无机及分析化学实验的一般知识 - 图文

无机及分析化学实验的一般知识

1 学习目的和方法

1.1 化学实验的目的

在无机及分析化学的学习中，实验占有及其重要的地位，是基础化学实验平台的重要组成部分，也是高等工科院校化工、生工、轻工等专业的主要基础课程。无机及分析化学实验作为一门独立设置的课程，突破了原无机化学和分析化学实验分科设课的界限，使之融为一体。旨在充分发挥无机及分析化学实验教学在素质教育和创新能力培养中的独特地位，使学生在实践中学习、巩固、深化和提高化学的基本知识、基本理论，掌握基本操作技术、培养实践能力和创新能力。通过实验，我们要达到以下四个方面的目的：

（1）掌握物质变化的感性知识，掌握重要化合物的制备、分离和分析方法，加深对基本原理和基本知识的理解，培养用实验方法获取新知识的能力。

（2）熟练地掌握实验操作的基本技术，正确使用无机和分析化学实验中的各种常见仪器，培养独立工作能力和独立思考能力（如在综合性和设计性实验中，培养学生独立准备和进行实验的能力），培养细致观察和及时记录实验现象以及归纳、综合、正确处理数据、用文字表达结果的能力，培养分析实验结果的能力和一定的组织实验、科学研究和创新的能力。

（3）培养实事求是的科学态度，准确、细致、整洁等良好的科学习惯以及科学的思维方法，培养敬业、一丝不苟和团队协作的工作精神，养成良好的实验室工作习惯。 （4）了解实验室工作的有关知识，如实验室试剂与仪器的管理、实验可能发生的一般事故及其处理、实验室废液的处理方法等。

1.2 化学实验的学习方法

要很好地完成实验任务，达到上述实验目的，除了应有正确的学习态度外，还要有正确的学习方法。无机及分析实验课一般有以下三个环节：

（1）预习 为了使实验能够获得良好的效果，实验前必须进行预习，通过阅读实验教材、书和参考资料，明确实验的目的与要求，理解实验原理，弄清操作步骤和注意事项，设计好数据记录格式，写出简明扼要的预习报告（对综合性和设计性实验写出设计方案），并于实验前对时间作好统一安排，然后才能进入实验室有条不紊地进行各项操作。

（2）实验 在教师指导下独立地进行实验是实验课的主要教学环节，也是训练学生正确掌握实验技术，实现化学实验目的的重要手段。实验原则上应根据实验教材上所提示的方法、步骤和试剂进行操作，设计性实验或者对一般实验提出新的实验方案，应该与指导教师讨论、修改和定稿后方可进行实验。并要求做到以下几点：1.认真操作，细心观察，如实而详细地记录实验现象和数据；2.如果发现实验现象和理论不相符，应首先尊重实验事实，并认真分析和检查其原因，通过必要手段重做实验，有疑问时力争自己解决问题，也可以相互轻声讨论或询问教师；3.实验过程中应保持肃静，严格遵守实验室工作规则；实验结束后，洗净仪器，整理药品及实验台。

（3）实验报告 做完课堂实验只是完成实验的一半，余下更为重要的是分析实验现象，整理实验数据，将直接的感性认识提高到理性思维阶段。实验报告的内容应包括：

a.实验目的； b.实验原理；

c.实验步骤：尽量采用表格、图表、符号等形式清晰明了地表示；

d.实验现象、数据记录:实验现象要仔细观察、全面正确表达，数据记录要完整； e.解释、结论或数据处理：根据实验现象作出简明扼要解释，并写出主要化学反应方程

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式或离子式，分题目作出小结或最后结论。若有数据计算，务必所依据的公式和主要数据表达清楚；

f.讨论：报告中可以针对本实验中遇到的疑难问题，对实验过程中发现的异常现象，或数据处理时出现的异常结果展开讨论，敢于提出自己的见解，分析实验误差的原因，也可对实验方法、教学方法、实验内容等提出自己的意见或建议。

1.3化学实验室规则

实验规则是人们从长期实验室工作中归纳总结出来的，它是防止意外事故，保证正常实验的良好环境、工作秩序和做好实验的重要前提。

(1)实验前必须认真预习，写出预习报告，并提前10min进入实验室，熟悉实验室环境、布置和各种设施的位置，做好实验前准备，在指定位置进行实验。

(2)实验时严格遵守实验室工作规则，接受并遵重教师的指导，集中思想，仔细观察，如实、及时地把实验现象和数据记录在实验报告本上，切忌将其记录在废纸条上。

(3) 操作过程中注意安全、爱护仪器、节约药品、有条不紊，保持实验室的整洁和安静。

(4)完成实验后，清洗用过的仪器，整理好仪器和药品，经教师允许后离开实验室。 (5)按时提交实验报告。

2 化学实验室安全知识

2.1 化学实验室安全守则

化学实验室中很多试剂易燃、易爆，具有腐蚀性或毒性，存在着不安全因素。所以进行化学实验时，必须重视安全问题，绝不可麻痹大意。初次进行化学实验的学生，应接受必要的安全教育，且每次实验前都要仔细阅读实验室中的安全注意事项。在实验过程中，要遵守安全守则：

（1） 实验室内严禁吸烟、饮食、大声喧哗、打闹； （2） 水、电、气用后立即关闭；

（3） 洗液、强酸、强碱等具有强烈的腐蚀性，使用时应特别注意，不要溅在皮肤、

衣服或鞋袜上； （4） 有刺激性或有毒气体的实验，应在通风橱内进行，嗅闻气体时，应用手轻拂气

体，把少量气体扇向自己再闻，不能将鼻孔直接对着瓶口；

（5） 挥发和易燃物质的实验，必须远离火源；

（6） 加热试管时，不要将试管口对着自己或他人，也不要俯视正在加热的液体，以

免液体溅出使自己受到伤害； （7） 有毒试剂（如氰化物、汞盐、铅盐、钡盐、重铬酸盐等）要严格进入口内或接

触伤口，也不能随便到入水槽，应到入回收瓶回收处理； （8） 稀释浓硫酸时，应将浓硫酸慢慢注入水中，并不断搅动，切勿将水倒入浓硫酸

中，以免迸溅，造成灼伤； （9） 禁止随意混合各种试剂药品，以免发生意外事故；

（10） 实验完毕，将实验台面整理干净，洗净双手，关闭水、电、气等阀门后离开实

验室。

2.2试剂及药品使用规则

常用化学试剂根据纯度的不同分不同的规格，目前常用的试剂一般分四个级别，见表1-2。

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表1-2 试剂的规格与适用范围

级别 一级 二级 三级 四级 名称 优级纯 分析纯 化学纯 实验试剂 代号 GR AR CP LR 瓶标颜色 绿色 红色 蓝色 棕色或其它颜色 适用范围 痕量分析和科学研究 一般定性定量分析实验 适用于一般的化学制备和教学实验 一般的化学实验辅助试剂 除上述一般试剂外，还有一些特殊要求的试剂，如指示剂、生化试剂和超纯试剂（如电子纯、光谱纯、色谱纯）等，这些都会在瓶标签上注明，使用时请注意。

表1-2列出了试剂的规格与适用范围供选用试剂时参考。因不同规格的试剂其价格相差很大，选用时应注意节约，防止超级使用造成浪费。若能达到应有的实验效果，应尽可能采用级别较低的试剂。

化学试剂中的部分试剂具有易燃、易爆、腐蚀性或毒性等特性，化学试剂除使用时注意安全和按操作规程操作外，保管时也要主意安全，要防火、防水、防挥发、防曝光和防变质。化学试剂的保存，应根据试剂的毒性、易燃性、腐蚀性和潮解性等各不相同的特点，采用不同的保管方法。

（1）一般单质和无机盐类的固体，应放在试剂柜内，无机试剂要与有机试剂分开存放，危险性试剂应严格管理，必须分类隔开放置，不能混放在一起。

（2）易燃液体 主要是有机溶剂、极易挥发成气体，遇明火即燃烧。实验中常用的有苯、乙醇、乙醚和丙酮等，应单独存放，要注意阴凉通风，特别要注意远离火源。 （3）易燃固体 无机物中如硫磺、红磷、镁粉和铝粉等，着火点都很低，也应注意单独存放。存放处应通风、干燥。白磷在空气中可自燃，应保存在水里，并放于避光阴凉处。 （4）遇水燃烧的物品 金属锂、钠、钾、电石和锌粉等，可与水剧烈反应，放出可燃性气体。锂要用石蜡密封，钠和钾应保存在煤油中，电石和锌粉等应放在干燥处。

（5）强氧化剂 氯酸钾、硝酸盐、过氧化物、高锰酸盐和重铬酸盐等都具有强氧化性，当受热、撞击或混入还原性物质时，就可能引起爆炸。保存这类物质，一定不能与还原性物质或可燃物放在一起，应存放在阴凉通风处。

（6）见光分解的试剂：如硝酸银、高锰酸钾等；与空气接触易氧化的试剂：如氯化亚锡、硫酸亚铁等，都应存于棕色瓶中，并放在阴凉避光处。

（7）容易侵蚀玻璃的试剂 如氢氟酸、含氟盐、氢氧化钠等应保存在塑料瓶内。 （8）剧毒试剂 如氰化钾，三氧化二砷（砒霜）、升汞等，应特别地有专人妥善保管，取用时应严格做好记录，以免发生事故。

2.3 玻璃仪器的洗涤和干燥

无机及分析化学实验中使用的玻璃仪器常粘附有化学药品，既有可溶性物质，也有灰尘和其它不溶性物质以及油污等。为了使实验得到正确的结果，实验所用的玻璃仪器必须是洁净的，有时还需要干燥，所以须对玻璃仪器进行洗涤和干燥，玻璃仪器的洗涤根据实验要求、污物性质和沾污的程度选用适宜的洗涤方法。化学实验室中常用的洗涤剂是肥皂、肥皂液（特制商品）、洗洁精、洗衣粉、去污粉、各种洗涤液和有机溶剂等。其方法有冲洗、刷洗及药剂洗涤等。

（1）一般污物的洗涤方法

a .用水刷洗 用毛刷刷洗仪器（从里到外），每次刷洗用水不必太多，可洗去可溶性物质、部分不溶性物质和尘土等，但不能除去油污等有机物质。

b.用去污粉、肥皂粉或洗涤剂洗 用蘸有肥皂粉或洗涤剂的毛刷擦拭，再用自来水冲洗干净，可除去油污等有机物。

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用上述方法不能洗涤的仪器或不便于用毛刷刷洗的仪器，如容量瓶、移液管等，若内壁沾附油污等物质，则可视其油污的程度，选择洗涤剂进行清洗，即先把肥皂粉或洗涤剂配成溶液，倒少量洗涤液于容器内振荡几分钟或浸泡一段时间后，在用自来水冲洗干净。

c.用铬酸洗液洗涤 铬酸洗液是用重铬酸钾的饱和溶液和浓硫酸配制而成，具有极强的氧化性和酸性，能彻底除去油污等物质。但在使用时要注意不可溅在身上，以免灼伤皮肤和烧伤衣服。取用该洗液洗移液管时，只能用洗耳球吸取，千万不能用嘴吸取。用过的洗液应倒回原来密封的瓶中。

（2）特殊污物的洗涤方法 对于某些污物用通常的方法不能洗涤除去，则可通过化学反应将沾附在器壁上的物质转化为水溶性物质。例如，铁盐引起的黄色污物可加入稀盐酸或稀硝酸浸泡片刻即可除去；接触、盛放高锰酸钾后的容器可用草酸溶液清洗（沾在手上的高锰酸钾也可同样清洗）；沾在器壁上的二氧化锰用浓盐酸处理使之溶解；沾有碘时，可用碘化钾溶液浸泡片刻，或加入稀的氢氧化钠溶液温热之，或用硫代硫酸钠溶液也可除去，银镜反应后沾附的银或有铜附着时，可加入稀硝酸，必要时可稍微加热，以促进溶解。

用自来水洗净后的玻璃仪器，还需要用蒸馏水或去离子水淋洗2-3次，洗净的玻璃仪器器壁上不能挂有水珠。

（3）玻璃仪器的干燥 玻璃仪器的干燥方法有下列几种：

a. 倒置晾干 将洗净的仪器倒置在干净的仪器架上或仪器柜内自然晾干。

b. 热（或冷）风吹干 仪器如急需干燥，则可用吹风机吹干。对一些不能受热的容量器皿可用吹风干燥。如果吹风前用乙醇、乙醚、丙酮等易挥发的水溶性有机溶剂冲洗一下，则干得更快。

c.加热烘干 洗净的仪器可放在烘箱内烘干。烘干温度一般控制在105℃左右，仪器放进烘箱前应尽量把水倒净。能加热的仪器如烧杯、试管也可直接用小火加热烘干。加热前，要把仪器外壁的水擦干，加热时，仪器口要略向下倾斜。

2.4 无机及分析化学实验中常用的玻璃器皿及操作示意图

1．玻璃器皿

塑料洗瓶 锥形瓶 吸滤瓶 称量瓶 滴瓶

普通干燥器 真空干燥器 坩埚钳 碘量瓶

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吸量管 移液管 酸式滴定管 碱式滴定管 容量瓶 三角漏斗

布氏漏斗 研钵（陶瓷、玛瑙） 坩埚（陶瓷、银、金等） 2．操作示意图

（a） (b) (C) 图1-1 固体试样的（a）称取、(b)取样、(C)溶解

图1-2液体试样的倾注(a)、容量瓶的使用(b)(c) 移液管移取（d）

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图1-4 酸、碱式滴定管的使用

3 物质的分离技术—液固分离

3.1 过滤

过滤是固-液分离最常用的方法。过滤时，沉淀物留在过滤器上，而溶液通过过滤器进入接受器中，过滤出的溶液称为滤液。过滤方法有：

（1）常压过滤 常压过滤最为简便，也是最常用的固-液分离方法，尤其沉淀为微细的结晶时，用此法过滤较好。

过滤前先将圆形滤纸对折两次，然后展开成圆锥形（一边三层，另一边一层），放入玻璃漏斗中（见图1-5）。改变滤纸折叠角度，使之与漏斗角度相适应。用手按着滤纸，用少量蒸馏水把滤纸湿润，轻压滤纸四周，赶气泡，使其紧贴在漏斗上。

把带滤纸漏斗放在漏斗架上，下面放容器以收集溶液，调节漏斗架的位置，使漏斗尖端靠在容器内壁（见图1—5），以免滤液溅失。

图1—5 常压过滤

将要过滤的液体沿玻璃棒缓缓倾入漏斗中（滤液倾在滤纸层较厚的一面），倾入量应使液面低于滤纸2—3mm，此时溶液透过滤纸流入收集器内，而沉淀就被留在滤纸上。

为使过滤进行较快，可让待过滤的溶液静置一段时间，使沉淀尽量下沉，过滤时不要搅动沉淀，先把沉淀上面的大部分清夜过滤掉，再用玻璃棒搅起沉淀物连同溶液一起转移到滤纸上，附在烧杯壁上的沉淀可用少量蒸馏水或母液冲洗下来转移至滤纸上。

（2）减压过滤 减压过滤又叫抽滤、吸滤或真空过滤。减压过滤可加快过滤速度，并把沉淀抽滤得比较干燥。但胶状沉淀在过滤速度很快时会透过滤纸，不能用减压过滤。颗粒很细的沉淀会因减压抽吸而在滤纸上形成一层密实的沉淀，使溶液不易透过，反而达不到

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加速目的，也不宜用此法。

图1—6 减压过滤

减压过滤装置如图1-6所示，先选好一张比抽滤漏斗（或布氏漏斗）内径略小的圆形滤纸，平整地放在抽滤漏斗上，用少量蒸馏水湿润滤纸，然后用橡皮塞把抽滤漏斗装在抽滤瓶上（注意漏斗下端的斜削面要对着抽滤瓶侧面的细嘴），用橡皮管将抽滤瓶与水流抽气泵接好，过滤时慢慢打开水阀门。

过滤时，先把上部澄清液沿着玻璃棒注入漏斗内，加入的量不要超过漏斗的2/3，然后把沉淀物均匀地分布在滤纸上，继续减压，直至沉淀物较干为止。

若用真空泵进行抽滤时，为了防止滤液倒流和潮湿空气抽入泵内，在抽滤瓶和真空泵之间要连接一个缓冲瓶和一个装有变色硅胶的干燥瓶。

过滤完后，应把连接抽滤瓶的橡皮管拔下，再关闭水阀门（或停真空泵），否则水会倒流入抽滤瓶中，使滤液弄脏。取下漏斗把它倒扣在滤纸上，轻轻敲打漏斗边缘，使滤纸和沉淀脱离漏斗。滤液则从过滤瓶的上口倾出，不要从侧面尖嘴倒出，以免弄脏滤液。

