工科分析化學(xué)實驗(冶金)

1、實驗一 分析化學(xué)基本操作練習(xí)實驗?zāi)康模?. 了解電子分析天平的使用方法，初步掌握減量法的稱樣方法及數(shù)據(jù)的記錄方法；2. 掌握滴定管、移液管、容量瓶的使用方法；3. 練習(xí)滴定分析基本操作和滴定終點(diǎn)的判別。分析天平的稱量練習(xí)一. 儀器與試劑儀器：電子天平、瓷坩堝、表面皿、稱量瓶。試劑：金剛砂試樣。二. 步驟1. 準(zhǔn)備兩只潔凈干燥并編有號碼的瓷坩堝，按電子天平的使用方法中的步驟分別稱出它們的重量W4和W5，并作好記錄。2. 將裝有試樣的稱量瓶在電子天平上進(jìn)行稱量，記下重量W1，取出稱量瓶傾出試樣0.20.3g于上述已稱出重量的第一只瓷坩堝中，并稱出稱量瓶和剩余試樣的重量，設(shè)為W2，則W1-W2即為試

2、樣的重量；第一份試樣稱好后，再傾出第二份試樣于另一只瓷坩堝中，稱出稱量瓶加剩余試樣的重量，設(shè)為W3，W2-W3即為第二份試樣的重量。3. 分別稱出兩個“瓷坩堝+試樣”的重量，記為W4和W5。4. 結(jié)果檢驗及數(shù)據(jù)記錄：（1）檢查W1-W2是否等于第一只瓷坩堝中增加的重量；W2-W3是否等于第二只瓷坩堝中增加的重量：如不相等，求出差值，要求稱量的絕對差值小于0.5mg （2）再檢查倒入瓷坩堝中的兩份試樣的質(zhì)量是否合乎要求（即在0.20.3g）之間。如不符合要求，分析原因并繼續(xù)再稱。5. 數(shù)據(jù)記錄：（g）記錄項目稱量瓶+試樣的重量（倒出前）W1W2稱量瓶+試樣的重量（倒出后）W2W3稱出試樣的重量W

3、1-W2W2-W3瓷坩堝+稱出試樣的重量W4W5瓷坩堝的重量W4W5稱入試樣的重量W4-W4W5-W5絕對差值滴定分析基本操作一. 原理滴定分析是將一種已知準(zhǔn)確濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液滴加到被測試樣的溶液中，直到化學(xué)反應(yīng)完全為止，然后根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度和體積求得被測試樣中組分含量的一種方法。在滴定分析時，一方面要會配置滴定劑溶液并能準(zhǔn)確測定其濃度；另一方面要準(zhǔn)確測量滴定過程中所消耗的滴定劑體積。本實驗以甲基橙為指示劑，用NaOH溶液與HCI溶液互滴，來進(jìn)行滴定分析操作練習(xí)。強(qiáng)酸HCI與強(qiáng)堿NaOH溶液的滴定反應(yīng)，突躍范圍pH約為410，在這一范圍中可采用甲基橙（變色范圍pH3.14.4）指示劑來指示終點(diǎn)

4、。通過測定HCl與NaOH溶液的體積比，來嚴(yán)格訓(xùn)練學(xué)生的滴定分析基本操作，并學(xué)會配置酸堿滴定劑溶液的方法和判別滴定終點(diǎn)的方法。二. 儀器與試劑1. 錐形瓶、細(xì)口瓶、燒杯、量筒2. 酸式滴定管、堿式滴定管3. NaOH（固體）A.R4. 濃HCl AR5. 甲基橙指示劑0.l水溶液三. 步驟1. 酸堿溶液的配制（1）0.1molL鹽酸溶液 用潔凈量杯（或量筒）量取濃HCl約3mL（為什么是3mL？），倒人試劑瓶中，加水稀至300mL，蓋好玻璃塞，搖勻。注意濃HCl易揮發(fā)，應(yīng)在通風(fēng)圍中操作。（2）0.1molL NaOH溶液 用臺平稱取固體NaOH1.3g，置于250ml燒杯中立即加人蒸餾水使之溶

5、解，稍冷卻后轉(zhuǎn)人試劑瓶中，加水稀至300mL，用膠塞塞好瓶口，充分搖勻。2. 酸堿溶液的相互滴定（1）用0.1mol/LNaOH溶液潤洗堿式滴定管23次，每次用510mL溶液潤洗。然后將堿溶液倒入堿式滴定管中，滴定管液面調(diào)節(jié)至0.00刻度。（2）用0.1molL HCI溶液潤洗酸式滴定管23次，每次用510mL溶液潤洗。然后將HCl溶液倒入酸式滴定管中，滴定管液面調(diào)節(jié)至0.00刻度。（3）在250mL錐形瓶中加入約20mLNaOH溶液，2滴甲基橙指示劑，用酸式滴定管中的HCl溶液按附錄滴定管的操作要領(lǐng)進(jìn)行滴定操作練習(xí)，務(wù)必熟練掌握操作。操作過程中，可以不斷補(bǔ)充NaOH和HCl反復(fù)進(jìn)行，直至操作

6、熟練后，再進(jìn)行下一步實驗。（4）以每秒34滴的速度，由堿管中放出 NaOH溶液2025mL于錐形瓶中加入1滴甲基橙指示，用0.1molL HCl溶液滴定至溶液顏色由黃色轉(zhuǎn)變?yōu)槌壬Ｓ浵伦x數(shù)。平行滴定三份。數(shù)據(jù)按下列表格記錄。計算體積比VHCl/VNaOH，要求相對偏差在0.3以內(nèi)。3. 滴定數(shù)據(jù)及結(jié)果：滴定數(shù)據(jù)IIIVNaOH/mLVHCl/mLVHCl/VNaOH平均值VHCl/VNaOH相對偏差/%相對平均偏差%四. 問題討論1. 配制NaOH溶液時，能否用分析天平稱取試劑？為什么？2. 能否直接配制準(zhǔn)確濃度的HCl和NaOH溶液？為什么？3. 本實驗用HCl滴定NaOH采用甲基橙作為指示

