应用化学专业实验指导I

PAGEPAGE1应用化学专业实验指导=1\*ROMANI分析型实验 2实验一煤的工业分析 2一、煤中全水分的测定 2二、分析试样水分的测定（空气干燥法） 3三、灰分的测定 4四、挥发分的测定 5五、固定碳的计算 8实验二铁矿石中全铁量的测定（三氯化钛还原——重铬酸钾滴定法） 9实验三铁矿石中硫含量的测定（管式炉内燃烧后碘酸钾滴定法） 12实验四铁矿石、铁精矿、烧结矿中二氧化硅的测定 16实验五石灰石、白灰、白云石中氧化钙及氧化镁含量的测定 19综合型实验 23实验一SiCl4/H3PO4掺杂的PVDF膜的制备和性能测试 23实验二常温固体电化学气体传感器的制备和性能测试 27实验三气相色谱法测定高级脂肪酸含量 32实验四活性剂十六烷基三甲基溴化铵的纯化及其物化性能的检测 35实验五阿司匹林（Aspirin）的合成纯化与分析 39实验六磁流体的制备 43实验七铁氰化钾溶液的循环伏安曲线 45实验八同位镀汞膜—阳极溶出伏安法饮用水中铜、铅、镉的同时测定 48实验九三草酸合铁（III）酸钾的制备和性质 51实验十含铬废水的处理 52实验十一钢中锰含量的测定 56主题内容与使用范围1.此分析规定了测定煤的水分、灰分、挥发分、固定碳的方法。2.本方法适用于煤的水分、灰分、挥发分、固定碳的测定。一、煤中全水分的测定1．方法提要秤取一定质量的煤试样，置于干燥箱中，在一定的温度下干燥至质量恒定。以煤试样的质量损失计算全水分的百分含量2.试剂、仪器和设备1.变色硅胶或无水氯化钙。2.干燥箱：带有自动调温装置，温度可达200℃3.浅盘：有镀锌薄铁板或薄铝板制成，尺寸约为300×200×20mm。4.干燥剂：内装变色硅胶或粒状无水氯化钙。5.托盘天平、感量1g.3．分析步骤秤取3mm以下的煤样500g置于预先干燥并秤量过的盘中，将分析煤样铺平、放入已升温至102～105℃的干燥2h，取出冷却到室温秤量。进行检查性干燥，每次10min，直到连续两次质量差在1g内为止，计算是取最后一次的质量。4.分析结果的计算全水分按（1）式计算：（1）式中：——煤试样的全水分含量，％；m——干燥前煤试样的质量，g。m1——干燥后煤试样的质量，g。二、分析试样水分的测定（空气干燥法）1.方法提要秤取一定质量的分析煤样，置于干燥箱中，在一定的温度干燥下干燥至质量恒定。以煤试样的质量损失计算分析试样水分的百分含量。2.仪器及设备（1）干燥箱：带有自动控温装置，内装有鼓风机，并能保持温度在105～110℃（2）干燥器：内装有变色硅胶或粒状无水氯化钙。（3）玻璃秤量瓶：直径40mm、高25mm并带有严密的磨口盖。（4）分析天平：感量0.0001g。3.分析步骤用预先干燥并秤量过（精确至0.0002g）秤量瓶秤取粒度为0.2mm以下干燥煤样1±0.1g。精确至0.0002打开秤量瓶盖，放入预先鼓风并已加热到105～110℃的干燥箱中。在一直鼓风的条件下，烟煤干燥1h，无烟煤干燥1～1.5h(指空气干燥煤样)注：预先鼓风是为了使温度均匀，将称好装有煤样的称量瓶放入干燥箱前3～5min就开始鼓风。从干燥箱中取出称量瓶，立即盖上盖，放入干燥器中冷却至室温）（约20min）、秤量。进行检查性干燥，每次30min，直到连续两次干燥煤样质量减少不超过0.001g或质量增加时为止，在后一种情况仔下，应采用质量增加前一次的质量为计算依据，水分在2％以下时，不必进行检查性干燥。4.结果的计算空气干燥煤样的水分按（2）式计算：（2）式中：——空气干燥煤样的水分含量％——煤样干燥后市区的质量g——煤样的质量g水分测定的允许误差如表1表1水分误差值﹤50.205－100.30三、灰分的测定1.方法提要秤取一定量的干燥煤样，放入厢式电阻炉中，以一定的速度加热到815±10℃，并在此温度下灼烧1h从炉中取出灰皿，凡在耐热瓷板或石棉板上，在空气中冷却5min左右移入干燥器中冷却至室温（约20min）后，秤量。进行检查性灼烧，每次20min，直到连续两次灼烧的质量变化不超过0.001g2.仪器灰皿长方形灰皿3.分析步骤称取分析煤样1±0.1g，于已经在815±10℃灼烧恒量的灰皿中，轻微振动，使样品分散为均匀的薄层，置温度低于100℃的高温炉中。在炉门留有约15mm左右的缝隙供自然通风，控制加热速度，使炉温在30min左右缓慢升高至500℃并保持此温度30min。然后，升高温度至815±104.分析结果的的计算。空气干燥煤样的灰分按（3）式计算：(3)式中：——空气干燥煤样的灰分产率，％；——残留物的质量，g；——煤样的质量，g；灰分测定的允许误差如表2。表2灰分同一实验室不同实验室﹤150.200.3015～300.300.50﹥300.500.70四、挥发分的测定1．方法提要秤取一定量的空气煤样，放入带盖的瓷坩锅中，在900±10℃的温度下，隔绝空气加热7min2.仪器和设备（1）挥发分坩锅：带有配合严密的盖的瓷坩锅。坩埚盖外缘槽形，此槽正好盖在坩埚口的外缘上，在盖内边有凹处，以备挥发释出。高温炉带热电偶和调温器，炉壁留有一个排气孔。炉膛内必须有一个温度稳定的恒温区，以保证炉内温度能恒定在900±10℃（2）马弗炉：带有高温计和调温装置，能保持温度900±10℃，并有足够的恒温恒温区，（900±10℃）炉子的热容量为当起始温度为920℃时，放入室温下的坩锅架和若干坩锅，关闭炉门后，在3min内恢复到900±10（3）坩锅架用镍铬丝制成，其规格以能放置6个坩埚为好，大小应与炉内900±10℃稳定温度区相适应，放在架上的坩埚底部应与炉堂底距离20～30mm（4）坩锅架夹（5）分析天平：感量0.0001（6）秒表（7）干燥器：内装变色硅胶和粒状无水氯化钙。3．分析步骤用预先干燥并秤量过（精确至0.0002g）秤量瓶秤取粒度为0.2mm以下干燥煤样1±0.1g。精确至0.0002将马弗炉预先加热至920℃左右，打开炉门，迅速将有坩锅的架子送入恒温区并关上炉门，准确加热7min坩锅及架子刚放入后，炉温还会有所下降，但必须在3min内使炉温升至900±10从炉中取出坩锅，放在空气中冷却5min左右，移入干燥器中冷却至室温（约20min）后，秤量。4.分析结果的计算空气干燥煤样挥发分按式（4）计算（4）当空气干燥煤样中碳酸盐二氧化碳含量约为2％～12％时，则：当空气干燥煤样中碳酸盐二氧化碳含量大于12％时，则：式中：——空气干燥煤样的挥发分含量％——煤样加热后的减少的质量g——煤样的质量g——空气干燥煤样的水分含量％——空气干燥煤样中碳酸盐二氧化碳含量（按GB212测定）％——焦渣中二氧化碳对煤样的百分数％挥发分测定的允许误差如表3。表3挥发分产率平行测定结果的允许差不同化验室同一煤样的测定结果的允许差﹤200.30.520～400.51.00》400.81.505.注意事项（1）当打开炉门，推入坩埚架时，炉温可能下降，但是在3min内必须使炉温达到900～1000℃（2）从加热至称量都不能揭开坩埚盖，以防焦渣被氧化，造成测定误差。（3）每次测定后，坩埚内常附着一层黑色碳烟，应灼烧除去后再使用。五、固定碳的计算固定碳—是指除去水分、灰分和挥发分后的残留物，用符号FCad表示。固定碳的化学组分，主要是C元素，另外还有一定数量的H、O、N、S等其它元素。说明：1．从煤的工业分析指标来看，发热量主要是煤中固定碳燃烧产生的，因此国际上利用工业分结果计算发热量的公式，即以煤的固定碳作为发热量的主要来源，2．