3.2 离心

当分离试管中少量的溶液与沉淀物时，常采用离心机分离法。这种方法操作简单而迅速，实验室常用的电动离心机是由高速旋转的小电动机带动一组金属套管作高速圆周运动。装在金属管内离心试管中的沉淀物受到离心力的作用向离心试管底部集中，上层便得到澄清的溶液。这样离心试管中的溶液与沉淀就分离开了。电动离心机的转速可由侧面的变速器旋钮调节。

使用电动离心机进行离心分离时，把装有少量溶液与沉淀的离心试管对称地放入电动离心机的金属（或塑料）套管内，如果只有一支离心试管中装有试样，为了使电动离心机转动时保持平衡，防止高速旋转引起震动而损坏离心机，可在与之对称的另一金属（或塑料）套管内也放入一支装有相同（或相近）质量的水的离心试管。放好离心试管后盖上盖子。先把电动离心机变速器旋钮拧到最低挡，通电后，逐渐转动变速器旋钮使其加速，大约高速转动半分钟后，变速器旋钮转到最低档，切断电源，让离心机自然停止转动。千万不要用手或其它方法强制离心机停止转动，否则离心机很容易损坏，而且容易发生危险。

4 分析天平和称量

4.1 天平的种类

天平有按结构和精度分类的两种常用分类方法。

天平按结构特点可分为等臂和不等臂两类。等臂和不等臂的有可分为等臂单盘天平、等臂双盘天平及不等臂单盘天平。单盘天平一般均具有光学读数、机械加减码和阻尼等装置。双盘天平又带有普通标牌、有阻尼器和无阻尼之分。在具有普通标牌的天平中，无阻尼器的天平称为摆幅天平（或摇摆天平或摆动天平等），有阻尼器的称为阻尼天平。具有微分标牌

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的天平，一般均有阻尼器和光学读数装置。

天平按精度，通常分为10级。一级天平精度最好，十级最差。在常量分析中，使用最多的是最大载荷为100-200g的分析天平，属于三、四级。在微量分析中，常用最大载荷为20-30g的一至三级天平。

半机械加码电光天平（简称半自动电光天平）和单盘天平是目前我国最常见的两种类型的天平。前者是一种等臂双盘天平。

4.2 等臂双盘天平的构造

目前我国制造的天平，主要是依据杠杆原理设计的。杠杆天平尽管种类繁多，名称各异，其基本结构大体相同，它们都有底版、立柱、横梁、刀子、刀承、悬挂系统和读数装置等，其他部分如制动器、阻尼器、光学读数系统、机械加减码装置等都可看作是天平的附属机构。这些附属机构，有的天平全部具备，有的只具备一部分。

各种型号的等臂天平，其结构和使用方法大同小异，现以TG328B型半机械加码电光天平为例，介绍这类天平的结构和使用方法。

1.半自动电光天平的构造如图4.2-1所示。

1-升降旋钮；2-称盘；3-投影屏；4-空气阻

尼器；5-玛瑙刀；6-天平梁；7-平衡螺丝；8-机械加码器；9-指针；10-立柱；11-金属拉杆

（1）天平横梁是天平的主要部件，一般由铝合金制成。三个玛瑙刀子等距离安装在梁上，梁的两端装有两个平衡铊，用来调节横梁的平衡位置（即粗调零点），梁的中间装有垂直向下的指针，用以指示平衡位置。支点刀的后方装有重心铊，用以调整天平的灵敏度。

（2）天平正中是立柱，安装在天平底板上。柱的上方嵌有一块玛瑙平板，与支点刀口相接触。柱的上部装有能升降的托梁架（托翼），关闭天平时托住横梁，与刀口脱离接触，以减少磨损。柱的中部装有空气阻尼器的外筒。

（3）悬挂系统：a.吊耳，它的平板下面嵌有

图4.2-1 半自动电光天平 光面玛瑙，与力点刀口相接触，使吊钩及称盘、阻 尼器内筒能自由摆动；b.空气阻尼器，由两个特制的铝合金圆筒构成，外筒固定在立柱上，内筒挂在吊耳上。两筒间隙均匀，没有磨擦，开启天平后，内筒能自由上下运动，由于筒内空气阻力的作用，使天平横梁很快停摆而达到平衡；c.称盘，两个称盘分别挂在吊耳上，左盘放被称物，右盘放砝码。

（4）读数系统：指针下端装有缩微标尺，光源通过光学系统将缩微标尺上的分度线放大，再反射到光屏上，从屏上可看到标尺的投影，中间为零，左负右正。光屏中央有一条垂直刻线，标尺投影与该线重合处即天平的平衡位置。天平箱下的调屏拉杆可将光屏在小范围内左右移动，用于细调天平的零点。

（5）天平升降旋钮：位于天平底板正中，它连接托翼、盘托和光源开关。开启天平时，顺时针旋转升降旋钮，托翼即下降，梁上的三个刀口与相应的玛瑙平板接触，使吊钩及称盘自由摆动，同时接通了光源，屏幕上显出了标尺的投影，天平已进入工作状态。停止称量时，关闭升降旋钮，则横梁、吊耳及称盘被托住，刀口与玛瑙平板脱离，光源切断，天平进入休

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止状态。

（6）天平箱下装有三个脚，前面的两个脚带有旋钮，可使天平底板升降，用以调节天平的水平位置。天平立柱的后方装有气泡水平仪，用来指示天平的水平位置。

（7）机械加码装置：转动圈码指数盘，可使天平横梁右端吊耳上加10-990mg圈形砝码。指数盘上印有圈码的质量值，内层为10-90mg组，外层为100-900mg组。

（8）砝码：每台天平都附有一盒配套使用的砝码，盒内装有1g、2g、2g、5g、10g、20g、20g、50g、100g的三等砝码共9个。 标称值相同的两个砝码，其实际质量可能有微小的差别，所以规定其中的一个用单点“.”或者单星“★”作记号以示区别。取用砝码时要用镊子，用完及时放回盒内并盖严。

2.使用方法

分析天平是精密仪器，使用时要认真、仔细，要预先熟悉使用方法，否则容易出错，使得称量结果不准确或损失天平部件。

（1）取下防尘罩，叠平后放在天平箱上面。检查天平是否正常：是否水平；称盘是否洁净；硅胶（干燥剂）容器是否靠住称盘；圈码指数是否在“000”位；圈玛有无脱位；吊耳是否错位等。

（2）调节零点：接通电源，打开升降旋钮，此时在光屏上可以看到标尺的投影在移动。当标尺稳定后，如果屏幕中央的刻度线与标尺上的“0”线不重合，可拨动调屏拉杆，移动屏幕位置，使屏中刻度线恰好与标尺中的“0”线重合，即调定零点。如果屏幕移到尽头仍调不到零点，则需关闭天平，调节横梁上的平衡铊（这一操作由教师进行），再开启天平继续拨动调屏拉杆，直到调定零点，然后关闭天平，准备称量。

（3）称量；将欲称物体先在台秤上粗称，然后放到天平左盘中心，根据粗称的数据在天平右盘上加砝码至克位。半开天平，观察标尺移动方向或指针的倾斜方向（注：光标始终向重盘方向移动）以判断所加砝码是否合适 。克组砝码调定后，再依次调定百毫克组及十毫克组圈码，为了尽快达到平衡，选取砝码应遵循“由大到小，中间截取，逐级试验”的原则。十毫克圈码调定后，完全开启天平，准备读数。

调整砝码的顺序是：由大到小、依次调定。砝码未完全调定时不可完全开启天平，以免横梁过度倾斜，以至于造成错位或吊耳托落！

（4）读数：砝码调定后，关闭天平门，全开天平，待标尺停稳后即可读数，被称物的重量等于砝码总量加标尺读数。

（5）复原：称量、记录完毕，随即关闭天平，取出被称物，将砝码夹回盒内，圈码指数盘退回到“000”位，关闭两侧门，盖上防尘罩。

4.3 单盘天平

单盘天平具有感量（或灵敏度）恒定、准确、称量速度快、操作方便等优点。目前单盘天平的型号、数量日益增多，精度也不断提高，在国外出现了取代双盘天平的趋势。

单盘天平也是按杠杆原理设计的，其横梁结构分不等臂和等臂两种形式。等臂单盘天平除只有一个称盘以外，其余部分结构特点与等臂双盘天平大致相同。

不等臂单盘天平只有两把刀：支点刀，重点刀。机械挂砝码与称盘装设在横梁的同一臂-成重臂上。在衡量时，加上被衡量物体后，减去悬挂系统上的砝码。使衡量始终保持全载平衡状态。因此，所减去的砝码的质量加上微分标牌上的读数值，就是被衡量物体的质量。这种方法，使砝码与被衡物体始终在横梁同一臂上进行替代衡量，故称为替代衡量法，没有不等臂性误差，提高了衡量结果的准确性。衡量过程中，由于横梁始终保持全载平衡，所以天平的分度值是不变的。

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4.4 电子天平

电子天平是最新一代天平，它是利用电子装置完成电磁力补偿的调节，使物体在重力场中实现力的平衡，或通过电磁力矩的调节，使物体在重力场中实现力矩的平衡。

自动调零、自动校准、自动去皮和自动显示称量结果是电子天平最基本的功能。这里的“自动”，严格地说应该是“半自动”，因为需要经人工触动指令键后方可自动完成指定的动作。

1. 基本结构及称量原理

随着现代科学技术的不断发展，电子天平产品的结构设计一直在不断改进和提高，向着功能多、平衡快、体积小、重量轻和操作简便的趋势发展。但就其基本结构和称量原理而言，各种型号的电子天平都是大同小异的。

常见电子天平的结构是机电结合式的，核心部分是由载荷接受与转递装置、测量及补偿控制装置两部分组成。常见电子天平的基本结构及称量原理示意图如图4.4-1。

图4.4-1 电子天平基本结构示意图

1- 称量盘；2-平行导针；3-挠性支承簧片；4-线性绕组；5-永

久磁铁；6-载流线圈；7-接受二级管；8-发光二级管；9-光

阑；10-预载弹簧；11-双金属片；12-盘支承

载荷接受与传递装置由称量盘、盘支承、平行导杆等部件组成，它是接受被称物体和传递载荷的机械部件。平行导杆是由上下两个三角形导向杆形成一个空间的平行四边形（从侧面看）结

构，以维持称量盘在载荷改变时进行垂直运动，并可避免称量盘倾倒。

载荷测量及补偿控制装置是对载荷进行测量，并通过传感器、转换器及相应的电路进行补偿和控制的部件单元。该装置是机电结合式的，既有机械部分，又有电子部分，包括示位器、补偿线圈、电力转换器的永久磁铁，以及控制电路等部分。

电子装置能记忆加载前示位器的平衡位置。所谓自动调零就是能记忆和识别预先调定的平衡位置，并能自动保持这一位置。称量盘上载荷的任何变化都会被示位器察觉并立即想控制单元发出信号。当称盘上加载后，示位器发生位移并导致补偿线圈接通电流，线圈内就产生垂直的力，这种力作用于称盘上的外力，使示位器准确地回到原来的平衡位置。载荷越大，线圈中通过电流的时间越长，通过电流的时间间隔是由通过平衡位置扫描的可变增益放大器来调节的，而且这种时间间隔直接与称盘上所加载荷成正比。整个称量过程均由微处理器进行计算和调控。这样，当称盘上加载后，即接通了补偿线圈的电流，计算器就开始计算冲击脉冲，达到平衡后，就自动显示出载荷的质量值。

目前的电子天平多数为上皿式（即顶部加载式），悬盘式一很少见，内校式（标准砝码预装在天平内，触动校准键后由马达自动加码并进行校准）多于外校式（附带标准砝码，校准时夹到称盘上），使用非常方便。

自动校准的基本原理是，当人工给出校准指令后，天平便自动对标准砝码进行测量，而后微处理器将标准砝码的测量值与存储的理论值（标准值）进行比较，并计算出相应的修正系数，存于计算器中，直至再次进行校准时方可能改变。

2. BP210S型电子天平的使用方法

BP210S型电子天平（其外形如图4.4-2所示）是多功能、上皿式常量分析天平，感量为0.1mg，最大载荷为210g，其显示屏和控制键板如图4.4-3所示。

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图4.4-2 BP210S型电子天平外形 图4.4-3 BP210S型电子天平显示屏及控制板 1-开/关键；2-清除键（CF）；3-校准/调零键（CAL）；4-功能键（F）；5-打印键；6-去皮/调零键（TARE）；7-重量显示屏

一般情况下，只能用开/关键、去皮调零键和校准/调整键。使用时的操作步骤如下： （1） 通电源，屏幕右上角显出一个“0”，预热30min以上。

（2） 检查水平仪，如不水平，应通过调节天平前边左、右两个水平支脚而使其达到

水平状态。 （3） 按一下开/关键，显示屏很快出现“0.0000g”.

（4） 如果显示不正好是“0.0000g”，则要按一下“TARE”键。

（5） 将被称物轻轻放在称盘上，这时可见显示屏上的数字在不断变化，待数字稳定并出现质量单位“g”后，即可读数，并记录称量结果。

（6） 称量完毕，取下被称物，如果不久还要继续使用天平，可暂不按“开/关键”，天平将自动保持零位，或者按一下“开/关键”（但不可拔下电源插头），让天平处于待命状态，即显示屏上数字消失，左下角出现一个“0”，再来称样时按一下“开/关” 键就可使用。如果较长时间（半天以上）不再用天平，应拔下电源插头，盖上防尘罩。

（7） 如果天平长时间没有用过，或天平移动位置，应进行一次校准。校准要在天平通电预热30min以后进行，程序是：调整水平，按下“开/关”键，显示稳定后如不为零则按一下“TARE”键，稳定地显示“0.0000g”后，按一下校准键（CAL），天平将自动进行校准。10s左右，“CAL”消失，表示校准完毕，应显示出“0.0000g”。如果显示不正好为零，可按一下“TARE”键，然后即可进行称量。

3. 称量方法

用电子天平进行称量，快捷是其主要特点。下面介绍几种最常用的称量方法：

（1）增量法：将干燥的小容器轻轻放在天平称盘上，待显示平衡后按“TARE”键扣除皮重并显示零点，然后打开天平门往容器中缓慢加入试样并观察屏幕，当达到所须质量时停止加样，关上天平门，显示平衡后即可记录所称取试样的净重。采用此法进行称重，最能体现电子天平称量快捷的优越性。

（2）减量法：相对于上述增量法而言，减量法是以天平上的容器内试样量的减少值为称量结果。当用不干燥的容器称取样品时，不能用上述增量法。为了节省时间，可采用此法：用称量瓶粗称试样后放在电子天平的称盘上，显示稳定后，按一下“TARE”键使显示为零，然后取出称量瓶向容器中敲出一定量样品，再将称量瓶放在天平上称量，如果所示重量达到要求范围，即可记录称量结果。若需连续称取第二份试样，则再按一下“TARE”键，显示为零后向第二个容器中转移试样??。

4.5 天平的性能

天平作为精密的衡量仪器，必须具有适当的灵敏度、准确性、稳定性和不变性等性能。

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（1）天平的灵敏度：天平的灵敏度一般是指天平上增加1mg所引起的指针在读数标牌上偏移的格数：灵敏度=指针偏移的格数/一毫克。指针偏移的距离愈大，表示天平愈灵敏。双盘天平以TG328B型为例，其标尺的分度数为-10—110（分度值为0.1mg），在左盘上加10mg标准砝码，如果平衡位置99—101分度内，其空载时的分度值误差就在国家规定的允许误差之内。测定结果若超出这个范围，就应调整其灵敏度。天平的灵敏度就是天平能察觉出两盘载重质量差的能力。灵敏度高，表示天平感觉能力强，即两盘载重有微小的差别时，天平也能察觉出来。所以，灵敏度也可以用感量（或分度值）表示。感量是指针偏移一格所相当的质量的变化，故：感量=1/灵敏度。

（2）稳定性 是指天平受到扰动后，能自动回到初始平衡位置的能力。天平不仅要有一定的灵敏度，而且要有相当的稳定性，才能完成准确的称量。灵敏度和稳定性是相互矛盾的两种性质。对天平的灵敏度和稳定性两者都要兼顾到，才能使它处于最佳状态。

