1、化学工程与工艺专业分析化学实验讲义化学分析实验讲义(本科)实 验 目 录实验名称类型要求学时实验1食用白醋中HAc浓度的测定（包括氢氧化钠标准溶液的配制与标定）验证必修4实验2工业纯碱总碱度测定（包括盐酸标准溶液的配制与标定）验证必修4实验3 方案设计实验设计必修4实验4 EDTA的标准溶液的配制与标定验证必修3实验5 自来水总硬度的测定验证必修2实验6 铅铋混合液中铅、铋含量的连续测定验证必修3实验7 铁盐中铁含量的测定验证必修4实验8 间接碘量法测定铜盐中铜验证必修4实验9 邻二氮菲吸光光度法测定铁验证必修4实验10 硫酸四氨合铜（II）的制备及组分分析综合必修4 实验一 食用白醋中醋酸浓
2、度的测定一、实验目的1.了解基准物质邻苯二甲酸氢钾的性质及其应用。2.掌握NaOH标准溶液的配制、标定的操作。3.掌握强碱滴定弱酸的反应原理及指示剂的选择。4.巩固分析天平操作，熟悉滴定操作方法，学习移液管和容量瓶等量器的正确使用。二、实验原理1.食用白醋中的主要成份为醋酸，醋酸的Ka=1.810-5，可用标准NaOH溶液直接滴定，滴定终点产物是醋酸钠，滴定突跃在碱性范围内，pHsp 8.7，选用酚酞作指示剂。从而测得其中醋酸的含量。 HAc+NaOH=NaAc+H2O 2. NaOH标准溶液采用标定法，这是因为NaOH固体易吸收空气中的CO2和水蒸汽，故只能选用标定法来配制。常用来标定碱标准
3、溶液的基准物质有邻苯二甲酸氢钾、草酸等。本实验用基准物质邻苯二甲酸氢钾标定，滴定产物为邻苯二甲酸钠钾，滴定突跃在碱性范围内，pHsp9，用酚酞作指示剂。反应式如下： COONa 三、仪器台秤、半（全）自动电光分析天平、称量瓶、量筒(10mL)、烧杯、试剂瓶、碱式滴定管(50 mL)、锥形瓶(250mL)、移液管（25 mL）、容量瓶（250 mL）、电炉。四、试剂NaOH(s)(A.R.)、酚酞指示剂(0.2%乙醇溶液)、食用白醋(市售)。邻苯二甲酸氢钾(KHC8H4O4)基准物质（烘干温度100-1250C）。五、实验步骤10.1mol/LNaOH标准溶液的配制用台秤称取4.0g NaOH固
4、体于1000mL烧杯中，加去离子水溶解，然后转移至试剂瓶 (聚乙烯)中，用去离子水稀释至1000mL，充分摇匀，贴上标签（溶液名称，姓名，配制日期），备用。 20.1mol/L NaOH溶液的标定准确称取邻苯二甲酸氢钾0.40.8g三份，分别置于250mL锥形瓶中，各加入约40mL热水溶解，冷却后，加入3滴酚酞指示剂，用NaOH溶液滴定至溶液刚好由无色变为微红色且30s内不褪，停止滴定。记录终点消耗的NaOH体积。根据所消耗NaOH溶液的体积，计算NaOH标准溶液的浓度。平行实验三次。计算三次结果的相对平均偏差。3白醋中醋酸浓度的测定移取25.00mL食用白醋于250mL容量瓶中，用去离子水稀
5、释到刻度，摇匀。准确移取25.00mL已稀释的白醋溶液于锥形瓶中，加20-30mL去离子水，加入3滴酚酞指示剂，用NaOH标准溶液滴定至溶液刚好出现淡红色，并在30s内不褪，即为终点。根据所消耗NaOH溶液的体积，计算原市售白醋中醋酸的含量(g/100mL)。平行实验三次。计算三次结果的相对平均偏差。六、数据记录与处理表格表一123称量瓶KHP质量(g)称量瓶剩余KHP质量(g)KHP质量m(g)NaOH最后读数（mL）NaOH最初读数（mL）NaOH体积 V（mL）计算公式NaOH浓度c（mol/L）平均值相对平均偏差表二123食用白醋体积V试（mL）白醋定容体积V容（mL）白醋移取体积V移