7、劑。如果反過來用NaOH滴定HCl時，仍用甲基橙作為指示劑是否合適？為什么？附錄：常用滴定分析儀器及其使用（一）滴定管及滴定操作滴定管是滴定分析時用來準(zhǔn)確測量流出的操作溶液體積的容器。常量分析最常用的是50mL的滴定管，其最小刻度是0.1mL，讀數(shù)可以估計到個數(shù)點(diǎn)后第二位。滴定管一般分為兩種。一種是具塞酸式滴定管；另一種是無塞堿式滴定管。堿式滴定管的一端連接乳膠管；管內(nèi)裝有玻璃珠，以控制溶液的流出，乳膠管下面接一尖嘴玻璃管。酸式滴定管用來裝酸性及氧化性溶液，堿式滴定管用來裝堿性及無氧化性溶液。凡是能與乳膠管起反應(yīng)的溶液，如KMnO4、I2、AgNO3等溶液都不能裝入堿式滴定管。1. 滴定管的準(zhǔn)

8、備A酸式滴定管：（l）使用前，應(yīng)首先檢查旋塞與旋塞套配合是否緊密且旋轉(zhuǎn)自如。如不密合將會出現(xiàn)漏水現(xiàn)象而無法使用。應(yīng)進(jìn)行充分的清洗。根據(jù)沾污的程度，可采用下列方法：a用自來水沖洗；b用滴定管刷蘸合成洗滌劑刷洗，但鐵絲部分不得碰到管壁；C用前法不能洗凈時，可用鉻酸洗液洗。為此，加入510mL鉻酸洗液，邊轉(zhuǎn)動邊將滴定管放平，并將滴定管口對著洗液瓶口，以防洗液撒出。洗凈后將一部分洗液從管口放回原瓶，最后打開旋塞，將剩余的洗液從出口放回原瓶，必要時可加港洗液進(jìn)行浸泡。用各種洗滌劑清洗后，都必須用自來水充分洗凈，并將管外壁擦干。（2）為使旋塞轉(zhuǎn)動靈活并克服漏水現(xiàn)象，需將旋塞涂油（如凡士林油等）。方法如下；

9、取下旋塞未端小橡皮圈并拿出旋塞；用小濾紙片夾在旋塞與旋塞套之間轉(zhuǎn)動吸出并擦干水分，然后用手指均勻地涂一薄層油脂于旋塞兩頭。油脂的用量應(yīng)適當(dāng)，新得太少旋塞轉(zhuǎn)動不靈活，杜易漏水；涂得太多旋塞孔易堵，無法進(jìn)行滴定。除油后將旋塞插入旋塞套中并向同一方向轉(zhuǎn)動旋塞柄，直到旋塞與旋塞套之間的油脂層全部透明為上。最后會上小橡皮圈，此時旋塞應(yīng)轉(zhuǎn)動靈活，油脂層沒有紋絡(luò)。B堿式滴定管：使用前應(yīng)檢查乳膠管和玻璃球是否完好。若膠管巴老化，玻璃球過大（不易操作），或過?。┧瑧?yīng)予更換。減式滴定管的洗滌方法與酸式滴定管相同。需要用鉻酸洗液洗滌時，可除去乳膠管，用塑料乳頭堵塞滴定管下口進(jìn)行洗滌。處理好的滴定管應(yīng)滿足“三不

10、”條件，即不堵、不漏、不掛水珠。2. 滴定操作（1）操作溶液的裝入 將溶液裝入滴定管之前，應(yīng)將試劑瓶中的溶液搖勻，使凝結(jié)在瓶內(nèi)壁上的水珠混入溶液，混勻后的操作溶液應(yīng)直接倒入滴定管中，不得用其它容器來轉(zhuǎn)移。先用操作溶液潤洗液定管內(nèi)壁三次，每次約510mL左右。然后將操作溶液直接倒入滴定管，直至充滿至零刻度以上為止。（2）管嘴氣泡的排除 滿定管充滿操作液后，其出口下部尖嘴部分一般都存有氣泡。堿式滴定管排氣；將堿管垂直地夾在滴定管架上，左手拇指和食指捏住玻璃珠部位，使乳膠管向上彎曲翹起，并捏擠乳膠管，使溶液從管口噴出，即可排出氣泡。如圖2所示。酸式滴定管排氣：右手拿滴定管上部無刻度處，并使滴定管傾斜

11、30o，左手迅速打開旋塞，使溶液沖出管口反復(fù)數(shù)次，即可排出氣泡。（3）酸式滴定管的操作 左手握滴定管，其無名指和小指向手心彎曲，其余二指控制旋塞的轉(zhuǎn)動，如圖3所示。應(yīng)注意，不要向外用力，以免推出旋塞造成漏水，應(yīng)使旋塞稍有一點(diǎn)向手心的回力。當(dāng)然，回力不要過大以免造成旋塞轉(zhuǎn)動困難。轉(zhuǎn)動旋塞控制其開度的大小，則可控制管內(nèi)溶液流出的速度。（4）堿式滴定管的操作 使用減管時，仍以左手握管，其拇指在前，食指在后，其它三個指輔助夾住出口管。用拇指和食指捏住玻璃珠所在部位，向右邊擠乳膠管，使玻璃珠移至手心一測，溶液即可從玻璃珠旁邊的空隙流出，如圖4所示。（5）滴定操作 滴定操作可在錐形瓶中進(jìn)行，并以白瓷板作背