（3）准确性 是指天平本身的系统误差最小到多大范围的能力，对双盘等臂天平而言，通常用横梁的“不等臂性误差”来表示。对单盘天平和电子天平来说，主要是指天平在不同载荷下所能控制线性偏差在规定范围内的能力。

（4）不变性 是指天平在相同条件下，多次称量同一物体，所得称量结果的一致程度。通常用相反的语言即天平示值的变动性来表示。

4.6 称量方法

根据不同的称量对象，须采用相应的称量方法。对机械天平大致有以下几种常用的称量方法：

1.直接法

天平零点调定后，将被称物直接放在称量盘上，所得读数即被称物的质量。这种称量方法适用于洁净干燥的器皿、棒状或块状的金属等，注意，不得用手直接取放被称物，而可采用戴手套、垫纸条、用镊子等合适的方法。

2.差减称样法 取适量待称样品置于一洁净干燥的容器（称固体粉状样品用称量瓶，称液体样品可用小滴瓶）中，在天平上准确称量后，转移出欲称量的样品置于实验器皿中，再次准确称量，两次称量读数之差，即所称取样品的质量。如此重复操作，可连续称取若干份样品。这种称量方法适用于一般的颗粒状、粉状及液态样品。由于称量瓶和滴瓶都有磨口瓶塞，对于称量较易吸湿、氧化、挥发的试样很有利。称量瓶的使用方法：称量瓶是差减法称量粉末状、颗粒状样品最常用的容器。用前要洗干净烘干或自然凉干，称量时不可直接用手抓，而要用纸条套住瓶身中部，用手指捏紧纸条进行操作，这样可避免手汗和体温的影响。先将称量瓶放在台秤上粗称，然后将瓶盖打开放在同一称盘上，根据所须样品量（应略多一点）加砝码，用药勺缓慢加入样品至台秤平衡，盖上瓶盖，再拿到天平上准确称量并记录读数。取出称量瓶，在盛接样品的容器上方打开瓶盖并用瓶盖的下面轻敲瓶口的上沿或右上边沿，使样品缓慢流入容器。估计倾出的样品已够量时，再边敲瓶口边将瓶身扶正，盖好瓶盖后放可离开容器上方，再准确称量。如果一次倾出的样品量不到所需量，可再次倾倒样品，直到倾出的样品质量满足要求（在欲称质量的±10%内为宜）后，再记录第二次天平读数。在敲出样品的过程中，要保证样品没有损失，边敲边观察样品的转移量，切不可在还没盖上瓶盖时就将瓶身和瓶盖都离开容器上口，因为瓶口边沿处可能粘有样品，容易损失。务必在敲回样品并盖上瓶塞后才能离开容器。

3. 增量法

直接用标准物质配制标准溶液时，有时需要配制成一定浓度值的溶液，这就要求所称标准物质的质量必须是一定的，例如配制100ml钙1.000mg.ml-1的标准溶液，必须准确称取

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0.2497gCaCO3基准物。称量方法是：准确称量一洁净干燥的小烧杯，读数后再适当调整砝码，在天平半开状态下小心缓慢地向烧杯中加CaCO3试剂直至天平读数正好增加了0.2479g为止。这种称量法的操作速度很慢，适用于不易吸湿的颗粒状或粉末状样品的称量。

如果用电子天平进行增量法称量就非常快捷。

实验一 领洗无机及分析化学实验仪器

一.目的：

1. 熟悉化学实验室规则和要求。

2. 领取化学实验常用仪器，为化学实验作好仪器准备。 3. 学习并练习常用仪器的洗涤和干燥方法。

二. 实验内容

1. 按照实验仪器清单，领取玻璃仪器一套。领取时应仔细清点，如发现不符合规格、数量以及有破损时应在洗涤前及时调换。

2. 配制铬酸洗液100mL: 称去K2Cr2O75g于250mL烧杯中，加水10mL，加热使它溶解，冷却后，缓缓加入90mL粗浓硫酸。边加边搅拌，冷却后贮于磨口细口瓶中。

3. 玻璃仪器洗涤

(1)洗涤的目的：保证玻璃仪器上没有杂质，避免干扰反应；保证测量体积的读数可靠。 (2)玻璃仪器洗涤的要求：清洁透明，水沿器壁自然流下后，均匀润湿，无水的条纹，且不挂水珠。

(3)玻璃仪器洗涤的方法：

a.刷洗。用自来水和长柄毛刷除去仪器上的尘土、不溶性物质和可溶性物质。

b.用去污粉或洗衣粉、合成洗涤剂刷洗，除去油垢和有机物质，最后再用自来水清洗。若油垢和有机物质仍洗不干净，可用热的碱液洗。但滴定管、移液管等量器，不宜用强碱性的洗涤剂，以免玻璃受腐蚀而影响容积的准确性。

c.用洗液洗。坩埚、称量瓶、洗瓶、容量瓶、移液管、滴定管等宜用合适的洗液洗涤，必要时把洗液先加热，并浸泡一段时间。（注意：为了更好洗涤器皿，应在每次实验结束后立即清洗）

d.用去离子水荡洗。刷洗或洗涤剂洗过后，再用水连续淋洗数次，最后再用去离子水或蒸馏水荡洗2-3次，以除去由自来水带入的钙、镁、钠、铁、氯等离子。洗涤方法一般是从洗瓶向仪器内壁挤入少量水，同时转动仪器或变换洗瓶水流方向，使水能充分淋洗内壁，每次用水量不需太多，以少量多次为原则。

(4)玻璃仪器干燥方法

玻璃仪器有时还需要干燥。一般将洗净的仪器倒置一段时间后，若没有水迹，即可使用。有些实验须严格要求无水，这时，可将仪器放在烘箱中烘干(但容量器皿不能在烘箱中烘，以免影响体积准确度)。较大的仪器或者在洗涤后需立即使用的仪器，为了节省时间，可将水尽可能沥干后，加入少量丙酮或乙醇润洗(使用后的乙醇或丙酮应倒回专用的回收瓶中)，再用电吹风吹干。先吹冷风1-2min，当大部分溶剂挥发后，再吹入热风使干燥完全(有机溶剂蒸汽易燃和爆炸，故不宜先用热风吹)，吹干后再吹冷风使仪器诼渐冷却。

(5)洗净的玻璃仪器，放入实验台下指定柜子内，锁好。

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思 考 题

1. 仪器洗净的标志是什么？ 不同类型的玻璃仪器应用什么方法洗涤？

2. 铬酸洗液配制时应注意什么？ 新配制的铬酸洗液应是什么状态及颜色？

3. 为什么说铬酸洗液不是万能的？ 应如何正确使用铬酸洗液？怎样知道铬酸洗液已经失效？

附表： 仪器清单 名称 规格 数量 烧杯 烧杯 烧杯 漏斗 玻璃棒 石棉网 小口试剂瓶 塑料洗瓶 酒精灯 试管夹 试管刷 洗耳球

400mL 250mL 100mL 6cm 1000mL 500mL 2只 1只 2只 1只 2根 1块 2只 1只 1只 1只 1把 1只 名称 皮头滴管 表面皿 蒸发皿 量筒 量筒 容量瓶 锥形瓶 移液管 移液管 移液管 牛角匙 规格 50mL 10mL 250mL 250mL 10mL 5mL 25mL 数量 2支 1块 1只 1只 1只 1只 3只 1支 1支 1支 1把 实验二 粗食盐的提纯

一. 实验目的

1.学习提纯粗食盐的原理和方法。 2.学习无机制备的一些基本操作。

二. 实验原理

粗食盐中含有不溶性杂质（如泥沙等）和可溶性杂质（主要是Ca2+、Mg2+、SO42-）。 不溶性杂质可以将粗食盐溶于水后用过滤的方法除去。Ca2+、Mg2+、SO42-等离子可以选择适当的试剂使它们分别生成难溶化合物的沉淀而被除去。

首先，在粗食盐溶液中加入稍微过量的BaCl2溶液，除去SO4，反应式为：

Ba2++ SO42-＝BaSO4↓

2+2+2+

然后在溶液中再加入NaOH和Na2CO3溶液，除去Ca、Mg和过量的Ba：

Ca2++ CO32-＝CaCO3↓

Mg2++2OH-＝Mg（OH）2↓

2+2-Ba+ CO3＝BaCO3↓

过量的NaOH和Na2CO3用盐酸中和。

+

粗食盐中的K和上述沉淀剂不起作用，仍留在母液中。由于KCl在粗食盐中的含量较

少，在蒸发浓缩和结晶过程中绝大部分仍留在溶液中，与结晶分离。

三. 仪器和药品

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2-

仪器：布氏漏斗、吸滤瓶等

药品： HCl（2mol.L）、NaOH（2 mol.L）、BaCl2（1 mol.L）、Na2CO3（1 mol.L）、NH4C2O4（0.5 mol.L-l）、镁试剂、pH试纸等。

四. 实验步骤 1.粗食盐的提纯

⑴在台秤上称取8g粗食盐，放入小烧杯中，加30ml水加热使其溶解。至溶液沸腾时，

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边搅拌边滴加1 mol.L BaCl2溶液至沉淀完全（约2ml），继续加热，使BaSO4颗粒长大而易于沉淀和过滤。为了试验沉淀是否完全，可将烧杯从石棉网上取下，待沉淀沉降后，在上层清液中加入1-2滴1 mol.L BaCl2溶液，观察是否混浊，如不混浊，说明SO4已完全沉淀；如仍混浊，则需继续滴加BaCl2溶液，直至不产生混浊。沉淀完全后，继续加热5分钟，减压过滤，滤液转移至烧杯中，弃去不溶性杂质和BaSO4沉淀。

⑵在滤液中加入1ml2 mol.L-l NaOH和3ml l mol..L-l Na2CO3，加热至沸，待沉淀沉降后，

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2-

在上层清液中滴加1 mol.L Na2CO3溶液至不再产生沉淀为止，减压过滤。

⑶在滤液中逐滴滴加2 mol.L HCl溶液，并用pH试纸测试，直至溶液呈微酸性（pH=6）。 ⑷将溶液倒入蒸发皿中，加热蒸发，浓缩至糊状的稠液为止，但切不可将溶液蒸干。 ⑸冷却后，减压过滤，尽量将结晶抽干。将结晶转至蒸发皿中，在石棉网上小火烘干。 ⑹冷却后称重，计算产率。 2. 产品纯度的检验

取原料和产品各1g，分别用6ml水溶解，然后各盛于3支试管中，组成三组，对照检

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查其纯度：

⑴SO42-：在第一组溶液中，分别加入2滴1 mol.L-l BaCl2溶液，在产品溶液中应该无沉

淀产生。

⑵Ca2+：在第二组溶液中，分别加入2滴0.5 mol.L-l(NH4)2C2O4溶液，产品溶液中应无

沉淀产生。

⑶Mg：在第三组溶液中，分别加入2-3滴2 mol.L NaOH溶液，使溶液呈碱性，再各

2+

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加入2-3滴镁试剂，产品溶液中应无天蓝色沉淀产生。

思 考 题

1. 在除去SO42-、Ca2+和Mg2+时，为什么要先加BaCl2溶液，然后再加Na2CO3溶液？ 2. 溶液浓缩时为什么不能蒸干？

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实验三 铁系列化合物的制备

一. 实验目的

① 了解复盐的制备方法，复习过滤、蒸发、结晶等基本操作。 ② 学习利用目视比色法检测产品质量的方法。

二. 实验原理

硫酸亚铁铵（俗称摩尔盐）是一种复盐：FeSO42(NH4)2SO426H2O，可用如下方法制备：

Fe(铁屑)+稀H2SO4== FeSO4+H2↑

FeSO4+(NH4)2SO4+6H2O== FeSO42(NH4)2SO426H2O

在空气中亚铁盐通常都易被氧化，但生成复盐FeSO42(NH4)2SO426H2O（浅绿色晶体）后比较稳定，不易被氧化。

实验中有关盐的溶解度见表6—1。

表6—1 有关盐的溶解度（g/100g水）

温度 10℃ 20℃ 30℃ 40℃

三. 仪器和药品

仪器：台秤 布氏漏斗 吸滤瓶 铁架台

药品：H2SO4(3mol.L-l) HCl(2mol.L-l) Na2CO3(10%) KNCS(1mol.L-l) 铁屑 (NH4)2SO4(s)

四. 实验步骤

（1）铁屑表面油污的去除

—1

用台秤称取2.0g铁屑放入锥形瓶中，加入15mL100g.LNa2CO3溶液，缓慢加热约10min，用倾析法倾去碱液，用去离子水将铁屑冲洗干净。

（2）硫酸亚铁的制备

往盛有铁屑的锥形瓶中加入15mL3mol.L—1的H2SO4溶液，盖上表面皿，在石棉网上小火加热，使铁屑与硫酸反应至不再有气泡冒出为止。在加热过程中需不断添加水以补充失去的水分。趁热减压过滤，滤液转至蒸发皿中。将锥形瓶中和滤纸上的铁屑及残渣洗净，收集起来用滤纸吸干后称重。算出已反应的铁屑的量并计算出生成的FeSO4的理论产量。

（3）硫酸亚铁铵的制备

根据FeSO4的理论量，按1：1的比例称取一定量的(NH4)2SO4固体配成饱和溶液，加到硫酸亚铁溶液中，混合均匀后滴加3mol.L的H2SO4溶液至pH=1—2。用小火蒸发浓缩至表面出现一层微晶膜为止（蒸发过程中不可搅拌）。静止冷却至室温，析出浅绿色FeSO42(NH4)2SO426H2O晶体。用布氏漏斗减压过滤，尽量挤干晶体上残存的母液，观察晶体的形状和颜色，称重并计算产率。

(4)纯度检验

铁（Ⅲ）的限量分析：称1g样品置于25mL比色管中，用15mL不含氧的去离子水溶解。再加入2mL2mol.L—1HCL和1mL 1mol.L—1KSNC溶液，再用水稀释至25mL刻度，摇

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—1

-

(NH4)2SO4 73.0 75.4 78.0 81.0 FeSO427 H2O 45.17 62.11 82.73 110.27 FeSO42(NH4)2SO426H2O — 41.36 — 62.26 匀后，所呈现的红色不得深于规定级别的标准溶液。

标准溶液（实验室配制）： Ⅰ级试剂 含Fe3+0.05mg

3+

Ⅱ级试剂 含Fe0.10mg Ⅲ级试剂 含Fe3+0.20mg

思 考 题

1. 为什么要首先除去铁屑表面的油污？ 2. 为什么在制备过程中溶液始终呈酸性？

实验四 缓冲溶液的配制和性质

一. 实验目的

1. 学习缓冲溶液的配制方法，并试验其缓冲作用。 2. 学习并掌握pHS-3C型pH计的正确使用方法。

二. 实验原理

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弱酸及其共轭碱（如HAc-NaAc）的水溶液，或者弱碱和它的共轭酸（如NH3H2O-NH4Cl）的水溶液，能抵抗外来的少量酸、碱或稀释的影响而使其pH值保持稳定，具有这种缓冲作用的溶液叫缓冲溶液。

对于弱酸及其共轭碱组成的缓冲溶液，其pH值的计算公式为：

pH=pka+lg(C共轭碱/C酸)

对于弱碱及其共轭酸组成的缓冲溶液，其pH值的计算公式为：

pH=pKw○-pkb+lg(C碱 /C共轭酸)

缓冲溶液的有效缓冲范围为pKa±1。

三. 仪器和药品

仪器：pHS-3C型精密pH计

试剂：NH3H2O（1.0 mol.L）、NH4Cl（0.1 mol.L）、HAc（0.1 mol.L；1.0 mol.L）、NaAc（1.0 mol.L-l；0.1 mol.L-l）、HCl（0.1 mol.L-l）、NaOH（0.1 mol.L-l）、标准缓冲溶液。

四. 实验步骤

1.pHS-3C型精密pH计的调试和准备 ①复合电极活化（去离子水中浸泡过夜）； ②仪器预热20—30min；

③仪器标定（两点法）：

A.选择pH档，调温度旋钮至当日溶液温度；

B.斜率旋钮顺时针旋到底，将电极插入pH=6.86的标准溶液中，调节定位旋钮至指定数值；

C.清洗电极，擦干，用pH=4.00的标准溶液调节斜率旋钮至指定数值； D.重复B、C直至读数不变。 2.未知溶液pH值的测试

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.

