无机化学实验讲义[武汉科技大学无机化学教研室].doc

无机化学实验讲义[武汉科技大学无机化学教研室].doc 无机化学实验讲义武汉科技大学无机化学教研室 前 言 无机化学实验讲义是大一化学实验教材，全书共选入19个实验，实验内容包括:基本操作训练;无机物的提取、制备方法;配合物的合成方法;元素及其化合物性质及未知物鉴别;综合设计实验等。本书有配套的实验 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 本。 本讲义是以武汉钢铁学院《大学一年级化学实验讲义》(1995年2月)为蓝本，根据近十年使用情况，在实验内容选择和实验教学方法的设计中，充分注意结合化学实验的特点和实验学时的限制，体现了对学生既能进行具体的实验指导又能启发他们积极思维创新。 本书凝聚了历年来从事无机化学实验教学的老师们和实验技术人员的辛勤劳动，兄弟院校的宝贵教学经验和历届学生的教学实践给我们很多有益的启示，谨致谢意。 本书由周华、屈小英策划并组织编写，余高奇、陈阳、孙少学、刘秀然等人参加了编写。同时，在本书的编写过程中得到了王玲老师的大力帮助，并提出了大量的参考意见，在此表示忠心的感谢。 因编写者水平有限，书中如有不确切之处，请广大读者不吝指正。 编者 2005年9月 目 录 绪论„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 一、无机化学实验目的„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 二、无机化学实验的学习方法„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 三、实验室工作规则„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2 四、实验室工作中的安全操作„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2 五、实验中意外事故的处理„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 六、无机化学实验的基本操作„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 七、化学计算中的有效数字„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„12 实验一 酸碱滴定„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„16 实验二 由粗食盐制备试剂级氯化钠„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„17 实验三 分析天平的使用„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„19 实验四 弱酸电离常数的测定—pH值法 „„„„„„„„„„„„„„„„„„23 实验五 解离平衡和沉淀反应„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„26 实验六 离子交换法测定CaSO的溶度积„„„„„„„„„„„„„„„„„„28 4 实验七 氧化还原反应„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„30 