

三 主要试剂和仪器

1. EDTA溶液 0.01 mol/L。

2. NH3—NH4Cl缓冲溶液 pH =10。

3. CaCO3基准物质 在110℃干燥2 h后，稍冷后置于干燥器中，冷却至室温，备用。 4. 铬黑T指示剂 5 g /L(含25%三乙醇胺及20% Na2S)。 5. HCl溶液 6mol/L。

四 实验步骤

1. 0.01 mol/L EDTA标准溶液的标定

在称量瓶中以差减法准确称取0.2—0.3 g CaCO3, 倒入250 mL烧杯中，先加少量水润湿，盖上表面皿，从烧杯嘴处往烧杯中滴加约5 mL 6 mol/L HCl溶液，使CaCO3完全溶解。加水50 mL，微沸几分钟以除去CO2。冷却后用水冲洗烧杯内壁和表面皿，定量转移CaCO3溶液于250 mL容量瓶中，用水定容至刻度，摇匀。移取25.00 mL 上述Ca 溶液于250 mL锥形瓶中，加入20—25 mL水 及5—10 mL MgY（从实验步骤2中得到），然后加入10 mL NH3—NH4Cl缓冲溶液，3滴铬黑T指示剂，立即用EDTA滴定，当溶液由酒红色经稳定的紫色再刚变为蓝色即为终点。记下读数，平行测定三次，数据记录见表1，计算EDTA溶液的浓度。

2. 自来水总硬度的测定

用量筒量取自来水100 mL于250 mL锥形瓶中，（加入1—2滴使试液酸化，煮沸数分钟以

2+

4

除去CO2。冷却后），加入10 mL NH3—NH4Cl缓冲溶液，3滴铬黑T指示剂，立即用EDTA滴定，当溶液由酒红色经稳定的紫色再刚变为蓝色即为终点。记下读数，平行测定三次，数据记录见表2，计算自来水的总硬度，结果以（°）表示。

五 数据处理

本实验的数据记录及处理分别见表1及表2。

表1 EDTA标准溶液的标定

滴定编号 1 2 3 记录项目 G碳酸钙 / g VY / mL CY / mol / L CY平均值 di d r

表2自来水总硬度的测定

滴定编号 1 2 3 记录项目 V自来水 / mL 100 100 100 VY / mL 总硬度(°) 总硬度平均值

六 思考题

1. 本实验所使用的EDTA应该用何种指示剂标定? 最适当的基准物质是什么？ 2. 在标定过程中，加入MgY的作用是什么？MgY是否应准确加入？

3. 本实验中，自来水的总硬度以（°）表示时，应保留几位有效数字？简要说明理由。

5

实验四 EDTA溶液的标定及Bi3+、Pb2+含量的连续测定

一 实验目的

1. 掌握由控制酸度提高EDTA选择性的原理及其应用。 2. 掌握用EDTA进行连续滴定的方法。 3. 掌握EDTA溶液的配制及标定方法。

二 实验原理

混合离子的分别滴定常用控制酸度法，掩蔽法进行，可根据有关副反应系数论证对它们分别滴定的可能性。

Bi3+、Pb2+均能与EDTA形成稳定的1：1络合物，lgK分别为27.94和18.04。由于两者的lgK相差很大，故可利用酸效应，控制不同的酸度，进行分别滴定。在pH ≈ 1时滴定Bi3+，在pH ≈ 5—6时滴定Pb2+。

EDTA标准溶液用标定法配制。本实验以二甲酚橙（XO）为指示剂，用ZnO为基准物质标定其浓度。标定反应式为：

ZnO + 2HCl = ZnCl2 + H2O

Zn + Y → ZnY

2+

三 主要试剂和仪器

1. EDTA溶液 0.01 mol/L。

2. 六次甲基四胺溶液 200 g / L。

3. ZnO基准物质 在300℃干燥2 h后，稍冷后置于干燥器中，冷却至室温，备用。 4. 二甲酚橙（XO）指示剂 2 g / L。 5. HCl溶液 6 mol/L。

四 实验步骤

1. 0.01 mol/L EDTA标准溶液的标定

在称量瓶中以差减法准确称取0.16—0.24 g ZnO, 倒入250 mL烧杯中，先加少量水润湿，盖上表面皿，从烧杯嘴处往烧杯中滴加约5 mL 6 mol/L HCl溶液，使ZnO 完全溶解。加水20 mL，微沸几分钟。冷却后用水冲洗烧杯内壁和表面皿，定量转移Zn2+溶液于250 mL容量瓶中，用水定容至刻度，摇匀。移取25.00 mL 上述Zn2+ 溶液于250 mL锥形瓶中，滴加六次甲基四胺溶液至溶液呈稳定的紫红色，再过量3 mL，然后加入2滴二甲酚橙指示剂，立即用EDTA滴定，当溶液由紫红色经稳定的橙色再刚变为亮黄色即为终点。记下读数，平行测定三次，计算EDTA溶液的浓度。