FCdaf煤的变质程度的一个参数，煤的干燥无灰基固定碳含量与挥发分一样，也是表示煤的变质程度的一个参数，即煤中固定碳含量随煤的变质程度的增高而增高，因此有些国家（如日本、美国）的煤炭分类即以干燥无灰基固定碳含量FCdaf作为分类指标之一。3.空气干燥基固定碳含量是某些工业用煤的一个重要指标，如对合成氨用煤，求FCad＞65%。4.固定碳含量，一般不直接测定，而是通过计算得到。固定碳按式（5）计算：(5)式中：——空气干燥煤样的固定碳含量，％——空气干燥煤样的水分含量，％——空气干燥煤样的灰分产率，％——空气干燥煤样的挥发分含量，％一、实验目的1.了解实践分析过程，并会对此过程中出现的问题进行分析解决。2.掌握铁矿石中全铁含量测定的基本原理。二、主题内容与适用范围本方法规定三氯化钛还原——重铬酸钾滴定法测定全铁量。本方法适用于铁矿及人造铁矿中铁量的测定。三、实验原理试样用硫-磷混酸和氟化钠加热溶解，用二氯化锡还原大部分三价铁，以钨酸钠为指示剂，用三氯化钛还原剩余的三价铁，过量的三价钛还原钨酸钠生成“钨兰”，用重铬酸钾标准溶液滴定至稳定的紫红色即为终点。试样用硫-磷混酸和氟化钠加热分解，此时铁呈状态存在。其具体过程如下：加入盐酸：以钨酸钠为指示剂，用三氯化钛将三价铁还原为.过量的还原生成“钨蓝”用重铬酸钾将钨兰氧化，使蓝色褪去。以二苯胺磺酸钠为指示剂，用滴定。此时全部的Fe2+被氧化成Fe3+.根据滴定中所消耗的重铬酸钾标准溶液的毫升数求得铁含量。当标准溶液以为基本单元时，则被测物质铁的基本单元为Fe。四、实验试剂及设备1.试剂（1）硫磷混酸（1+1）（浓酸）；（2）氟化钠（固体）；（3）盐酸溶液（1+1）；（4）二氯化锡溶液（10%）；（5）钨酸钠溶液（25%）；（6）三氯化钛溶液（15%）；（7)高锰酸钾溶液（1%）；（8）二苯胺磺酸钠溶液（0.5%）；（9）重铬酸钾标准溶液C（1/6K2Cr2O7）=0.03581mol/L。2.设备（1）电子天平；（2）电炉；（3）铁架台；（4）滴定管；（5）锥形瓶；（6）试剂瓶；（7）滴瓶。五、实验步骤称取0.2000g试样于300ml锥形瓶中，加0.2g氟化钙，15ml硫—磷混酸（1+1），在高温电炉上加热溶解，二氧化硫烟冒至离瓶底2/3以上（约5—7min）取下稍冷，加25ml盐酸溶液（1+1），滴加二氯化锡溶液（10%）至溶液呈淡黄色（如二氯化锡溶液过量，滴加高锰酸钾溶液（1%）少许，溶液再呈淡黄色为止），煮沸取下，在锥形瓶中加蒸馏水稀释至70ml（溶液约60℃），加0.5ml钨酸钠溶液（25%），滴加三氯化钛溶液（1+25）至红色消失。若溶液已呈兰色，用重铬酸钾标准溶液滴至兰色刚刚褪去。加10滴二苯胺磺酸钠溶液（0.5%）（锥形瓶内溶液约40℃～50试样操作的同时应作空白试验和带同类型的标准试样做校正试验。空白试验的确定：按分析步骤操作（不用二氧化锡还原）。滴定前方空白溶液中加6.00ml硫酸亚铁标准溶液[C(FeSO4)=0.03581mol/L]用重铬酸钾标准溶液滴定至稳定的紫色，记录毫升数A。再向溶液中加6.00ml硫酸亚铁标准溶液，再用重铬酸钾标准溶液滴定至稳定的紫色，记下毫升数B。则V。=A-B.即为空白毫升数。六、结果计算式中：C——重铬酸钾标准溶液的浓度.mol/LV——滴定试样时消耗重铬酸钾标准溶液的体积.mlV1——滴定空白溶液时消耗重铬酸钾标准溶液的体积.Mlm——称取试样的质量.g55.85——Fe的摩尔质量.mg/mol七、允许差含量范围允许差≤25.00.25>25.00～40.000.35>40.00～50.000.45>50.000.50八、注意事项1．如试样中含碳，硫，有机物较高时，将试样放入瓷坩埚中于800℃2．如试样不能全溶，应改为碱液或酸溶液后残渣经碱处理后测定。3．难溶试样，可加0.5~1g氟化钙，烧结矿试样。往锥形瓶倒入试样后，立即用少量水摇开。以免加硫-磷混酸溶样时结块。使试样溶解不完全。测定结果偏低。4．加热溶解试样。电炉温度要求在300～500℃5．当二氯化锡加入适量时，可滴加高锰酸钾溶液（1%），氧化至试液呈黄色加热后再重新还原。九、思考与作业1.滴定过程中如不慎将滴定液放过最大量程应如何处理？2.加热温度的高低与加热时间的长短对分析结果有何影响？一、实验目的1.掌握用碘酸钾滴定法测定硫含量的基本原理与方法。2.掌握用此方法测定硫含量的条件。二、主题内容与适用范围本方法规定了用管式炉内燃烧后碘酸钾滴定法测定硫含量。本方法适用于钢、铁、铁合金及合金铸铁等总硫量的测定。三、实验原理含硫试样与助熔剂在高温(1250～1350C燃烧反应:4FeS+7O2=2Fe2O3+4SO23MnS+SO2=Mn3O4+3SO2吸收反应:SO2+H2O=H2SO3滴定反应:KIO3+5KI+6HCl=3I2+6KCl+3H2OH2SO3+I2+H2O=H2SO4+2HI四、试剂和仪器1.试剂(1)氧：纯度不低于99.5%；(2)无水氯化钙(固体，要块状的)；(3)溶剂：适于洗涤试样表面的油质或污垢。如丙酮等；(4)碘化钾(固体)；(5)硫酸(=1.84g/ml)；(6)盐酸(=1.19g/ml)；(7)氢氧化钾(100g/L)；(8)助熔剂：锡粒；(9)淀粉吸收液（2.5g淀粉+100mL沸水+5g稀释到1000mL）；(10)玻璃棉;(11)碘酸钾溶液：a.碘酸钾标准溶液[c(1/6KIO3)=0.00625mol/L]；b.碘酸钾标准溶液[c(1/6KIO3)=0.00625mol/L]；c．碘酸钾标准溶液[c(1/6KIO3)=0.00125mol/L]。2.仪器与设备(1)氧气净化装置：a.缓冲瓶；b.洗气瓶:内盛高锰酸钾(=1.84g/ml)，其装入量约为洗气瓶容积的1/3。c.洗气瓶:内装高锰酸钾-氢氧化钾洗液，装入量占瓶高1/3。d.干燥塔：上层装碱石棉(或碱石灰)，下层装无水氯化钙，中间隔以玻璃棉，底部及顶部亦铺以玻璃棉。(2)管式炉：附电热偶与温度自动控制器，高温加热设备也可用高频加热装置。(3)瓷管(或高铝管)长600mm，内径20～30mm(4)瓷舟：长88mm或97mm，使用前应于12000C的管式炉中通氧灼烧2～4min，也可于(5)球形干燥管：球形干燥管：球形干燥管内装有干燥的脱脂棉。(6)吸收杯。装置如下图：球形管滴定管吸收杯球形管滴定管吸收杯定硫仪的滴定部分装置(7)滴定管：滴定管为背白兰绒A级滴定管，25.00ml。(8)长钩：用镍，铬系或耐热合金系制成，用以推进，拉出瓷舟。(9)碱石棉；五、实验步骤安全须知：对燃烧分析来说，危险主要来自预先灼烧瓷舟和熔融时的烧伤，分析中无论何时取用瓷舟都必须使用镊子并用适宜的容器盛放，操作盛氧钢瓶必须有正规的预防措施。由于狭窄空间中存在高浓度氧时有引发火灾的危险，必须将燃烧过剩的氧有效地从设备中排出。将炉温开至1250℃～1300℃，通入氧，其流量调节为1.5L空白试验：在测定试样前应按试样分析步骤，但不加试样反复做瓷舟，助熔剂的空白试验，直至空白试验数值稳定。选择适当的标准样品按分析步骤的规定测量，以检查仪器装置。试样量按表1规定称取试样量表1硫含量/%试样量/g0.0030～0.0101.00+0.01准确至1mg>0.010～0.0500.50+0.01准确至1mg>0.050～0.1000.25+0.01准确至0.1mg>0.100～0.2000.10+0.01准确至0.1mg测定：于吸收杯中加入50～80ml淀粉吸收液，通氧，用碘酸钾标准溶液滴定至淀粉吸收液呈浅蓝色，比色为起始色泽。