实验八 缓冲作用和氧化还原性的验证„„„„„„„„„„„„„„„„„„„32 实验九 硫、氮的化合物„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„33 实验十 配位化合物的生成和性质„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„35 实验十一 铬、锰及其化合物„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„37 实验十二 铁、钴、镍及其化合物„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„39 实验十三 铜、锌及其化合物„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„41 实验十四 物质鉴别及混合离子的分离鉴定„„„„„„„„„„„„„„„„„„44 实验十五 三价铁离子与磺基水杨酸配合物的组成和稳定常数的测定„„„„„„„45 实验十六 邻菲啰啉分光光度法测定铁的含量„„„„„„„„„„„„„„„„„49 实验十七 牛奶酸度和钙含量的测定„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„51 实验十八 硫代硫酸纳的制备„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„53 实验十九 碱式碳酸铜的制备„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„54 附表1 鉴定阳离子的主要化学反应„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„56 附表2 两酸两碱系统分离鉴定离子示意图„„„„„„„„„„„„„„„„„57 绪 论 化学是一门以实验为基础的学科，许多化学理论和规律是对大量实验资料进行分析、概括、综合和总结而形成的。实验又为理论的完善和发展提供了依据。 化学实验是化学教学中一门独立课程，其目的不仅是传授化学知识，更重要的是培养学生的能力和优良素质，通过化学实验课学生应受到下列训练:掌握基本操作，正确使用仪器，取得正确实验数据，正确 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 和处理实验数据以及表达实验结果;认真观察实验现象进而分析判断、逻辑推理和得出结论;正确设计实验(包括选择实验方法、实验条件、所需仪器、设备和试剂等)和解决实际问题;通过查阅手册，工具书和其他信息源获得信息。把培养学生实事求是的科学态度、勤俭节约的优良作风、相互协作的精神和勇于开拓的创新意识始终贯穿于整个实验教学中。 一、无机化学实验目的 1. 使学生通过实验获得感性知识，巩固和加深对无机化学基本理论、基础知识的理解，进一步掌握常见元素及其化合物的重要性质和反应规律，了解无机化合物的一般提纯和制备方法。 2. 对学生进行严格的化学实验基本操作和基本技能的训练，学会使用一些常用仪器。 3. 培养学生独立进行实验、组织与设计能力。例如，细致观察与记录实验现象，正确测定与处理实验数据的能力，正确阐述实验结果的能力等。 4. 培养学生严谨的科学态度、良好的实验作风和环境保护意识。 