2. Bi、Pb含量的连续测定

准确移取Bi3+、Pb2+试液10.0 mL三份于250 mL锥形瓶中，加入2滴二甲酚橙指示剂，用EDTA滴定，（加入1—2滴使试液酸化，煮沸数分钟以除去CO2。冷却后），加入10 mL NH3—NH4Cl缓冲溶液，当溶液由紫红色经稳定的橙色再刚变为亮黄色即为Bi3+的终点。记下读数，计算混合液中Bi3+的含量，结果以g / L表示。 在上述滴定Bi3+后的溶液中，滴加六次甲基四胺溶液至溶液呈稳定的紫红色，再过量3 mL，然后加入2滴二甲酚橙指示剂，立即用EDTA滴定，当溶液由紫红色经稳定的橙色再刚变

3+

2+

6

为亮黄色即为Pb的终点。记下读数，计算混合液中Pb的含量，结果以g / L表示。

2+2+

五 数据处理

本实验的数据记录及表格自列。

六 思考题

1. 本实验所使用的EDTA应该用何种指示剂标定? 最适当的基准物质是什么？ 2. 为什么不用NaOH, NaAc或氨水，而用六次甲基四胺调节pH至5—6？

7

实验五 返滴定法测定含铝样品中铝的含量

一 实验目的

1. 掌握返滴定。 2. 了解置换滴定。

3. 动脑、动手设计实验方案。

二 实验原理

Al易形成一系列多核羟基络合物，这些多核羟基络合物与EDTA络合缓慢；同时，Al

3+

3+

3+

封闭指示剂二甲酚橙，故通常采用返滴定法测定铝。加入定量且过量的EDTA标准溶液，在pH≈3.5煮沸几分钟，使Al与EDTA络合完全，继而在pH为5—6，以二甲酚橙为指示剂，用Zn2+盐标准溶液返滴定过量的EDTA而得到铝的含量。反应式如下：

Al3+ + Y = AlY (pH≈3.5) Zn2+ + Y = ZnY （pH5—6） (指示剂XO 由黄色刚变为紫红色)

三 主要试剂及仪器

硝酸铝样品；ZnO; HCl（1+1），(1+3); EDTA (0.01mol/L); 二甲酚橙 (2 g / L); 六次甲基四胺（200 g / L）；氨水 （1+1）。

四 实验步骤

1 Zn2+盐标准溶液的配制

准确称取0.20—0.21 g ZnO于小烧杯中，滴加（1+1）HCl至ZnO完全溶解后，再补加1滴（1+1）HCl，加热，冷却，转入250 mL容量瓶中，定容，摇匀，备用。根据ZnO的质量计算该标准溶液的物质的量浓度（以Zn2+计）。

2 0.01mol/L EDTA标准溶液的配制与标定

量取50 mL EDTA溶液 (0.1mol / L)于试剂瓶中，用蒸馏水稀释至500 mL左右，摇匀，备用。移取25 mL Zn标准溶液（三份）于锥形瓶中，加入2滴二甲酚橙，滴加六次甲基四胺至溶液刚变为紫红色，再过量3 mL；用自制的EDTA溶液滴定至溶液刚变为亮黄色为终点，记录所耗EDTA溶液的体积。根据有关数据计算EDTA溶液的准确浓度。

2+

3 含铝样品中铝的测定

准确称取0.53—0.55 g硝酸铝样品于小烧杯中，加入3滴（1+3）HCl后，加入适量水溶解，转移至250 mL容量瓶中，定容，摇匀。移取该铝试液25 mL（三份）于锥形瓶中，分别准确加入50 mL EDTA溶液 (约0.01mol/L)，2滴二甲酚橙，此时试液为黄色，加氨水至溶液呈紫红色，再加（1+3）HCl溶液，使溶液呈现黄色。煮沸3 min ,冷却。加20 mL六次甲基四胺，此时溶液应为黄色，如果溶液呈红色，还须滴加（1+3）HCl，使其变黄。补加1滴二甲酚橙，用Zn2+标准溶液滴至刚变为紫红色为终点，记录所耗Zn2+标准溶液的体积。根据有关实验数据计算含铝样品中铝的含量（以质量百分数计）。