准确称取试样置于灼烧过的瓷舟中，加适量助熔剂覆盖于试样上，用长钩推至瓷舟管加热区的中部，立即塞紧硅橡胶塞预热30s～1min，通氧燃烧。将燃烧后的气体导入吸收杯，待淀粉吸收液的蓝色开始消退，立即用碘酸钾标准溶液滴定。滴定速度以使液体保持蓝色为准(滴定生铁等高硫试样时，开始可适当多过量一些碘酸钾标准溶液)，褪色速度变慢时，相应降低滴定速度至吸收液色泽与起始色泽一致。当间歇通氧三次色泽仍不改变时即为滴定终点，读取所消耗的碘酸钾标准溶液的毫开数(Vx).关闭氧气，开启硅橡胶塞，用长钩拉出瓷舟，检查试样是否燃烧完全，如熔渣不平，熔渣断面有气孔，表明燃烧不完全，应重新称取试样进行测定。注：在连续测定中应经常清除瓷管中的氧化物粉尘，并更换球形干燥管中的脱脂棉，并将试样和标准样品交叉测定。六、分析结果计算硫含量按以下公式计算：(s)/%=式中：——标准试样含硫质量百分数(应与试样含量相近)V标——滴定标准试样时所消耗碘酸钾标液的体积，mlVx——滴定试样所消耗碘酸钾标液的体积，mlmx,m标——分别为称取试样与标准样品的质量，g7.允许差含量范围成品允许差炉前允许差0.0100.001>0.010～0.0200.002>0.020～0.0500.004>0.050～0.1000.006>0.100～0.2000.010>0.2000.015八、注意事项1.每班必须以标样检查药品，仪器是否正常，如出现异常情况和换燃烧管，棉花球及洗涤瓶等，应随时用标准检查校正。2.吸收液的使用可根据硫的百分含量而定，一般在0.05%左右可分析4～5次。3.必须把放试样的瓷舟置于燃烧管温度最高处，否则，会使结果偏低。4.当更换洗气瓶内的硫酸，球形干燥管内的脱脂棉及换瓷管后均应先燃烧几个非标准试样，以其二氧化硫饱和后才能开始分析操作。5.如分析高硫试样后，要测低硫试样，应做空白试验，直至空白试验结果稳定后，才能接着做低硫试样分析。九、思考与作业1.如何控制铁粉中硫的测定条件？2.在减少测定铁矿石中硫的误差是应注意哪些方面的问题？一、实验目的1.掌握铁矿及矿石中硅的测定原理及方法。2.掌握本方法测定铁矿石中二氧化硅的条件。二、主题内容与适用范围1.本方法规定了硅钼兰光度法测定二氧化硅量，EDTA滴定法测定氧化钙的量。2.本方法适用于铁矿及人造铁矿中二氧化硅的测定。三、实验原理本实验重点介绍还原型硅钼酸盐光度法测定矿石中二氧化硅的含量。试样用稀酸溶解后，使硅转化为可溶性硅酸:3FeSi+l6HNO3＝3Fe(NO3)3+3H4SiO4+7NO↑+2H2OFeSi+H2S04+4H2O＝FeSO4+H4SiO4+3H2↑加高锰酸钾氧化碳化物，再加亚硝酸钠还原过量的高锰酸钾，在弱酸性溶液中，加入钼酸，使其与H4SiO4反应生成氧化型的黄色硅钼杂多酸(硅钼黄)，在草酸的作用下，用硫酸亚铁铵将其还原为硅钼蓝:H4SiO4+12H2MoO4=H8[Si(Mo2O7)6]+10H2O于波长650nm处测定硅钼蓝的吸光度。查表得到硅含量。四、实验的试剂及设备1．所用试剂(1)混合溶剂(3+2+1),3份无水碳酸钠，2份硼酸，1份碳酸钾研细混匀；(2)硝酸(1+5)；(3)过氧化氢(3%):取10ml过氧化氢(30%)，加90ml水混匀。(4)钼酸铵溶液(5%):将5g钼酸铵用温水溶解，冷却后用水稀释至100ml，过滤后使用。(5)硫酸亚铁铵溶液(5%)：将5g硫酸亚铁铵用水溶解，加1ml硫酸溶液(1+1),用水稀释至100ml，过滤后使用(一周内有效)。(6)草——硫混酸溶液:将三份草酸溶液(4%)与一份硫酸溶液(1+3.5)混匀。(7)二氧化硅标准溶液(20gSiO2/ml):称取0.2000g在1000C灼烧1h的二氧化硅(含量99.9%以上)，置于铂坩埚中，加2g无水碳酸钠混匀，加盖于950C1000C的厢式电阻炉中熔融20min，取出冷却，在烧杯中沸水浸取，取出坩埚，冷至室温，移入500m容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，立即移入塑料瓶中保存(此溶液400g/ml)。取上述溶液25ml，置于500ml容量瓶中，用水稀释至刻度摇匀，立即移入塑料瓶中保存，此溶液含(20gSiO2/ml).(8)三乙醇胺溶液(1+8).(9)氢氧化钾溶液(30%).(10)硫酸镁溶液(0.5%).(11)EDTA标准溶液：C(EDTA)=0.00892mol/l.(12)钙指示剂(1+100):将1g钙指示剂(NN)与100g氯化钠研细混匀。2.所用设备(1)电子天平（0.0001）(2)马弗炉(3)电炉(4)铁架台(5)滴定管(6)铂金坩埚及坩埚钳(7)烧杯及玻璃棒(8)容量瓶(9)试剂瓶(10)洗瓶五、实验步骤称取0.2000g试样置于铂金坩埚中(含游离碳试样在900C厢式电阻炉中，空气流动下灼烧10min)，加1g混合熔剂与试样混匀，于900C厢式电阻炉熔融4～5min，取下冷却，放入预置有70ml硝酸(1+5)移取2ml于100ml容量瓶中，加5ml钼酸铵(5%)，10ml水，在沸水上发色30s，取下流水冷却至室温，加10ml草硫混酸溶液，摇三次，立即加5ml硫酸亚铁铵溶液(5%)，摇三次，用水稀释至刻度，摇匀。将部分显色溶液移于lcm～3cm比色皿中，以空白为参比，在721分光光度计上于波长650nm测量吸光度，查工作曲线，求出二氧化硅的质量百分数。随同试样操作应做空白试验。分取2ml溶液(白灰、石灰石、白云石可取5ml)，置于100ml容量瓶中，加水10ml，5ml钼酸铵溶液，混匀，在沸水中加热30s，取下流水冷却至室温，加10ml草-硫混酸，摇匀，立即加5ml硫酸亚铁铵溶液(5%)摇匀，用水稀释至刻度混匀，将部分显色液移于2cm比色皿中，以空白为参比，于波长650nm对测量吸光度，从工作曲线上求得二氧化硅质量百分数。工作曲线的绘制：吸取0.00，1.00，2.00，4.00，6.00,8.00,10.00ml二氧化硅标准溶液(20gSiO2/ml),分别置于100ml容量瓶中，用水稀释至10ml，各加2ml空白试验溶液，混匀。以下按分析步骤进行，以二氧化硅量为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制工作曲线。六、结果计算硅的质量分数按下式计算：式中m1—从工作曲线上查得的硅量，μg；V1—移取试验溶液的体积，mL；V—试验溶液的总体积，ml;m—称样量，g.七、注意事项1.形成硅钼杂多酸时，必须使硅在溶液中形成单硅酸状态，为达此目的在制备试液时，不可长时间煮沸，以免硅酸聚合，使结果偏低。2.硅含量高，吸光度超过0.70时，可用标样参比，(或称0.1000g试样)3.试样中含镁甚微，滴定钙时终点不明显，加硫酸镁溶液(0.5%)可使终点变化清晰。4.滴定氧化钙前，按顺序加硫酸镁溶液(0.5%)，三乙醇胺溶液(1+8),氢氧化钾溶液(30%).八、作业与思考1如何控制矿石中硅的测定条件？2参比溶液采用的类型及优点是什么？一、实验目的1.掌握化学方法测定氧化钙及氧化镁的方法原理。2.注重实际操作，把学生由理论引向实践。3.掌握实验的各个环节，了解实验的过程，分析不同环节对实验结果的影响。二、主题内容与适用范围1.本方法规定了硅钼兰光度法测定二氧化硅量，EDTA滴定法测定氧化钙量及氧化镁的量。2.本方法适用于白灰、石灰石、白云石中二氧化硅、氧化钙及氧化镁量的测定。测定范围。三、实验原理试样用混合熔剂熔融，经稀硝酸提取，分取试液两份，于第一份试液中以三乙醇胺掩蔽铁、铝、锰等。