分析化學(xué)-標(biāo)準(zhǔn)溶液的配置和儀器的使用示例

分析化學(xué)標(biāo)準(zhǔn)溶液的配置和儀器使用示例本章導(dǎo)引本章重點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)溶液的配置與標(biāo)定本章難點(diǎn)（1）EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的配置和標(biāo)定（2）PH值測定法PART01標(biāo)準(zhǔn)溶液的配置與標(biāo)定PART02EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的配置與標(biāo)定PART03酸度計(jì)的使用及注意事項(xiàng)目錄CONTENTS標(biāo)準(zhǔn)溶液的配置與標(biāo)定1PART01標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制與標(biāo)定一.標(biāo)準(zhǔn)溶液及基準(zhǔn)物質(zhì)定義

標(biāo)準(zhǔn)溶液是指已知準(zhǔn)確濃度的溶液，它是滴定分析中進(jìn)行定量計(jì)算的依據(jù)之一。能用于直接配制標(biāo)準(zhǔn)溶液的物質(zhì)，稱為基準(zhǔn)物質(zhì)或基準(zhǔn)試劑，它是用來確定某一溶液準(zhǔn)確濃度的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制與標(biāo)定作為基準(zhǔn)物質(zhì)必須符合下列要求：（1）試劑必須具有足夠高的純度，一般要求其純度在99.9%以上，所含的雜質(zhì)應(yīng)不影響滴定反應(yīng)的準(zhǔn)確度。（2）物質(zhì)的實(shí)際組成與它的化學(xué)式完全相符，若含有結(jié)晶水（如硼砂Na2B4O7.10H2O），其結(jié)晶水的數(shù)目也應(yīng)與化學(xué)式完全相符。（3）試劑應(yīng)該穩(wěn)定。例如，不易吸收空氣中的水分和二氧化碳，不易被空氣氧化，加熱干燥時(shí)不易分解等。（4）試劑最好有較大的摩爾質(zhì)量，這樣可以減少稱量誤差。常用的基準(zhǔn)物質(zhì)有純金屬和某些純化合物，如Cu,Zn,Al,Fe和K2Cr2O7，Na2CO3,MgO,KBrO3等，它們的含量一般在99.9%以上，甚至可達(dá)99.99%。標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制與標(biāo)定

注意：有些高純試劑和光譜純試劑雖然純度很高，但只能說明其中雜質(zhì)含量很低。由于可能含有組成不定的水分和氣體雜質(zhì)，使其組成與化學(xué)式不一定準(zhǔn)確相符，致使主要成分的含量可能達(dá)不到99.9%，這時(shí)就不能用作基準(zhǔn)物質(zhì)。標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制與標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制與標(biāo)定的一般規(guī)定：1．配制及分析中所用的水及稀釋液，在沒有注明其它要求時(shí)，系指其純度能滿足分析要求的蒸餾水或離子交換水。2．工作中使用的分析天平、滴定管、容量瓶及移液管等均需較正。3．標(biāo)準(zhǔn)溶液規(guī)定為20℃時(shí)，標(biāo)定的濃度為準(zhǔn)（否則應(yīng)進(jìn)行換算）。4．在標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制中規(guī)定用“標(biāo)定”和“比較”兩種方法測定時(shí)，不要略去其中任何一種，而且兩種方法測得的濃度值之相對誤差不得大于0.2％，以標(biāo)定所得數(shù)字為準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制與標(biāo)定5．標(biāo)定時(shí)所用基準(zhǔn)試劑應(yīng)符合要求，含量為99.95-100.05%，換批號時(shí)，應(yīng)做對照后再使用?；鶞?zhǔn)試劑需定期的進(jìn)行期間核查。6．配制標(biāo)準(zhǔn)溶液所用藥品應(yīng)符合化學(xué)試劑分析純級。7．配制0.02（M）或更稀的標(biāo)準(zhǔn)溶液時(shí)，應(yīng)于臨用前將濃度較高的標(biāo)準(zhǔn)溶液，用煮沸并冷卻水稀釋。8．碘量法的反應(yīng)溫度在15－20℃之間。標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制與標(biāo)定二、配制標(biāo)準(zhǔn)溶液的方法1.直接配制法用分析天平準(zhǔn)確地稱取一定量的物質(zhì)，溶于適量水后定量轉(zhuǎn)入容量瓶中，稀釋至標(biāo)線，定容并搖勻。根據(jù)溶質(zhì)的質(zhì)量和容量瓶的體積計(jì)算該溶液的準(zhǔn)確濃度。例如：氯化鈉、葡萄糖、K2Cr2O7（重鉻酸鉀）、KBrO3（溴酸鉀）等。很多儀器分析中用到的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)配制的標(biāo)準(zhǔn)溶液，如三聚氰胺、苯甲酸、維生素類，這些都是通過直接配制法進(jìn)行制備相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)溶液。標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制與標(biāo)定配制步驟：溶解--轉(zhuǎn)移--洗滌--定容--搖勻標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制與標(biāo)定2.間接配制法（標(biāo)定法）需要用來配制標(biāo)準(zhǔn)溶液的許多試劑不能完全符合上述基準(zhǔn)物質(zhì)必備的條件。例如：NaOH極易吸收空氣中的二氧化碳和水分，純度不高；市售鹽酸中HCl的準(zhǔn)確含量難以確定，且易揮發(fā)；KMnO4和Na2S2O3等均不易提純，且見光分解，在空氣中不穩(wěn)定等。因此，這類試劑不能用直接法配制標(biāo)準(zhǔn)溶液，只能用間接法配制，即先配制成接近于所需濃度的溶液，然后用基準(zhǔn)物質(zhì)（或另一種物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)溶液）來測定其準(zhǔn)確濃度。這種確定其準(zhǔn)確濃度的操作稱為標(biāo)定。標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制與標(biāo)定在常量組分的測定中，標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度大致范圍為0.01mol/L至1mol/L，通常根據(jù)待測組分含量的高低來選擇標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度的大小。例如：配制0.1mol/LHCl標(biāo)準(zhǔn)溶液，先用一定量的濃HCl加水稀釋，配制成濃度約為0.1mol/L的稀溶液，然后用該溶液滴定經(jīng)準(zhǔn)確稱量的無水Na2CO3

