基础化学实验Ⅰ(下).pdf

基础化学实验 下 基础化学实验 下 实验一 分析天平的称量练习实验一 分析天平的称量练习 1 用分析天平称量的方法有哪几种 指定质量称样法和递减称样法各有何优缺点 在什么情 况下选用这两种方法 答 称量有三种方法 直接称量法 指定质量称量法 递减称量法 指定质量称量法 此方法称量操作的速度很慢 适于称量不易吸潮 在空气中能稳定存在的 粉末状或小颗粒 最小颗粒应小于 0 1mg 样品 以便容易调节其质量 在直接配制标 准溶液和试样分析时经常使用指定质量称样法 递减称量法 此称量操作比较繁琐 主要用于称量过程中样品易吸水 易氧化或易与空气中 的CO2发生反应的试样 2 使用称量瓶时 如何操作才能保证试样不致损失 答 将称量瓶取出 在接收器的上方 倾斜瓶身 用称量瓶盖轻敲瓶口上部使试样慢慢落入 容器中 当顷出的试样接近所需量时 一边继续用瓶盖轻敲瓶口 一边逐渐将瓶身竖直 使 粘附在瓶口上的试样全部进入称量瓶中 然后再盖好瓶盖 称量 实验二 滴定分析基本操作练习实验二 滴定分析基本操作练习 1 HCl 溶液与 NaOH 溶液定量反应完全后 生成 NaCl 和水 为什么用 HCl 滴定 NaOH 时 采用甲基橙作为指示剂 而用 NaOH 滴定 HCl 溶液时却使用酚酞作为指示剂 答 HCl 溶液与 NaOH 溶液 相互滴定两种指示剂均可采用 但是考虑到终点颜色的观察敏 锐性一般黄色到橙色 无色到红色容易观察 因此采用上述方法 2 滴定读数的起点为什么每次最好调到 0 00 刻度处 答 因为滴定管在制作过程中会出现管内刻度不完全均匀的现象 每次滴定都从 0 00 刻度 开始 能消除系统误差 实验三 混碱分析实验三 混碱分析 1 双指示剂法的测定原理是什么 答 用HCl溶液滴定Na2CO3 为例 H2CO3 为二元酸 离解常数分别为pKa1 6 38 pKa2 10 25 用HCl溶液滴定Na2CO3 溶液时cKb1 10 9 c Kb2 10 8 62 10 9 且Kb1 Kb2 10 3 75 10 7 62 103 87 104 能分步进行 第一步反应 Na2CO3 HCl NaHCO3 NaCl 第二步的反应产物为CO2 其饱和溶液的浓度为 0 04 mol L 1 3 8 25 1036 6 2 1 pp 2 1 pH 11 aa1 KK第一化学计量点 9 3 40 136 6 2 1 pp 2 1 pH 1 a2 cK OHCO COHNaClHClNaHCO 22 323 a 第二化学计量点 用HCl溶液滴定Na2CO3有 2 个滴定突跃 第一个突跃在化学计量点 pH 8 3 的附近 可用酚酞作指示剂 第二个突跃在化学计量点 pH 3 9 的附近 可用甲基橙作指示剂 2 采用Na2CO3作基准物质标定 0 l mol L 1 HCl溶液时 基准物质称取量如何计算 1 答 标定反应Na2CO3 2HCl NaCl HCl H2O 1 CONa lHCHClCONa L1000mL2 1 32 32 M Vcm 1 CONa CONa lHCHCl L1000mL2 32 32 M m Vc VHCl 20 40mL 时 则 0 11gg10590 L1000mL g mol99105 mL20Lmol10 2 1 1 1 CONa 32 m 若配制250mL 分取25 00mL用于标定HCl溶液浓度则应称量1 1g 2 2g 通常VHCl 20 30mL 若配制250mL 分取25 