6、（mL）NaOH最后读数（mL）NaOH最初读数（mL）NaOH体积V（mL）NaOH浓度c（mol/L）计算公式HAc（g/100mL） = 100 HAc（g/100mL）平均值相对平均偏差思考题： 1. 称取NaOH及KHP各用什么天平？为什么？2. 已标定的NaOH在保存时，吸收了空气中的CO2，用它测定HCl溶液的浓度，若用酚酞作指示剂，对测定结果产生何种影响？改用甲基橙为指示剂，结果如何？3. 测定食用白醋的醋酸含量，为什么选用酚酞作指示剂？能否用甲基橙或甲基红为指示剂？4. 为什么终点时，酚酞变红需半分钟不褪为终点，若半分钟后褪色是由什么引起的？ 实验二 工业纯碱总碱度测定一、实
7、验目的1. 掌握HCl标准溶液的配制与标定。2. 掌握用一种标准溶液标定另一种标准溶液的方法 3. 掌握强酸滴定二元弱碱的过程、突跃范围及指示剂的选择。4. 掌握定量转移操作的基本要点。5. 巩固分析天平操作及移液管、容量瓶、酸式滴定管的操作。二、实验原理1.工业纯碱的主要成分为NaCO3，可能含有某些钠盐(如NaOH或NaHCO3及NaCl)。欲测定其总碱度，常用HCl标准溶液滴定。根据滴定反应最终计量点的产物为饱和二氧化碳溶液，pH=3.8，选用甲基橙为指示剂。结果以Na2O的质量分数表示总碱度。 HCl+Na2CO3= H2CO3+ NaCl 2. 盐酸标准溶液采用间接配制法。常用于标定
8、酸的基准物质有无水碳酸钠和硼砂。其浓度还可通过与已知准确浓度的NaOH标准溶液比较进行标定。可用实验一中所配已标定的NaOH溶液滴定盐酸，以确定盐酸的准确浓度。化学计量点时pH=7.00，选用甲基橙为指示剂。三、仪器分析天平、称量瓶、酸式滴定管(50mL)、移液管(20 mL、25mL)、吸耳球、锥形瓶(250mL)、量筒(10mL)、烧杯、试剂瓶、四、试剂浓盐酸(A.R.)、氢氧化钠标准溶液（已知准确浓度）、甲基橙指示剂(0.2%)、工业纯碱样品。五、实验步骤 10.1mol/L HCl标准溶液的配制 用量筒量取4.5mL浓盐酸（约12 mol/L），倒入烧杯中，用去离子水稀释至500mL后
9、，转移至试剂瓶中，充分摇匀，贴上标签，备用。 2. 0.1mol/L HCl标准溶液的标定 准确移取25.00mL已标定的NaOH标准溶液于锥形瓶，加入20-30mL水，加甲基橙指示剂2滴，摇匀，用待标定的HCl溶液滴定，至溶液恰由黄色变为橙色时为终点，记下读数。平行三次。计算HCl标准溶液的准确浓度和三次结果的相对平均偏差。3.总碱度的测定 准确称取纯碱样品0.8-0.9g倾入小烧杯中，加少量水使其溶解。将溶液定量转入100mL容量瓶中，加水稀释到刻度，充分摇匀。平行移取试液20.00 mL3份分别放入250 mL锥形瓶中，加水约25 mL，加入2滴甲基橙，用HCl标准溶液滴定由黄色恰变为橙
10、色即为终点。记录HCl体积。平行测定三次。计算试样的总碱度（以氧化钠的质量分数表示）和三次结果的相对平均偏差。六、数据记录与处理表格表一123NaOH体积（VNaOH）（mL）NaOH浓度（CNaOH）HCl最后读数（mL）HCl最初读数（mL）HCl毫升数（mL）计算公式HCl浓度CHCl（mol/L）平均值相对平均偏差表二123称量瓶试样质量称量瓶剩余试样质量试样质量m(g)试样定容体积V容（mL）试样移取体积V移（mL）HCl终读数（mL）HCl初读数（mL）HCl体积VHCl（mL）HCl浓度（CHCl）（mol/L）计算公式Na2O%=100Na2O%平均值相对平均偏差思考题：1.标