无机化学实验课还为学生学习后续课程、参与实际工作和科学研究打下良好的基础。 二、无机化学实验的学习方法 要达到上述目的，不仅要有正确的学习态度，还需要有正确的学习方法。做好无机化学实验必须掌握如下几个环节: 1. 预习 实验前的预习，是保证做好实验的一个重要环节。预习应达到下列要求: ? 阅读实验教材和教科书中的有关内容; ? 明确实验的目的; ? 了解实验内容、有关原理、步骤、操作过程和实验时应注意的地方; ? 认真思考实验前应准备的问题; ? 写好预习报告。 2. 实验 学生应遵守实验室规则，接受教师指导，根据实验教材上所规定的方法、步骤和试剂用量来进行操作，并应做到下列几点: ? 认真操作，细心观察，把观察到的现象或实验数据如实地详细记录在实验报告中。 ? 如果发现实验现象和理论不符合，应认真检查其原因，并细心地重做实验。 ? 实验中遇到疑难问题而自已难以解释时，可请教师解答。 1 ? 在实验过程中应该保持肃静，严格遵守实验室工作规则。 3. 实验报告 做完实验后，应解释实验现象，并作出结论，或根据实验数据进行处理和计算，独立完成实验报告，交指导教师审阅。若有实验现象，解释、结论、数据等不符合要求，应重做实验或重写报告。实验报告书写时应字迹端正，简明扼要，整齐清洁。 三、实验室工作规则 进入实验室后，一切都要遵照实验室工作规则，应做到: 1. 遵守纪律，保持肃静，集中思想，认真操作。 2. 仔细观察各种现象，并如实地详细记录在实验报告中。 3. 实验时应保持实验室和桌面清洁整齐，废纸、火柴梗和废液等应倒在废物缸内，严禁倒入水槽内，以防水槽淤塞和腐蚀，碎玻璃应放在废玻璃箱内回收。 4. 爱护国家财物，小心使用仪器和实验室设备，注意节约水和电。 5. 使用药品时应注意下列几点; ? 药品应按规定量取用，如果书中未规定用量，应注意节约，尽量少用。 ? 取用固体药品时，注意勿使其撒落在实验台上。 ? 药品自瓶中取出后，不应倒回原瓶中，以免带入杂质而引起瓶中药品变质。 ? 试剂瓶用过后，应立即盖上塞子，并放回原处，以免和其它瓶上的塞子搞错，混入杂质。 ? 同一滴管在未洗净时，不应在不同的试剂瓶中吸取溶液。 ? 实验教材中规定在实验做过后要回收的药品，都应倒入回收瓶中。 6. 使用精密仪器时，必须严格按照操作规程进行操作，细心谨慎，避免粗枝大叶而损坏仪器。如发现仪器有故障，应立即停止使用并报告指导教师，及时排除故障。 7. 实验后，应将仪器洗刷干净，放回规定的位置、整理好桌面，把实验台揩净，并打扫地面，最后检查水龙头是否关紧。电插头或闸刀是否拉开。实验室内一切物品(仪器药品和产物等)不得带离实验室。离开实验室前，需经指导教师签字。 四、实验室工作中的安全操作 在实验过程中，每个人都应注意安全，具体做到: 1. 一切有毒气体或有恶臭的物质的实验，都应在通风橱中进行。 2. 一切易挥发的或易燃的物质的实验，都应在离火较远的地方进行，并应尽可能在通风橱中进行。 3. 使用酒精灯，应随用随点，不用时盖上灯罩。不要用已点燃的酒精灯去点燃别的酒精灯，以免酒精溢出而失火。 4. 加热试管时，不要将试管口指向自已和别人，也不要俯视正在加热的液体，以免溅出的液体把人烫伤。 5. 在闻瓶中气体的气味时，鼻子不能直接对着瓶口(或管口)，而应用手把少量气体轻轻扇向自已的鼻孔。 6. 浓酸、浓碱具有强腐蚀性，切勿溅在衣服、皮肤、尤其眼睛上。稀释浓硫酸时，应将浓硫酸慢慢地注入水中，并不断搅动，切勿将水注入浓硫酸中、以免产生局部过热， 2 使浓硫酸溅出，引起灼伤。 7. 