基準(zhǔn)物質(zhì)，直至兩者定量反應(yīng)完全，再根據(jù)滴定中消耗HCl溶液的體積和無水Na2CO3

的質(zhì)量，計(jì)算出HCl溶液的準(zhǔn)確濃度。大多數(shù)無法通過直接配制的標(biāo)準(zhǔn)溶液的準(zhǔn)確濃度是通過標(biāo)定的方法確定的。標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制與標(biāo)定間接法配制的標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定過程標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制與標(biāo)定基準(zhǔn)物質(zhì)干燥后的組成干燥條件℃標(biāo)定對象舉例名稱化學(xué)式碳酸鈉Na2CO3Na2CO3270─300鹽酸、硫酸鄰苯二甲酸氫鉀KHC8H4O4KHC8H4O4105─110氫氧化鈉氫氧化鉀重鉻酸鉀K2Cr2O7K2Cr2O7140─150硫代硫酸鈉溴酸鉀KBrO3KBrO3130還原劑草酸鈉Na2C2O4Na2C2O4105-110KMnO4氧化鋅ZnOZnO775-825EDTA氯化鈉NaClNaCl500─600AgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制與標(biāo)定為了提高標(biāo)定的準(zhǔn)確度，標(biāo)定時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：⑴標(biāo)定單人應(yīng)平行測定，至少重復(fù)4次，并要求測定結(jié)果的相對偏差不大于0.2%，雙人8平行測定。⑵為了減少測量誤差，稱取基準(zhǔn)物質(zhì)的量不應(yīng)太少，最少應(yīng)稱取0.15ｇ以上；同樣滴定到終點(diǎn)時(shí)消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積也不能太小，最好在30-40ｍL之間。⑶配制和標(biāo)定溶液時(shí)使用的量器，如滴定管，容量瓶和移液管等，在必要時(shí)應(yīng)校正其體積，并考慮溫度的影響。標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制與標(biāo)定⑷標(biāo)定好的標(biāo)準(zhǔn)溶液應(yīng)該妥善保存，避免因水分蒸發(fā)而使溶液濃度發(fā)生變化。(5)有些不夠穩(wěn)定，如見光易分解的AgNO3和

KMnO4等標(biāo)準(zhǔn)溶液應(yīng)貯存于棕色瓶中，并置于暗處保存。(6)能吸收空氣中二氧化碳并對玻璃有腐蝕作用的強(qiáng)堿溶液，最好裝在塑料瓶中，并在瓶口處裝一堿石灰管，以吸收空氣中的二氧化碳和水。(7)對不穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)溶液，久置后，在使用前還需重新標(biāo)定其濃度。EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的配置和標(biāo)定2PART02實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.

配制0.01mol·L-1EDTA二鈉鹽的標(biāo)準(zhǔn)溶液。

2.