11、准溶液的浓度应保留几位有效数字? 2. 在以HCl溶液滴定混合碱时，怎样使用甲基橙及酚酞两种指示剂来判断试样是由NaOH+ NaCO3或NaCO3+NaHCO3组成的？3.若工业纯碱样品含碳酸钠的质量分数约为75%，其他成分为惰性杂质，请问采用50mL滴定管时，应称取的试样的质量范围是多少？4.配制500mL盐酸溶液时，使用哪些玻璃量器，写出名称和规格。 *铵盐中氮含量的测定（甲醛法）一、实验目的1了解弱酸强化的基本原理2. 掌握甲醛法测定氨态氮的原理及操作方法。 3. 熟练掌握酸碱指示剂的选择原则。二、实验原理化肥中氮的含量是化肥质量的重要指标。对于无机肥料氯化铵和硫酸铵等强酸弱碱盐，其氮含
12、量可用酸碱滴定法测定，但由于其质子酸NH+的酸性太弱(Ka=5.610-10)，不能直接用NaOH标准溶液滴定，可通过加甲醛使其生成较强酸的方法进行间接滴定，从而测定此类铵盐中的氮含量。反应式：4NH4+ + 6HCHO = (CH2)6N4H+3H+6H2O(CH2)6N4H+3H+4OH-=(CH2)6N4+4H2O用NaOH标准溶液滴定生成的酸，计量点产物为弱碱，pHsp 9，选择酚酞做指示剂。铵盐中常含游离酸，预先加NaOH中和（甲基红作指示剂）除去，甲醛易被空气中的O2生成甲酸，预先加NaOH中和除去（酚酞作指示剂）三、仪器分析天平、称量瓶、碱式滴定管（50mL）、容量瓶(250mL
13、)、移液管(25mL)、吸耳球、锥形瓶(250mL)、量筒（25 mL）、烧杯四、试剂(NH4)2SO4、甲醛(40%)、甲基红 (0.2%)、酚酞(0.2%)、NaOH(0.1molL-1) 五、实验步骤1 (NH4)2SO4试样的配制 准确称取1.5-1.6g (NH4)2SO4（若试样为试样NH4Cl应称多少？）于小烧杯中，用适量去离子水溶解，定量转移至250mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。2 甲醛溶液的处理： 取原装甲醛(40%)溶液12mL于小烧杯中，用水稀释一倍，加入2滴0.2%酚酞，用0.1molL-1NaOH标准溶液中和至甲醛溶液呈淡红色。（*不记读数）(问：这步操作的目的
14、是什么？)3 铵盐中氮含量的测定：移取试液25.00mL放入250mL锥形瓶中，加入2滴甲基红指示剂，溶液若为红色则小心地滴加0.1molL-1NaOH溶液使溶液刚变成亮黄色（*不记读数）。加入8mL已中和过的11甲醛溶液和2滴酚酞指示剂，摇匀，静置1min后，用0.1molL-1NaOH标准溶液滴定至溶液由红色亮黄色微橙红色，持续半分钟不褪色即为终点，记下读数。平行测定三次。计算试样中的含氮量（用质量分数表示）和三次结果的相对平均偏差。六、数据记录与处理表格称量瓶(NH4)2SO4质量称量瓶剩余(NH4)2SO4质量(NH4)2SO4质量 (g)12(NH4)2SO4定容体积V容（mL）(N