每次实验后，应把手洗净，方可离开实验室。 五、实验中意外事故的处理 在实验中如果不慎发生意外事故，不要慌张，应沉着、冷静，迅速处理。具体如下: 1. 烫伤:可用高锰酸钾或苦味酸溶液揩洗灼烧处，再搽上凡士林或烫伤油膏。 2. 受强酸腐伤:应立即用大量水冲洗，然后搽上碳酸氢钠油膏或凡士林。 3. 受浓碱腐伤:应立即用大量水冲洗，然后用柠檬酸或硼酸饱和溶液洗涤，再搽上凡士林。 4. 割伤:应立即用药棉揩净伤口，搽上龙胆紫药水，再用纱布包扎。如果伤口较大，应立即到医务室医治。 5. 火灾:如酒精、苯或醚等引起着火时，应立即用湿布或沙土等扑灭;如火势较大，可使用CCl灭火器或CO泡沫灭火器，但不可用水扑救，因水能和某些化学药品(如金42 属钠)发生剧烈的反应而引起更大的火灾。如遇电气设备着火，必须使用CCl灭火器，4绝对不可用水或CO泡沫灭火器。 2 6. 遇有触电事故，首先应切断电源，然后在必要时，进行人工呼吸。 六、无机化学实验的基本操作 1(玻璃仪器的洗涤 为了使实验结果正确，必须将仪器洗涤干净，一般洗法如下: ? 试管(或烧杯)用自来水刷洗干净后再用少量蒸馏水漂洗1—2次。 ? 如果用水洗刷不干净时，需用去污粉擦洗(注意，有刻度仪器不用去污粉需用肥皂水刷洗)。然后再用自来水洗干净，最后用蒸馏水漂洗l一2次。洗涤干净的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ，器壁能均匀地被水所润湿而不沾附水珠(如图1.1)。 ? 对一些容积精确形状特殊不便 刷洗的仪器，可用洗液(浓硫酸和重铬酸 钾饱和溶液等体积配制成)清洗，方法是 往仪器内加入少量洗液，将仪器倾斜慢 慢转动，使内壁全部为洗液湿润，反复 操作数次后把洗液倒回原瓶，然后用自 来水清洗，最后用蒸馏水漂洗二次。 2(酒精灯的使用 酒精灯的温度，可达400—500?; 酒精灯的使用法:酒精灯一般是玻璃制的，其灯罩带有磨口;不用时，必须将灯罩罩上，以免酒精挥发。酒精易燃，使用时必须注意安全。 点燃时，应该用火柴点燃，切不可用点燃着的酒精灯直接去点燃，否则灯内的酒精会洒出，引起燃烧而发生火灾。熄灭酒精灯的火焰时，切勿用嘴去吹，只要将灯罩盖上即可使火焰熄灭，然后再提起灯罩;待灯口稍冷再盖上灯罩，这样可以防止灯口破裂。 酒精灯内酒精快用完时，必须及时加添。酒精灯内需要添加酒精时，应把火焰熄灭， 3 2然后再把酒精加入灯内，但应注意灯内酒精不能装得太满，一般不超过其总容量的。 3 3(加热方法 3.1 液体加热 当加热液体时，液体不宜超过容器总容量的一半。加热方式有两种。 3.1.1 直接加热 (1) 加热试管中的液体时，一般可直接在火焰上加热(图l.4)。在火焰上加热试管时，应注意以下几点: ? 应该用试管夹夹持试管的中上部。试管应稍微倾斜;管口向上，以免烧坏试管夹。 ? 应使液体各部分受热均匀，先加热液体的中上部，再慢慢往下移动，同时不停地上下移动，不要集中加热某一部分，否则将使液体局部受热骤然产生蒸气，液体被冲出管外。 ? 不要将试管口对着别人或自己，以免溶液溅出时把人烫伤。 (2) 在烧杯、烧瓶等玻璃仪器中加热液体时，玻璃仪器必须放在石棉网上(图1.5)，否则容易因受热不均而破裂。 3.1.2 水浴加热 如果要在一 定范围温度下进 行较长时问的加 热，则可使用水 浴(图1.6)、蒸气 浴(图1.7)或砂 4 浴等。水浴或蒸气浴是具有可移动的同心圆盖的铜制水锅[也可用烧杯代替(图1.6)]。砂浴是盛有细砂的铁盘。