00mL用于标定HCl溶液浓度则应称量1 1g 1 6 g 3 总碱量 的测定应选用何种指示剂 终点如何控制 为什么 答 指示剂选用 总碱量 的测定应选用甲基橙作指示剂 溶液由黄色变为橙色时即为终点 因为用和HCl溶液滴定Na2CO3时 其反应包括以下两步 Na2CO3 HCl NaHCO3 NaCl NaHCO3 HCl NaCl H2CO3 H2O CO2 当中和成NaHCO3时 pH值为 8 3 在全部中和后 其pH值为 3 7 由于滴定的第一等当点 pH8 3 的突跃范围比较小 终点不敏锐 因此采用第二等当点 以甲基橙为指示剂 溶液 由黄色到橙色时即为终点 终点控制 滴定快到终点时应慢滴快摇 要充分摇动锥形瓶 以防形成CO2的过饱和溶液使 终点提前到达 当颜色由黄变橙 且颜色稳定 即为终点 实验四 含氮量测定实验四 含氮量测定 1 NH4NO3 NH4C1 或NH4HCO3中的含氮量能否用甲醛法分别测定 答 NH4NO3中铵态N可以直接用甲醛法测定 但是其中NO3里面的N无法直接用甲醛法测定 NH4C1 中的含氮量可以直接用甲醛法测定 NH4HCO3中的含氮量不能直接用甲醛法测定 因为NH4HCO3中的HCO3 干扰测定 NH4HCO3 HCHO CH2 6N4H H2CO3 产物 H2CO3易分解且酸性太弱 不能被NaOH准确滴定 2 为什么中和甲醛中的游离酸使用酚酞指示剂 而中和 NH4 2 SO4试样中的游离酸却使用 甲基红指示剂 答 若试样中含有游离酸 加甲醛之前应事先用甲基红为指示剂 用碱预中和至甲基红变为 黄色 因为 NH4 2SO4试样溶液的pH 4 63 若用酚酞作指示剂NH4 将部分被NaOH滴定 影响结果的准确度 故中和试样中游离酸时应选择甲基红 4 4 6 2 做指示剂 二甲醛溶 液中常含有微量酸 但不存在NH4 会被部分滴定的情况 因此用酚酞作指示剂会和测定方 法统一起来 做到标测一致 减少误差 提高分析结果的准确度 3 NH4 2 SO4试液中含有PO43 Fe3 Al3 等离子 对测定结果有何影响 答 PO43 产生酸效应使测的结果偏低 Fe3 Al3 离子在中和残余酸时 容易产生水解现象 导致测定结果偏高 实验五 水的硬度分析实验五 水的硬度分析 1 在中和碳酸钙基准溶液中的 HCl 时 能否用酚酞取代甲基红 为什么 2 答 不能 主要是因为酚酞在终点时呈现红色 该颜色影响终点时 EBT 蓝色的观察 从而 影响对滴定终点的判断 导致结果准确性降低 2 阐述Mg2 EDTA能够提高终点敏锐度的原理 答 由于指示剂EBT对Mg2 变色灵敏 而对Ca2 不敏锐 所以当测定水硬时 试液的Mg2 浓 度较低或没有Mg2 时 需要加入Mg2 EDTA提高指示剂EBT变色的敏锐性 提高终点敏锐度的原理 Ca2 与EDTA的络合常数为 10 69 比Mg2 与EDTA的络合常数 8 7 大 溶液中开始时存在大量的Ca2 溶液中加入Mg2 EDTA后 Ca2 置换Mg2 形成 Ca2 EDTA 游离出的Mg2 与指示剂络合形成酒红色化合物 到滴定终点时 过量的半滴 EDTA与Mg2 结合从而释放出游离指示剂 蓝色 可以敏锐的指示滴定终点 3 滴定为什么要在缓冲溶液中进行 如果没有缓冲溶液存在 将会导致什么现象发生 答 EDTA滴定分析中采用的标准滴定溶液是Na2H2Y 在滴定过程中随着滴定的进行 溶液 的酸度逐渐增加 EDTA的酸效应逐渐增强即副反应系数增大 导致逐渐 减小 致使 滴定反应不完全 不能准确滴定 