在有少量镁存在下加氢氧化钾溶液，控制PH12.50，此时镁生成氢氧化镁沉淀，加钙指示剂(NN)，用EDTA标准溶液直接滴定钙。于另一份试液中，加氨水——氯化铵缓冲溶液，控制溶液的PH为10，以铬黑T(EBT)为指示剂，用EDTA标准溶液直接滴定钙镁含量。镁的质量百分数按差减法求得。其反应过程如下：（纯蓝色）（酒红色）当溶液的PH=10时,铬黑T指示剂本身呈蓝色，与钙镁离子配位后生成酒红色配位化合物。滴入的EDTA能用上述两种配合物中置换出指示剂，并于钙镁离子形成更稳定的无色配合物，当达到终点时即游离出指示剂本身的颜色。四、实验试剂及仪器1.试剂(1)混合溶剂(3+2+1),3份无水碳酸钠，2份硼酸，1份碳酸钾研细混匀。(2)硝酸(1+5)(3)过氧化氢(3%):取10ml过氧化氢(30%)，加90ml水混匀。(4)钼酸铵溶液(5%):将5g钼酸铵用温水溶解，冷却后用水稀释至100ml，过滤后使用。(5)硫酸亚铁铵溶液(5%)：将5g硫酸亚铁铵用水溶解，加1ml硫酸溶液(1+1),用水稀释至100ml，过滤后使用(一周内有效)。(6)草——硫混酸溶液：将三份草酸溶液(4%)与一份硫酸溶液(1+3.5)混匀。(7)二氧化硅标准溶液(20gSiO2/ml):称取0.2000g在1000C灼烧1h的二氧化硅(含量99.9%以上)，置于铂坩埚中，加2g无水碳酸钠混匀，加盖于950C1000C的厢式电阻炉中熔融20min，取出冷却，在烧杯中沸水浸取，取出坩埚，冷至室温，移入500m容量瓶中，用水稀释至刻度，立即移入塑料瓶中保存(此溶液400g/ml)。取上述溶液25ml，置于500ml容量瓶中，用水稀释至刻度摇匀，立即移入塑料瓶中保存，此溶液含(20g/ml).(8)三乙醇胺溶液(1+8).(9)氢氧化钾溶液(30%).(10)硫酸镁溶液(0.5%).(11)EDTA标准溶液：C(EDTA)=0.00892mol/l.(12)氨性缓冲溶液（PH=10）：取67.5g氨化铵溶于200ml水中，加570ml氨水，然后用水稀释至1000ml。（13）铬黑T指示剂（1+100）：将1g铬黑T指示剂与100g氯化钠研细混匀。（14）钙指示剂：将1g钙指示剂（NN）与100g氯化钠研细混匀。(15)EDTA标准溶液：C(EDTA)=0.00892mol/l.(16)721分光光度计。2.仪器及其设备(1)马弗炉（2）电子天平（3）铂金坩埚（4）电炉（5）烧杯（6）容量瓶（7）滴瓶（8）试剂瓶（9）铁架台（10）滴定管（11）玻璃棒（12）镊子（14）洗瓶（15）滤纸（16）量杯五、实验步骤称取0.2000g试样置于铂坩埚中，加1g混合熔剂与试样混匀，再取约0.5g混合熔剂覆盖在上面，于900C厢式电阻炉熔融4～随同试样操作应做空白试验。分别取50ml试剂，置于250ml烧杯中，用水稀释至100ml，形成两份溶液，在一份溶液中，加4ml硫酸镁(0.5%),25ml三乙醇胺溶液(1+8),20ml氢氧化钾溶液(30%),加钙指示剂适量，立即用EDTA标准溶液滴定至溶液由酒红色变纯蓝色为终点，记下毫开数为V1.于另一份试液中，10ml三乙醇胺溶液(1+8),20ml氨水——氯化铵溶液（PH=10）,铬黑T指示剂适量，立即用EDTA标准溶液滴定至溶液由红色变纯蓝色为终点，记下毫开数为V2.六、结果计算氧化钙及氧化镁的质量百分数按下式计算：(CaO)/%=(MgO)/%=式中：c—EDTA标准溶液的浓度，mol/lV1—滴定钙时所消耗的EDTA标准溶液的体积，mlV2—滴定钙镁含量时所消耗EDTA标准溶液的体积，mlV01——滴定钙的空白溶液所消耗EDTA标准溶液的体积，mlV02—滴定钙镁含量空白溶液所消耗EDTA标准溶液的体积，mlm—称取试样的质量（g）56.08—CaO的摩尔质量，mg/mol40.30—MgO摩尔质量（g/mol）七、注意事项1.式样中含氧化铁，氧化铝大于2.0%，或含氧化锰大于0.10%，用铜试剂分离铁，铝，锰离子，分取滤液后用EDTA标准溶液滴定氧化钙量和氧化镁量。2.当式样中含铁，铝，锰，钛时终点难观察，遇此情况，取一定溶液煮沸后，加氨水（1+1）调PH=5～6过滤后按分析步骤操作。3.对氧化镁含量高的式样，测氧化钙时在式样调节至碱性前预置90%～95%的EDTA标准溶液，以消除大量镁的影响。如白云石式样，于一份试液中，加10ml三乙醇胺（1+8）混匀，加入相当滴定溶液中90～95%氧化钙的EDTA标准溶液，加20ml氢氧化钾溶液（30%），加钙指示剂适量，继续用EDTA标准溶液滴定至试液由酒红色变为兰色为终点.八、作业与思考1.如何更好的显示与区分终点颜色？2.在分析氧化钙与氧化镁的过程中，硫酸镁的作用及其量的多少对分析结果有何影响？一、实验目的本实验通过向PVDF(聚偏氟乙烯)中掺杂液体的SiCl4和H3PO4，以N-甲基吡咯烷酮为溶剂，利用相转化法制膜。将所制膜在烘箱中干燥，除去溶剂后，得到常温固体电化学气体传感器所用的高聚物导电膜。通过实验过程了解膜的制备工艺、导电机理及成膜机理。初步掌握实验所用设备及仪器的正确使用方法，掌握用交流阻抗谱测量材料的方法及其测量原理。二、实验原理1、导电机理：电解质电导率的大小与复合膜中H+的数量和含H2O量的多少有关。在此复合膜制备过程中发生了如下的反应： SiCl＋2H2O＝H4SiO4＋4HCl （1） ＋→＋H2O （2）掺入SiCl，一方面吸水形成的原硅酸与H3PO4聚合成酸性强的磷硅酸（如式2）使膜中的酸不易流失，电导率增大；另一方面反应后生成的原硅酸又是强的吸水剂，保证复合膜内具有足够的水分，所生成的是挥发性酸，在膜的制备过程中已经完全挥发掉。2、成膜机理：聚偏氟乙烯(PVDF)是一种结晶性型聚合物，其分子式：PVDF有优异的抗腐蚀耐老化性能，其薄膜在室外放置一、二十年也不变脆，它的化学稳定性好，只能溶解于N,N一二甲基甲酞胺(DMF),N,N一二甲基乙酞胺(DMAc)二甲基亚讽(DMSO),N一甲基毗咯烷酮(NMP)等强极性溶剂，室温下不被酸、碱、强氧化剂和卤素腐蚀，脂肪烃、醇、醛等有机溶剂对它也无影响。其分子量大约为40～80万，密度为1.78g/cm3，玻璃化温度为一39℃，结晶熔点为180℃，分解温度在316℃以上，在一定温度和受压下仍能保持良好的强度。因此本实验以聚偏氟乙烯(PVDF)为骨架，利用聚偏氟乙烯(PVDF)的三维网络结构将这些强吸水性物质保留在膜内，用不与原元硅酸和磷酸反应的N一甲基毗咯烷酮(NMP)为溶剂，将SiCl4、H33、交流阻抗谱技术正弦交流电一般可用矢量或复数表示。电路的复阻抗Z由实数部分R和虚数部分X组成：,,对于由R与C组成的串并联电路见图1，其阻抗为：图1交流阻抗电路图固体高聚物电解质膜的电导率测量如图2所示。采用不锈钢电极技术，用四端子法进行测试膜的电导率。图2测量膜电导率所用简易电池示意图电化学综合测试仪的相关参数温度室温交流电压(mv)10初始频率(HZ)1E6终了频率（HZ）0.01三、仪器和试剂仪器：CS101型电热鼓风干燥箱，HJ-5多功能恒温搅拌器，85-2B恒温磁力搅拌器，ZK型真空干燥箱，TD2102型电子天平，交流阻抗分析仪，电化学分析仪试剂：聚偏氟乙烯（PVDF），N-甲基吡咯烷酮（C5H9NO），H3PO4和SiCl四、实验步骤配制溶液：以N-甲基吡咯烷酮为溶剂，用移液管量取一定量的H3PO4和SiCl倒入烧瓶中，然后将所配制的溶液进行电磁搅拌，混合均匀后，向所得溶液中加入聚偏氟乙烯（PVDF）并进行电动搅拌，直至得到透明的粘液后静止待用。