12、景。滴定進(jìn)行時，用右手前三指拿住瓶頸，使瓶底離瓷板約23cm。同時調(diào)節(jié)滴定管的高度，使滴定管的下端伸入瓶口約1cm。左手按前述方法滴加溶液，右手運(yùn)用腦力搖動錐形瓶邊施加邊搖動如圖5所示。滴定操作中應(yīng)注意如下幾點(diǎn)；搖瓶時，應(yīng)使溶液向同一方向作圓周運(yùn)動（左、右旋均可），但如使瓶口接觸滴定管，溶液也不得濺出。滴定時，左手不能離開旋塞任其自流。征意觀察液滴落點(diǎn)周圍溶液的顏色變化。開始時，邊滴邊搖，滴定速度可稍快，但不要使溶液流成“水線”。接近終點(diǎn)時，應(yīng)改為加一滴，搖幾下。最后，每加半滴，即搖動錐形瓶，直至溶液出現(xiàn)明顯的顏色變化。加半滴溶液的方法：微微轉(zhuǎn)動旋塞，使溶液懸掛在出口管嘴上，形成半滴，用錐形瓶

13、內(nèi)壁將其沾落，再用洗瓶以少量蒸餾水沖洗瓶壁。用減管滴加半滴溶液時，應(yīng)先松開拇指與食煉 將懸掛的半滴溶液沾在錐形瓶內(nèi)壁上，然后用蒸餾水沖洗瓶壁。每次滴定最好都從0.00開始，這樣可減少誤差。滴定結(jié)束后，滴定管內(nèi)的剩余溶液應(yīng)棄去，不得將其倒回原瓶，以免沾污整瓶操作溶液。隨即洗凈滴定管，并用蒸餾水充滿全管，備用。（6）滴定管的讀數(shù) 讀數(shù)時，用手拿住滴定管上部無刻度處使其自然下垂保持垂直，并使滴定管內(nèi)形成的彎月面與讀數(shù)人的視線保持水平。對于無色或淺色溶液。應(yīng)讀取彎月面切線位置的讀數(shù)，深色溶液可讀取液面兩側(cè)最高點(diǎn)位置的讀數(shù)。注意初讀數(shù)與終讀數(shù)應(yīng)采用同一標(biāo)準(zhǔn)。讀數(shù)要讀到小數(shù)點(diǎn)后第二位，即要求估計到0.0l

14、mL。（二）移液管的使用移液管是一種用來準(zhǔn)確移取某一固定體積溶液的儀器，較常用的有 5、10、15、25mL等規(guī)格。它的中腰膨大，上下兩端細(xì)長，上端刻有環(huán)形標(biāo)線。在標(biāo)明的溫度下使溶液的彎月面與環(huán)形標(biāo)線相切，并溶液按一定的方法自由流出，則流出溶液的體積與管k標(biāo)明的體積相同。移液管的使用分兩步進(jìn)行。1. 移液管的潤洗：移取溶液前，用吸水紙將洗干凈的移液管的尖端內(nèi)外的水吸凈并擦干，然后用待吸溶液潤洗二次。方法是：用左手自然握住洗耳球，右手的拇指和中指拿住移液管上端，將管尖伸入溶液中，用洗耳球?qū)?zhǔn)移液管上端吸取溶液至移液管體積約四分之一處時，移出、蕩洗、棄之。如此反復(fù)蕩洗二次。2. 移取溶液操作：移取

15、溶液時，將移液管尖插人待吸溶液面不約12cm處用洗耳球吸取溶液，如圖6所示。隨著吸取溶液量的不斷增加，注意調(diào)整管尖插入液面的距離，以免吸空。當(dāng)管中液面升至標(biāo)線以上時，迅速移去吸耳球，同時用右手食指堵住管口，左手改拿盛待吸液的容器。然后，上提移液管使之離開液面，此時右一天食指微微松動，使液面緩慢下降，直到視線平視時彎月面與標(biāo)線相切，立即用食指按緊管口。移開待吸液容器，左手改拿接收溶液的容器，使移液管保持垂直并放入容器中，調(diào)整容器使其內(nèi)壁與管尖緊貼并傾斜成45o角。然后放松右手食指，使溶液自然地順壁流下，如圖 7所示。待液面下降到管失后，等15S左右，移出移液合 除特別注明“吹”字的以外，管尖部位

16、留存的溶液不能吹入接收的容器中。（三）容量瓶及其使用容量瓶是一種細(xì)頸梨形的平底玻璃瓶，具磨口玻璃塞或塑料塞，瓶頸上刻有標(biāo)線。瓶上標(biāo)有它的容積和標(biāo)定時的溫度。當(dāng)溶液充滿至標(biāo)線時，瓶內(nèi)所裝溶液的體積和瓶上標(biāo)明的容積相等。常用的容量瓶有10、25、50、l00、250、500、1000mL等多種規(guī)格，每種規(guī)格又有無色和棕色兩種。容量瓶主要是用來把精密稱量的物質(zhì)準(zhǔn)確地配成一定容積的溶液，或?qū)?zhǔn)確容積的濃溶液稀釋成準(zhǔn)確容積的稀溶液，這一過程稱為“定容”。容量瓶的洗滌原則和方法同前。由固體配制準(zhǔn)確濃度的溶液，通常將團(tuán)體準(zhǔn)確稱量后放入燒壞中，加少量純水（或適當(dāng)溶劑）使其溶解，然后定量地轉(zhuǎn)移到容量瓶中。轉(zhuǎn)移時