为此要达到准确滴定的目的必 须严格控制溶液的酸度 故需要加入缓冲溶液 Y H MgYCaY KK 8lg MY Kc 实验六 混合溶液中铅铋含量的测定实验六 混合溶液中铅铋含量的测定 1 滴定Bi3 Pb2 离子时溶液酸度各控制在什么范围 怎样调节 为什么 答 因 PbY lgKPbY 18 04 pH min 3 3 BiY lgKBiY 27 94 pH min 0 7 故 可通过控制酸度分别滴定 测定条件 pH 1 时测定Bi3 指示剂 二甲酚橙 XO 终点Bi XO 紫红 XO 亮黄 在滴 定Bi3 后的溶液中 调节溶液的pH 5 6 时测定Pb2 终点Pb XO 紫红 XO 亮黄 2 为什么不用NaOH NaAc或者NH3 H2O 而用六亚甲基四胺调节pH到 5 6 答 测定金属离子Pb2 的适宜的滴定酸度pH 5 6 按照缓冲溶液的选择原则选择 所需要 控制的溶液的酸度应该在pKa 1 范围内 NaOH NH3 H2O不符合要求 单从pKa分析可以 NaAc和六亚甲基四胺缓冲液体系 但是NaAc与Pb2 生成Pb Ac 3 Pb Ac 增大 减少 影响反应的完全程度 故用六亚甲基四胺调节pH到 5 6 PbY K 实验七 重铬酸钾滴定法测定铁实验七 重铬酸钾滴定法测定铁 1 SnCl2还原Fe3 的条件是什么 怎样控制SnCl2不过量 答 在还原Fe3 时HCl溶液浓度应控制在 4 mol L 若大于 6 mol L Sn2 会先将甲基橙还 原为无色 无法指示Fe3 的还原反应 HCl溶液浓度低于 2 mol L 则甲基橙褪色缓慢 控制SnCl2不过量的措施是采用甲基橙指示SnCl2还原Fe3 原理是 Sn2 将Fe3 还原完后 过量的Sn2 可将甲基橙还原为氢化甲基橙而褪色 不仅指示了还原的终点 Sn2 还能继续使 氢化甲基橙还原成N N 二甲基对苯二胺和对氨基苯磺酸 过量的Sn2 则可以消除 在溶液中 加入一滴甲基橙 再滴加SnCl2溶液 当溶液由橙变红 再慢慢滴加SnCl2至溶液变为淡粉色 再摇几下直至粉色褪去 如刚加入SnCl2红色立即褪去 说明SnCl2已经过量 可补加 1 滴甲 基橙 以除去稍过量的SnCl2 此时溶液若呈现粉红色 表明SnCl2已不过量 2 以K2Cr2O7基准溶液滴定Fe2 时 加入H3PO4的作用是什么 3 答 滴定反应为 6 Fe2 Cr2O72 14H 6 Fe3 2 Cr3 7H2O 滴定突跃范围为 0 93 1 34V 使用二苯胺磺酸钠为指示剂时 由于变色点电位为 0 85V 终点提前到达 引入较 大误差 因而需加入H3PO4 加入H3PO4可使滴定生成的Fe3 生成无色的Fe HPO4 2 而降低 Fe3 Fe2 电对的电位 使突跃范围变成 0 71 1 34V 指示剂可以在此范围内变色 同时也消 除了FeCl4 黄色对终点观察的干扰 实验八 碘量法测定铜盐中铜的含量实验八 碘量法测定铜盐中铜的含量 1 碘量法测定铜合金中的铜时 为什么常要加入NH4HF2 为什么临近终点时加入NH4SCN 或KSCN 答 因为铜合金中会含有Fe3 能氧化I 对测定有干扰 加入NH4HF2可掩蔽 同时NH4HF2 是一种很好的缓冲溶液 因HF的Ka 6 6 10 4 故能使溶液的pH值控制在 3 0 4 0 之间 近终点时加入硫氰酸盐 将CuI转化为溶解度更小的CuSCN沉淀 把吸附的碘释放出来 使反应更为完全 硫氰酸盐应在接近终点时加入 否则SCN 会还原大量存在的I2 致使测定 结果偏低 2 