8

五 数据记录及处理

表1 EDTA标准溶液的标定（mZnO= g , cZnO = mol / L ）

编号 1 2 3 V2+Zn (mL) 25.00 25.00 25.00 VEDTA (mL) cEDTA (mol / L) c EDTA (mol/ L) di dr

表2 含铝样品中铝的测定（G样品= g ）

编号 1 2 3 V样品 (mL) 25.00 25.00 25.00 V2+Zn (mL) Al (%) Al (%) di dr

计算公式：Al%?(50.00?cEDTA?VZn2??cZn2?)?26.981000G

六 思考题

1. 对于复杂的铝合金样品，不用置换滴定，而用返滴定，所得结果是偏高还是偏低？2. 返滴定中与置换滴定中所用的EDTA有什么不同？

9

实验六 KMnO4溶液的标定及H2O2含量的测定

一 实验目的

1. 掌握KMnO4溶液的配制及标定过程，了解自动催化反应。 2. 掌握KMnO4法测定H2O2的原理及方法。 3. 对KMnO4自身指示剂的特点有所体会。

二 实验原理

过氧化氢在工业、生物、医药等方面有着广泛的应用，因此，实际操作中常需测定它的含量。采用KMnO4法测定H2O2含量时，常在稀硫酸溶液中用KMnO4标准溶液直接滴定。滴定反应为

5H2O2 +2 MnO4－+ 6 H+ = 2 Mn2+ + 5O2↑+ 8H2O

开始时反应速率缓慢，待反应产物Mn2+ 生成后，由于Mn2+ 的催化作用，加快了反应速率，故能顺利地滴定到呈现稳定的微红色为终点，因而称为自动催化反应。稍过量的滴定剂（2×10－6 mol/L）本身的紫红色即可显示终点。

KMnO4标准溶液用标定法配制，常在稀硫酸溶液中，在75—85℃下，用Na2C2O4为基准物质，标定其浓度。标定反应式为：

5C2O42－+2 MnO4－+ 16 H+ = 2 Mn2+ + 10CO2↑+ 8H2O

上述标定反应也是自动催化反应，滴定过程中应注意反应时的酸度，温度及滴定速度。

三 主要试剂和仪器

1. H2SO4溶液 3 mol/L。

2. Na2C2O4基准物质 在105℃干燥2 h后备用。 3. KMnO4溶液 0.02 mol/L。

四 实验步骤

1. KMnO4溶液的配制

称取KMnO4固体1.6 g ，溶于500 mL水中，盖上表面皿，加热至沸并保持微沸状态1 h，冷却后，用微孔玻璃漏斗（3号或4号）过滤。滤液储存于棕色试剂瓶中。将溶液在室温下静置2—3天后过滤备用。 2. KMnO4溶液的标定

在称量瓶中以差减法准确称取Na2C2O4三份,每份0.15—0.20 g，分别倒入250 mL锥形瓶中，加入50—60 mL水及15 mL H2SO4，用少量蒸馏水吹洗锥形瓶(为什么?) ，加热至75—85℃，趁热用待标定的KMnO4溶液滴定。开始滴定时反应速度慢，待溶液中产生了Mn后，滴定速度可加快，直至溶液呈现微红色并持续半分钟不褪色即为终点。数据记录见表1，计算KMnO4溶液的浓度。

3. H2O2含量的测定

准确移取25.00 mL 试液三份于250 mL锥形瓶中，加入50 mL水 及20 mL H2SO4，用KMnO4标准溶液滴定溶液呈现微红色并持续半分钟不褪色即为终点。开始滴定时反应速度慢，待溶液中产生了Mn2+后，滴定速度可加快。数据记录见表2，计算试液中H2O2的含量，结果以g / L表示。

2+

10

实验十一 高锰酸钾法测定石灰石中的钙

一 目的

1. 学习沉淀分离的基本知识和操作（沉淀、过滤及洗涤等）。 2. 了解用高锰酸钾法测定石灰石中钙含量的原理和方法。

3. 掌握结晶型草酸钙沉淀和分离的条件及洗涤CaC2O4沉淀的方法。

二 实验原理

石灰石中的主要成分是CaCO3，较好的石灰石含CaO约45—53%，此外还含有SiO2 、Fe2O3 、Al2O3 及MgO等杂质。

测定钙的方法很多，快速的方法是络合滴定法，较精确的方法是本实验采用的高锰酸钾法，即将Ca离子沉淀为CaC2O4，将沉淀滤出并洗净后，溶于稀H2SO4溶液，再用KMnO4标准溶液滴定与Ca2+相当的C2O42—离子，根据所用KMnO4的量计算试样中钙或氧化钙的含量，主要反应如下：