17、，用玻棒下端靠住瓶頸內(nèi)壁，使溶液沿瓶壁流下，如圖8所示。溶液流盡后，將燒杯輕輕順玻棒上提，使附在玻棒、燒杯嘴之間的液滴回到燒杯中，（切不可將燒杯隨便拿開，以免有液滴從燒杯嘴外邊流下而損失）。再用洗瓶擠出水流沖洗燒杯數(shù)次，每次按上法將洗滌液完全轉(zhuǎn)移至容量瓶中，然后用純水稀釋（注意；先用水將頸壁處濃溶液沖下）。在加水至接近標(biāo)線時，用滴管加水至彎月面最低點(diǎn)與標(biāo)線相切。蓋緊瓶塞，一手食指壓住瓶塞，用另一手托住瓶底，倒轉(zhuǎn)容量瓶，使瓶內(nèi)氣泡上升到頂部，搖動數(shù)次，再到過來，如此反復(fù)倒轉(zhuǎn)搖動數(shù)次，使瓶內(nèi)溶液充分混合均勻。實驗二 鋁合金中鋁含量的測定一. 實驗?zāi)康?. 掌握鋁合金中鋁含量的測定方法。2. 學(xué)習(xí)和

18、鞏固各種玻璃儀器的正確操作。二. 實驗原理乙二胺四乙酸（簡稱EDTA）是含有羧基和氨基的螯合物，能與鋁形成穩(wěn)定的1:1的螯合物。由于Al3+離子易水解，在酸度不高時，Al3+水解而生成一系列多核羥基配合物，這些多核配合物與EDTA絡(luò)合速度較慢，故不適宜采用直接滴定法測定鋁。采用置換滴定法時，先調(diào)節(jié)pH為34，加入過量的EDTA溶液，煮沸，使Al3+與EDTA絡(luò)合，冷卻后，再調(diào)節(jié)溶液的pH為56，以二甲酚橙為指示劑，用Zn2+鹽標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定過量的EDTA（不計體積）。然后，加入過量的NH4F，加熱至沸，使AlY-與F-之間發(fā)生置換反應(yīng)，并釋放與Al3+等摩爾的EDTA：AlY-6F-2H+AlF

19、63-H2Y2-釋放出來的EDTA再用Zn2+鹽標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至紫紅色，即為終點(diǎn)。試樣中含有Ti4+，Zr4+，Sn4+等離子時，亦同時被滴定，對Al3的測定有干擾。大量Fe3+對二甲酚橙指示劑有封閉作用，故本法不適用于含大量的Fe3+試樣的測定。Fe3+含量不太高時可用此法，但需控制NH4F的用量，否則FeY-會被置換，使結(jié)果偏高。為此，可加入H3BO3，使過量的F-生成BF4-，可防止Fe3+的干擾，同時也防止SnY中的EDTA被置換，因此也可消除Sn4+的干擾。大量Ca2+在pH為56時，也有部分與EDTA絡(luò)合，使測定Al3+的結(jié)果不穩(wěn)定。鋁合金中雜質(zhì)元素較多，通常將試樣經(jīng)HNO3HCl混

20、合酸溶解后進(jìn)行測定。三. 試劑1. HNO3HCl混合酸(HNO3:HCl:水1:1:2)；2. 0.02mol/L EDTA溶液；3. 氨水(1:1)；4. 鹽酸(1:3)；5. 20六次甲基四胺溶液；6. 20NH4F溶液（儲存于塑料瓶中）；7. 0.02mol/L鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液：準(zhǔn)確稱取含鋅99.9以上的純鋅片0.3g于250ml燒杯中，加入約10ml左右的1:1鹽酸，立即蓋上表面皿,待其完全溶解后，用水沖洗表面皿和燒杯內(nèi)壁，將溶液轉(zhuǎn)移至250ml容量瓶中，并用水稀釋至刻度，搖勻。計算其準(zhǔn)確濃度。四. 實驗步驟準(zhǔn)確稱取0.50.55g鋁合金試樣于250ml燒杯中，加入約30ml混合酸，并立即

21、蓋上表面皿，加熱，待試樣完全溶解后，用水沖洗表面皿和杯壁，將溶液轉(zhuǎn)移至500ml容量瓶中，稀釋至刻度，搖勻。用移液管移取10.00ml試液于250ml錐形瓶中，加入約0.02mol/L EDTA溶液30ml，二甲酚橙指示劑2滴，用1:1氨水調(diào)至溶液恰呈紫紅色，然后，滴加1:3的HCl 3滴，將溶液煮沸3min左右，冷卻，加入20六次甲基四胺20ml，此時溶液呈黃色，如不呈黃色，可用HCl調(diào)節(jié)。再補(bǔ)加12滴二甲酚橙指示劑，用鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液由黃色變?yōu)樽霞t色（此時，不計滴定體積）。加入20NH4F溶液10ml，將溶液加熱至微沸，流水冷卻，補(bǔ)加二甲酚橙指示劑1滴，此時溶液呈黃色。若溶液呈紅色，應(yīng)

22、滴加1:3的HCl使溶液呈黃色，再用鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液由黃色變?yōu)樽霞t色，即為終點(diǎn)（由于NH4F會腐蝕玻璃，實驗完畢應(yīng)盡快棄去廢液，清洗儀器）。根據(jù)所消耗的鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，計算Al的百分含量。五. 實驗數(shù)據(jù)及結(jié)果滴定數(shù)據(jù)及結(jié)果稱樣量(g)WZn: W鋁合金：初始讀數(shù)(ml)終點(diǎn)讀數(shù)(ml)滴定消耗的體積(ml)Al的百分含量（）平均值（）相對平均偏差（）六. 問題討論1. 鋁的測定為什么一般不采用EDTA直接滴定法？2. 鋁可溶于NaOH溶液中，問鋁合金可否用NaOH溶液溶解？單用鹽酸作溶劑行嗎？3. 試分析從開始加入二甲酚橙到測定結(jié)束的整個過程中，溶液顏色幾次變紅變黃的原因。4. 為什么加