应当指出:离心试管由于管底玻璃较薄，不宜直接加热应在热水浴中加热。 3.2 固体加热 ? 加热试管中的固体:加热试管中的固体时，必须使试管口稍微向下倾斜、以免凝结在试管上的水珠流到灼热的管底，而使试管炸破。试管可用试管夹夹持起来加热，有时也可用铁夹固定起来加热(图1.9)。 ? 加热较多的固体时，可把固体放在蒸发皿中进行，但应注意充分搅拌，使固体受热均匀。蒸发皿、坩埚灼热时，可放在泥三角上(图l.10)。如需移动，则必须用坩埚钳夹取。 注意:试管、烧杯、烧瓶、瓷蒸发皿等器皿能承受一定的温度，但不能骤冷或骤热、因此，加热前必须将器皿外壁的水擦干，加热后，不能立即与潮湿的物体接触。 4(试剂的取用 4.1 固体试剂的取用 固体试剂需用清洁干燥的药匙取用;药匙的两端为大小两个匙，取大量固体时用大匙，取少量固体时用小匙(取用的固体要放入小试管时，必须用小匙)。 4.2 液体试剂取用 ? 从试剂瓶取用试剂，用左手持量筒(或试管)，并用大姆指指示所需体积刻度处。右手持试剂瓶(注意:试剂标签应向手心避免试剂沾污标签)，慢慢将液体注入量筒到所指刻度(图1.11)。读取刻度时，视线应与液体凹面的最低处保持水平(图1.12)。倒完后，应将试剂瓶口在容器壁上靠一下，再将瓶子竖直，以免试剂流至瓶的外壁。如果是平顶塞子，取出后应倒置桌上，如瓶塞顶不是扁平的，可用食指和中指(或中指和无名指)将瓶塞夹住(或放在洁净的表面皿上)，切不可将它横置桌上。取用试剂后应立即盖上原来的瓶塞，把试剂瓶放回原处，并使试剂标签朝外，应根据所需用量取用试剂，不必多取， 5 如不慎取出了过多的试剂，只能弃去，不得倒回或放回原瓶。以免沾污试剂。 ? 从滴瓶中取用少量试剂。瓶上装有滴管的试剂瓶称作滴瓶。滴管上部装有橡皮头，下部为细长的管子。使用时，提起滴管，使管口离开液面，用手指紧捏滴管上部的橡皮头，以赶出滴管中的空气，然后把滴管，伸入试剂瓶中，放开手指，吸入试剂。再提起滴管将试剂滴入试管或烧杯中。 使用滴瓶时，必须注意下列各点: ? 将试剂滴入试管中时，可用无名指和中指夹住滴管，将它悬空地放在靠近试管口的上方(图1.13)，然后用大姆指和食指掐捏橡皮 头，使试剂滴入试管中。绝对禁止将滴管伸入试 管中。否则，滴管的管端将很容易碰到试管壁上 面沾附了其他溶液。以致使试剂被污染。 ? 滴瓶上的滴管只能专用，不能和其他滴瓶 上的滴管搞错。因此，使用后，应立即将滴管插 回原来的滴瓶中。 ? 滴管从滴瓶中取出试剂后，应保持橡皮头 在上，不要平放或斜放，以免试液流入滴管的橡 皮头。 5(沉淀的分离和洗涤 5.1 过滤法 当溶液中有沉淀而又要把它与溶液分离时，常用过滤法; ? 普通过滤(常压过滤):普通过滤中最常用的过滤器是贴有滤纸的漏斗。先将滤纸 。(标对析两次(若滤纸不是圆形的，此时应剪成扇形)拨开一层即成圆锥形，内角适成60准的漏斗内角为60，若漏斗角度不标准应适当改变滤纸折叠的 角度，使能配合所用漏斗)，一面是三层，一面是一层(图1.14)。 再把这圆锥形滤纸平整地放入干净的漏斗中(漏斗宜干，若需先 用水洗涤干净可在洗涤后，再用滤纸碎 片擦干)，使滤纸与漏斗壁靠紧，用左手图,.,,　滤纸的折法食指按住滤纸(图1.15)，右手持洗瓶挤 水使滤纸湿润，然后用清洁玻璃捧轻压，使之紧贴在漏斗壁上， 此时滤纸与漏斗应当密合，其间不应留有空气泡。