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① 缓冲溶液pH值的配制及其pH值的测定

按下表配制4种缓冲溶液，测定前将溶液搅拌均匀，分别插入擦洗干净的复合电极，测定其pH值，待读数稳定后，记录测定结果，并进行理论计算，将理论计算值与测定值进行比较。 编号 1 2 3 配制溶液（用量筒各取25.00ml） NH3H2O(1.0mol.L)+NH4Cl(0.10mol.L) HAc（0.10 mol.L-l）+NaAc（1.0 mol.L-l） -l-lHAc（1.0 mol.L）+NaAc（0.10 mol.L） -l-l.-l-lpH测定值 PH计算值 HAc（0.10 mol.L）、NaAc（0.10 mol.L） 4 ② 试验缓冲溶液的缓冲作用 在上面配制的第4号缓冲溶液中加入0.5ml（约10滴）0.10mol/lHCl溶液，摇匀，用酸度计测定其pH值；再加入1.0ml（约20滴）0.10mol/lNaOH溶液，摇匀，测定其pH值，记录测定结果，并与计算值进行比较。 4号缓冲溶液 加入0.5mlHCl溶液（0.10 mol.L-l） 加入1.0mlNaOH溶液（0.10 mol.L-l）

思 考 题

① 怎样根据缓冲溶液的pH值选定缓冲物质？ ② 为什么在通常情况下所配制的缓冲溶液中酸（或碱）的浓度与其共轭碱（或共轭酸）的浓度相近？这种缓冲溶液的pH值主要决定于什么？

③ 总结用酸度计测定溶液pH值

实验完毕后，清洗电极，整理仪器。

pH测定值 pH计算值 实验五 化学反应热效应的测定

一. 实验目的

1.掌握用量热计法测定反应热效应的方法。 2.学习容量瓶和移液管的正确使用。 3.学会分析测量过程中的误差来源。

二. 实验原理

化学反应通常是在恒压条件下进行的，恒压下进行化学反应的热效应称为等压热效应。在化学热力学中则用焓变△H来表示。放热反应△H为负值，吸热反应△H为正值。

例如：在恒压下，金属锌从铜盐溶液中置换出lmol铜时放出216.8kJ热量，即反应的焓变△H＝—216.8kJ.mo1—l。

放热反应的反应热测定方法是很多的，本实验是使反应物在量热计中作绝热变化，量热计中溶液温度升高的同时也使量热计的温度相应地提高，因此反应放出的热量可按下式计算：

△H= -（V3d3c+Cp）3△T/（n31000）

其中：△H—反应的焓变

V—溶液的体积

(kJ/mol) (mL)

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d—溶液的密度 （g/mL）

c——溶液的比热 (J/g.K) △T—真实温升 (K)

n—VmL溶液中溶质的物质的量 Cp一量热计的热容 (J/K)

所谓“量热计的热容”，是指量热计的温度升高1℃所需要的热量。在测定反应热前，

必须先测定量热计的热容，其方法大致如下：

在量热计中加入一定量的冷水G(例50g)，测其温度为T1，加入相同量的热水（温度为T2），混合后水温为T3。已知水的比热为4.18J/g.K则：

热水失热＝(T2－T3)3G3c 冷水得热＝(T3－T1)3G3c 量热计得热＝(T3－T1)3Cp

因为热水失热与冷水得热之差即为量热计得热，故量热计的热容：

Cp= （T2－T3）3G3c－（T3－T1）3G3c

三. 仪器和药品

仪器：分析天平、台秤、温度计(-5一J—±50℃，1/10℃)、保温杯、容量瓶(250ml)、移液管（50 mL）

药品：CuSO4 5H2O晶体(A.R)、锌粉(C.P)

四. 实验步骤

1．测定量热计的热容(Cp) 量热计装置如图1所示。

用量筒量取50.0ml自来水，倒入量热计中，加上盖适当加以搅拌，等待5-10min使体系达到热平衡，记录温度T1，精确到0.1℃。同样取50.0ml自来水放在烧杯中，用小火加热到比T1高15~20℃〔用同一支温度计测量〕。让热水静置1—2min后，迅速测量其温度T2，精确到0.1℃，并迅速将其倒入量热计中，加上盖并进行搅拌，立即观察温度计读数，每20s记录一次温度，直至温度上升到最高点后再继续测量3min。如图2所示，作出温度、时间的曲线图，求出△T(即T3—T1)。

T3－T1

2. 测定锌与硫酸的置换热

⑴用台秤称取3g锌粉。

⑵在电子天平上称出配制250mL0.2000 mol.L-l CuSO4溶液所需要的CuSO425H2O晶体的质量，用250ml容量瓶配制成溶液，正确计算出CuSO4溶液的浓度。

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⑶用50ml移液管准确量取0.2000 mol.L CuSO4溶液100ml，注入干净的量热计中。 ⑷不断搅拌溶液，每隔20s记录一次温度。

⑸在测定开始2-3min后迅速添加3g锌粉(注意仍需不断搅拌溶液)，并继续每隔20s记录—次温度，记录温度至上升到最高点后再继续测定2~3min。如图2所示，作出温度、时间的曲线图，求出△T。

五. 数据记录和处理 1.列表

记录测定量热计热容量每隔20s的温度读数。记录测定锌与硫酸铜置换热每20秒钟的温度读数。

2.量热计的热容 (1)冷水的温度T1

K K K J J

(2)热水的温度T2 (3)从曲线上测得的混合温度T3 (4)热水失热(T2—T3)2G2c (5)冷水得热(T3—T1)2G2c (6)量热计得热[(4)一(5)] (7)量热计的热容Cp 3．置换热

⑴CuSO4溶液的温度 ⑵从曲线上测得的△T

-l

J J/K

K K

⑶溶液的比热c 4.18J/g.K ⑷CuSO4溶液的体积V 100ml ⑸溶液的密度d 1.00g/ml ⑹Vml溶液中CuSO4的物质的量（或生成铜的物质的量）n ⑺量热计的热容Cp ⑻生成1mol铜所放出的热量△H

J/K

k2J/mol

mol

⑼百粉误差 %

注：⑴上述计算中假设：溶液的比热与水相同，为4.18J/g.K；溶液的密度与水相同，为1.00g/ml。⑵图1所示的简易量热计，它并非严格绝热，在实验时间内，量热计不可避免地会与环境发生少量热交换，搅拌也会引起热量。为了消除此影响，求绝热条件下的真实温升，可采用图2所示的外推法作图，即先根据实验数值，作出温度(T)、时间(t) 曲线，从曲线上相当于反应前(C)和反应后(D)之间平均温度的M点引垂线与温度读数的延长线交于A、B两点，即为所求的真实温度△T。（用作图纸作图，横坐标表示的时间，每隔20s用1cm；纵坐标表示的温度，每度用1cm。）

思 考 题

1.为什么实验中锌粉用台秤称量，而对于所用CuSO4溶液的浓度与体积则要求比较精确？

2.所用的量热计是否允许有残留的水滴？为什么？ 3.分折实验中造成误差的原因。

4.如何测定中和热？NaOH与HCl、NaOH与HAc的中和热是否相同，为什么?

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530-490nm，每隔10nm．测一次)。然后以波长为横坐标，吸光度为纵坐标绘制出吸收曲线，从吸收曲线上确定测定的适宜波长。

(2)邻二氮杂菲—亚铁配合物的稳定性：用上面溶液继续进行测定，其方法是在最大吸收波长510nm处，每隔一定时间测定其吸光度，例如在加入显色剂后立即测定一次吸光度，经30、90、120min后，分别再测一次吸光度，然后以时间(t)为横坐标，吸光度A为纵坐标绘制曲线。此曲线则表示该配合物的稳定性。 (3)显色剂浓度试验：取50mL容量瓶7个，进行编号， 用5mL移液管准确移取10μg.mL-1铁标准溶液5mL于容量瓶中，然后加入1mL 10％盐酸羟胺溶液，经2min后，再加入5mL 1

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mol.L NaAc溶液，然后分别加入0.1％邻二氮杂菲溶液0.3、0.6、1.0、1.5、2.0、3.0和4.0ml，用水稀释至刻度，摇匀。在分光光度计上，用适宜波长(例如510nm)、2cm比色皿，以水为参比，测定上述各溶液的吸光度。然后以加入的邻二氮杂菲试剂的体积为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制曲线，从中找出显色剂最适宜的加入量。

(4)溶液酸度对配合物的影响：准确移取100μg.mL铁标准溶液5mL于100mL容量瓶中，加入5mL2mol.L-1的HCI溶液和10mL 10％盐酸羟胺溶液，经过2min后再加入0．1％邻二氮杂菲溶液30mL,用水稀释至刻度，摇匀，备用。取50mL容量瓶7个，进行编号，用移液管分别准确移取上述溶液10mL于各容量瓶中。在滴定管中装入0.4mol.L-1的NaOH溶液，然后依次在容量瓶中加入0.4mol.L的NaOH溶液0.0、2.0、3.0、4.0、6.0、8.0及10.0mL(如果按本实验步骤准确加人铁标准溶液及盐酸，则此处加入的0.4mol.L-1的NaOH溶液的量能使溶液的pH达到要求；否则会略有出入，因此在实验时，最好先加几ml的NaOH(例如3mL,6ml)，以pH试纸确定该溶液的pH值，然后再确定其他几个容量瓶应加NaOH溶液的量)，然后，以水稀释至刻度，摇匀，使各溶液的pH从≤2开始逐步增加至12以上。测定各容量瓶中溶液的pH，先用pHl—14广范pH试纸粗略确定其pH，然后用精密pH试纸确定其较准确的pH。同时在分光光度计上用适宜之波长(例如510nm)、2cm比色皿、水为空白测定各溶液吸光度A。最后以pH值为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制A—pH曲线。并从此曲线上找出适宜的pH范围。

根据上面条件试验的结果，确定邻二氮杂菲分光光度法测定铁的分析步骤。 2．铁含量的测定：

(1)标准曲线的测绘：取50mL容量瓶(或比色管)6只，分别移取(务必准确量取，为什

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么?请讨论)10μg.mL铁标准溶液2.0、4.0、6.0、8.0和10.0mL于5只容量瓶中，另一容量瓶中不加铁标准溶液(配制空白溶液，作参比)。然后各加lmL 10％盐酸羟胺，摇匀，经2min后，再各加5mL的1mol.LNaAc溶液及3mL的0.1％邻二氮杂菲，以水稀释至刻度，摇匀。在分光光度计上，用2cm比色皿，在最大吸收波长(510nm)处，测定各溶液的吸光度。以铁含量为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标准曲线。

(2)未知液中铁含量的测定：吸取5mL未知液代替标准溶液，其它实验步骤同上，测定吸光度。由未知液的吸光度在标准曲线上查出5mL未知液中的铁含量，然后以每毫升未知液中含铁多少微克表示结果。

注意：(1)、(2)两项的溶液配制和吸光度测定宜同时进行。

五、记录及分析结果

1．记录：

比色皿____ 光源电压_______

2．绘制曲线：

(1)吸收曲线；(2)A-t曲线；(3)A-c曲线；(4)标准曲线。

3．对各项测定结果进行分析并得出结论：例如从吸收曲线可得出：邻二氮杂菲亚铁配

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合物在波长510nm处吸光度最大，因此测定铁时宜选用的波长为510nm等等。

(1)吸收曲线的测绘：

波长λ/nm 570 550 530 520 510 500 510 490 470 450 430 （2）邻二氮杂菲-亚铁络合物的稳定性：

放置时间t/min 0 30 90 120 （3）显色剂浓度的试验： 容量瓶（或比色管）号 1 2 3 4 5 6 7 (4)标准曲线的测绘与铁含量的测定： 试液编号 1# 2# 3# 4# 5# 6# 未知液 （记下号数）

思 考 题

1．邻二氮杂菲分光光度法测定铁的适宜条件如何确定，是什么?

2．Fe3+离子标准溶液在显色前要加盐酸羟胺的目的是什么? 如测定一般铁盐的总铁量，

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吸光度A 吸光度A 显色剂量V/ml 0.3 0.6 1.0 1.5 2.0 3.0 4.0 总含铁量/μg 0 20 40 60 80 100 吸光度A 吸光度A 标准溶液的量/ml 0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 是否需要加盐酸羟胺?

3．如用配制已久的盐酸羟胺溶液，对分析结果会有什么影响? 4．怎样选择本实验中各种参比溶液?

5．在本实验的各项测定中，加某种试剂的体积要比较准确，而某种试剂的加入量则不必准确量度，为什么，请说明理由?

6．溶液的pH对邻二氮杂菲铁的吸光度影响如何? 为什么?

7．根据本次实验的数据，计算在最适宜波长下邻二氮杂菲亚铁络合物的摩尔吸光系数ε。

实验十七 三氯化六氨合钴(Ⅲ)的制备及组成测定

一. 实验目的和要求

1. 学习分子间化合物的制备方法。

2. 加深理解配合物的形成对三价钴稳定性的影响。 3. 学习水蒸汽蒸馏的操作。

二. 实验原理

根据有关电对的标准电极电势可以知道，在通常情况下，二价钴盐较三价钴盐稳定得多，而在它们的配合状态下却正相反，三价钴反而比二价钴来得稳定。因此，通常采用空气或过氧化氢氧化二价钴的配合物的方法，来制备三价钴的配合物。

氯化钴（Ⅲ）的氨合物有许多种，主要有三氯化六氨合钴（Ⅲ）[Co(NH3)6]Cl3(橙黄色晶体)、三氯化一水五氨合钴（Ⅲ）[Co(NH3)5H2O]Cl3(砖红色晶体)、二氯化一氯五氨合钴（Ⅲ）[Co(NH3)5Cl]Cl3(紫红色晶体)等。它们的制备条件各不相同。三氯化六氨合钴（Ⅲ）的制备条件是：以活性炭为催化剂，用过氧化氢有氨及氯化铵存在的氯化钴(Ⅱ)溶液。反应式为

2CoCl2+2NH4Cl+10NH3+H2O2==2[Co(NH3)6]Cl3+2H2O

所得产品[Co(NH3)6]Cl3为橙黄色单斜晶体，20℃时在水中的溶解度为0.26mol.L-1。

三. 实验步骤

(1)制备三氯化六氨合钴（Ⅲ）

将研细的氯化钴CoCl2. 6H2O和6g氯化铵加入10mL水中，加热溶解。倾入一盛有0.5g活性炭的100mL锥形瓶内。冷却后，加20mL浓氨水，进一步冷至10℃以下，缓慢加入20mL60g.L-1过氧化氢。在水浴上加热至60℃，恒温20min。以水流冷却后再以冰水冷却之。用布氏漏斗抽滤。将沉淀溶于含有3mL浓盐酸的80mL沸水中，趁热过滤。加10mL浓盐酸于滤液中。以冰水冷却，即有晶体析出。过滤，抽干。将固体置于105℃以下烘干。

(2) 三氯化六氨合钴（Ⅲ）组成的测定

(2.1)氨的测定：精确称取所得产品0.2g左右，用少量水溶解，然后加入10mL10%NaOH溶液。在另一锥形瓶中准确加入40mL0.1mol.L-1HCl标准溶液。按图搭好装置，漏斗下端固定于一小试管，试管内注入3-5mL10%NaOH溶液，使漏斗柄插入液面下2-3cm，整个操作过程中漏斗下端不能露出液面。小试管的橡皮塞要切去一个缺口，使试管内与锥形瓶相通。加热样品溶液，开始时用大火加热，溶液开始沸腾时改为小火，保持微沸状态。蒸出的氨通过导管被标准的HCl溶液吸收。约1小时左右可将氨全部蒸出。取出并拔掉插入HCl溶液中的导管，用少量水将导管内外可能粘附的溶液洗入锥形瓶内。用0.1mol.L-1 NaOH标准溶液滴定过量HCl(以酚酞为指示剂)。根据加入的HCl溶液体积及浓度和滴定所用NaOH溶液

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体积及浓度，计算样品中氨的质量分数，与理论值比较。

(2.2)钴的测定：精确称取0.2g左右的产品于250mL烧杯中，加水溶解。加入10%氢氧化钠溶液10mL。将烧杯放在水浴上加热，待氨全部被赶走后冷却，加入1g碘化钾固体及