23、入過量的EDTA后，第一次用鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定時，可以不計消耗的體積？5. 本實驗中，使用的EDTA溶液要不要標(biāo)定？6. 在滴定過程中，為什么要加入六次甲基四胺？7. 為什么通常使用乙二胺四乙酸二鈉鹽配制EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液，而不用二胺四乙酸?實驗三 鐵礦石中鐵含量的測定（無汞定鐵法）一. 實驗?zāi)康?. 掌握K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制及使用；2. 學(xué)習(xí)礦石試樣的酸溶法；3. 學(xué)習(xí)K2Cr2O7法測定鐵的原理及方法；4. 對無汞定鐵有所了解，增強(qiáng)環(huán)保意識；5. 了解二苯胺磺酸鈉指示劑的作用原理。二. 實驗原理用HCl溶解分解鐵礦石后，在熱HCl溶液中，以甲基橙為指示劑，用SnCl2將Fe3+還原至Fe

24、2+，并過量12滴。經(jīng)典方法是用HgCl2氧化過量的SnCl2，去除Sn2+的干擾，但HgCl2造成環(huán)境污染，本實驗采用無汞定鐵法。還原反應(yīng)為使用甲基橙指示SnCl2還原Fe3+的原理是：Sn2+將Fe3+還原完全后，過量的Sn2+可將甲基橙還原為氫化甲基橙而褪色，不僅指示了還原的終點(diǎn)，Sn2+還能繼續(xù)使氫化甲基橙還原成N，N-二甲基對苯二胺和對氨基苯磺酸，過量的Sn2+則可以消除。反應(yīng)為以上反應(yīng)為不可逆的，因而甲基橙的還原產(chǎn)物不消耗K2Cr2O7。HCl溶液濃度應(yīng)控制在4 molL-1，若大于6 molL-1，Sn2+會先將甲基橙還原為無色，無法指示Fe3+的還原反應(yīng)。HCl溶液濃度低于2m

25、olL-1，則甲基橙褪色緩慢。滴定反應(yīng)為滴定突躍范圍為0.931.34V，使用二苯胺磺酸鈉為指示劑時，由于它的條件電位為0.85V，因而需要加入H3PO4使滴定過程中生成的Fe3+生成Fe(HPO4)2-，從而降低Fe3+/Fe2+電對的電位，使突躍范圍變成0.711.34V，指示劑可以在此范圍內(nèi)變色，同時也消除了FeCl4-黃色對終點(diǎn)觀察的干擾，Sb(V)，Sb(III)干擾本實驗，不應(yīng)存在。三. 主要試劑和儀器1. SnCl2 10% 10g SnCl2 H2O溶于40mL濃熱HCl溶液中，加水稀釋至100mL。2. SnCl2 5%3. H2SO4-H3PO4混酸 將15 L濃H2SO4

26、緩慢加至70 mL水中，冷卻后加入 15 mL濃H3PO4混勻。4. 甲基橙 1 gL-15. 二苯胺磺酸鈉 2 gL-16. K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液 c =0.05000 molL-1 將K2Cr2O7在150180干燥2 h，置于干燥器中冷卻至室溫。用減量法準(zhǔn)確稱取0.61290.01（0.6029-0.6229）g K2Cr2O7于小燒杯中，加水溶解，定量轉(zhuǎn)移至250 mL容量瓶中，加水稀釋至刻度，搖勻。四. 實驗步驟準(zhǔn)確稱取鐵礦石粉1.01.2 g于250 mL燒杯中，用少量水潤濕，加入25mL濃HCl溶液，蓋上表面皿，在通風(fēng)柜中低溫加熱分解試樣，若有帶色不溶殘渣，可滴加2030滴（或

27、約8滴管） 100 g L-1SnCl2助溶。試樣分解完全時，殘渣應(yīng)接近白色（SiO2），用少量水吹洗表面皿及燒杯壁，冷卻后轉(zhuǎn)移至250 ml容量瓶中，稀釋至刻度并搖勻。移取試樣溶液25.00 mL于錐形瓶中，加20 mL1:1鹽酸溶液，加熱近沸，加入6滴甲基橙，趁熱邊搖動錐形瓶邊逐滴加入5% SnCl2還原Fe3+。溶液由橙變紅，再慢慢滴加5% SnCl2至溶液變?yōu)榈凵贀u幾下直至粉色褪去。（如果剛加入SnCl2紅色立即褪去，說明5% SnCl2已經(jīng)過量，可補(bǔ)加1滴甲基橙，以除去稍過量的SnCl2，此時溶液若呈現(xiàn)淺粉色，表明SnCl2已不過量。）立即用流水冷卻，加50 mL蒸餾水，20

28、mL硫磷混酸，4滴二苯胺磺酸鈉，立即用K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定到穩(wěn)定的紫紅色為終點(diǎn)，平行測定3次，計算礦石中鐵的含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。五. 思考題1. K2Cr2O7為什么可以直接稱量配制準(zhǔn)確濃度的溶液？2. 分解鐵礦石時，為什么要在低溫下進(jìn)行？如果加熱至沸會對結(jié)果產(chǎn)生什么影響？3. SnCl2還原Fe3+的條件是什么？怎么控制SnCl2不過量？4. 以K2Cr2O7溶液滴定Fe3+時，加入H3PO4的作用是什么？5. 本實驗中甲基橙起什么作用？實驗四 分光光度法測定鋁合金中鐵的含量一. 實驗?zāi)康?. 了解分光光度法的基本原理。2. 掌握用分光光度法測定鐵的原理與方法。3. 了解分光光度計的構(gòu)造