涂膜：将（1）中所配制的粘液静止除去搅拌所带来的气泡后，把粘液浇注在洁净的玻璃板上，用玻璃棒赶制成膜。膜的烘干：将（2）中所制得的膜放在干燥箱中烘干。膜的处理：将（3）中烘干后的膜分别浸入蒸馏水和浓磷酸中。膜的性能测试：将（4）中的膜取出后进行电导率的测量。膜的制备流程图如下：磷酸（>=85%） PVDF NMP液体透明液体 透明粘液电动搅拌SiCl静止，浇铸在洁净的 磷酸中浸泡 质子聚合物膜 水化聚合物膜玻璃板上，烘箱中干燥在空气中常温干燥复合电解质五、思考题将制出的不同组分和烘干温度的膜进行观察和比较，分析膜的厚度、收缩率、保水性、机械性能和制模原料及烘干温度的关系，利用正交实验的原理，找到制备质子导电膜的最佳组分配比和最佳烘干温度。将制得的膜进行电导率的测试。将电导率的测量数据进行处理，根据阻抗图的曲线，描绘出等效电路图，求出阻抗图中的电阻R与电容C。分析影响电导率的实验因素。讨论并分析影响膜性能的实验因素，如何避免及改进。讨论膜的测试过程中的影响因素，分析环境对其的要求和影响。一、实验目的通过组装传感器并对其进行性能测试，了解传感器的构造、工作原理、测试原理和气体配气装置，以及传感器的限流方法。初步掌握传感器电极的制备，配气装置的正确使用方法，综合电化学测试仪器的使用方法。二、实验原理 1、传感器的工作原理：传感器的工作原理如图1所示。常温固体电化学气体传感器的工作原理与氧化物燃料电池的工作原理相同。图1H2/O2燃料电池的工作原理示意图对上图解释如下：检测空气中H2浓度的原理是在电催化剂的作用下,工作电极发生以下反应：H2→2H++2e(1)所得的电子和质子分别经外电路和电解质膜到达对电极并与氧发生下列反应：2H++1/2O2+2e→H2O(2)总的电池反应为：H2+1/2O2→H2O(3)根据法拉第第一定律，通过工作电极和对电极之间的电流I与扩散到达电极表面反应掉的H2的摩尔量NH2符合下式：NH2=I/2F式中,F为法拉第常数(96500C/mol)。传感器的测试原理：用循环伏安法（ccv)和线性扫描伏安法(LSV)进行电位扫描测定：电化学氧化的电位，以选择合适的控制电位。利用恒定电位测量传感器的响应时间、响应电流、底电流、噪声等参数。三、仪器和试剂仪器：DF-2002电化学分析工作仪、气体净化器、气路控制系统试剂：乙二醇、PTFE乳液、Pt/C、铂粉、CO气体、高纯氮、高纯氢四、实验步骤1、电极的制备本实验所制作的传感器采用气体扩散电极。采用的三电极体系中，工作电极是CO氧化电极。此外还有对电极和参比电极。参比电极是一个电位恒定的电极，主要来控制工作电极的电极电位。（1）气体扩散电极的制备：用石墨化的碳纸做扩散层的基底，气体扩散电极的制备如下：称取60%Pt/C(VulcanXC-72)催化剂0.187g，滴加Nafion乳液0.645g，加入乙二醇适量，进行研磨。研磨均匀后，将其均匀地涂抹在碳纸上，然后将其放入烘箱中，在100℃下烘干，如碳纸表面没有出现裂纹状沟壑继续涂抹，再放入烘箱中烘干，直到达到要求为止，这就得到了电极的催化层。制成的气体扩散电极至少由两层构成，其结构如图图2气体扩散电极示意图在本实验中参比电极可以选用Pb/PbSO4、Ag/AgCl、Hg/HgSO4电极等，但通常为方便起见，采用Pt为催化剂的空气电极，虽然这种电极的稳定电位并非热力学平衡电位，由于空气中气体浓度变化不大，其值可以稳定在士0.03V以内。（2）电极复合体的制备为了使电极中催化剂和电解质尽可能有效接触，需采用压制技术，将电解质和电极粘合在一起，从而有效地降低膜和电极之间接触电阻。制备方法是将工作电极、对电极和参比电极中间夹上固体电解质，在130℃图3电极复合体示意图1.对电极2.固体电解质3.参比电极4.工作电极2、传感器的组装为了实验方便，我们设计了可拆卸组装的传感器，其结构见图4。制备好的电极复合体置于图中所示的石墨板之间，电极复合体与石墨板之间由一层垫片隔开，以保证密封性，复合膜在传感器中不仅作为固体高分子聚合物电解质材料，而且还用于隔开传感器的阳极气室与阴极气室。 图4传感器结构图1.进气孔2.出气孔3.塑料板4.橡胶垫5.石墨板6.参比电极处7.对电极3、配气装置的组装利用如图5所示的配气装置，将纯氮气(或空气)和待测气体配制成具有不同浓度的混合气体，同时以流量计来确定混合气体的流量，并计算确定进入传感器内气体中的待测气体浓度。图5配气过程装置图1-净化器2-气路控制系统3-氢传感器4-废气排出口计算方法如下：通过理想气体方程计算原料气（CO）的浓度：P为环境大气压；M为原料气摩尔质量；R为常数；T为开尔文摄氏度。将其带入公式：式中：、分别为所配标准气和原料气浓度，mg/m3、分别为稀释气和原料气流量，mL/min。然后将浓度换算为ppm。4、传感器的性能检测用电导率测试效果比较好的膜组装成传感器，并用恒电位电流法进行传感器的性能检测。电化学测试采用采用英国SolartonSI1287型电化学综合测试仪进行电化学的测试。用循环伏安法（ccv)和线性扫描伏安法(LSV)进行电位扫描测定：电化学氧化的电位，以选择合适的控制电位。利用恒定电位测量传感器的响应时间、响应电流、底电流、噪声等参数。。传感器的结构选择如图6所示。图6传感器的结构示意图1.PTFE防水膜；2.参比电极；3.对电极Pt；4.工作电极Pt；5.质子交换膜；6.气室五、思考题结合所学原电池及电化学的有关理论与知识，阐述所用恒电位电流法测试传感器性能的优缺点。分析实验数据，找出影响实验数据的各个因素。记录并处理实验数据，对所做传感器作出综合性评定。结合传感器的发展现状，讨论常温固体电化学传感器的发展趋势。结合所学专业知识，讨论改进传感器及固体聚合物电解质膜的制备方法。讨论传感器制备过程中的影响因素并分析如何避免制备过程中的不利因素。讨论在传感器的性能测试时的注意事项，记录并分析影响测试的因素。传感器的制备和测试提出自己的意见和观点。实验三气相色谱法测定高级脂肪酸含量实验目的：了解气相色谱仪的基本结构与工作原理；掌握气相色谱仪的基本操作方法；以气相色谱仪为分析手段，用酯化法测高级脂肪酸的含量。实验原理：高级脂肪酸经甲酯化后使用氢火焰离子化检测器(GC-FID）测得气相色谱图，利用保留时间进行定性分析,采用面积归一化方法定量分析高级脂肪酸的含量。本实验用十六烷酸与甲醇进行酯化反应：CH3(CH2)14COOH+CH3OH=CH3(CH2)14COOCH3+H2O用内标法作出标准曲线，十六烷为内标物，以十六烷酸的浓度与十六烷浓度之比为横坐标，以十六烷酸甲酯与底物十六烷的面积比为纵坐标，作工作曲线。仪器与试剂：仪器：GC-7700气相色谱仪(带FID检测器)；色谱柱：固定相SE-45熔融毛细管柱(15m×0.54mm)；10μ试剂：十二烷，十六烷酸，十六烷，甲醇，浓硫酸实验步骤：配置十六烷酸的标准溶液配置0.3mol/L十六烷、溶剂为十二烷的标准溶液25ml。做十六烷酸的标准曲线用天平称量十六烷酸，用2毫升移液管量取1毫升配好的十六烷标准溶液，分别配置不同浓度的十六烷酸十二烷溶液5毫升，其中十六烷的浓度为0.06mol/L,十六烷酸的浓度分别为0.02、0.04、0.06、0.08、0.1mol/L。分别取5ml不同浓度的溶液与甲醇，浓硫酸按体积比10:10:1的比例,在85℃3、对未知浓度的溶液的甲酯化及提取取未知浓度的溶液5ml于一洁净的容量瓶中，5ml甲醇，0.5ml浓硫酸，在85℃4、用蒸馏水洗涤3次，取上清液，再进行气相色谱分析，根据标准曲线确定所测溶液的浓度。