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10mL6mol.LHCl溶液，于暗处放置5min左右。用0.01mol.LNa2S2O3溶液滴定到浅黄色，加入5mL新配制的1g.L-1的淀粉溶液后，再滴至蓝色消失。计算钴的质量分数，与理论值比较。

(2.3)氯的测定：

a.采用0.1mol.LAgNO3标准溶液滴定样品中的氯含量(莫尔法)。 b.试根据所学的知识，进行计算，并配制样品液。

c.测定时，以50g.L-1K2CrO4溶液为指示剂，用0.1mol.L-1AgNO3标准溶液滴定至出现淡红棕色不再消失为终点。

d.按照滴定的数据，计算氯的质量分数。

由以上分析钴、氨、氯的结果，写出产品的实验式。

思 考 题

1. 在制备过程中，为什么在溶液中加入了过氧化氢后要在60℃恒温一段时间？ 为什么在滤液中加10mL浓盐酸？为什么用冷的稀盐酸洗涤产品？

2. 要使三氯化合钴（Ⅲ）合成产率高，你认为哪些步骤是比较关键的？ 为什么？ 3. 若钴的分析结果偏低，估计一下产生结果偏低的可能因素有哪些。

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实验六 电解质溶液与离子平衡

一. 实验目的

1. 加深对电离平衡、同离子效应、盐类水解等理论的理解。 2. 了解沉淀平衡及溶度积规则的应用。 3. 学习离心分离操作和电动离心机的使用。

二. 实验原理

电解质溶液中的离子反应和离子平衡是化学变化和化学平衡的一个重要方面。无机化学反应大多数是在水溶液中进行的，参与这些反应的物质主要是酸、碱、盐，它们都是电解质，在水溶液中能够电离成带电的离子。因此酸、碱、盐之间的反应实际上是离子反应。

电解质的分类和弱电解质的电离：电解质一般可分为强电解质和弱电解质，在水溶液中能完全电离的电解质称为强电解质；在水溶液中仅能部分电离的电解质称弱电解质。弱电解质在水溶液中存在下列电离平衡，例如一元弱酸：

HA＝H++A- K=[H+][A-]/[HA]

同离子效应和缓冲溶液：

同离子效应—在弱电解质溶液中，加入与该弱电解质有共同离子的强电解质时，使弱电解质的电离度降低的现象，例如，在HAc溶液中加入NaAc

HAc＝H++Ac- 增加[Ac]，平衡向左移动，使HAc电离度降低；同理在氨水溶液中加入氯化铵，增加[NH4+]，可使电离度降低，[OH-]降低。

缓冲溶液—弱酸及弱酸盐（或弱碱及弱碱盐）的混合溶液，其pH值能在一定范围内不受少量酸或碱或稀释的影响发生显著变化。

缓冲溶液的pH值决定于pKa(或pKb)及C酸/C盐(或C碱/C盐)。当C酸＝C盐时，pH=pKa.所以配制一定pH值的缓冲溶液时，可选其pKa与pH相近的弱酸及其盐，pKb与pOH接近的弱碱及其盐。

盐类的水解：

盐类的水解反应是由组成盐的离子和水电离出来的H+或OH-离子作用，生成弱酸或弱碱的反应过程，水解反应往往使溶液显酸性或碱性。

弱酸强碱所生成的盐进行水解，生成弱酸和OH-离子，使溶液呈碱性；

强酸弱碱所生成的盐进行水解，生成弱碱和H离子，使溶液呈酸性；

弱酸弱碱所生成的盐进行水解，生成弱酸和弱碱，溶液的酸碱性视弱酸与弱碱的相对强度而定。

通常，水解后生成的酸或碱越弱，则盐的水解程度越大。水解是中和反应的逆反应，是吸热反应，加热能促进水解作用。水解产物的浓度也是影响水解平衡移动的因素。

沉淀溶解平衡：

在难溶电解质的饱和溶液中，未溶解的固体和溶解后形成的离子间存在多相平衡 AnBm(s)=nA+mB Ksp=[ A][ B]

Ksp表示在难溶电解质饱和溶液中，难溶电解质离子浓度幂的乘积，称为溶度积，溶度积大小与难溶电解质的溶解有关，它反映了物质的溶解力。

溶度积可以作为沉淀与溶解的准则，对于难溶电解质AnBm

若 [ Am+]n2[ Bn-]m＞Ksp时，沉淀析出

[ Am+]n2[ Bn-]m= Ksp时，溶液饱和

[ Am+]n2[ Bn-]m＜Ksp时，溶液未饱和，无沉淀析出。

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m+

n-m+n

n-m

+

-

如果在溶液中有两种或两种以上的离子都可以与同一个沉淀剂反应生成难溶电解质，沉淀的先后次序是根据所需沉淀剂离子浓度的大小，所需沉淀剂离子浓度小的先沉淀出来，所需沉淀剂离子浓度大的后沉淀出来。这种先后沉淀的现象，称为分步沉淀。

使一种难溶的电解质转化为另一种难溶电解质，即把一种沉淀转化为另一种沉淀的过程称为沉淀的转化。一般来说，溶度积大的难溶电解质容易转化为溶度积小的难溶电解质。

三. 仪器和药品

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HAc(0.1mol.L,2mol.L)，HCl(0.1mol.L,2mol.L,6mol.L)，H2S(0.1 mol.L)，

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NaOH(0.1mol.L,2mol.L)，NH32H2O(0.1mol.L,2mol.L)，Na2SO4(0.1mol.L,饱和) ，FeCl3(0.1mol.L-1)，NaCl(0.1mol.L-1)，K2CrO4(0.1mol.L-1)，AgNO3(0.1mol.L-1)，NaAc(0.1mol.L)，Pb(NO3)2(0.1mol.L)，NH4Ac(0.1mol.L)，BiCl3(0.1mol.L)，(NH4)2C2O4(饱和)，CaCl2(0.1mol.L)，MgCl2(0.1mol.L)，Na2CO3(0.1mol.L)，NH4Cl(0.1mol.L,饱和)，NaHCO3(0.1mol.L)，Al2(SO4)3(0.1mol.L)，Na2S(0.1 mol.L)，NaAc(s)，NH4Cl(s)，Fe（NO3）329H2O(s)，BiCl3(s)，pH试纸，甲基橙，酚酞，锌粒，Pb(Ac)2试纸。

四. 实验内容

1. 强电解质和弱电解质 1.1 比较盐酸和醋酸的酸性

（1）在两支试管中，分别滴入5滴0.1mol.L-1 HCl和0.1mol.L-1 HAc，再各滴1滴甲基橙指示剂，稀释至5mL，观察溶液的颜色。

（2）分别用玻璃棒蘸1滴0.1mol.L-1 HCl和0.1mol.L-1 HAc溶液于两片pH试纸上，观察pH试纸的颜色并判断pH 值。

（3）在两支试管中分别加入2mL0.1mol.L-1 HCl和0.1mol.L-1 HAc，再各加1颗锌粒并加热试管，比较两支试管中反应的快慢。 0.1mol.L HCl 0.1mol.L-1 HAc -1-1

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甲基橙 PH值 滴定值 计算值 加锌粒并加热 比较两者酸性有何不同，为什么？ 1.2 酸碱溶液的pH值

用pH试纸测定下列溶液的pH值，并计算结果相比较。

0.1mol.L-1 NaOH， 0.1mol.L-1 NH32H2O， 0.1 mol.L-1H2S， 0.1mol.L-1 HAc。 2. 同离子效应和电离平衡

（1）取2mL0.1mol.L-1 HAc溶液，加入1滴甲基橙指示剂，摇匀，溶液是什么颜色？再加入少量NaAc固体，使它溶解后，溶液的颜色有何变化？解释之。

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（2）取2mL0.1mol.L NH32H2O溶液，加1滴酚酞指示剂，摇匀，溶液是什么颜色？再加入少量NH4Cl(s)，使它溶解后，溶液的颜色有何变化？为什么？

（3）取2mL0.1 mol.LH2S溶液放入试管中，检查试管口有没有H2S气体逸出？（用什么方法检查？）向试管加入数滴2mol.L-1 NaOH溶液，使管内溶液显碱性，检查有没有H2S气体逸出？再向试管中加入6mol.LHCl溶液，使管内溶液显酸性，还有没有H2S气体产生？解释这些现象？写出反应方程式。

综合上述三个实验，讨论电离平衡的移动。 3. 缓冲溶液的性质

（1）在试管中加10mL蒸馏水，用pH试纸测其pH值，将其分成两份，滴入5滴0.1mol.L-1

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HCl和0.1mol.L NaOH溶液，测定它们的pH值，与蒸馏水的pH值作比较，记下pH值的改变。

（2）在一支试管中放入5mL0.1mol.L-1 HAc和5mL0.1mol.L-1 NaAc溶液，摇匀后，用

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试纸测出其pH值，将溶液分成两份，一份中加5滴0.1mol.L HCl，另一份中加5滴0.1mol.L NaOH，分别再用试纸测出它们的pH值，与上面实验作比较，由此可得出什么结论。 （3）欲配制pH=4.1的缓冲溶液10mL，现有0.1mol.L HAc和0.1mol.L NaAc溶液，应各取多少体积？计算并配制后，用精密pH试制测定所配溶液的pH值，同时验证其有无缓冲能力。

4. 盐类水解

（1）用精密pH试纸测定浓度为0.1mol.L-1下列各溶液的pH值，并解释它们的pH值为什么不同。

NaCl、NH4Cl、Na2S、NH4Ac、Na2CO3、NaH2PO4、Na2HPO4

（2）试管中加入少量Fe（NO3）329H2O(s)，加水溶解后，观察溶液的颜色，把溶液分成三份，第一份留作比较用，第二份加1滴6mol.L-1 HNO3溶液、摇匀。第三份试液小火加热，比较三份溶液的颜色有何不同？为什么？

（3）在试管中加少量BiCl3(s)，再加少量水，摇匀后，有什么现象？用pH试纸测定溶液的pH值，然后往试管中滴加6mol.L HCl至溶液变澄清为止（恰好溶解），再用水稀释这一溶液，又有什么变化？怎样用平衡原理解释上面的现象。还有哪些常见离子的盐类会发生类似的现象？应如何配制这些盐类的溶液？

（4）分别取1mL 0.1mol.L Al2(SO4)3和0.1mol.L NaHCO3溶液于小试管中，并用pH试纸测出它们的pH值，写出它们的水解反应方程式。然后将NaHCO3倒入Al2(SO4)3中，观察有何现象？试从水解的移动解释。

5. 沉淀的生成和溶解 5.1 沉淀的生成和溶解

（1）在两支离心试管中分别加入0.5mL饱和(NH4)2C2O4溶液和0.5mL 0.1mol.L-1 CaCl2溶液，观察白色沉淀的生成，离心分离，弃去溶液，在沉淀物上分别滴入2mol.L-1 HCl和2mol.L-1 HAc溶液，有什么现象？写出化学方程式，说明为什么？

（2）取0.1mol.L-1 AgNO3溶液10滴，加入 0.1mol.L-1 NaCl溶液10滴，离心分离，弃

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去溶液，在沉淀上滴加2mol.L 氨水溶液，有什么现象产生，写出方程式。

（3）取5滴0.1mol.L-1 AgNO3溶液滴入10滴0.1 mol.L-1 Na2S溶液，观察现象，离心分离，弃去溶液，在沉淀上滴入6mol.L HNO3溶液少许，加热，有何现象？写出化学方程式，说明为什么？

小结沉淀溶解的条件。 5.2 比较氢氧化物的溶解度

(1)分别取约0.5mL0.1mol.L-1 CaCl2、MgCl2和FeCl3溶液倒入试管中，各加入2mol.L-1 NaOH溶液数滴，观察并记录三支试管中有无沉淀生成。

（2）分别取约0.5mL0.1mol.L-1 CaCl2、MgCl2和FeCl3溶液倒入试管中，各加入2mol.L-1 NH32H2O溶液数滴，观察并记录三支试管中有无沉淀生成。 （3）分别取约0.5mL0.1mol.L-1 CaCl2、MgCl2和FeCl3溶液倒入试管中，各加入饱和NH4Cl和2mol.L NH32H2O混合溶液（体积比为1:1），观察并记录三支试管中有无沉淀生成。 通过上述三个实验比较Ca(OH)2、Mg(OH)2和Fe(OH)3溶解度的相对大小，并加以解释。 5.3 分步沉淀

在离心试管中加入 0.5mLmol.L-1NaCl溶液和2滴0.1mol.L-1 K2CrO4溶液，混匀后，一面振荡试管，一面滴加0.1mol.L-1 AgNO3溶液，滴加数滴0.1mol.L-1 AgNO3后，离心分离，

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观察现象。继续滴加0.1mol.L AgNO3溶液。观察现象，并加以解释。

5.4 沉淀的转化

在试管中加入0.5mLmol.L-1NaCl溶液和数滴0.1mol.L-1 AgNO3溶液，振荡试管，观察反

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应产物的颜色和状态，然后再滴加数滴0.1 mol.L Na2S，观察反应产物的颜色有何变化。解释实验现象，并写出反应式。

思 考 题

1. 已知H3PO4、NaH2PO4、Na2HPO4和Na3PO4四种溶液的物质的量浓度相同，它们依次分别显酸性、弱酸性、弱碱性和碱性。试解释之。

2. 将10mL0.2mol.L-1 HAc和10mL0.1mol.L-1 NaOH混合，问所得到溶液是否有缓冲作用？ 这个溶液的pH值在什么范围内？

3. 加热对水解有何影响？ 为什么？

4. 沉淀氢氧化物是否一定要在碱性条件下进行？ 是不是溶液的碱性越强，氢氧化物就沉淀得越完全？

5. 如何配制锡、锑、铋盐的溶液？

6. 沉淀的溶解和转化的条件各有哪些？

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实验七 滴定操作和酸碱标准溶液的配制及浓度比较

一. 实验目的

1. 学习滴定管的准备和滴定操作。 2.初步学会准确地确定终点的方法。

3. 练习酸碱标准溶液的配制和体积的比较。

4. 熟悉甲基橙和酚酞指示剂的使用和终点的变化。初步掌握酸碱指示剂的选择方法。

二. 实验原理

标准溶液的配制通常有直接法和间接法两种。（1）直接法：准确称取一定量的基准物质，溶解后，在容量瓶内稀释到一定体积，即可算出该标准溶液的准确浓度。但是用直接法配制标准溶液的基准物质，必须具备以下条件：具有足够的纯度，即含量＞99.9%；组成与化学式应完全符合，若含结晶水，其含量也应与化学式相符；稳定性好；为降低称量误差，在可能的情况下，最好具有较大的摩尔质量。（2）间接法：日常工作中，大部分物质大多不能满足直接法配制条件，如酸碱滴定法中常用的氢氧化钠和盐酸，氧化还原法中Na2S2O3和KMnO4等标准溶液，都不能用直接法配制标准溶液。它们要采用间接法配制，即粗略地称取一定量的物质（或量取一定体积的溶液），配制成接近所需浓度的溶液，然后用基准物质或另一种标准溶液测定其准确浓度。这种确定浓度的操作称为标定。

浓盐酸易挥发，固体NaOH容易吸收空气中水分和CO2，因此不能直接配制准确浓度的HCl和NaOH标准溶液，只能先配制近似浓度的溶液，然后用基准物质标定其准确浓度。也可用另一已知准确浓度的标准溶液滴定该溶液，再根据它们的体积比得该溶液的浓度。 酸碱指示剂都具有一定的变色范围。0.1mol.LNaOH和HCl溶液的滴定（强碱与强酸的滴定），其突越范围为pH4—10，应当选用在此范围内变色的指示剂，例如甲基橙或酚酞等。

三. 试剂

浓盐酸，固体NaOH，甲基橙指示剂，酚酞指示剂。

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1. 800mL0.1mol.LHCl溶液和400mL0.1mol.LNaOH 溶液的配制： 通过计算求出配制800mL0.1mol.LHCl溶液所需浓盐酸（相对密度1.19，约12mol. L）的体积。然后，用小量筒量取此量的浓盐酸，加入去离子水中，并稀释成800mL，贮于玻璃塞细口瓶中，充分摇匀。

同样，通过计算求出配制400mL0.1mol.L-1NaOH溶液所需的固体NaOH的量，在台秤上迅速称出，置于烧杯中，立即用少量水溶解，并转移至1000mL具橡皮塞的细口瓶中，加水至400mL，充分摇匀。

