第八届全国大学生化学实验邀请赛试题2.pdf

2012 全国大学生化学实验邀请赛试题 2 共 5 页 第 1 页 选手编号选手编号 实验试题实验试题 2 2 项目 制备 铕 含量分析 配体 DBM 含量分析 数据处理 和思考题 总分 分数 22 32 30 16 100 稀土铕配合物的制备及配位比的测定 一 一 实验内容实验内容 1 稀土铕配合物 Eu DBM n H2O 2的制备 2 用络合滴定的方法测定配合物中 Eu 的含量 3 用紫外 可见分光光度法测定配合物中 DBM 的含量 4 计算该配合物的配位数n 5 完成思考题 二 二 注意事项 注意事项 1 实验时间为 8 00 16 00 请合理安排实验 时间到即停止实验 按监考老师 要求进行必要收尾工作后离开实验室 2 紫外可见分光光度计两人合用一台 实行预约 请提前10分钟在仪器旁的预 约单上登记 过期未使用仪器则预约自动失效 3 实验前请仔细检查仪器设备 如遇有问题 请及时向监考人员报告 4 实验时请注意安全 在做制备实验时应戴上防护眼镜 已戴树脂镜片眼镜者 可免戴 必要时可戴乳胶手套 5 若制备实验失败 可重做 但要酌情扣去制备分数 不提供测试样品 6 实验记录和所有数据请记在实验报告指定位置 记在其它位置按无效处理 所有读数记录均需监考人员过目并签字才有效 未经签字按无效处理 请考 生主动配合 若有造假行为则成绩无效 7 请将产物回收到指定的容器中 废液倒入盛放无机或有机废液的专用容器 中 乱倒废液要扣除一定分数 8 实验结束时请将实验报告交给监考人员 最后清洗仪器和整理实验桌面不计 入实验时间 经监考人员允许后方可离开实验室 2012 全国大学生化学实验邀请赛试题 2 共 5 页 第 2 页 三 三 实验原理实验原理 稀土元素 Ln 由于具有特异的光 电 磁和催化等物理和化学性能 成为 21 世纪世界各国竞相研究开发的对象 是一类重要的战略资源 中国具有世界 上最丰富的稀土资源 稀土元素作为一类典型的金属元素 能够与周期表中的大多数非金属元素形 成配位键 由于 双酮类配体对稀土离子是很好的螯合配位体 因此稀土和 双酮类配体形成的配合物受到人们较多的关注 下图是稀土 Eum 与二苯甲酰甲 烷 HDBM 形成配合物 Eu DBM n H2O 2的反应方程式 O O n EuClm O O Eu H2O H2O n 由于乙二胺四乙酸 EDTA 和 Eum 离子形成的配合物具有较高的稳定常数 lgK稳 17 14 因此可以通过络合滴定的方法测定 Eu DBM n H2O 2 lg 1 11 中铕的含量 由于稀土离子特殊的电子构型 导致其络合物的光谱强弱和峰形很 大程度上是由配体的性质决定 因此在一定条件下 可以通过比较配体和配合物 的紫外 可见吸收光谱来确定 Eu DBM n H2O 2中配体的含量 从而确定配合物的 化学组成 四 四 实验用品实验用品 1 有关试剂及其性质 试剂名称 相对分 子质量 规格 浓度 性质 存放位置 Eum 水溶液 0 96 mol L 无色透明 公用试剂台 置于滴定管 二苯甲酰甲烷 HDBM 224 25 A R 浅黄色斜方形片状结晶 微溶于水 易溶于乙醇 熔点 78 oC 沸点 219oC 公用试剂台 HDBM 储备液 用无水乙醇配制 5 00 10 4 mol L 试剂架 无水乙醇 46 07 A R 无色 能与水混溶 易挥发 沸点 78 5 oC 试剂架 95 乙醇 A R 无色 能与水混溶 试剂架 氢氧化钠溶液 40 01 2 mol L 0 5 mol L 无色溶液 具有强腐蚀性 试剂架 两人共用 2012 全国大学生化学实验邀请赛试题 2 共 5 页 第 3 页 盐酸溶液 36 46 6 mol L 1 mol L 无色液体 有腐蚀性 试剂架 两人共用 氧化锌 基准物质 81 39 A R 白色粉末 难溶于水 可溶于 酸和强碱 熔点 1800 oC 以上 天平室干燥器 内 0 2 二甲酚橙 0 2 水溶液 易溶于水 不溶于无水乙醇 熔点 210 oC 分解 试剂架 两人共用 20 六次甲基四胺 20 水溶液 无色溶液 对皮肤有刺激性 试剂架 两人共用 二甲亚砜 20 乙醇溶液 20 乙醇溶 液 试剂架 乙二胺四乙酸二钠 372 24 A R 白色结晶粉末 能溶于水 公用试剂台 天 平旁 磷酸盐缓冲溶液 KH2PO4 K2HPO4 pH 8 0 0 035 mol L 试剂架 两人共用 去离子水 18 02 水槽旁试剂架 2 个人仪器 在实验台及其下方柜子中 个人仪器 在实验台及其下方柜子中 实验台 实验台 磁力搅拌器 一套 附水浴缸 1 个 铁架台 酸式滴定管 50 mL 1 支 胖肚移液管 25 mL 1 支 球形冷凝管 14 1 套 附橡皮管 布氏漏斗 吸滤 瓶一套 实验柜实验柜 内有抽屉 内有抽屉 中 中 茄形瓶 100 mL 1 只 烧杯 100 mL 1 只 150 mL 2 只 400 