練習(xí)用純CaCO3作為基準(zhǔn)物質(zhì)來標(biāo)定EDTA二鈉鹽的標(biāo)準(zhǔn)溶液。3.

熟悉鈣指示劑的使用及其終點(diǎn)變化。實(shí)驗(yàn)原理EDTA是一種很好的氨羧絡(luò)合劑，它能和許多種金屬離子生成很穩(wěn)定的絡(luò)合物，所以廣泛用來滴定金屬離子。EDTA難溶于水，實(shí)驗(yàn)用的是它的二鈉鹽（Na2EDTA）。標(biāo)定EDTA溶液常用的基準(zhǔn)物有金屬Zn、ZnO、CaCO3等，為求標(biāo)定與滴定條件一致，可減少系統(tǒng)誤差。本實(shí)驗(yàn)配制的EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液，用來測定水硬，所以選用CaCO3作為基準(zhǔn)物。實(shí)驗(yàn)原理標(biāo)定EDTA溶液用“鈣指示劑”作為指示劑。鈣指示劑在溶液pH值為12~14的條件下顯藍(lán)色，能和Ca2+生成穩(wěn)定的紅色絡(luò)合物。當(dāng)用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定時(shí)，Ca2+與EDTA生成無色的絡(luò)合物，當(dāng)接近化學(xué)計(jì)算點(diǎn)時(shí)，已與指示劑絡(luò)合的金屬離子被EDTA奪出，釋放出指示劑，溶液即顯示出指示劑的游離顏色，當(dāng)溶液從紅色變?yōu)樗{(lán)色，即為滴定終點(diǎn)。反應(yīng)式如下：

CaIn

+

Y

CaY

+

In

（紅色）（無色）

（無色）（藍(lán)色）實(shí)驗(yàn)原理標(biāo)定EDTA溶液常用的基準(zhǔn)物有Zn、ZnO、CaCO3、Bi、Cu、MgSO4

7H2O等。藍(lán)色酒紅色酒紅色藍(lán)色實(shí)驗(yàn)儀器與試劑Na2EDTA（固體A.R.）CaCO3基準(zhǔn)試劑鎂鹽溶液（溶解lgMgSO4·7H2O于水中，稀釋至200mL）6mol·L-1HCL

6mol·L-1NaOH混合鈣指示劑（以1gNaCL鈣指示劑和100g

混勻，并研成細(xì)粉）實(shí)驗(yàn)儀器:

分析天平及常規(guī)滴定分析玻璃儀器實(shí)驗(yàn)步驟1.配制0.01mol·L-1EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液

在臺秤上稱取Na2EDTA1.6g，溶解于200mL水中，稀釋至400mL，如溶液混濁，應(yīng)該過濾。然后轉(zhuǎn)移至1000mL小口瓶中，搖勻，貼上標(biāo)簽。2.

配制0.01mol·L-1標(biāo)準(zhǔn)鈣溶液

準(zhǔn)確稱取110oC干燥的CaCO3基準(zhǔn)試劑0.35~0.40g（稱準(zhǔn)至0.1mg）于250mL燒杯中，用少量水潤濕，蓋以表面皿。從杯嘴內(nèi)緩緩加入6mol·L-1HCL10~20mg，加熱溶解。溶解后將溶液轉(zhuǎn)入250mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻，計(jì)算其準(zhǔn)確濃度。乙二胺四乙酸二鈉3.

EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的標(biāo)定

用移液管移取25mL標(biāo)準(zhǔn)鈣溶液，加入250mL錐形瓶中，加入約25mL水，2mL鎂鹽溶液，2~3mL6mol·L-1NaOH和約10mg（米粒大?。┾}指示劑，搖動(dòng)錐形瓶，使指示劑溶解，溶液呈明顯紅色，用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定溶液由紅色變?yōu)樗{(lán)色，即為終點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理根據(jù)所耗EDTA溶液的體積和CaCO3質(zhì)量，計(jì)算出EDTA溶液的準(zhǔn)確濃度，平行做三份。記錄格式自擬。EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度的計(jì)算注意事項(xiàng)1.CaCO3基準(zhǔn)試劑加HCL溶解時(shí)，速度要慢，以防激烈反應(yīng)產(chǎn)生CO2氣泡，而使CaCO3溶液飛濺損失。2.絡(luò)合滴定反應(yīng)進(jìn)行較慢，因此滴定速度不宜太快，尤其臨近終點(diǎn)時(shí)，更應(yīng)緩慢滴定，并充分搖動(dòng)。滴定應(yīng)在30~40oC進(jìn)行，若室溫太低，應(yīng)將溶液略加熱。pH值測定法3PART03pH值測定法簡述pH值測定法是測定水溶液中氫離子活度的一種方法。pH值即水溶液中氫離子活度(以每1000毫升中摩爾數(shù)計(jì)算)的負(fù)對數(shù)。pH＝-log[H+]在25℃時(shí)，水溶液的pH值等于7為中性，小于7為酸性，大于7為堿性。pH值測定法簡述常用的對氫離子敏感的電極(簡稱指示電極)有：pH玻璃電極、氫電極、醌—?dú)漉姌O與銻電極等；參比電極有甘汞電極、銀—氯化銀電極等。最常用的電極為玻璃電極與飽和甘汞電極。現(xiàn)已廣泛使用將指示電極與參與電極組合為一體的復(fù)合電極。pH值測定法簡述復(fù)合電極pH值測定法簡述復(fù)合電極pH值測定法簡述pH值測定法各國藥典均有收載。除另有規(guī)定外，水溶液的pH值應(yīng)以玻璃電極為指示電極、飽和甘汞電極為參比電極的酸度計(jì)進(jìn)行測定。酸度計(jì)應(yīng)定期檢定，確保精密度和準(zhǔn)確度符合要求。酸度計(jì)

酸度計(jì)是專為應(yīng)用玻璃電極，測定pH值而設(shè)計(jì)的一種電子電位計(jì)。它是基于由溶液與電極組成的電池的電動(dòng)勢與pH值的關(guān)系，即在25℃時(shí)，電池電動(dòng)勢每變化0．059V時(shí)(由能斯特方程演算得出的值)，相當(dāng)于pH值變化1個(gè)單位的原理設(shè)計(jì)而成。酸度計(jì)

酸度計(jì)主要由pH測量電池(由一對電極與溶液組成)和pH指示器(電位計(jì))兩部分組成。玻璃電極的電位隨溶液中的氫離子濃度變化而發(fā)生變化，稱為指示電極；甘汞電極為參比電極，具有穩(wěn)定的已知電位，作為測定時(shí)的比較標(biāo)準(zhǔn)。酸度計(jì)

酸度計(jì)