29、學(xué)習(xí)其使用方法。二. 實驗原理有色溶液受到可見光的照射，會對可見光中某一波長的單色光產(chǎn)生較強(qiáng)烈的吸收，這種現(xiàn)象稱為物質(zhì)對光的選擇性吸收。在定量分析中，選用適當(dāng)?shù)娘@色劑與樣品的被測組份發(fā)生顯色反應(yīng)，使其轉(zhuǎn)化成有色溶液，再用分光光度計測定該溶液在某一特定波長單色光條件下的吸光度值。那么，樣品中被測組份的量與吸光度值之間，存在著確定的對應(yīng)關(guān)系，即遵循郎伯比爾定律： Abc式中：A吸光度值；被測溶液的摩爾吸光系數(shù)；b液層厚度；c被測物質(zhì)的濃度。根據(jù)這一關(guān)系，運(yùn)用適當(dāng)?shù)臏y定方法，即可求出樣品中被測組份的含量。本實驗采用鄰二氮菲作為顯色劑，測定鋁合金中鐵的含量。鄰二氮菲（Phen）又稱鄰菲啰啉，是測定鐵的

30、一種優(yōu)良顯色劑，在pH29的條件下，F(xiàn)e2+與鄰二氮菲生成橘紅色絡(luò)合物Fe（Phen）2+反應(yīng)式如下：其lgK穩(wěn)21.3，508=1.1104Lmol-1cm-1，max510nm，F(xiàn)e3+還原反應(yīng)：2 Fe3+2NH4OHHCl2 Fe2+N2+2H2O+4H+2Cl-測定時，用NaAc控制溶液的pH值為56之間。Bi3+，Cd2+，Hg2+，Ag+，Zn2+等離子與鄰二氮菲生成沉淀，Ca2+，Cu2+，Ni2+等離子與鄰二氮菲生成有色絡(luò)合物，對測定產(chǎn)生干擾。鋁合金試樣中基體元素為Al，共存元素有Cu，Mg，F(xiàn)e，Si，Mn，Cr，Ti等。其中Cu2+可與鄰二氮菲生成有色絡(luò)合物干擾測定，因此

31、，在加入鹽酸羥胺還原Fe3+時，可適當(dāng)增加用量，將Cu2+還原成Cu+使之不與鄰二氮菲顯色，從而消除干擾。本實驗采用標(biāo)準(zhǔn)曲線法測定鐵的含量。三. 儀器與試劑1. 可見分光光度計。2. 鋁合金試樣溶液（使用前面實驗溶解配制的樣品）。3. 20g/ml鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液：準(zhǔn)確稱取0.8634g分析純NH4Fe(SO4)212H2O,置于一燒杯中，用30ml 2mol/L HCl溶液溶解后移入500ml容量瓶中，以去離子水稀釋至刻度，搖勻。4. 100g/L鹽酸羥胺溶液:100g鹽酸羥胺溶于1L去離子水中，該溶液不穩(wěn)定，需現(xiàn)用現(xiàn)配。5. 1.0g/L鄰二氮菲溶液:稱取1.0g鄰二氮菲置于一燒杯中，先用少量無

32、水乙醇(約50ml左右)將其溶解，然后用去離子水稀釋至1000ml。6. 1mol/L NaAc溶液。四. 實驗步驟1. 測量波長的選擇和標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作在6個50mL容量瓶中，用吸量管分別加入0.0mL，1.0mL，2.0mL，3.0mL，4.0mL，5.0mL 20g/mL鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液，各容量中均加入1mL鹽酸羥胺溶液，搖均。再加入3mL鄰二氮菲溶液和10mLNaAc溶液，用水稀釋至刻度，搖均。以試劑空白(即加入0.0mL鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液的試液，以下同)為參比溶液，以加入5.0mL 20g/ml鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液的試液為測量溶液，用1cm比色皿，在470540nm之間，每隔10nm測定一次吸光度，在最大吸收

33、峰附近，每隔5nm測定一次吸光度。在坐標(biāo)紙上，以波長為橫坐標(biāo)，吸光度A為縱坐標(biāo)，繪制A與關(guān)系吸收曲線。從吸收曲線上選擇測定Fe的適宜波長，一般選用最大吸收波長max。然后，在最大吸收波長條件下，以試劑空白為參比溶液，測量各溶液的吸光度。以鐵含量為橫坐標(biāo)，吸光度A為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。2. 鐵含量的測定用移液管移取鋁合金試樣溶液10.0mL于50mL容量瓶中，加入1mL鹽酸羥胺溶液，搖勻。在加入3mL鄰二氮菲溶液和10mL NaAc溶液，用水稀釋至刻度，搖勻。在最大吸收波長條件下，用1cm比色皿，以試劑空白為參比溶液，測量該溶液的吸光度，根據(jù)吸光度值從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查出并計算鐵的含量。最后求出鋁合