在配制好溶液的试剂瓶上应贴上标签，注明试剂名称，配制日期，使用者姓名，并留一空位以备填入此溶液的准确浓度。在配制溶液后均须立即贴上标签。

长期使用的NaOH标准溶液，最好装入下口瓶中，瓶塞上部最好装一碱石灰管。 2. 用铬酸洗液清洗酸式和碱式滴定管个一支。练习并掌握酸式滴定管的玻塞涂油方法和碱式滴定管内气泡消除方法。

3. 先用水将酸式滴定管内壁冲洗2—3次。然后用配制好的盐酸标准溶液将酸式滴定管淌洗2—3次，再于管内装满盐酸标准溶液；用NaOH标准溶液将碱式滴定管淌洗2—3次，再于管内装满NaOH标准溶液溶液。然后排出两滴定管管尖气泡；练习并初步掌握酸式和碱式滴定管的滴定操作以及控制液滴大小和滴定速度的方法。

4. 分别将两滴定管液面调节至0.00刻度，或零点稍下处，静止一分钟后，精确读取滴定管内液面位置（读到小数点后两位），并立即将读数记录在实验报告本上。

取锥形瓶(250mL)一只，洗净后放在碱式滴定管下，以每分钟约10mL的速度放出约20mLNaOH溶液于锥形瓶中，加入一滴甲基橙指示剂，用HCl溶液滴定至溶液由黄色变橙色为止，读取并记录NaOH溶液及HCl溶液的精确体积。反复滴定几次，记下读数，分别求出体积比(VNaOH/VHCl),直至三次测定结果的相对平均偏差在0.1%之内，取其平均值。

5. 以酚酞为指示剂，用NaOH溶液滴定HCl溶液，终点由无色变微红色，其他手续同上。

五. 记录和计算

见下面实验报告示例。

六. 实验报告示例

在预习时要求在实验记录本上写好下列示例之(一)、(二)、(三)、(四),画好(五)之表格和做好必要的计算。实验过程中把数据记录在表中，实验后完成计算及讨论。(一般实验均要求这样)

-1

-1

-1-1

实验七 滴定操作和酸碱标准溶液的配制及浓度比较

(一)日期： 年 月 日 (二)目的： (三)原理：

(四)实验步骤：

1. 配制800mL0.1mol.L-1HCl溶液

2. 400mL0.1mol.L-1NaOH 溶液

3. 酸、碱式滴定管的清洗，酸式滴定管的涂油，酸、碱式滴定管的试漏、赶气泡。 4. 以甲基橙、酚酞为指示剂进行HCl溶液与NaOH溶液的浓度比较滴定，反复练习。

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5. 计算NaOH溶液与HCl溶液的体积比。 (五)记录和计算：

1. 0.1mol.L-1NaOH溶液和0.1mol.L-1HCl溶液的配制 浓 HCl溶液体积= 固体NaOH的质量= 列出算式并算出答案 2. NaOH溶液与盐酸溶液浓度的比较 (1) 以甲基橙为指示剂 (2) 以酚酞为指示剂

次序 记录 项目 Ⅰ Ⅱ Ⅲ NaOH终读数(mL) NaOH初读数(mL) V NaOH (mL) HCl终读数(mL) HCl初读数(mL) V HCl (mL) V NaOH/ V HCl V NaOH/ V HCl 个别测定误差 平均偏差 相对平均偏差 (六)结果与讨论：(略)

思 考 题

1. 滴定管在装入标准溶液前为什么要用此溶液淌洗内壁2—3次？用于滴定的锥形瓶或烧杯是否需要干燥？ 要不要用标准溶液淌洗？为什么？

2. 为什么不能用直接配制法配制NaOH标准溶液？

3. 配制HCl溶液及NaOH溶液所用的水的体积，是否需要准确量度？ 为什么？ 4. 装NaOH溶液的瓶或滴定管，不宜用玻塞，为什么？

5. 用HCl溶液滴定NaOH标准溶液时是否可用酚酞作指示剂？

6. 在每次滴定完成后，为什么要将标准溶液加至滴定管零点或零点附近，然后进行第二次滴定？

7. 在HCl溶液与NaOH溶液浓度比较的滴定中，以甲基橙和酚酞作指示剂，所得的溶液体积比是否一致？ 为什么？

实验八 酸碱溶液浓度的标定

一. 实验目的

1. 进一步练习滴定操作。

2. 学习酸碱溶液浓度的标定方法。

二. 实验原理

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标定酸溶液和碱溶液所用的基准物质有多种，本实验中各介绍一种常用的。

用酸性基准物质邻苯二甲酸氢钾(KHC8H4O4)以酚酞为指示剂标定NaOH标准溶液的浓

COOH度。邻苯二甲酸氢钾的结构式为：定时的反应式为：

COOK，其中只有一个可电离的H+离子。标

KHC8H4O4+ NaOH= KNaC8H4O4+ H2O

邻苯二甲酸氢钾用作基准物质的优点：（1）易于获得纯品；（2）易于干燥，不吸湿；（3）摩尔质量大，可相对降低称量误差。

用无水Na2CO3为基准物标定HCl标准溶液的浓度。由于Na2CO3易吸收空气中的水分，因此采用市售基准试剂级的Na2CO3时应预先于180℃下使之充分干燥，并保存于干燥器中，标定时常以甲基橙为指示剂。

NaOH标准溶液与HCl标准溶液的浓度，一般只需要标定其中一种，另一种则通过NaOH溶液与HCl溶液滴定的体积比算出。标定NaOH溶液还是HCl溶液，要视采用何种标准溶液测定何种样品而定。原则上，应标定测定时所用的标准溶液，标定的条件与测定的条件应尽可能一致。

三. 试剂

-1-1

0.1mol.LHCl标准溶液，0.1mol.LNaOH标准溶液，邻苯二甲酸氢钾(A.R)，甲基橙指示剂，酚酞指示剂。

四. 实验步骤

本实验只标定HCl标准溶液 1. HCl标准溶液浓度的标定： 在电子分析天平上，准确称取已烘干的无水碳酸钠三份(其重量按消耗20-40mLHCl溶液计，请自己计算)，置于3只250mL锥形瓶中，加水约30mL，温热，摇动使之溶解，以甲基橙为指示剂，以0.1mol.L-1HCl标准溶液滴定至溶液由黄色转变为橙色，即为终点。记下HCl标准溶液的耗用量，重复测定三次，并计算出HCl标准溶液的浓度(cHCl)。三份测定的相对平均误差小于0.2%，否则应重测。

2. NaOH标准溶液浓度的标定：准确称取三份已在105-110℃烘干1小时以上的邻苯二甲酸氢钾(A.R)，每份1-1.5g（取此量的依据是什么？）。放入250mL锥形瓶中，用50mL煮沸后刚刚冷却的水使之溶解(如没有完全溶解，可稍微加热)。冷却后加入2滴酚酞指示剂，用NaOH标准溶液滴定至溶液呈微红色半分钟内不退，即为终点。三份测定的相对平均误差小于0.2%，否则应重测。

五. 记录和计算

1. HCl溶液的标定。 2. HCl标准溶液的浓度。 次序 记录项目 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 称量瓶+ Na2CO3 (前)g 称量瓶+ Na2CO3 (后)g Na2CO3的质量g HCl 终读数 mL - 27 -

HCl初读数 mL VHCl mL cHCl mol.L-1 平均cHCl mol.L-1 个别测定的绝对误差 相对平均误差 C1=2mⅠ/ (105.99VHClⅠ) C2=2mⅡ/ (105.99VHClⅡ) C3=2mⅢ/ (105.99VHClⅢ) （式中m为基准物质量） CNaOH= cHCl3VHCl /VNaOH 3. 讨论（略）。

思 考 题

1. 溶解基准物Na2CO3所用水的体积是否需要准确量度？ 为什么？ 2. 用于标定的锥形瓶，其内壁是否要预先干燥？ 为什么？

3. 用Na2CO3为基准物质标定HCl溶液时，为什么不用酚酞作指示剂？ 4. 如果NaOH标准溶液在保存过程中吸收了空气中的CO2，用该标准溶液滴定盐酸，以甲基橙为指示剂，用NaOH溶液原来的浓度进行计算会不会引入误差？ 若用酚酞为指示剂进行滴定，有怎样？

5. KHC8H4O4是否可用作为标定HCl溶液的基准物？ 6. 举例说明标准溶液有哪几种配制方法？ 应如何配制？

实验九 碱液中NaOH及Na2CO3含量的测定

（双指示剂法）

一. 实验目的

1. 初步掌握移液管、容量瓶的使用方法。 2. 学习容量瓶、移液管的校准方法。

3. 了解双指示剂法测定碱液中NaOH和Na2CO3含量的原理。 4. 了解混合指示剂的使用及其优点。

二. 实验原理

碱液中NaOH和Na2CO3的含量，可以在同一份试样中用两种不同的指示剂来测定，这种测定方法即所谓“双指示剂法”。此法方快速，在生产中应用普遍。 常用的两种指示剂是酚酞和甲基橙。在试液中先加酚酞，用盐酸标准溶液滴定至红色刚刚退去。由于酚酞的变色范围在pH8—10，此时不仅NaOH完全被中和，Na2CO3也被滴定成NaHCO3，记下此时HCl标准溶液的耗用量V1。再加入甲基橙指示剂，溶液呈黄色，滴定至终点时呈橙色，此时NaHCO3被滴定成H2CO3，HCl标准溶液的耗用量V2。根据V1、V2可以计算出试液中NaOH和Na2CO3的含量x，计算式如下：

xNaOH=( V1-V2)3cHCl3MNaOH/V试 x Na2CO3=V23cHCl3M Na2CO3/V试

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式中：c—浓度，单位为mol.L；

x—NaOH或Na2CO3的含量，单位为g.L； M—物质的摩尔质量，单位为g.moL-1；

V—溶液的体积，单位为mL。

双指示剂中的酚酞指示剂可用甲酚红和百里酚蓝混合指示剂代替。甲酚红的变色范围为6.7(黄)—8.4(红)，百里酚蓝的变色范围为8.0(黄)—9.6(红)，混合后的变色点是8.3，酸色呈黄色，碱色呈紫色，在pH8.2时为樱桃色，变化敏锐。

三. 试剂

0.1 mol.L-1HCl标准溶液，甲酚红和百里酚蓝混合指示剂，甲基橙指示剂，酚酞指示剂。

四. 实验步骤

1. 容量瓶、移液管的使用及相对校准：

（1） 洗净1支25mL移液管，认真、多次练习移液管的使用方法。

（2）取清洁、干燥的250mL容量瓶1只，用25mL的移液管准确移取纯水10次，放入容量瓶中(在此处，应强调操作的准确，而不是快速)。然后观察液面最低点是否与标线相切，如不相切，应另作标记。经相互校准后，此容量瓶与移液管可配套使用。

2. 用移液管准确移取碱液25mL，加酚酞指示剂1滴(或混合指示剂2滴)，用0.1 mol.L-1HCl标准溶液滴定，边滴边充分摇动，以免局部酸度太高，使Na2CO3直接被滴至H2CO3。滴定至酚酞恰好褪色为止，此时即为终点，记下所用标准溶液的体积V1。然后再加2滴甲基橙指示剂，此时溶液呈黄色，继续用HCl标准溶液滴定至溶液呈橙色，此时即为终点，记下所用HCl溶液的体积V2。

五. 记录与计算(略) 六. 结果与讨论（略）

思 考 题

1. 碱液中的NaOH及Na2CO3含量是怎样测定的？ 2. 如欲测定碱液的总碱度，应采用何种指示剂？ 试拟出测定步骤及以Na2Og.L-1表示的总碱度的计算公式。

3. 某固体试样，可能含有Na2HPO4和NaH2PO4及惰性杂质。试拟定分析方案，测定其中Na2HPO4和NaH2PO4的含量。注意考虑以下问题：(1)方法原理；(2)用什么标准溶液；(3)用什么指示剂；(4)测定结果的计算公式。

4.有一碱液，可能为NaOH或NaHCO3或Na2CO3或共存物质的混合液。用标准溶液滴定至酚酞终点时，耗去酸V1mL，继续以甲基橙为指示剂滴定至终点时又耗去酸V2mL 。根据V1、与V2的关系判断该碱液的组成：

关系 V1＞V2 V1＜V2 V1=V2 V1=0 V2＞0 V1＞0 V2=0

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-1

-1

组成

实验十 EDTA标准溶液的配制和标定

一. 实验目的

1. 学习EDTA标准溶液的配制和标定方法。 2. 掌握络合滴定的原理，了解络合滴定的特点。 3. 熟悉钙指示剂的使用。

二. 实验原理

乙二胺四乙酸，简称EDTA，常用H4Y表示，难溶于水，常温下其溶解度为0.2g.L(mol.L)，在分析实验中通常使用其二钠盐配制标准溶液。其钠盐的溶解度为120 g.L，可配成0.3mol.L以上的溶液，其水溶液的pH=4.8，其标准溶液通常采用间接法配制。 标定EDTA溶液常用的基准物有Zn、ZnO、CaCO3、Bi、Cu、MgSO4.7H2O、Hg、Ni、Pb等。通常选用其中与被测物组分相同的物质作基准物，这样，可减小误差。

EDTA溶液若用于测定水、石灰石或白云石中CaO、MgO的含量，则宜用CaCO3为基准物。首先可加HCl溶液，其反应如下：

CaCO3+2HCl= CaCl2+CO2+ H2O

然后把溶液转移到容量瓶中并稀释，制成钙标准溶液。吸取一定量钙标准溶液，调节酸度至pH≥12，用钙指示剂，以EDTA溶液滴定至溶液由酒红色变成纯蓝色，即为终点。其变色原理如下：

用“H3Ind” 表示钙指示剂，在水溶液中的离解为：

H3Ind→ 2H+HInd

在pH≥12的溶液中，HInd2-离子与Ca2+离子形成比较稳定的络离子，反应如下：

HInd2- +Ca2+→CaInd-+ H+ 纯蓝色 酒红色 故当在钙标准溶液中加入钙指示剂时，溶液呈酒红色。当用EDTA溶液滴定时，由于EDTA能与Ca2+离子形成比CaInd-更加稳定的络离子，因此在滴定终点附近，CaInd-络离子不断转化为较稳定的CaY2-络离子，而钙指示剂被游离了出来，其反应式如下：

-2--2-2-CaInd+HY+OH→CaY+HInd + H2O 酒红色 无色 纯蓝色

用此法测定钙时，若有Mg离子共存，则它不仅不干扰钙的测定，而且使终点比Ca离子单独存在时更敏锐。当Ca2+、Mg2+离子共存时，终点由酒红色到纯蓝色，当Ca2+离子

2+

2+

+

2--1

-1

-1

-1

单独存在时则由酒红色变为紫蓝色。所以测定只有Ca2+离子的样品时，常常加入少量Mg2+离子。

注意：络合滴定中所用的水，应不含有Fe3+、Al3+、Cu2+、Ca2+、Mg2+等杂质离子。

三. 试剂

1. 乙二胺四乙酸二钠盐(固体，A.R)，CaCO3 (固体，G.R.或A.R)，1+1NH3.H2O，镁溶液(溶解1g MgSO4.7H2O于水中，稀释至200mL)，10%NaOH溶液，钙指示剂(1%固体指示剂)。

四. 实验步骤

1. 0.01mol.L-1EDTA溶液的配制： 用台秤称取乙二胺四乙酸二钠盐1.9g，溶解于约200mL温水中，稀释至500mL。转移至1000mL细口瓶中，摇匀。

2. EDTA溶液的标定：

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(1) 0.01mol.L标准钙溶液的配制：在电子天平上准确称取0.25—0.3g已于110℃下烘干2小时的CaCO3于小烧杯中，盖以表面皿，加少许水润湿，再从杯嘴边逐滴加入数毫升6mol.L-1Hcl至完全溶解，用水把可能溅到表面皿上的溶液淋洗入烧杯中，加热煮沸，待冷却后移入250mL容量瓶中，稀释至刻度，摇匀，贴上标签。

(2) 标定：用移液管准确移取25mL上述配制的钙标准溶液，置于250mL锥形瓶中，加入约25mL水、2mL镁溶液、5mL10%NaOH溶液及约10mg钙指示剂，摇匀后，用EDTA溶液滴至溶液由酒红色变至蓝色，即为滴定终点。记下消耗的EDTA溶液的体积，平行测定三次。

五. 记录和计算 (自拟)

六. 结果与讨论(略)