mL 1 只 容量瓶 50 mL 9 只 100 mL 2 只 250 mL 1 只 锥形瓶 250 mL 3 只 吸量 管 5 mL 1 支 量筒 10 mL 2 只 50 mL 1 只 培养皿 1 个 表面皿 1 个 不锈钢刮刀 1 个 滴管 2 支 玻棒 2 支 洗耳球 1 只 洗瓶 1 只 试剂瓶 1 L 1 个 镊子 1 把 白瓷板 1 片 搅拌磁子 1 个 3 公用仪器公用仪器 实验台 实验台 紫外 可见分光光度计 日立 U 5100 1 台 附比色皿 6 个 两人共用 公用试剂台 公用试剂台 手提紫外灯 2 台 间 pH 试纸 天平 4 台 间 循环水泵 5 台 间 工 具盒 含称量纸 滤纸 剪刀 4 把 标签纸 吸磁棒 2 支 记号笔 pH 值比对 卡 丁腈手套 劳防眼睛 防护眼镜 烘箱 回收产物的烧杯 400 mL 天平室 天平室 分析天平 1 台 人 称量纸 纸条 棉布手套 2012 全国大学生化学实验邀请赛试题 2 共 5 页 第 4 页 五 五 实验步骤实验步骤 1 配合物配合物 Eu DBM n H2O 2的制备的制备 在 100 ml 茄形瓶中加入 1 6 g 二苯甲酰甲烷 HDBM 过量 和 25 mL 无水 乙醇 于 50 oC 水浴中加热 使固体溶解 从装有 0 96 mol L 氯化铕水溶液的滴 定管中准确放入 1 8 mL 溶液于茄形瓶 记录放入前后滴定管的读数 精确至 0 01 mL 先用滴管滴加 2 mL 2 mol L 的 NaOH 溶液至反应瓶中 用玻棒蘸取少量溶 液于滤纸上 在手提紫外灯下观察滴加 NaOH 溶液前后样品的发光情况 然后 再滴加 0 5 mol L 的 NaOH 溶液至 pH 8 升高温度至 65 oC 反应 10 分钟 冷却 抽滤 用合适溶剂洗涤 产物置于 60 oC 烘箱中烘干 称重 2 Eu DBM n H2O 2中中 Eu 的含量测定的含量测定 2 1 锌标准溶液的配制 用减量法准确称取基准物质氧化锌 0 21 g 精确至 0 0001 g 于 150 mL 烧杯 中 加入 5 mL 6 mol L HCl 溶液 溶解后 加入适量水稀释 定量转移至 250 mL 容量瓶中 定容 计算锌标准溶液的浓度 mol L 2 2 EDTA 溶液的配制及标定 称取乙二胺四乙酸二钠 3 7 g 溶于 1000 mL 蒸馏水中 得到浓度约为 0 01 mol L 的 EDTA 溶液 准确移取三份锌标准溶液各 25 mL 分别置于 250 mL 锥形瓶中 以二甲酚 橙为指示剂 用 20 六次甲基四胺水溶液调至紫红色后 再过量 5 mL 以 0 01 mol L EDTA 溶液滴至溶液由紫红色变为亮黄色 即为终点 计算 EDTA 溶液的浓度 mol L 及相对平均偏差 2 3 Eu DBM n H2O 2中 Eu 的含量测定 用增量法准确称取三份自制产物 每份 0 20 g 精确至 0 0001 g 分别置于 250 mL 锥形瓶中 注 锥形瓶请先用无水乙醇润洗 用 25 mL 二甲亚砜的乙醇 溶液 20 v v 溶解 以二甲酚橙为指示剂 用 1 mol L HCl 溶液调至紫红色 再加入 2 mL 20 六次甲基四胺溶液 用 EDTA 标准溶液滴至终点 注 若滴定 过程中出现浑浊 可加少量乙醇使其溶解 计算产物中 Eu 的含量 mol g 及相对平均偏差 3 Eu DBM n H2O 2中中 DBM 的含量测定的含量测定 注 U 5100 紫外 可见分光光度计的操作指南见附录 实行预约 请先做好 准备 配好所有溶液后再预约仪器 进行测试 2012 全国大学生化学实验邀请赛试题 2 共 5 页 第 5 页 3 1 标准曲线的绘制 用 HDBM 储备液 5 00 10 4 mol L 乙醇溶液 配制浓度范围在 0 5 10 5 mol L 的系列标准溶液 每份标准溶液中需含 10 mL 无水乙醇和 5 mL pH 8 0 的磷酸盐 缓冲液 0 03 mol L 用去离子水定容 于波长 300 500 nm 之间 选择工作波长 测定吸光度 绘制标准曲线 3 2 Eu DBM n H2O 2中 DBM 的含量测定 用增量法准确称取自制产物 0 02 g 精确至 0 0001 g 用无水乙醇溶解 定 量转移至 100 mL 容量瓶中 无水乙醇定容 移取上述溶液 5 00 mL 于 100 mL 容量瓶 用去离子水定容 需含与 3 1 同等比例的无水乙醇和磷酸盐缓冲液 测量该溶液的吸光度 根据上面所得标准曲线 计算产物中 DBM 的含量 mol g 六 六 数据处理数据处理 1 根据实验步骤 2 和 3 的结果 计算 Eu DBM n H2O 2的配位数 n 2 计算产物的分子量及产率 Eu 的原子量 151 96 七 七 思考题思考题 1 本实验中制备配合物时需用 NaOH 调节 pH 为 8 为什么 若用噻吩甲酰三氟 丙酮 HTTA 结构式如下 为配体合