一般滤纸边应图1.15 用手指按住滤纸低于漏斗边3—5毫米，将漏斗放在漏斗架上，下面承以接受滤液的容器，使漏斗颈末端与容器壁接触，过滤时采用倾析法，即过滤前不要搅拌溶液，过滤时先将上层清液沿着玻捧靠近三层滤纸这一边(注意玻璃捧端不接触滤纸)慢慢倾入漏斗中，然后将沉淀转移到滤纸上，这样不使沉淀物堵塞滤孔，可 节省过滤时间，倾入溶液时，应注意使液面低于滤纸边缘约1厘 米，切勿超过滤纸边缘(图1.16)，过滤完毕后，从洗瓶中挤出少 量水淋洗盛放沉淀的容器(图1.17) 及玻捧(玻捧未洗前不能随便 放在桌子上)，洗涤液也必须全部滤入接受器中，如果需过滤的混 合物中含有能与滤纸作用的物质(如浓硫酸)，则可用石棉或玻璃 6 图1.16 过滤 丝在漏斗中铺成薄层作为滤器; ? 吸滤法过滤(减压过滤或抽气过滤)，为了 加速过滤，常用吸滤法过滤。吸滤装置如图1.18所 示;它由吸滤瓶1;布氏漏斗2;安全瓶3;和水压 真空抽气管(亦称水泵)4组成。水泵一般是装在实验 室中的自来水龙头上。 图1.17 淋洗 布氏滤斗是瓷质的，中间为具有许多小孔的瓷板，以便使溶液通过滤纸从小孔流出。布氏漏斗必须装在橡皮塞上，橡皮塞的大小应和吸滤瓶的口径相配合，橡皮塞塞进吸滤瓶的部分一般不超过整个橡皮塞高度的1,2。如果橡皮塞太小而几乎能全部塞进吸滤瓶，则在吸滤时整个橡皮塞将被吸进吸滤瓶而不易取出。 吸滤瓶的支管用橡皮管和安全瓶的短管相连接，而安全瓶的长管则和水泵相连接， 安全瓶的作用是防止水泵中的水产生溢流而倒灌入吸滤瓶中(这是因为在水泵中的水压有变动时，常会使水溢流出来，在发生这种情况时，可将吸滤瓶和安全瓶拆开，将安全瓶中的水倒出;再重新把它们连接起来。如不要滤液，也可不用安全瓶。 吸滤操作，必须按照下列步骤进行、 ? 做好吸滤前准备工作，检查装置: a) 安全瓶的长管接水泵，短管接吸滤瓶; b) 布氏漏斗的颈口应与吸滤瓶的支管相对，便于吸滤。 ? 贴好滤纸:滤纸的大小应剪得比布氏漏斗的内径略小，以能恰好盖住瓷板上的所有小孔为度。先由洗瓶挤出少量蒸馏水润湿滤纸，微启水龙头，稍微抽吸。使滤纸紧贴在漏斗的瓷板上，然后开大水龙头进行抽气过滤。 ? 过滤时，应该用倾析法，先将澄清的溶液沿玻璃棒倒入漏斗中，滤完后再将沉淀移入滤纸的中间部分。 ? 过滤时，吸滤瓶内的滤液面不能达到支管的水平位置。否则滤液将被水泵抽出。因此，当滤液快上升至吸滤瓶的支管处时，应拔去吸滤瓶上的橡皮管，取下漏斗，从吸滤瓶的上口倒出滤液后再继续吸滤，但须注意，从吸滤瓶的上口倒出滤液时，吸取滤瓶的支管必须向上。 ? 在吸滤过程中、不得突然关闭水龙头，如欲取出滤液，或需要停止吸滤(应先将吸滤瓶支管的橡皮管拆下，然后再关上水龙头，否则水将倒灌，进入安全瓶。 7 ? 在布氏漏斗内洗涤沉淀时，应停止吸滤，让少量洗涤剂缓慢通过沉淀，然后进行吸滤。 ? 为了尽量抽干漏斗上的沉淀，最后可用一个平顶的试剂瓶塞挤压沉淀。 过滤完后，应先将吸滤瓶支管的橡皮管拆下再关闭水龙头，再取下漏斗;将漏斗的颈口朝上，轻轻敲打漏斗边缘，即可使沉淀脱离漏斗，落入预先准备好的滤纸上或容器中。 ? 洗涤沉淀时(图1.19)，先让烧杯中的沉淀充分沉降，然后将上层清液沿玻璃棒小心倾入另一容器或漏斗中，或将上层清液倾去，让沉淀留在烧杯中。由洗瓶吹入蒸馏水，并用玻璃棒充分搅动，然后让沉淀沉降，用上面同样的方法将清液倾出，让沉淀仍留在烧杯中。再由洗瓶吹入蒸馏水进行洗涤。这样重复数次。 这样洗涤沉淀的好处是:沉淀和洗涤液能很好地混合，杂质容易洗净;沉淀留在烧杯中，只倾出上层清液过滤，滤纸的小孔不会被沉淀堵塞，洗涤液容易过滤，洗涤沉淀的速度较快。 