34、金試樣中鐵的百分含量。五. 數(shù)據(jù)記錄及實驗結(jié)果1. 吸收曲線（A）的繪制：（nm）A2. 最大吸收波長：max3. 標(biāo)準(zhǔn)曲線（A-C）的繪制及鐵含量的測定：溶液 1# 2# 3# 4# 5# 鋁合金試樣CA4. 根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，計算鋁合金中Fe的百分含量。六. 問題討論1. 鄰二氮菲分光光度法測定鐵的適宜條件是什么？2. 怎樣用分光光度法測定試樣中的全鐵（總鐵）和亞鐵的含量？試擬出一簡單步驟。3. 測定過程中，加入試劑的順序能否任意改變？為什么？4. 本實驗量取各種試劑時應(yīng)分別采用何種量器較為適合？為什么？實驗五 原子吸收光譜法測定鋁合金中銅和鎂的含量一. 實驗?zāi)康?. 學(xué)習(xí)原子吸收分光光度法的

35、基本原理2. 了解原子吸收分光光度計的基本結(jié)構(gòu)及其使用方法3. 掌握用標(biāo)準(zhǔn)加入法測定鋁合金中銅和鎂含量的方法二. 實驗原理原子吸收光譜法是原子光譜法的重要組成部分，是一種適用于微量和痕量元素分析的儀器分析方法。這種方法的分析過程為：光源（空心陰極燈、氙弧燈等）產(chǎn)生的特征輻射經(jīng)過樣品原子化區(qū)（火焰、石墨爐等）特征輻射會被待測元素基態(tài)原子所吸收，由輻射的減弱程度求得試樣中待測元素的含量。當(dāng)試樣組成復(fù)雜，配制的標(biāo)準(zhǔn)溶液與試樣組成之間存在較大差別時，常采用標(biāo)準(zhǔn)加入法。本實驗亦采用標(biāo)準(zhǔn)加入法。該法是在數(shù)個容量瓶中加入等量的試樣，分別加入不同量（倍增）的標(biāo)準(zhǔn)溶液，用適當(dāng)溶液稀釋至一定體積后，依次測出它們的

36、吸光度。以加入標(biāo)樣的質(zhì)量（g）為橫坐標(biāo)，相應(yīng)的吸光度為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，如圖所示。圖中橫坐標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)曲線延長線的交點(diǎn)至原點(diǎn)的距離即為容量瓶中所含試樣的質(zhì)量（g），從而求得試樣的含量。本法適用于鋁及鋁合金總銅量和鎂量的測定。測定范圍：銅0.0055.00，鎂0.0055.00。三. 儀器與試劑原子吸收分光光度計，空氣壓縮機(jī)，銅空心陰極燈，鎂空心陰極燈。銅標(biāo)準(zhǔn)儲備液：稱取銅1.0000g（含銅量99.95）置于250mL燒杯中，加入5mL濃硝酸，蓋上表面皿，緩慢加熱至試樣完全溶解，冷卻。將溶液移入1000mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻，此溶液1.00mL含1.0mg銅。銅標(biāo)準(zhǔn)使用液：移取10

37、0.0mL銅標(biāo)準(zhǔn)儲備液于1000mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻。此溶液1.00mL含0.1mg銅。鎂標(biāo)準(zhǔn)儲備液：稱取1.0000g鎂（含鎂量99.95）置于250mL燒杯中，加入200mL水和30mL6molL的鹽酸，待試樣完全溶解后，移入1000mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻。此溶液1.00mL含1.0mg鎂。鎂標(biāo)準(zhǔn)使用液：移取100.0mL鎂標(biāo)準(zhǔn)儲備液于1000mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻。此溶液1.00mL含0.1mg鎂。氯化鍶溶液：稱取15g氯化鍶（SrCl26H2O）置于250mL燒杯中，加入200mL水，溶解后，移入試劑瓶中，用水稀釋至500mL，搖勻。此溶液1.0m

38、L含10mg鍶。四. 實驗步驟：準(zhǔn)確稱取0.1g鋁合金試樣于150mL燒杯中，加入10mL混合酸，并立即蓋上表面皿，加熱，待試樣完全溶解后，用水沖洗表面皿和杯壁，將溶液轉(zhuǎn)移至100mL容量瓶中，稀釋至刻度，搖勻。（或用實驗中測定鋁含量后剩的試液代替）。分別取試樣溶液1.00mL于4個50mL容量瓶中，依次加入銅標(biāo)準(zhǔn)溶液（0.1mgmL）0、0.50、1.00、2.00mL，鎂標(biāo)準(zhǔn)溶液（0.1mg/mL）0、0.10、0.20、0.40mL，加入5mL氯化鍶溶液（10mg/mL），用去離子水定容，搖勻。另取一個50mL容量瓶，加入5mL氯化鍶溶液（10mg/mL），用去離子水定容，搖勻。此液為空

39、白溶液。調(diào)節(jié)原子吸收分光光度計，選擇空氣乙炔貧燃型火焰，分別用銅空心陰極燈和鎂空心陰極燈作光源，燈電流分別為5mA和3mA，波長分別為324.7nm和285.2nm。待電路和氣路系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定后，每次用空白溶液（必要時做全程序空白）調(diào)零，依次測定各瓶溶液的吸光度值。五. 數(shù)據(jù)處理及計算：根據(jù)所測得的結(jié)果，繪制AC圖，查出待測元素的質(zhì)量m（g）。分析結(jié)果的計算：C（）m1V1Vm10-6100m1從工作曲線上查得的試樣量（g）；V1取樣體積（ml）；V試樣總體積（ml）；m試樣量（g）。六. 問題討論：1.原子吸收光譜法具有哪些特點(diǎn)？2.采用標(biāo)準(zhǔn)加入法進(jìn)行定量分析有什么優(yōu)點(diǎn)？3.測定鎂時，為什么要