络合滴定反应的速度不象酸碱滴定那样快，能在瞬间完成，故滴定时加入EDTA溶液的速度不能太快，室温低时，更要注意。尤其是在近终点时，应逐滴加入，并充分摇动。其次加入指示剂的量应适当，这对于滴定终点的观察十分重要。

思 考 题

1. 为什么通常使用乙二胺四乙酸二钠盐配制EDTA标准溶液，而不用乙二胺四乙酸？ 2. 以CaCO3为基准物，以钙指示剂为指示剂标定EDTA溶液时，应控制溶液的酸度为多少？ 为什么？如何控制？

3. 络合滴定法与酸碱滴定法相比，有哪些不同点？ 操作中应注意哪些问题？ 4. 如果EDTA溶液在长期贮存中因侵蚀玻璃而含有少量CaY2-，MgY2-离子，则在pH=10的氨性溶液中用Mg2+离子标定和pH=4—5的酸性介质中用Zn2+离子标定，所得结果是否一致？ 为什么？

-1

实验十一 水的硬度测定

一. 实验目的

1. 了解水的硬度的测定意义和常用的硬度表示方法。 2. 掌握EDTA法测定水的硬度的原理和方法。

3. 掌握铬黑T和钙指示剂的应用，了解金属指示剂的特点。

二. 实验原理

一般含有钙、镁盐类的水叫硬水。用来衡量水中钙、镁盐类含量高低的称为硬度，硬度有暂时硬度和永久硬度之分。由钙、镁的酸式碳酸盐引起的称为暂时硬度；有钙、镁的硫酸盐、氯化物、硝酸盐引起的称为永久硬度。暂时硬度和永久硬度的总和称为“总硬”。由镁离子形成的硬度称为“镁硬”，由钙离子形成的硬度称为“硬度”。

水中钙、镁离子含量，可采用EDTA为标准溶液的络合滴定法来测定。钙硬测定原理同以CaCO3为基准EDTA标准溶液的标定。总硬则以铬黑T为指示剂，调节溶液pH≈10，以EDTA标准溶液滴定之。根据消耗EDTA标准溶液的体积和浓度，即可计算水的总硬；镁硬=总硬-钙硬。

- 31 -

水的硬度表示方法有多种，各国因其习惯的不同而有所不同。我国目前常用的表示方法：以度(°)计，1硬度单位表示十万份水中含1份CaO，1°=10ppmCaO(ppm为百分之一，为parts per million的缩写)。

硬度(°)=cEDTA3VEDTA3MCaO3100/V水

式中：cEDTA—EDTA标准溶液浓度，单位：mol.L-1；

VEDTA—滴定时消耗的EDTA标准溶液体积，单位：mL； V水—水样体积，单位：mL；

MCaO—CaO的摩尔质量，单位：g.moL。

三. 试剂

-1

0.01mol.LEDT标准溶液，NH3-NH4Cl 缓冲溶液(pH≈10)，10%NaOH溶液，钙指示剂，铬黑T指示剂。

四. 实验步骤 1. 总硬的测定：量取澄清的水样50mL，放入250mL锥形瓶中，加入5mLNH3-NH4Cl 缓冲溶液，摇匀。再加入少许铬黑T固体指示剂，边加边摇，至溶液呈酒红色，以0.01 mol.LEDTA标准溶液滴定至纯蓝色，即为终点，记下消耗EDTA的体积。

2. 钙硬的测定：量取澄清的水样50 mL，放入250 mL锥形瓶内，加4 mL10% NaOH溶液，摇匀，再加入少许钙指示剂，边加边摇匀至溶液呈淡红色。用0.01 mol.L-1EDTA标准溶液滴定至纯蓝色，即为终点，记下消耗的EDTA体积。

3. 镁硬的测定：总硬-钙硬=镁硬

思 考 题

1. 如果对硬度测定中的数据要求保留二位有效数字，应如何量取50mL水样？ 2. 用EDTA法怎样测出水的总硬？用什么指示剂？产生什么反应？终点变色如何？试液的pH值应控制在什么范围？如何控制？测定钙硬又如何？

3. 用EDTA法测定水的硬度时，哪些离子的存在有干扰？如何消除？

2+2+

4. 当水样中Mg离子含量低时，以铬黑T作指示剂测定水Ca离子总量，终点不清晰，因此常在水样中先加少量MgY2-络合物，再用EDTA滴定，终点就敏锐。这样做对测定结果有无影响？说明其原理？

-1

-1

实验十二 水泥熟料中SiO2，Fe2O3，Al2O3，CaO和MgO含量的测定

一. 实验目的

1. 了解重量法测定SiO2含量的原理和用重量法测定水泥熟料中SiO2含量的方

法。

2. 进一步掌握络合物滴定法的原理，特别是通过控制试液的酸度、温度及选择适当的掩蔽剂和指示剂等，在铁、铝、钙、镁共存时直接分别测定它们的方法。 3. 掌握络合物的几种方法—直接滴定法、返滴定法和差减法，以及这几种测定法的计算方法。

4. 掌握水浴加热、沉淀、过滤、洗涤、灰化、灼烧等操作技术。

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二. 实验原理

水泥熟料是调和生料经1400℃以上的高温煅烧而成。通过熟料分析，可以检验熟料质量和烧成情况的好坏。根据分析结果，可及时调整原料的配比以控制生产。

普通水泥熟料的主要化学成分及其含量的大概范围如下： SiO2 Fe2O3 Al2O3 CaO MgO

20%～24% 4%～7% 3%～5% 63%～68% ＜5%

其中碱性氧化物的含量超过60%，因此易为酸分解。

目前水泥分析中SiO2的测定常用重量法，即取一份试样与固体NH4Cl对混匀后，再加HCl溶液，在水浴中分解，NH4Cl对硅酸溶胶起盐析作用，加热蒸发加速硅酸脱水凝聚，使SiO2沉淀完全，沉淀经过过滤、洗涤后，在950℃灼烧成固定成分的SiO2，然后称量，计算结果。

滤液中含有铁、铝、钙、镁等离子，它们都与EDTA形成稳定的络离子，但这些络离子的稳定性有较显著的差别，因此只要控制适当的酸度，就可用EDTA分别滴定它们。

Fe3+离子的测定：溶液酸度控制在pH=2～2.5，则溶液中共存的Al3+，Ca2+，Mg2+等离子不干扰测定。指示剂为磺基水杨酸，其水溶液为无色，在pH=2～2.5时，与Fe3+形成的络合物为红紫色。Fe3+与EDTA形成的络合物是黄色，因此终点时由红紫色变为黄色。由于Fe与EDTA的反应速率比较慢，需要加热来加快反应速率，滴定时溶液温度以60～70℃为宜，但温度过高也会促使Al3+与EDTA反应，并会促进Fe3+离子水解，影响分析结果。

Al3+离子的测定：采用返滴定法，在滴定Fe3+后的溶液中，加入过量EDTA标准溶液，再调节溶液的pH约为4.3，将溶液煮沸，加快Al与EDTA络合反应，保证反应能定量完成，然后，以PAN为指示剂，用CuSO4标准溶液滴定溶液中剩余的EDTA。终点时的变色：在终点前溶液中Al-EDTA络合物是无色的，而Cu-EDTA络合物是淡黄色的，PAN指示剂这时是黄色的，随着CuSO4标准溶液的不断滴入，溶液逐渐由黄变绿。当终点时，过量的Cu2+离子与PAN形成的络合物为红色，与溶液中Cu-EDTA的蓝色组成了紫色，即终点由绿色变为紫色，因此溶液中Cu-EDTA络合物量的多少，对滴定终点的影响很大，所以对过量的EDTA的量，必须加以控制，一般说来，在100mL溶液中加入的0.01mol.L-1EDTA标准溶液以过量15mL左右为宜。

Ca2+离子的测定：由于Ca-EDTA络合物的lgKCaY=10.69不是很大，因此，只有在pH=8～

2+2+

13时，Mg有时才能定量络合。而在pH=8～9时Mg有干扰，故一般在pH＞12.5下进行测定，此时Mg2+形成Mg(OH)2沉淀而被掩蔽。Fe3+、Al3+的干扰用三乙醇胺消除。用于EDTA滴定Ca的指示剂较多，本实验采用钙黄绿素作为指示剂，在pH＞12时，钙黄绿素本身呈橘红色，与Ca2+、Sr2+、Ba2+等离子络合后呈黄绿色荧光。钙黄绿素与碱金属离子反应也有微弱荧光，碱金属离子中以钠离子最强，钾离子最弱，因此在用碱调节pH时，应用KOH较好。为了改善终点，利用某些酸碱指示剂或其它络合指示剂的颜色，来遮盖钙黄绿素的残余荧光。所以本实验应用的是钙黄绿素、甲基百里香酚蓝、酚酞混合指示剂(CMP)，其中的酚酞与甲基百里香酚蓝在滴定条件下所呈的混合色调为紫红色，起到遮盖残余荧光的作用。

Ca2+、Mg2+离子总量的测定：镁的含量是采用差碱法求得，即在另一份试液中，于pH=10时用EDTA标准溶液滴定钙、镁含量，再从钙、镁含量中减去钙量后，即为镁的含量。

测定钙、镁含量时，指示剂有铬黑T和酸性铬蓝K-萘酚绿B混合指示剂(K-B指示剂)，铬黑T易受某些重金属离子所封闭，所以采用K-B指示剂作为EDTA滴定钙、镁含量的指示剂。Fe3+离子的干扰需要用三乙醇胺和酒石酸钾钠联合掩蔽，因为三乙醇胺与Fe3+生成的络合物能破坏酸性铬蓝K指示剂，使萘酚绿B的绿色背景加深，易使终点提前到达。当溶液中酒石酸钾钠与三乙醇胺一起对Fe3+进行掩蔽时，上述破坏指示剂的现象可以消除，Al3+的干扰也能由三乙醇胺和酒石酸钾钠进行掩蔽。

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2+

3+

3+

三. 实验用品

1. 仪器 电子天平(0.1mg)，移液管(10mL)，烧杯(50mL、250mL、400mL)，容量瓶(250mL)，电炉，锥形瓶(250mL)，漏斗，滤纸，水浴，滴定管，坩埚。

2. 试剂 0.01mol.L-1EDTA标准溶液，(3%、1∶1、6mol.L-1、浓)HCl，浓硝酸，NH4Cl(s)，氨水(1∶1)，三乙醇胺(1∶2)，KOH溶液(20%)。

0.05%溴甲酚绿指示剂：将0.05g溴甲酚绿溶于100mL20%乙醇溶液中。

10%磺基水杨酸：将10g磺基水杨酸溶于100mL水中。

-1

0.01mol.LCuSO4标准溶液：将1.3g CuSO4 .5H2O溶于水中，加入80mL冰醋酸，加水稀释至500mL。

HAc-NaAc缓冲溶液(pH=4.3)：将33.7 g无水醋酸钠溶于水中，加2～3滴1∶1H2SO4，用水稀释至1L，摇匀。

0.3%PAN指示剂：称取0.3gPAN溶于100mL乙醇中。 CNP指示剂（钙黄绿素-甲基百里香酚蓝-酚酞混合指示剂）：准确称取1g钙黄绿素、1g甲基百里香酚蓝、0.2g酚酞与50g已在105℃烘干的硝酸钾混合研细，保存在细口瓶中。 10%酒石酸钾钠：将10g酒石酸钾钠溶于100mL水中。 NH3-NH4Cl缓冲溶液(Ph=10)：将67.5g氯化氨溶于水中，加入570mL氨水（相对密度0.9），用水稀释至1L。

K-B指示剂（酸性铬蓝K-萘酚绿B混合指示剂）：准确称取1g酸性铬蓝K、2.5g萘酚绿B与50g已在105℃烘干的硝酸钾混合研细，保存在磨口瓶中。

四. 实验步骤

1. SiO2的测定：准确称取试样0.5g左右，置于干燥的50mL烧杯中，加2g固体NH4Cl，用玻璃棒混合，加2mL浓HCl和1滴HNO3，充分搅拌均匀，使所有深灰色试样变为浅黄色糊状物，盖上表面皿，置于沸水浴上，加热10min，加10mL热的3%HCl溶液搅拌溶解可溶性盐，趁热用中速定量滤纸过滤，滤液用250mL容量瓶盛接，用热的3%HCl溶液洗涤烧杯5～6次后，继续用热的3%HCl溶液洗涤沉淀至无Fe3+离子为止，冷却后，稀释至刻度，摇匀后保存，作为测定铝、铁、钙、镁等含量用。

将含有沉淀的滤纸放入已恒重的坩埚中，在电炉上干燥、灰化。然后在950℃的高温炉内灼烧30min后取出，在干燥器中冷却至室温，称量，反复灼烧至恒重。

2. Fe离子的测定： 吸取重量法中分离SiO2后的滤液25mL于400mL烧杯中，加75mL水，2滴0.05%溴甲酚绿指示剂(在pH＜3.8时呈黄色，pH＞5.4时呈绿色＝，逐滴加入1∶1氨水，使之呈绿色，然后用6mol.L-1HCl溶液调至黄色后再过量3滴，此时溶液酸度约为pH=2，加热至60～70℃，取下，加6～8滴10%磺基水杨酸，以0.01mol.L-1EDTA标准溶液滴定至淡黄色，作为终点，记下消耗EDTA标准溶液的体积。保存该溶液，供测定Al3+用。

3. Al3+离子的测定：将滴定Fe3+离子后的溶液加入0.01mol.L-1EDTA标准溶液约15～20 mL，加水稀释至约200mL，再加入15mLpH=4.3的HAc-NaAc缓冲溶液，煮沸1～2min，取下稍冷，加入4滴0.3%PAN指示剂，以0.01 mol..LCuSO4标准溶液滴定至亮紫色。

EDTA与CuSO4标准溶液体积比的测定：从滴定管放出15mL0.01mol.L-1EDTA标准溶液于400mL烧杯中，用水稀释至约200mL，加15mLpH=4.3的HAc-NaAc缓冲溶液，加热至微沸，取下稍冷，加3滴0.3%PAN指示剂，以0.01 mol.L-1CuSO4标准溶液滴定至亮紫色。 4. Ca2+离子的测定：吸取分离SiO2后的滤液10 mL于250mL烧杯中，加水稀释至约100mL，加1∶2三乙醇胺5mL，充分搅拌后，加入CMP指示剂少许，用20%KOH溶液调节至绿色荧光出现后，再过量20%KOH溶液5～8mL，以0.01mol.L-1EDTA标准溶液滴定至

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-1

3+

绿色荧光消失，出现稳定的红色为终点（观察终点时应该从烧杯上方向下看）。

5. Mg离子的测定：吸取分离SiO2后的滤液10 mL于250mL锥形瓶中，加水稀释至约100mL，加10%酒石酸钾钠溶液1mL和1∶2 三乙醇胺5mL，搅拌1min，加入15mLpH=10

-1

的NH3-NH4Cl缓冲溶液，再加入适量K-B指示剂，用0.01mol.LEDTA标准溶液滴定至溶液呈纯蓝色。根据此结果计算所得为Ca2+、Mg2+离子的总量，由此减去钙量即为镁量。

五. 实验结果和讨论

1. 列出SiO2、Fe2O3 、 Al2O3、CaO和MgO含量的计算式。

2. 分别计算水泥熟料中SiO2、Fe2O3 、 Al2O3、CaO和MgO含量和它们含量的总和，讨论误差产生的原因。

思 考 题

1. 如何分解水泥熟料试样？ 分解后被测组分以什么形式存在？ 2. 重量法测定SiO2含量的方法原理是什么？

3. 洗涤沉淀的操作应注意些什么？ 怎样提高洗涤的效果？

4. 滴定Fe离子时Al、Ca、Mg等的干扰用何种方法消除？ 为什么？ 5. Fe3+离子的滴定控制在什么温度范围？ 为什么？

6. 如测定Fe3+离子的结果不准确，对Al3+的测定结果有什么影响？

7. EDTA滴定Al时，为什么要采用返滴定法？ 还能采用别的滴定方式吗？ 8. 在pH=4.3条件下返滴定Al3+离子，Ca2+和Mg2+会不会有干扰？ 为什么？ 9. 加入三乙醇胺的目的是什么？ 为什么要在加入KOH之前加三乙醇胺？

3+

3+

3+

2+

2+

2+

实验十三 铜盐中铜含量的测定

一. 实验目的

1. 掌握碘量法测定铜含量的原理和方法。 2. 了解化合物结晶水的测量方法。

二. 实验原理

二价铜盐与碘化物发生下列反应：

2Cu2++4I-=2CuI+I2

I2+I-==I3-

析出的I2在再用Na2S2O3标准溶液滴定，由此可以计算出铜的含量。Cu2+与I-的反应是可逆的，为了促使反应实际上能趋于完全，必须加入过量的KI。但是，由于CuI沉淀强烈吸附I3-离子，会使测定结果偏低。如果加入KSCN，使CuI(Ksp=5.06310-12)转化为溶解度更小的CuSCN(Ksp=4.8310)。