15、H4)2SO4移取体积V移（mL）NaOH最后读数（mL）NaOH最初读数（mL）NaOH毫升数（mL）NaOH浓度（mol/L）计算公式N% = 100N%平均值相对平均偏差思考题：1为什么不能用NaOH直接滴定(NH4)2SO4？2为什么中和甲醛中的游离酸使用酚酞指示剂，而中和(NH4)2SO4试样中的游离酸却使用甲基红指示剂？3.测定铵盐中的氮含量还可以用什么方法？4.碳酸氢铵中的含氮量能否用甲醛法测定？实验三、方案设计实验一、 实验目的1. 培养学生查阅文献的能力。2. 学习实验方案设计。 3. 综合运用酸碱滴定知识，掌握滴定分析的基本过程。 二、实验题目某含有HCl和NH4Cl的混合
16、溶液，其HCl和NH4Cl的浓度均约为0.1mol/L，试设计一分析方案，分别测定它们的准确浓度。三、设计方案要求：1.写出设计方法的原理(准确滴定的判别、分步滴定的判别、滴定剂的选择、计算计量点pH、选择指示剂、分析结果的计算公式。)2.所需仪器和试剂(用量、浓度、配制方法)3.实验步骤(含标定、测定)4.实验报告表格设计。5.讨论.(注意事项、误差分析、体会)(实验后完成) 6.参考资料（作者，书（刊）名，出版社，年份：页码）四、过程安排提前一周拟订实验方案，交教师审阅后实施实验。实验四、EDTA标准溶液的配制与标定一、实验目的1.了解EDTA标准溶液的配制方法和标定原理。2. 理解置换滴
17、定法提高终点变色敏锐性的原理。二、实验原理1. EDTA溶液的配制EDTA酸难溶于水，通常使用其二钠盐配制标准溶液。市售EDTA二钠盐常含有0.3-0.5%的水分，且含有EDTA酸晶体。一级试剂需经过复杂的提纯过程才能得到。因此通常采用间接方法配制标准溶液。根据不同的测定对象，选择不同的基准试剂进行标定。2.EDTA溶液的标定标定EDTA溶液常用的基准物有纯金属如锌、铅、铜、铁、镍等；金属氧化物或盐类如氧化锌、氧化铅、碳酸钙、硫酸镁、硫酸锌、硝酸铅等。标定EDTA溶液时，通常选用其中与被测物金属离子相同的物质作基准物。采用CaCO3作基准物标定EDTA，用钙指示剂确定终点。也可用铬黑T（EBT
18、）作指示剂。但需在被测液中入少量的EDTA镁盐或在未标定的EDTA溶液中加入少量饱和氯化镁，利用置换滴定法的原理来提高终点变色的敏锐性。滴定是在pH=10氨缓冲溶液进行的。滴定前： MgY + EBT（纯蓝色）= Y +Mg-EBT（紫红色）滴定中： Y + Ca = Ca Y滴定终点： Mg-EBT（紫红色）+Y=MgY+ EBT（纯蓝色）采用金属Zn或ZnO标定EDTA时，在pH=5-6的缓冲溶液中，用二甲酚橙（XO）作指示剂。终点由紫红色变为黄色。三、仪器与试剂台秤、分析天平、酸式滴定管、锥形瓶、移液管(25 mL)、容量瓶(250 mL)、烧杯、聚乙烯试剂瓶、量筒、表面皿。 四、 Na
19、H2Y2H2O（EDTA）（s）、CaCO3(s)、HCl(11)、三乙醇胺(11)、NH3NH4Cl缓冲溶液(pH=10)、铬黑T指示剂(0. 5 gL-1)。五、实验步骤1.0.02molL-1EDTA标准溶液的配制 在台秤上称取4.0gEDTA于烧杯中，用200mL温水溶解，加3滴饱和MgCl2，稀释至500mL，转入聚乙烯试剂瓶中，摇匀，贴上标签。 2.0.02molL-1EDTA标准溶液的标定准确称取0.500.60g CaCO3，置于100mL烧杯中，用少量水先润湿，盖上表面皿，慢慢滴加11HCl CaCO3使固体全部溶解，过量至5mL，待其溶解后(加水50mL，微沸几分钟以除CO