玻璃電極是在一支厚玻璃管下端接一個(gè)特殊材料玻璃球膜，其下端薄膜的厚度約為0．2mm。由于玻璃球膜表面情況不完全相同，?？蓽y出幾毫伏到30毫伏的電位差，這就是常說的玻璃電極的不對稱電位。pH計(jì)上的定位調(diào)節(jié)主要是為了消除不對稱電位而設(shè)計(jì)的。甘汞電極是由汞、甘汞糊和氯化鉀溶液組成。pH值測定方法1、測定之前，按各品種項(xiàng)下的規(guī)定，選擇兩種標(biāo)準(zhǔn)緩沖液(pH值相差約3個(gè)單位)，使供試液的pH值處于二者之間。2、開機(jī)通電預(yù)熱數(shù)分鐘，調(diào)節(jié)零點(diǎn)與溫度補(bǔ)償(有的可能不需調(diào)零)，選擇與供試液pH值較接近的標(biāo)準(zhǔn)緩沖液進(jìn)行校正(定位)，使儀器讀數(shù)與標(biāo)示pH值一致；再用另一種標(biāo)準(zhǔn)緩沖液進(jìn)行核對，誤差應(yīng)不大于土0．02pH單位。pH值測定方法如大于此偏差，則應(yīng)仔細(xì)檢查電極，如已損壞，應(yīng)更換；否則，應(yīng)調(diào)節(jié)斜率，使儀器讀數(shù)與第二種標(biāo)準(zhǔn)緩沖液的標(biāo)示pH值相符合。重復(fù)上述定位與核對操作，直至不需調(diào)節(jié)儀器，讀數(shù)與兩標(biāo)準(zhǔn)緩沖液的標(biāo)示pH值相差不大于0．02pH單位。pH值測定方法按規(guī)定取樣或制備樣品，置小燒杯中，用供試液淋洗電極數(shù)次，將電極浸入供試液中，輕搖供試液平衡穩(wěn)定后，進(jìn)行讀數(shù)。對弱緩沖液(如水)的測定要特別注意，先用鄰苯二甲酸氫鉀標(biāo)準(zhǔn)緩沖液校正儀器后，更換供試液進(jìn)行測定，并重新取供試液再測，直至pH值的讀數(shù)在1分鐘內(nèi)改變不超過土0．05單位為止；然后再用硼砂標(biāo)準(zhǔn)緩沖液校正儀器，再如上法測定；二次pH值的讀數(shù)相差應(yīng)不超過0．1，取二次pH讀數(shù)的平均值為其pH值。不同溫度時(shí)標(biāo)準(zhǔn)緩沖液的pH值溫度℃草酸三氫鉀標(biāo)準(zhǔn)緩沖液鄰苯二甲酸氫鉀標(biāo)準(zhǔn)緩沖液磷酸鹽標(biāo)準(zhǔn)緩沖液硼砂標(biāo)準(zhǔn)緩沖液氫氧化鈣標(biāo)準(zhǔn)緩沖液（25℃）0510152025303540455055601.671.671.671.671.681.681.681.691.691.701.711.721.724.014.004.004.004.004.004.014.024.034.044.064.084.096.986.956.926.906.886.866.856.846.846.836.836.836.849.649.409.339.289.239.189.149.109.079.049.018.998.9613.4313.2113.0012.8112.6312.4512.2912.1311.9811.8411.7111.5711.45pH值測定注意事項(xiàng)1、配制標(biāo)準(zhǔn)緩沖液與供試液用水，應(yīng)是新沸放冷除去二氧化碳的蒸餾水或純化水pH值應(yīng)在5．5一7．0)，并應(yīng)盡快使用，以免二氧化碳重新溶入，造成測定誤差。2、標(biāo)準(zhǔn)緩沖液最好新鮮配制，在抗化學(xué)腐蝕、密閉的容器中一般可保存2～3個(gè)月，如發(fā)現(xiàn)有混濁、發(fā)霉或沉淀等現(xiàn)象，不能繼續(xù)使用。pH值測定注意事項(xiàng)3、供試液的pH值大于9.5時(shí)，應(yīng)選用適宜的無鈉誤差的玻璃電極(如鋰玻璃電極，或稱高堿玻璃電極）進(jìn)行測定。一般在測定強(qiáng)堿溶液時(shí)，操做應(yīng)盡量快，以免與溶液接觸，侵蝕玻璃膜，用完后立即用水沖洗。有些電極反應(yīng)速度較慢，尤其測定某些弱電解質(zhì)(如水)時(shí)，必須將供試液輕搖均勻，平衡穩(wěn)定后再進(jìn)行讀數(shù)。4、儀器讀數(shù)開關(guān)、玻璃電極的導(dǎo)線插頭與電極架均應(yīng)保持干燥，潮濕易引起漏電，接觸不良易使讀數(shù)不穩(wěn)。pH值測定注意事項(xiàng)5、注意操作環(huán)境溫度，溫度對電極電位影響較大，一般應(yīng)在5-40℃測定，溫度補(bǔ)償調(diào)節(jié)鈕的緊固螺絲是經(jīng)過校準(zhǔn)的，切勿使其松動(dòng)，否則應(yīng)重新校準(zhǔn)。6、玻璃電極的球膜極易破損，切勿觸及硬物。有時(shí)破損后從外觀辨別不出來，可用放大鏡仔細(xì)觀察，或用不同的緩沖液核對其電極響應(yīng)。有時(shí)雖未破損，但玻璃球膜內(nèi)的溶液發(fā)生混在一定條件下與濃度呈線性關(guān)系，故還可以用來測定含量。pH值測定注意事項(xiàng)7、新玻璃電極應(yīng)在水中浸泡24小時(shí)后再用，以穩(wěn)定其不對稱電位，降低電阻。平時(shí)測定結(jié)束后，電極應(yīng)浸泡在水中(或飽和氯化鉀溶液中)，下次使用時(shí)可以很快平衡使用。玻璃電極球泡中的緩沖液不應(yīng)有氣泡，應(yīng)與內(nèi)參比電極接觸。8、在電極架上應(yīng)高于甘汞電極，以免觸及容器。甘汞電極中應(yīng)充滿飽和氯化鉀溶液，不得有氣泡隔斷溶液，鹽橋中應(yīng)保持有少量氯化鉀晶體，但不可結(jié)塊堵塞陶瓷滲出孔。pH值測定實(shí)驗(yàn)舉例課后習(xí)題4PART04第一題作為基準(zhǔn)物質(zhì)必須符合下列要求（）A、試劑必須具有足夠高的純度，一般要求其純度在99%以上，所含的雜質(zhì)應(yīng)不影響滴定反應(yīng)的準(zhǔn)確度。B、物質(zhì)的實(shí)際組成與它的化學(xué)式完全相符，若含有結(jié)晶水