碘量法测定铜为什么要在弱酸性介质中进行 而用K2Cr2O7标定Na2S2O3溶液时却要先加 入 5mL 6 mol L 1 HCl 溶液 而用Na2S2O3溶液滴定时却要加入 100mL水稀释 为什么 答 碘量法测定铜溶液的pH值一般应控制在 3 0 4 0 之间 酸度过低 Cu2 易水解 使反 应不完全 结果偏低 而且反应速率慢 终点拖长 酸度过高 则I 被空气中的氧氧化为I2 Cu2 催化此反应 使结果偏高 K2Cr2O7标定Na2S2O3溶液时 由于K2Cr2O7与I 的反应在强酸性溶液中反应 所以先加 入 5mL 6 mol L 1 HCl 溶液 有利于反应速度加快 但酸度过大 I 离子容易被空气氧化 所以酸度一般要控制在 0 4 mol L 1 较为合适 定量析出I2后 I2与S2O32 的滴定反应在中性或弱酸性介质中进行 滴定前要进行稀 释 这样既可以降低酸度 使I 离子被空气氧化的速度减慢 避免析出过多的I2 又可使 Na2S2O3分解作用减小 而且稀释后Cr3 的绿色减弱 便于终点观察 3 实验中加入的碘化钾及硫氰酸盐的作用是什么 答 碘化钾三个作用 KI既是Cu2 的还原剂 Cu2 Cu 又是Cu 是沉淀剂 Cu CuI 还是I2的配位剂 I2 I3 KI增加可以促进KI 与Cu2 反应加快进行 与I2 生成I3 离子防止 I2挥发损失 硫氰酸盐的作用 CuI沉淀强烈吸附I 3 又会使结果偏低 通常的办法是近终点时加入硫氰酸盐 将CuI转化为 溶解度更小的CuSCN沉淀 把吸附的碘释放出来 使反应更为完全 硫氰酸盐应在接近终 点时加入 否则SCN 会还原大量存在的I2 致使测定结果偏低 实验九 氯化物中氯含量的测定实验九 氯化物中氯含量的测定 1 莫尔法测氯时 为什么溶液的 pH 须控制在 6 5 10 5 答 莫尔法测氯时滴定必须在中性或弱碱性溶液中进行 在酸性介质中 铬酸根将转化为重 铬酸根 溶液中铬酸根的浓度将减小 指示终点的铬酸银沉淀过迟出现 甚至难以出现 若 碱性太强 则有氧化银沉淀析出 2 以K2CrO4为指示剂时 指示剂浓度过大或过小对测定有何影响 答 指示剂的用量对滴定有影响 一般以 5 10 3 mol L 1为宜 若太大将会引起终点提前 且本身的黄色会影响终点的观察 若太小又会使终点滞后 都会影响滴定的准确度 4 实验十 水泥中实验十 水泥中SO3含量的测定含量的测定 1 综述硫酸钡晶形沉淀的沉淀条件 答 晶体沉淀的条件为 稀 慢 搅 热 陈 冷过滤 稀 沉淀必须在稀溶液中进行 沉淀剂也要为稀溶液 这样可以降低沉淀物的相对饱和 度 降低聚集速度 以获得较大粒度的沉淀 慢 沉淀剂必须缓慢加入 以使溶液的相对过饱和度小 同时又能保持适当的过饱和度 搅 在不断搅拌下加入沉淀剂 防止局部的过饱和度过大 热 沉淀必须在热溶液中进行 这样使沉淀的溶解度大一些 相对过饱和度低些 减少 沉淀对杂质的吸收 防止形成胶体 陈 沉淀完毕后必须进行陈化 以使小晶体转为大晶体 同时可使晶体变的更完整和纯 净 即在稀溶液中 在搅拌下慢慢地加入热溶液 沉淀后需要陈化过夜或者数小时 最后冷过滤 2 硫酸钡重量法测定水泥中三氧化硫含量时 洗涤至无Cl 离子的目的和检查Cl 离子的方法 如何 答 其目的是为了获得纯净的硫酸钡沉淀 为了使硫酸钡沉淀完全 利用同离子效应在溶液中加入了过量的BaCl2 BaSO4沉淀表 面首先吸附构晶离子Ba2 其次吸附溶液中带相反电荷的Cl 于是形成了沉淀表面的双电层 通常采用温水洗涤沉淀 将沉淀表面的