20、2)，冷却后用少量水冲洗表面皿及烧杯内壁，小心按规定方法转入至容量瓶，多次用少量水冲洗烧杯内壁，洗涤液一同转入250mL容量瓶中，最后用水稀释至刻度，摇匀。 移取25.00mL Ca2+溶液于锥形瓶中，加入20mL氨性缓冲溶液,23滴EBT指示剂。用0.02molL-1EDTA溶液滴定至溶液由紫红变为蓝色，即为终点。平行标定三次，计算EDTA溶液的准确浓度和相对平均偏差。六、数据记录与处理表格123称量瓶CaCO3质量(g)称量瓶剩余CaCO3质量(g)）CaCO3质量m(g)Ca2+定容体积V容(mL)Ca2+移取体积V移(mL)EDTA最后读数(mL)EDTA最初读数(mL)EDTA毫升数
21、(mL)计算公式EDTA浓度（mol/L）平均值相对平均偏差思考题：1配位滴定中为什么要加入缓冲溶液?本次实验是在什么缓冲溶液中进行的，为什么？2用Ca2+标准溶液标定EDTA，用铬黑T作指示剂时，为什么先在EDTA中加入镁盐？这样是否影响以后分析？为什么？实验五、水的总硬度的测定一、实验目的1 掌握水的总硬度的测定原理和方法。2 了解水的硬度的概念。知道 镁硬、钙硬和总硬度。3 掌握络合滴定法中的直接滴定法。二、实验原理水的硬度的测定分为水的总硬度、镁硬、钙硬。水的总硬度是测定钙镁总量，镁硬表示水中镁的含量，钙硬是测定钙的含量。水的总硬度包括暂时硬度和永久硬度。在水中以碳酸氢盐形式存在的钙盐
22、和镁盐，加热能被分解，吸出沉淀而除去，这类盐形成的硬度为暂时硬度；而钙、镁的硫酸盐、氯化物、硝酸盐等在加热时不能沉淀出，故为永久硬度。测定水的总硬度就是测定水中钙镁的总含量。运用配位滴定法测定水的总硬度是在pH=10氨缓冲溶液下，用EDTA标准溶液滴定的。采用铬黑T作指示剂，水样中常含Fe3+、Al3+干扰滴定，测Ca2+、Mg2+总含量，需加三乙醇胺掩蔽(pH4)。硬度表示方法有多种，我国目前主要有两种表示方法，一种是将所测得的钙、镁折算成 CaO或CaCO3 的质量，即每升水中含有 CaO( CaCO3) 的毫克数表示，单位为 mgL-1 ；另一种以度 ( ) 计(称作德国度)：1硬度单位
23、表示 10 万份水中含1份 CaO( 即每升水中含 10mgCaO) ， 1 10ppm CaO 。我国生活饮用水卫生标准（GB5750-85）规定以 CaCO3 计的硬度不得超过450mgL-1 。本实验以每升水含CaCO3 的质量来表示总硬度。三、仪器酸式滴定管、锥形瓶、移液管、烧杯。四、试剂EDTA、三乙醇胺(1+1)、NH3NH4Cl缓冲溶液(pH=10)、HCl溶液(1+1)、铬黑T（EBT）指示剂(0.05%) 五、实验步骤 用移液管移取水样100.00mL于250mL锥形瓶中，加入1-2滴1+1HCl溶液，煮沸数分钟除CO2。冷却后，加入5mL11三乙醇胺，5mL氨性缓冲溶液，
24、3滴铬黑T(EBT)指示剂，立即用0.02molL-1EDTA标准溶液滴定至溶液由紫红色变为蓝色，即为终点。平行测定三次。六、数据记录与处理表格123水样体积(mL)EDTA浓度（mol/L）EDTA最后读数(mL)EDTA最初读数(mL)EDTA毫升数(mL)计算公式 CaCO3 的量（mgL-1）平均值相对平均偏差思考题：1. 用EDTA法测定水的总硬度时，主要存在哪些离子干扰?如何消除？2. 测定时加入三乙醇胺的作用是什么？可否在加入缓冲溶液以后再加入三乙醇胺？为什么？ 3.为什么测定前要加入少量盐酸并加热煮沸，如省略此步骤可能会有什么影响？实验六、铅、铋混合液中Pb2+、Bi3+连续测