40、加入氯化鍶？它的作用是什么？實驗六 水樣中微量氟的測定一. 原理：離子選擇電極是一種電化學(xué)傳感器，它將溶液中特定離子的活度轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電位，氟離子選擇電極(簡稱氟電極)是由電極薄膜(LaF3單晶片)，內(nèi)參比電極(Ag-AgCl)和內(nèi)參比溶液(0.1molL或0.001molL LaF+0.1 molL NaCl溶液)等部分組成。由LaF3單晶制成的電極薄膜，對溶液中游離的氟離子濃度具有良好的選擇性，當(dāng)氟電極插入溶液中時，電極薄膜對F-離子產(chǎn)生響應(yīng)，在膜和溶液間產(chǎn)生一定的膜電位：氟電極與甘汞電極在待測溶液中組成原電池，其電位差：用離子選擇電極測量的是溶液中離子活度，而通常定量分析需要測量的是離子

41、的濃度，不是活度，所以必須控制試液的活度。如果測量試液的離子強(qiáng)度不變時，離子的活度系數(shù)為一定值，則：E與F-離子的濃度CF-的對數(shù)值呈直線關(guān)系，因此，為了測定F-離子的濃度，常在標(biāo)準(zhǔn)溶液與試樣溶液中同時加入相等的，足夠量的惰性電解質(zhì)作為總離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)緩沖溶液，使它們的總離子強(qiáng)度相同。當(dāng)F-離子的濃度在110-6molL范圍內(nèi)時，氟電極電位與pF(F-離子的濃度的負(fù)對數(shù))呈直線關(guān)系，可用標(biāo)準(zhǔn)曲線法或標(biāo)準(zhǔn)加入法進(jìn)行測定。標(biāo)準(zhǔn)加入法是先測定試樣的E1，然后將一定量的F-標(biāo)準(zhǔn)溶液加入此試樣中，再測定E2，利用下式公式計算出氟的含量：式中：C為增加的F-濃度，S為電極的響應(yīng)斜率，即標(biāo)準(zhǔn)曲線的斜率，S又叫

42、作級差(濃度改變10倍所引起的E值變化)，在理論上， (250C，n=1時，S59mv/pF)實際測定值與理論值常有出入,因此最好進(jìn)行測定，以免引入誤差。測定最簡單的方法是借稀釋一倍的方法以測得實際響應(yīng)斜率。即測出E2的溶液，用水稀釋一倍，然后再測定E3，則電極在試液中的實際響應(yīng)斜率為：用離子選擇性電極測量氟時，最適宜的pH范圍為58。pH值過低，H+離子與部分F-離子形成HF或HF2-，降低F-離子的濃度；pH值過高，LaF3單晶膜與OH-離子發(fā)生交換作用而使溶液中的F-離子濃度增加。氟電極的最大優(yōu)點(diǎn)是選擇性好。除能與F-離子生成穩(wěn)定絡(luò)合物或難溶沉淀的元素（如Al，F(xiàn)e，Zr，Th，Ca，M

43、g，Li及稀土元素等）會干擾測定（通常可用檸檬酸，EDTA，DCTA，磺基水揚(yáng)酸及磷酸鹽等掩蔽）外，高達(dá)103倍的Cl-，Br-，I-，SO42-，HCO3-，NO3-，AC-，C2O42-及C4H4O62等陰離子均不干擾。加入總離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)緩沖液（TISAB），可以起到控制一定的離子強(qiáng)度和酸度，以及掩蔽干擾離子等作用。二. 儀器與試劑：1. pH-3C型酸度計，電磁攪拌器；2. 氟電極，飽和甘汞電極；3. 陽離子交換樹脂柱；4. 10-2mol/L NaF溶液；5. 總離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)緩沖溶液（TISAB）：溶解12g檸檬酸鈉，58gNaCl，57mL冰醋酸，用6mol/LNaOH溶液調(diào)節(jié)pH值

44、為5.05.5之間，稀釋至1000mL；6. 6mol/LNaOH溶液。三. 步驟：1. 電極的準(zhǔn)備（1）氟電極使用前在盛有10-3mol/L NaF溶液內(nèi)浸泡12小時，進(jìn)行活化；甘汞電極在去離子水浸泡45小時，再向甘汞電極內(nèi)加入飽和KCl溶液。（2）轉(zhuǎn)動酸度計前面板至要求角度，將氟電極，甘汞電極插在電極夾上，把電極夾裝在電磁攪拌器的電極立桿上。氟電極插頭插入酸度計后面的電極插口上，甘汞電極引線連接在接線柱上，將儀器接上電源，按下電源按鈕，預(yù)熱20分鐘，選擇開關(guān)置mv檔。（3）用去離子水清洗電極到空白電位，即洗到氟電極在去離子水的電位為-350mv以下。2. 標(biāo)準(zhǔn)加入法測定F-（1）準(zhǔn)確吸取1

45、0.00mL水樣于100mL容量瓶中。向容量瓶內(nèi)滴加6 mol/L NaOH，至pH為47，加入10mL TISAB溶液，用去離子水稀釋至刻度，搖勻，取50mL于燒杯中，測定E1。（2）在上述試液中，準(zhǔn)確加入0.5mL濃度約為10-2mol/L的F-標(biāo)準(zhǔn)溶液，混勻，繼續(xù)測定E2。（3）在測定過E2的試液中，加入5mL TISAB及45mL去離子水，混勻，測定E3。根據(jù)測定結(jié)果，計算出水樣中氟離子的濃度。四. 實驗數(shù)據(jù)記錄：電位值 試液（E1） 加標(biāo)后(E2) 稀釋一倍后(E3) E(mv)五. 問題討論：1. 用氟電極測定F-濃度的原理是什么？2. 氟電極測得的是F-濃度還是活度？如果要測定F-的濃度，應(yīng)該怎么辦？3. TISAB溶液應(yīng)包含哪些組分？各組