取0.2μL进行GC分析。仪器操作：打开载气总阀和调节减压阀输出压力到0.3MPa，观察气相色谱仪右侧载气表显示数值。打开主机电源，按【设置】键，移动光标至“FID”项，设置FID检测器为开。开启计算机上的T2000工作站程序，观测设备输出信号。进样口温度:270℃；柱温:100℃程序升温：初温100℃保持1min，以20℃/min升至2确认FID检测器温度接近180℃后，打开氢气、空气总阀和调节减压阀（观测FID基线基本稳定，确认基线噪声水平及漂移指标。准本样品，用微量注射器进样，进样量0.2μL，记录正十六烷酸甲酯和十六烷的峰面积比，保留时间。FID检测器测试结束后，关闭氢气、空气减压阀和总阀门，按【读取】键，移动光标至【关机设置】，按【确认】键即可打开柱箱门降温。柱箱温度降至70℃数据处理以十六烷酸的浓度与十六烷浓度之比为横坐标，以十六烷酸甲酯与底物十六烷的面积比为纵坐标，作工作曲线，确定未知样的浓度。各组分工作曲线的相关系数见表1。表1工作曲线及相关系数十六烷酸浓度c(mol/l)十六烷浓度c(mol/l)十八烷酸甲酯保留时间t(min)十八烷酸甲酯峰面积A1十六烷峰面积A2A1/A20.020.060.040.060.060.060.080.060.10.06标准曲线方程式：思考题：进样速度缓慢，气化室温度过低、进样口胶垫漏气对色谱分析峰形状影响如何？色谱分析中内标法的使用条件是什么？注意事项：打开或关闭气体阀门时，尤其是氢气时，一定要注意安全防止发生爆炸的意外的事故。在进样时注意仪器与记录同步进行，否责会影响记录时间的变化。在吸取样品时，要提前用十二烷洗涤注射器5-6次。一、实验目的掌握重结晶的原理和实验方法，电导法测定表面活性剂cmc的方法和原理，表面活性剂与染料的相互作用二、实验原理固体有机物在溶剂中的溶解度与温度有密切关系。一般是温度升高溶解度增大，若把固体溶解在热的溶剂中达到饱和，冷却时即由于溶解度降低，溶液变成饱和而析出结晶。利用溶剂对被提纯物质及杂质的溶解度不同，可以使被提纯物质从过饱和溶液中析出，而让杂质全部或大部分留在溶液中，从而达到提纯目的。实验中所研究的表面活性剂为阳离子型，当其浓度低于cmc时，表面活性剂以单体分子形态存在，可认为完全电离；当超过cmc时，这些单体分子将自发聚集，加上这些分子聚集体表面对反离子的部分缔合，使溶液中自由离子浓度减小，溶液电导值陡然下降，这样表面活性剂浓度在cmc以上和以下时，溶液电导随浓度的变化出现了两条斜率不同的直线，其转折点对应的浓度既为胶团生成的cmc。三、实验步骤1、重结晶提纯表面活性剂（1）溶剂的选择 在进行重结晶时，选择理想的溶剂是关键，理想溶剂必须具备下列条件：不与被提纯物质起化学反应；在较高温度时能溶解多量的被提纯物质，而在室温或更低温度时只能溶解很少量；对杂质的溶解度非常大或者非常小（前一种情况是使杂质留在母液中不随提纯物晶体一同析出，后一种情况是使杂质在过滤时被滤去）；容易挥发（溶剂的沸点较低），易与结晶分离出去；能给出较好的结晶。基于以上各点，本实验采用乙醇（良溶剂）和乙酸乙酯（不良溶剂）以一定比例混合作为溶剂。将CTAB溶解于乙醇中，加热到80C，在于此热溶液中小心地加入热的不良溶剂，直至所呈现地浑浊不再消失为止。再加入少量的乙醇使溶液恰好透明。（2）重结晶操作步骤①仪器的洗涤在实验中所用仪器先用自来水加洗衣粉洗，在用蒸馏水洗，最后用二次蒸馏水洗。放入烘箱烘干，备用。②重结晶称量5g样品，放入圆底烧瓶中，加入少量乙醇，加入1-2粒沸石，（此时溶液中存在白色沉淀），将回流冷凝器安装好，将圆底烧瓶加热至80℃加热回流0.5h后，将圆底烧瓶取出置于室温下，冷却，溶液中析出大量白色固体，直到固体不再析出为止。如果没有析出晶体，可以在其中加入少量晶体作为晶种促使其结晶。③抽滤（减压过滤）溶液进行抽滤，过滤前，先剪好一张圆形滤纸，滤纸应比布氏漏斗内径略小，用少量乙醇润湿滤纸，打开真空泵，减压使滤纸与漏斗贴紧，然后抽滤。先将溶液到入漏斗中，加入量不要超过漏斗容量的2/3，将沉淀转移至布氏漏斗中。待抽至无液滴滴下时，停止抽滤。先拔下连接漏斗的橡皮管，再关闭抽气系统，防止倒吸。取下漏斗倒扣在滤纸或表面皿上，用吸耳球吹漏斗下口，使滤纸和沉淀脱离漏斗，滤液从吸滤瓶上口倒出。④重复将抽滤出的样品，溶于乙醇，重复重结晶3次。⑤干燥将重结晶好的样品放入真空干燥箱中干燥24h,转入干燥器中备用。2、电导法测定表面活性剂的临界胶团浓度（cmc）（1）电导率仪①用途与特点DDS-11A型电导率仪是实验室电导率测量仪表，它除能测定一般液体的电导率外，且能满足测量高纯水的电导率的需要。仪器有0~10mV讯号输出，可接自动电子电位差计进行连续记录。②工作原理 在电解质的溶液中，带电的离子在电场的影响下，产生移动而传递电子，因此，具有导电作用。其导电能力的强弱称为电导度S。因为电导是电阻的倒数，因此，测量电导大小的方法，可用两个电极插入溶液中，以测出两个极间的电阻R。据欧姆定律，温度一定时，这个电阻与电极的间距L（cm）成正比，与电极的截面积A（cm）反比。即：

（1）对于一个电极而言，电极面积A与间距L都是固定不变的，为常数，称电极常数，以Q表示，故（1）式可写成：

（2）式中：1/p称电导率，以κ表示，由（1）式知其单位是。测量原理如图:

（4）式中：Rx——液体电阻Rm——分压电阻由（4）式可见，当E，Rm及Q均为常数时，K的变化必将引起Em作相应的变化。所以，通过测量Em的大小，也就测量得液体电导率的高低。(2)实验步骤溶液的配置分子式：

C19H42BrN

分子量：364.45

,cmc=0.92mmol/L配置CTAB母液，2mmol/L，250ml，用烧杯，在电子天平上准确称取0.1822克CTAB，加入少量的蒸馏水将其溶解，移入容量瓶中，将烧杯冲洗三次，待泡沫消失后，用蒸馏水将其定溶。①按下表分配为15瓶不同浓度的溶液，每瓶溶液体积为2ml②电导率的测定对上述所配溶液，进行电导率的测定，记录测定值。③实验数据的处理采用Origin软件以浓度对电导率值作图，确定表面活性剂的临界胶团浓度。编号浓度母液体积ml水体积ml100220.20.21.830.40.41.640.60.61.450.70.71.360.80.81.270.90.91.1811191.11.10.9101.21.20.8111.31.30.7121.41.40.6131.61.60.4141.81.80.215220思考题为什么有人在操作过程中重结晶不能顺利进行？分析表面活性剂的临界胶团浓度测不准的原因。一、实验目的1.掌握酯化反应和重结晶的原理及基本操作。2.熟悉搅拌机的安装及使用方法。3.学习返滴定方法。4．自行设计酸碱标定步骤与酸碱对滴比的步骤。二、实验原理阿司匹林为解镇痛药，用于治疗伤风、感冒、头痛、发烧、神经痛、关节痛及风湿病等。近年来，又证明它具有抑制血小板凝聚的作用，其治疗范围又进一步扩大到预防血栓形成，治疗心血管疾患。阿司匹林，即乙酰水杨酸，化学名为2-乙酰氧基苯甲酸，化学结构式为：阿司匹林为白色针状或板状结晶，mp.135~140℃合成路线如下：用乙醇和水析晶，并进行重结晶。乙酰水杨酸含量可用酸碱滴定法测定，乙酰水杨酸的pKa=3.0，摩尔质量为180.16g/mol。由于它的pKa较大，按理可进行直接滴定，但随着被滴定溶液的pH增大，它的乙酰基会缓慢发生水解，为防止它的乙酰基水解，可在中性的乙醇中进行滴定。