25、定一、实验目的1. 了解EDTA滴定中的酸效应原理，更好地理解金属离子的滴定的最低pH值的概念。2. 掌握用EDTA进行连续滴定的方法。二、实验原理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，故可利用酸效应原理，通过控制酸度，进行连续滴定。在pH1时滴定Bi3，在pH56时滴定Pb2。首先调节溶液的pH1，以二甲酚橙为指示剂，Bi3与指示剂形成紫红色络合物，用EDTA标液滴定Bi3，当溶液由紫红色恰变为黄色，即为滴定Bi3的终点。然后，在滴定Bi3后的溶液中，加入六亚甲基四胺溶液，调节溶液pH56，溶液呈现紫红色，用EDTA
26、标液继续滴定，当溶液由紫红色恰转变为黄色时，即为滴定Pb2的终点。三、仪器酸式滴定管（50 mL）、移液管(25mL)、吸耳球、锥形瓶(250mL)、量筒（10mL）、烧杯。酸式滴定管、锥形瓶、移液管、烧杯、容量瓶。四、试剂EDTA标准溶液（0.02molL）、六亚甲基四胺溶液（200 gL-1）、二甲酚橙（2 gL-1）、HCl（11）。 Bi3，Pb2混合液（约0.015 molL）。 五、实验步骤用移液管移取25.00 mLBi3Pb2溶液3份于250mL锥形瓶中，加入2滴二甲酚橙指示剂，用EDTA标液滴定，当溶液由紫红色恰变为黄色，即为Bi3的终点。根据消耗的EDTA体积V1，计算混合
27、液中Bi3的含量（以gL-1表示）。在滴定Bi3后的溶液中，继续加10mL六亚甲基四胺溶液，溶液呈稳定的紫红色，此时溶液的pH约5-6。用EDTA标准溶液滴定，当溶液由紫红色恰变为黄色，即为终点V2。根据滴定结果，计算混合液中Pb2的含量（以gL-1表示）。平行测定三次。六、数据记录与处理123混合液体积（mL）EDTA读数（第二终点时）EDTA读数（第一终点时）EDTA最初读数（mL）EDTA毫升数V1（mL）EDTA毫升数V2（mL）EDTA浓度（mol/L）计算公式Bi3+含量（mol/L）平均值相对平均偏差计算公式Pb2+含量（mol/L）平均值相对平均偏差思考题：1.描述连续滴定Bi
28、3，Pb2过程中，锥形瓶中颜色变化的情形，以及颜色变化的原因。2.为什么不用NaOH， NaAc或NH3H2O，而要用六亚甲基四胺调节pH到56？3.计算EDTA分别与Bi3，Pb2反应的最高酸度。解释为什么实验在pH1、pH56的酸度下滴定？ 实验七、铁盐中铁含量的测定（重铬酸钾法）一、实验目的1.学会氧化还原滴定法中的预处理方法2掌握K2Cr2O7法测铁的原理和操作。3了解二苯胺磺酸钠指示剂的作用原理。二、实验原理1.有汞法：试样加入浓盐酸加热，趁热用SnCl2溶液将Fe3+全部还原为Fe2+。过量的SnCl2用HgCl2除去，此时溶液中析出Hg2Cl2白色丝状沉淀，主要反应式如下：2FeCl4-+SnCl42-+2Cl-=2FeCl42-+SnCl62- SnCl42-+ 2HgCl2= SnCl62-+ Hg2Cl22.无汞法：试样加入浓盐酸加热，趁热用SnCl2溶液将Fe3+大部分还原为Fe2+。然后以钨酸钠作指示剂用三氯化钛还原至溶液呈蓝色，生成的钨蓝用重铬酸钾除去。预处理反应式如下：2FeCl4-+SnCl42-+2Cl-=2FeCl42-+SnCl62- FeCl4- + TiCl3+Cl-=FeCl42-+ TiCl4（钨蓝出现）为了增大滴定突跃范围，在预处理后的溶液中加入H2SO4-H3PO4混合酸，用水