CuI+SCN-==CuSCN↓+I-

这样不但可以释放出被吸附的I离子，而且反应时再生出来的I离子可与未反应的Cu离子发生作用。在这种情况下，可以使用较少的KI而能使反应进行得更完全。但是KSCN

3--2+

-15

只能在接近终点时加入，否则因为I2的量较多，会明显地为KSCN所还原而使结果偏低：

SCN-+4I2+4H2O==SO42-+7I-+ICN+8H+

为了防止铜盐水解，反应必须在酸性溶液中进行。酸度过低，Cu2+氧化I-的反应进行不

- 35 -

完全，结果偏低，而且反应速率慢，终点拖长；酸度过高，则I被空气氧化I2的反应为Cu

-2+

催化，使结果偏高。

大量氯离子能与Cu2+络合，I-不易从Cu(Ⅱ)的氯络合物中将Cu(Ⅱ)定量地还原，因此最

-3+

好用硫酸而不用盐酸(少量盐酸不干扰)。能氧化I的物质对本测定都有干扰如Fe，使测定结果偏高，可加入NH4F掩蔽。

实验所用的Na2S2O3标准溶液的浓度需用K2Cr2O7为基准物来标定。 K2CrO7先与KI反应析出I2：Cr2O72-+6 I-+14 H+==2Cr3++3I2+7H2O 析出的I2再用Na2S2O3标准溶液滴定：I2+2S2O3==S4O6 +2I

三. 实验试剂与仪器

-1

1. 试剂 Na2S2O3.H2O(固体、AR或CP)，10%KI，2mol.LH2SO4，1%淀粉溶液，15%KSCN。

2. 仪器 电子天平，10mL移液管，100mL容量瓶，100mL碘量瓶，小烧杯，18mL瓷坩埚，箱式电阻炉。

四. 实验步骤

-1

1. 0.01mol.L Na2S2O3溶液的配制：称取1.3g Na2S2O3.5H2O溶于500mL新煮沸的纯水中，加入约0.1gNa2CO3，冷却后，保存于棕色细口瓶中，放暗处1-2周后再进行标定。

2. K2CrO7标准溶液的配制：准确称取于130℃烘30~60min的基准物K2CrO70.25~0.30 g，置于100mL烧杯中，加水溶解后，转入250mL容量瓶中，稀释至刻度，摇匀。用10mL移液管吸取三份，分别放入100mL碘量瓶中。

3. 0.01mol.L Na2S2O3溶液的标定：在上述碘量瓶中，加入10%KI4mL及1.5mL2mol.L-1H2SO4，塞好玻璃塞，摇匀，于暗处放置10min，用0.01mol.L-1 Na2S2O3溶液滴定，至溶液由红棕色褪至淡黄色，然后加入1%淀粉溶液数滴，此时溶液呈深蓝色，继续滴定至溶液变为浅蓝绿色为终点。记录Na2S2O3体积读数，重复滴定2~3次。

4. 铜盐中铜含量的测定

(1)试样制备：准确称取铜盐试样0.50~0.75g于100mL烧杯中，用少量水溶解后，转入100mL容量瓶中，稀释至刻度，摇匀。用10mL移液管吸取试液数份，分别放入100 mL碘量瓶中。

(2)测定：在上述放有试液的碘量瓶中，加入1mL2 mol.L-1 H2SO4，4mL10%KI，用少量纯水吹洗瓶壁，立即用0.01mol.L Na2S2O3标准溶液滴定至溶液由红棕色变成浅黄色，然后加入淀粉数滴，继续滴定至浅蓝色，加入1.5mL15%KSCN，振摇之。此时溶液的蓝色加深，最后滴定至溶液成乳白色的悬浮液即为终点。记录消耗Na2S2O3的体积，重复滴定3次。

自拟计算式，根据测得数据计算Cu和CuSO4.5H2O的质量分数(%)。 5. 硫酸铜结晶水的测定：取一个18mL的瓷坩埚(不带盖)，洗净烘干冷却后，在电子天平上称量。然后向坩埚中加约1 g自制晾干的硫酸铜晶体，再称量。把装有硫酸铜晶体的坩埚放入箱式电阻炉中灼烧(温度控制在260~280℃)，使晶体由蓝色全部变成白色或灰色，取出少凉片刻，放入干燥器中冷却至室温，称量。由记录的各次质量，计算1mol硫酸铜晶体中含有结晶水的物质的量。

五. 实验结果和讨论

1. 0.01mol.L-1 Na2S2O3标准溶液浓度的标定(表格自行设计)

1. CuSO425H2O纯度鉴定 计算公式Cu的质量分数=

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-1

-1

2-2--

测量次数 记录项目 mCuSO4.5H2O/g VCu2+/ mL V Na2S2O3/mL c Cu2+/mol.L Cu的质量分数/% Cu的质量分数的平均值/% 相对平均偏差 2. CuSO4.5H2O晶体结晶水测定 坩埚质量=

-1Ⅰ Ⅱ Ⅲ CuSO4.5H2O晶体质量+坩埚质量的 CuSO4.5H2O晶体脱水后质量+坩埚质量= 1mol晶体含结晶水的物质的量=

思 考 题

1. 用碘量法测定Cu含量时，为什么要加入KSCN溶液？ 如果在酸化后立即加入KSCN溶液，会产生什么影响？

2. 碘量法的主要误差来源是什么？ 如何减少次误差？

3. 如果所测定样品为铜合金，如何分解样品并抑制可能存在离子的干扰？

实验十四 水中化学需氧量的测定

一. 实验目的

1. 了解污水排放标准中化学需氧量允许排放浓度。 2. 学习掌握K2Cr2O7法测定化学需氧量。 3. 熟悉回流、滴定操作技术。

二. 实验原理

化学需氧量(COD)，是指在一定条件下，用强氧化剂处理水样时所消耗氧化剂的量，以氧(mg.L-1)来表示。COD反映了水中还原性物质污染的程度。水中还原性物质包括有机物、亚硝酸盐、亚铁盐、硫化物等。水被有机物污染是很普遍的，因此COD也是作为水中有机物相对含量的指标之一。污水综合排放标准(GB 8978—88)规定，新建和扩建厂COD允许排放浓度为：一级标准100mg.L-1，二级标准150 mg.L-1。对向地面水水域排放的污水执行一、二级标准，其中城镇集中水源地、重点风景名胜区等执行一级标准，一般工业用水区和农业用水区执行二级标准，排入下水道进污水处理厂的才能执行三级标准。K2Cr2O7法测定COD分析的标准方法。

在强酸性溶液中，以Ag2SO4法作催化剂，加入一定量的K2Cr2O7氧化水中还原性物质，过量的K2Cr2O7法以试亚铁灵为指示剂，用硫酸亚铁铵标准溶液回滴。根据消耗的K2Cr2O7溶液的体积和浓度，计算水样中还原性物质消耗氧的量。氯离子存在影响测定，可在回流前向水样中加入HgSO4，使氯离子生成络合物以消除干扰。

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三. 仪器和试剂

1. 仪器：电子天平(0.1mg)，带250mL锥形瓶的全玻璃回流装置，电炉(300W)，酸式滴定管。

2. 试剂：浓硫酸(AR)，HgSO4 (s,CP)。 0.04000mol.LK2Cr2O7标准溶液：准确称取150～180℃下烘干的K2Cr2O7法（式量294.18，基准试剂）11.7672g溶于少量纯水中，完全转移至1000mL容量瓶中，稀释至刻度。充分摇匀。

试亚铁灵指示剂：称取邻二氮菲(AR)1.485g和FeSO427H2O(AR)0.695g溶于100mL纯水中，摇匀，贮存于棕色瓶中。

0.1 mol.L FeSO42(NH4)226H2O标准溶液：称取39.5g FeSO42(NH4)226H2O(式量392.13)溶于纯水中，边搅拌边慢慢加入分析纯度浓H2SO420mL，冷却后移入1000mL容量瓶中，加水稀释至刻度。每次使用前用K2Cr2O7标准溶液标定。

H2SO4—Ag2SO4溶液：于500mL 浓H2SO4(AR)中，加入5gAg2SO4(AR)，放置，不时摇动使之溶解。

四. 实验步骤

1. FeSO42(NH4)226H2O标准溶液的标定：准确移取10.00mL0.04000mol.L-1的K2Cr2O7溶液于500mL锥形瓶中，加入100mL纯水，缓慢加入30mL浓硫酸(AR)，摇匀。冷却后，加入3滴试亚铁灵指示剂，用FeSO42(NH4)226H2O标准溶液滴定，溶液由黄色变为蓝绿色至红褐色即为终点。由所用FeSO42(NH4)226H2O标准溶液的体积，计算浓度。 cFe=630.04000310.00/VFe

式中：cFe为FeSO42(NH4)226H2O标准溶液的浓度(mol.L-1)；VFe为滴定所用FeSO42(NH4)226H2O标准溶液的体积(mL)。

2. 水中化学需氧量的测定 （1）移取20.00mL混合均匀的水样于250mL磨口的回流锥形瓶中，准确加入10.00mL 0.04000mol.L-1的K2Cr2O7标准溶液及数粒玻璃珠，连接磨口回流冷凝管，从冷凝管上口慢慢加入30mL H2SO4—Ag2SO4溶液，轻轻摇动混合均匀，加热回流2h(自开始沸腾记时)。

（2）冷却后，用适量水冲洗冷凝管，取下锥形瓶，用纯水稀释至140mL。

（3）溶液再次冷却后，加入3滴试亚铁灵指示剂，以FeSO42(NH4)226H2O标准溶液滴定，溶液由黄色变为蓝绿色至变为红褐色即为终点，记下所用的FeSO42(NH4)226H2O标准溶液的体积。

（4）测定水样的同时，以20.00mL二次重蒸水按以上同样步骤做空白试验。记下空白滴定时所用的FeSO42(NH4)226H2O标准溶液的体积。计算水中CODCr(mg.L-1)： CODCr=cFe（V0-V1）383103/V样

式中：cFe为FeSO42(NH4)226H2O标准溶液的浓度(mol.L-1)；V0为空白滴定所用的FeSO42(NH4)226H2O溶液的体积(mL)；V1为滴定水样所用的FeSO42(NH4)226H2O溶液的体积(mL)； V样为所取水样的体积(mL) ；8为氧(1/2O )的摩尔质量(g.mol).

五. 注意事项

1. 如实验时间所限，回流时间可缩短为0.5~1h，以学习掌握K2Cr2O7法测定COD的方法。回流时间缩短后，视样品不同测得COD偏低10%~40%，因此实际应用时必需回流2h。

2. 取样后应迅速测定，如不能即时进行测定，需用H2SO4调至pH＜2加以保存。对于COD高的废水，取用量可以减少。若加热后溶液变为绿色，应再适当减少废水取用量重做。

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-1

-1

-1

3. 若水样含Cl超过30 g.mol时，应先取0.4g HgSO4加入回流锥形瓶中，再加20.00mL水样，摇匀后再加K2Cr2O7标准溶液、数粒玻璃珠和H2SO4—Ag2SO4溶液，混合均匀后加热回流。加HgSO4多少视水样中含Cl-多少而定。二者的质量比一般为HgSO4∶Cl- =10∶1。

4. 滴定时溶液的总体积不得少于140mL ，否则酸度太高，滴定终点不明显。

六. 结果与讨论：

计算水样中的COD值，并讨论影响测定准确度和精密度的因素。

思 考 题

1. 水中COD的测定有何意义？ 测定COD有哪些方法？

2. 水样中氯离子含量高时，为什么对测定有干扰？ 干扰是如何消除的？ 3. 如果水样中COD值较高，应做如何处理？ 4. 简述空白实验的意义。

--1

实验十五 可溶性氯化物中氯的测定

一. 实验目的

1. 学习AgNO3标准溶液的配制方法。 2. 了解莫尔法的实验操作方法。

二. 实验原理

可溶性氯化物中氯的含量测定常用莫尔法，此法是在中性或弱碱性的溶液中，以K2CrO4为指示剂，用AgNO3标准溶液直接滴定Cl-，过量的AgNO3与K2CrO4生成砖红色Ag2CrO4以指示终点。

Ag++ Cl-=AgCl↓ +2-Ag+CrO=Ag2CrO4↓(砖红色)

溶液的pH值应控制在6.5~10.5之间，若试液中存在铵盐，则pH值上限不能超过7.2。溶液中若存在较大量的Cu、 Co、Cr等有色离子时，将影响目视终点（可采用电势滴定法确定终点）。凡是能与Ag+或CrO2-发生化学反应的阴、阳离子都干扰测定。

三. 实验内容

（1）配制0.01mol2L-1NaCl标准溶液100mL

（2）配制0.01mol2L-1AgNO3溶液500mL，置于棕色细口瓶中

（3）标定AgNO3溶液：吸取25.00mL NaCl标准溶液于锥形瓶中，加1mL50g2L-1K2CrO4溶液，在用力摇动下用AgNO3标准溶液滴定至刚刚出现淡红色即为终点。平行滴定3次，计算AgNO3标准溶液的浓度。

（4）生理盐水中NaCl浓度的测定：先粗测其大致浓度，再决定取样量进行取样滴定。结果以NaClg/100mL表示。

思 考 题

1. K2CrO4指示剂的浓度大小对测定Cl有何影响？

-

2+2+3+

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2. 用莫尔法测定Cl，为什么不能在酸性溶液中进行？ pH 过高又有什么影响？ 3. 实验中含银废液是否可倒入水池中？

-

实验十六 邻二氮杂菲分光光度法测定铁

一、实验目的

1．了解分光光度法测定物质含量的一般条件及其方法。 2．理解并掌握邻二氮杂菲分光光度法测定铁的方法。

3．了解722型分光光度计的构造和使用方法。

二、实验原理

1．分光光度法测定的条件：分光光度法测定物质含量时要注意的条件是：显色反应的条件与测量吸光度的条件。显色反应的条件有a.显色剂用量,b.介质的酸度,c.显色时溶液的温度,d.显色时间及干扰物质的消除方法等；测量吸光度的条件包括a.应选择的入射光波 长,b.吸光度范围,c.参比溶液等。

2．邻二氮杂菲—亚铁络合物：邻二氮杂菲是测定微量铁的一种比较好的试剂。在pH：2-9的条件下Fe2+离子与邻二氮杂菲生成极稳定的红色络合物，反应式如下：

此络合物的1gK稳=21.3，摩尔吸光系数ε

510：1.1310

4

。

在显色前，首先用盐酸羟胺把Fe3+ 离子还原为Fe2+离子其反应式如下： 2Fe3++2NH20H2HCl→2Fe2++N2+2H20 +4H++2C1-

测定时，控制溶液酸度在pH=5左右较为适宜。当酸度高时，反应进行较慢；酸度太低，2+

则Fe离子水解，影响显色。

三、试剂 100μg.mL-1的铁标准溶液：准确称取0．864g分析纯NH4Fe (S04)2212H20，置于一烧杯中，以30mL，2mol.L-1 的HCI溶液溶解后移入1000ml几容量瓶中，以水稀释至刻度，摇匀。

10μg.mL-1的铁标准溶液：由100μg.mL-1的铁标准溶液准确稀释 10倍而成。

盐酸羟胺固体及10％溶液(因其不稳定，需临用时配制)，0.1％邻二氮杂菲溶液(新配制)；1 mol.L-1NaAc溶液。

四、实验步骤

1．条件试验：

(1)吸收曲线的测绘：准确移取10μg.mL-1的铁标准溶液5ml于 50mL容量瓶中，加入10％盐酸羟胺溶液1mL，摇匀，稍冷后，加入1 mol.L-1NaAc溶液5mL和0.1％邻二氮杂菲溶液3mL，加水稀释至刻度，在722型分光光度计上，用2cm的比色皿，以水为参比溶液，用不同的波长从570开始到430nm为止，每隔10或20nm 测定一次吸光度(其中从

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