但从经济角度上而言，乙醇远远地比蒸馏水贵，常改用返滴定方式进行：先加过量的NaOH标准溶液，使它发生然后再以酚酞作指示剂，用标准盐酸溶液返滴定至粉红变无色为终点。由于酚酞无色时的pH=8.0，而水杨酸的pKa1=2.6，pKa2=11.6，乙酸的pKa=4.74，请同学们自行考虑返滴定时发生了什么反应。三、仪器和试剂仪器：锥型瓶，布氏漏斗，抽滤瓶，水泵，圆底烧瓶，回流管，容量瓶，酸式滴定管，碱式滴定管，烧杯，ZK型真空干燥箱，TD2102型电子天平试剂：水杨酸（固体），乙酸酐（密度1.08g/mL），乙醇（95%），NaOH标准溶液0.5mol/L，HCl标准溶液0.1mol/L，，酚酞指示剂0.2%乙醇液，H3PO4，H2C2O4四、实验步骤1、酯化称取2.67g水杨酸置于50mL磨口锥形瓶中，加入5.10g乙酸酐，5～7滴浓磷酸，小心振摇混匀，加入1～2粒沸石，装上球型冷凝管在80℃左右的水浴中加热并保温15分钟。取出锥形瓶，边摇边滴加1mL冷蒸馏水，然后快速加入20mL2、精制晶体放入原磨口锥形瓶中，加入10mL95%乙醇及1～2颗沸石，接上冷凝管在水浴中加热溶解后，移去火源，取下锥形瓶，滴入冷蒸馏水至沉淀析出，再加入2ml冷蒸馏水，析出完全后，抽滤，以少量冷蒸馏水洗涤晶体二次，抽干，取出晶体，用滤纸压干，移入干的小烧杯中，于80℃干燥箱中干燥403、水杨酸限量检查（1）取阿司匹林0.1g，加1mL乙醇溶解后，加冷水定适量，制成50mL溶液。立即加入1mL新配制的稀硫酸铁铵溶液，摇匀；30秒内显色，与对于照液比较，不得更深（0.1%）。对照液的制备：精密称取水杨酸0.1g，加少量水溶解后，加入1mL冰醋酸，摇匀；加冷水定适量，制成1000mL溶液，摇匀。精密吸取1mL，加入1mL乙醇，48mL水，及1mL新配制的稀硫酸铁铵溶液，摇匀。稀硫酸铁铵溶液的制备：取盐酸（1mol/L）1mL，硫酸铁铵指示液2mL，加冷水适量，制成1000mL溶液，摇匀。或(为了检验产品中是否还有水杨酸，利用水杨酸属酚类物质可与三氯化铁发生颜色反应的特点，用几粒结晶加入盛有3mL水的试管中，加入1～2滴1%FeCl3溶液，观察有无颜色反应（紫色）。（2）含量测定①自行设计以酚酞作指示剂，用H2C2O4·2H2O标定0.5mol/LNaOH②自行设计HCl与NaOH对滴比的实验步骤。（3）乙酰水杨酸含量测定：称取水杨酸适量（要求返滴定的盐酸用量为10mL左右），置于250mL锥形瓶中，准确加入50.00mlNaOH标准溶液，放入数粒沸石加热煮沸15分钟，冷却，移入250mL容量瓶中，以水稀至刻度，摇匀。移取20.00mL上液于250mL锥形瓶中，加入蒸馏水50mL，酚酞指示剂2滴，以盐酸标准溶液滴至酚酞变无色为终点，记录体积。重复二次（要求极差不超过0.10mL）。五、思考题向反应液中加入少量浓硫酸的目的是什么？是否可以不加？为什么？本反应可能发生那些副反应？产生哪些副产物？阿司匹林精制选择溶媒依据什么原理？为何滤液要自然冷却？在乙酰水杨酸重结晶时，滴加水的标准是什么？为什么这样做？计算乙酰水杨酸含量的表达式。用返滴定法测定乙酰水杨酸含量时，1mol乙酰水杨酸实际消耗是几摩尔氢氧化钠？以计算结果说明原因。进行测定盐酸与氢氧化钠对滴比时，是否可以甲基橙作指示剂？将会对测定引入什么不利因素？如用甲基橙作指示剂，则NaOH溶液应该怎样处理？若测定水杨酸含量，用直接滴定法就可以了，为什么？一、实验目的掌握利用化学共沉淀法制备纳米四氧化三铁磁流体熟悉搅拌器的安装及其使用方法自行设计提纯及净化磁流体材料二、实验原理将二价铁盐(FeCl2·4H2O)和三价铁盐(FeCl3·6H2O)按一定比例混合，加入沉淀剂(NH3·H2O),搅拌,反应一段时间即得到纳米Fe3O4粒子，反应式为:Fe2++2Fe3++8NH3·H2O=Fe3O4↓+8NH+4+4H2O由反应式可看出,反应的理论摩尔比为Fe2+∶Fe3+=1∶2，但由于二价铁离子容易氧化成三价铁离子，所以实际反应中二价铁离子应适当过量.三、仪器和试剂仪器:烧杯，85-2B恒温磁力搅拌器，TD2102型电子天平试剂：氨水，FeCl3·6H2O，FeCl2·4H2O，油酸，煤油，蒸馏水四、实验步骤1、Fe3O4的煤油基磁性流体的制备本实验中使用分析纯的二氯化铁、三氯化铁和氨水（NH3含量25%），按照化学共沉淀法制备Fe3O4的磁性颗粒，其化学反应方程式为2FeCl3·6H2O+FeCl2·4H2O+8NH3·H2O=Fe3O4+8NH4Cl+24H2O（1）制备磁性流体基液采用普通煤油，而表面活化剂选择为油酸．实验整个工艺流程分为溶解、过滤、反应、加热、分离等几个阶段，最后得到乌黑发亮的Fe3O4煤油基磁性流体．溶解过程是用天平按质量比0.37:1称取FeCl2·4H2O蓝绿色晶体和FeCl3·6H2O黄色晶体，再按照FeCl2·4H2O和FeCl3·6H2O的总量与水的质量比0.68:1溶解于水，放于烧杯中，用玻璃棒搅拌使其溶解，配制成混合溶液．为了加快溶解速度，可将盛溶液的烧杯置于热水浴锅中，待充分溶解后再置于冷水中冷却．过滤过程是将冷却后的FeCl2和FeCl3的混和溶液进行过滤操作，以除去杂质，在过滤后将得到棕色的油状溶液．反应过程是在经过过滤的FeCl2和FeCl3的混合液中用胶帽滴管逐滴加入氨水，使其发生如式（1）的化学反应．加入氨水后立即观察到有蓝黑色的Fe3O4胶粒体生成，应同时用玻璃棒或用搅拌器搅拌，使之分散均匀而不致凝聚形成大颗粒沉淀．直到不再看到有Fe3O4生成时，就说明氨水已过量，停止滴加氨水，此时得到的是蓝黑色液体．加热过程是在上述反应生成的蓝黑色溶液中加入活化剂油酸和基液煤油，搅拌使之混合均匀，将得到黑色发亮的液体．将其放置于80℃以上水浴中加热，以除去过量氨水.加热过程中要用玻璃棒搅拌以加快除去氨水速度.为检验氨水是否除掉，可用PH试纸放于烧杯口看其颜色变化，如显中性则证明氨水已基本除去.除氨过程中之所以要用水浴加热而不直接加热是为了防止水和煤油蒸发，除去氨水的目的则是为了使水和煤油分层.分离过程是把上述溶液转移至量筒中或试管中，静止十几分钟后，可观察到溶液分为两层.上层乌黑发亮的胶体溶液就是Fe3O4的煤油基磁性流体，它由Fe3O4磁性颗粒、活化剂油酸和基液煤油组成.下层无色（或略有些颜色）透明的则是水和未反应完的少量FeCl2或FeCl3的水溶液.用吸管吸取上层黑色的胶体溶液，就得到了想要的Fe3O4的煤油基磁性流体.2、Fe3O4煤油基磁性流体的检测制得的磁性流体样品必须进行磁性能的检测说明其磁性．Fe3O4煤油基磁性流体稳定性的测定，采用最简单的方法，是把制备的样品靠近感到有明显吸力作用的磁铁旁，看是否具有磁性．五、思考题煤油和油酸在本实验中的用量是如何计算的？在实验的过程中是否可以先加入煤油和油酸后在磁力搅拌下一次性加入氨水？用什么方法提出和净化Fe3O4煤油基磁性流体？一、实验原理铁氰化钾体系（Fe(CN)63-/4-）在中性水溶液中的电化学行为是一个可逆过程，其氧化、还原峰对称，两峰的电流值相等，峰峰电位差理论值为59mV。体系本身很稳定，通常被用于检测电极和仪器。二、仪器与试剂RST3000系列电化学工作站;金（铂或玻碳）圆盘电极为工作电极、铂片电极为对电极、饱和甘汞电极为参比电极。1.00×10-2mol/LK3Fe(CN)6水溶液；2.0mol/LKNO3水溶液。三、实验步骤1.