Ca+ 2C2O4

2+

2—

2+

= CaC2O4

CaC2O4 + H2SO4 = Ca SO4 + H2C2O4

5H2C2O4 + 2 MnO4—+ 6H+ = 2Mn2+ + 10CO2 + 8 H2O

此法用于含Mg2+离子及碱金属的试样，其他许多金属阳离子不应存在，因为它们与C2O42—容易生成沉淀或共沉淀而形成正误差。

CaC2O4是弱酸盐沉淀，pH = 4时，CaC2O4的溶解损失可以忽略。一般采用在酸性溶液中加入(NH4)2C2O4，再滴加氨水逐渐中和溶液中的H+离子，使CaC2O4沉淀缓慢生成，最后控制溶液pH值在3.5—4.5。这样，既可使CaC2O4沉淀完全，又不致形成(CaOH)2C2O4沉淀，并能获得组成一定、颗粒粗大而纯净的CaC2O4沉淀。

其他矿石中的钙，也可用本法测定。

三 主要试剂及仪器

HCl (6mol/L); H2SO4（1 mol/L）; 甲基橙 (0.1%); 氨水（3 mol/L）;柠檬酸铵(10%); (NH4)2C2O4溶液( 5%, 0.1%); AgNO3（0.1 mol/L）; KMnO4标准溶液（0.02 mol/L）;玻璃漏斗，定性滤纸（φ9或φ11）。

四 实验步骤

1 KMnO4标准溶液的标定：（方案自拟） 2 石灰石中钙的测定

准确称取石灰石试样0.1—0.2 g两份，置于250 mL烧杯中，滴加少量水润湿[1]，盖上

16

表面皿，缓慢滴加6mol/L HCl溶液6 mL，同时不断摇动烧杯，待停止发泡后，小心加热煮沸2 min。将溶液稀释至50 mL，加入2滴甲基橙，再加入15 mL 5% (NH4)2C2O4溶液。（若此时有沉淀生成，应在搅拌下滴加6mol/L HCl溶液至沉淀溶解，注意勿多加。）加热至70—80℃，在不断搅拌下以每秒1—2滴的速度滴加3 mol/L氨水至溶液由红色变为橙色[2]。放置陈化[3]。

用中速滤纸（或玻璃砂芯漏斗）以倾泻法过滤。用冷的0.1% (NH4)2C2O4溶液，以倾泻法洗涤沉淀3—4次[4]，再用冷水洗涤至洗涤液中不含Cl—离子为止。

将带有沉淀的滤纸贴在原贮沉淀的烧杯内壁（沉淀向杯内）。用50 毫升1 mol/L H2SO4

溶液仔细将滤纸上的沉淀洗入烧杯，用水稀释至100 mL，加热至75—85℃，用0.02 mol/L KMnO4标准溶液滴定至溶液呈粉红色，然后将滤纸浸入溶液中，用玻棒搅拌，若溶液褪色，再滴加KMnO4溶液，直至粉红色经30s不褪为终点。根据KMnO4溶液用量和试样重计算试样中钙（或CaO）的百分率。

[5]

注释

[1] 先用少量水润湿，以免加HCl溶液时产生CO2的将试样粉末冲出。 [2] 调节溶液pH值至3.5—4.5,使CaC2O4沉淀完全，而MgC2O4不沉淀。

[3] 保温是为了使沉淀陈化。若沉淀完毕后，要放置过夜，则不必保温。但对Mg含量的试

样，不宜久放，以免后沉淀。

[4] 先用沉淀剂的稀溶液洗涤，是采用同离子效应，降低沉淀的溶解度，以减小溶解损失，并且洗去大量杂质。

[5] 在酸性溶液中，滤纸消耗KMnO4溶液，接触时间越长，消耗越多，因此只能在滴定至终点前，才能将滤纸浸入溶液中。

思考题

1. 沉淀CaC2O4时，为什么要在酸性溶液中加入沉淀剂(NH4)2C2O4，然后在70—80℃时滴加氨水至甲基橙变橙黄色而使CaC2O4沉淀？中和时为什么选择甲基橙指示剂指示酸度？ 2. 洗涤CaC2O4沉淀时，为什么先要用稀(NH4)2C2O4溶液作洗涤液，然后用纯水洗？怎样判断C2O4离子已洗净？怎样判断Cl离子已洗净？

3. 如果将带有CaC2O4沉淀的滤纸一起用硫酸处理，再直接用KMnO4溶液滴定，会产生什么影响？

4. CaC2O4沉淀生成后，为什么要陈化？

5. KMnO4法与络合滴定法测定钙的优缺点各是什么？

2—

—

17

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/6ba6.html