溶液的配置在5个50mL容量瓶中，依次加入KNO3溶液和K3Fe(CN)6溶液，使稀释至刻度后KNO3浓度均为0.2mol/L，而K3Fe(CN)6浓度依次为1.00×10-4、2.00×10-4、5.00×10-4、8.0×10-4、1.00×10-3mol/L，用蒸馏水定容。2.工作电极的预处理用抛光粉（Al2O3,200～300目）将电极表面磨光，然后在抛光机上抛成镜面（如果事先已经抛光处理过的电极，不需上面的处理），最后分别在1:1乙醇、1:1HNO3和蒸馏水中超声波清洗。3.K3Fe(CN)6溶液的循环伏安曲线在电解池中放入5.00×10-4mol/LK3(内含0.20mol/LKNO3)溶液，插入工作电极、铂丝辅助电极和饱和甘汞电极，通N2除O2。以50mV/s的扫描速率，从-200～+600mV扫描，记录循环伏安曲线，观察峰电位和峰电流，判断电极活性。以不同扫描速率50、100、200、300、500mV/s，分别记录从-200～+600mV扫描的循环伏安图。4.不同浓度的K3Fe(CN)6溶液循环伏安图选择循环伏安法，扫描速度为50mV/s，从-200～+600mV扫描，分别记录1.00×10-4、2.00×10-4、5.00×10-4、8.0×10-4、1.00×10-3mol/L(内均含0.20mol/LKNO3并在测定前除氧)溶液的循环伏曲线，测量峰电流。记录峰电流与浓度。在电化学工作站所具有的定量分析功能的标准曲线法中进行数据处理，找出峰电流和浓度的线性方程和相关系数。五、思考题1.对K3(内含0.20mol/LKNO3)溶液的循环伏安曲线进行数据处理，选取曲线的第二圈，即第三和第四段曲线，根据循环伏安曲线特点，用半峰法进行峰测量，测量结果如图：由测量结果可知，氧化峰电位为Ep2=176mV,峰电流为ip2=2.8310-5A；还原峰电位是Ep1=240mV，峰电流是ip1=2.8610-5A。氧化峰还原峰电位差为64mV，峰电流的比值为：ip1/ip2=1。由此可知，铁氰化钾体系（Fe(CN)63-/4-2.将不同扫描速率50、100、200、300、500mV/s的循环伏安曲线进行叠加，如下图。由图可知，随着扫描速度的增加，峰电流也增加。且分别测量他们的峰数据可以得到峰电流与扫描速度的关系。根据电化学理论，对于扩散控制的电极过程，峰电流ip与扫描速度的二分之一次方呈正比关系，即ip～1/2为一直线。对于表面吸附控制的电极反应过程，峰电流ip与扫描速度呈正比关系，即ip～为一直线。（此关系也可利用标准加入法的线性拟合功能，以峰电流为横坐标，扫描速度的二分之一次方或扫描速度为纵坐标，考察线性关系）3.将不同浓度的铁氰化钾（Fe(CN)63-）溶液的循环伏安曲线，同样进行叠加可以发现，峰电流随着浓度的增加而增加。分别测量它们的峰数据并进行数据处理，由线性方程及相关系数可知，在实验的浓度范围内，峰电流与铁氰化钾（Fe(CN)63-）溶液浓度呈线性关系。可以以此进行定量分析。一、实验原理通过预电解将被测物质电沉积(电析)在电极上，然后施加反向扫描电压使富集在电极上的物质重新“溶出”，即把富集在电极上生成汞齐或金属的物质进行电化学溶出，使之重新成为离子反溶回溶液中，根据溶出过程的极化曲线进行分析的方法，称为溶出伏安法。所谓同位镀汞膜的方法，是在分析溶液中加入一定量的汞盐，在待测金属离子选择的电解富集电位下，汞与待测金属同时在基体电极(通常为玻碳或石墨电极)的表面上“电析”形成汞齐膜，然后在反向电压扫描时，被“电析”的金属从汞膜中“溶出”而产生溶出峰。影响峰电流大小的主要因素有：预富集时间、溶液搅拌的速度、预富集电位、电极面积、汞膜厚度、电解富集后放置的时间和溶出的电位扫描速度等。因此实验中必须严格控制。二、试剂及仪器铜标准溶液：准确称取高纯金属铜(99.99％)0.2500g于150mL烧杯中，加入5.0mL1:1硝酸使其溶解，并加热除尽NO2，用水定容为250.00mL。此标准溶液含铜1.000mg/mL。用时稀释至所需浓度。铅标准溶液：准确称取高纯金属铅(99.99％)0.2500g于150mL烧杯中，加入5.0mL1:2硝酸使其溶解，并加热除尽NO2，用水定容为250.00mL。此标准溶液含铅1.000mg/mL。用时稀释至所需浓度。镉标准溶液：准确称取高纯金属镉(99.99％)0.2500g于150mL烧杯中，加入6.0mL1:1硝酸使其溶解，并加热除尽NO2，用水定容为250.00mL。此标准溶液含镉1.000mg/mL。用时稀释至所需浓度。2.0mol/LHAc-NaAc溶液(pH＝5.0)。0.001mol/L硝酸汞溶液。RST3000系列电化学工作站配旋转电解池。工作电极：圆盘玻碳电极；参比电极：银—氯化银电极；对电极：铂丝电极。高纯氮气。微量注射器。三、实验步骤1.电极的准备将圆盘玻碳电极在金相砂纸上磨光后，在抛光机上抛光至镜面，然后依次分别在丙酮、乙醇和纯水中超声波清洗。2.电解液的配置于50mL容量瓶中，加入2.0mol/LHAc-NaAc(pH＝5.0)溶液5.0mL和0.001mol/L硝酸汞溶液5.0mL，用高纯水定容至50.00mL。3.仪器操作①仪器的连接：红色线连接辅助电极（对电极）、白色线连接参比电极，绿色线连接工作电极；插上搅拌机或旋转电解池线。②开启RST3000系列电化学工作站电源开关。③点击快捷方式图标或根据安装路径找到RST3000电化学工作站.exe运行程序（第一次运行）。打开运行程序，进入开机界面。4.铜、铅、镉峰电位的测量移取电解液5.00mL于旋转电解池中，插入三电极于电解池中，通氮气除氧10min(通氮气速度不宜过快，以明显观察到氮气泡冒出为宜)，通氮气期间，选定实验方法及设定实验参数，步骤如下：①点击“实验设定”菜单下的“选择电化学方法”或点击快捷键“T”，在弹出的窗口中选中“线性扫描溶出伏安法”后点击“确定”。②点击“实验设定”菜单下的“设定电化学参数”或点击快捷键“P”，在弹出的窗口中设定参数。富集电位(mV)=-1200富集时间(S)=60静止电位(mV)=-1200静止时间(S)=30起始电位(mV)=-1200终止电位(mV)=0扫描速率(mV/S)=100样点间隔(mV)=1量程(A)=2.5E-05*，“富集时搅拌”置“√”。*注：量程根据实际实验电流大小调整。③点击快捷键“►”开始富集和扫描，此时计算机工作站主页面同步显示I－E曲线。扫描完毕后，图形充满整个窗口（全曲线显示）。④“选择电化学方法”中选“恒电位电解”，“设定电化学参数”恒定电位=500mV，运行时间=60s，点击快捷键“►”。目的是在此电位下氧化1min，使电极表面所有金属全部氧化溶出，更新电极表面。图形不必保存。⑤于电解池中用微量注射器逐次分别加入铜、铅、镉标准溶液各5μl(10μg/mL)，每次加入标准溶液后，搅拌均匀，重复上述操作，由每次所得I－E曲线上峰的位置分别确定铜、铅、镉的峰电位值，以此作为定性分析的依据。5.饮用水样测定于50mL容量瓶中，加入2.0mol/LHAc-NaAc(pH＝5.0)溶液5.0mL和0.001mol/L硝酸汞溶液5.0mL，用待测水样稀释至刻度。重复操作步骤4。依次分别加入铜、铅、镉标准溶液后(加入量视水样中被测离子含量而定)，再重复操作步骤4。由所得I－E曲线上溶出峰的位置和操作步骤4所得峰电位值定性分析；由I－E曲线上加入标准溶液前后两次峰高(峰电流)的差值，按一次标准加入法计算饮用水样中铜、铅、镉的含量：Cx＝hCsVs/[H(Vx＋Vs)－hVx]式中：Cx：待测元素的浓度。Cs：加入标准溶液的浓度。Vx：待测溶液的体积。