5.2 离心分离法 少量溶液与沉淀的混合物可用离心机进行离心分离以代替过滤操作简单而迅速，常用的离心机有手摇式(图1.20)和电动式(图1.21)两种。 将盛有溶液和沉淀的混合物的离心管放入离心机的试管套筒内，如果离心机是手摇的，插上摇柄，然后按顺时针方向摇转。起动时要慢，逐渐加快，停止离心操作时，必须先取下摇柄，试管套管自然停止转动，不可用手去按住离心机的轴，否则不仅易损坏离心机，且因骤然停止会使已沉淀物又翻腾起来。 为了防止由于两支管套中重量不均衡所引起的振动而造成轴的磨损，必须在放入离心管的对面位置上，放一同样大小的试管，内中装有与混合物等体积的水，以保持平衡(电动离心机的使用方法和注意事项与手摇式离心机基本相同)。 离心操作完毕后，从套管中取出离心试管，再取一小滴管，先捏紧其橡皮头，然后插入试管中，插入的深度以尖端不接触沉淀为限(图1.22)。然后慢慢放松捏紧的橡皮头，吸出溶液，移去。这样反复数次，尽可能把溶液移去，留下沉淀。 如要洗涤试管中存留的沉淀，可由洗瓶挤入少量蒸馏水，用玻璃棒搅拌，再进行离心沉降后按上法将上层清液尽可能地吸尽。重复洗涤沉淀2—3次。 8 6. 滴定操作 滴定操作中需使用容量瓶、移液管和滴定管等。与量筒相比，容量瓶、移液管和滴定管有较高的精确度，容积在100毫升以下的这些滴定仪器的精度一般可到0.01毫升。 6.1 容量瓶 容量瓶主要是用来精确地配制一定体积和一定浓度的溶液的量器，如果是用浓溶液(尤其是浓硫酸)配制稀溶液，应先在烧杯中加入少量去离子水，将一定体积的浓溶液沿玻璃棒分数次慢慢地注入水中，每次注入浓溶液后，应搅拌之。如果是用固体溶质配制溶液，应先将固体溶质放入烧杯中用少量去离子水溶解，然后，将杯中的溶液沿玻棒小心地注入容量瓶中(图1.23)，再从洗瓶中挤出少量水淋洗烧杯及玻璃棒2—3次，并将每次淋洗的水注入容量瓶中。最后，加水到标准线处。但需注意，当液面将接近标准线时，应使用滴管小心地逐滴将水加到标线处(注意:观察时视线、液面与标线均应在同一水平面上)。塞紧瓶塞，将容量瓶倒转数次(此时必须用手指压紧瓶塞，以免脱落)，并在倒转时加以摇荡，以保证瓶内溶液浓度上下各部分均匀。瓶塞是磨口的，不能张冠李戴，一般可用橡皮圈系在瓶颈上。 6.2 滴定管 滴定管主要是滴定时用作精确量度液体的量器，刻度由上而下，与量筒刻度相反。常用滴定管的容量限度为50毫升，刻度为0.1毫升，而读数可估计到0.01毫升。 a b c 滴定管的阀门有两种(图1.24)，一种是玻璃活塞(a)，另一种是装在橡皮管中的玻璃 9 小球(b)，对前者，旋转玻璃活塞(切勿将活塞横向移动，以致活塞松开或脱出，使液体从活塞旁边漏失)，可使液体沿活塞当中的小孔流出;对后者，用大姆指与食指稍微捏挤 玻璃小球旁侧的橡皮管，使之形成一缝隙(c)(液体即可从缝隙流出。若要量度对玻璃有浸蚀作用的液体如碱液，只能使用带橡皮管的滴定管(碱式滴定管)。若要量度能浸蚀橡皮的液体如KMnO、AgNO溶液等，则必须使用带玻璃塞的滴定管(酸式滴定管)。 43 6.3 滴定管的使用 ? 洗涤:使用滴定管前先用自来水洗，再用少量蒸馏水淋洗2-3次，每次约5—6mL，洗净后，管的内壁上不应附着有液滴，如果有液滴需用肥皂水或洗液洗涤，再用自来水，蒸馏水洗涤，最后用少量滴定用的待装溶液洗涤二次，以免加入滴定管内的待装溶液被附于壁上的蒸馏水稀释而改变浓度。 ? 装液:将待装溶液加入滴定管中到刻度“0”以上，开启旋塞或挤压玻璃圆球，把滴定管下端的气泡逐出，然后把管内液面的位置调节到刻度”0”。把滴定管下端的气泡逐出的方法如下:如果是酸式滴定管，可使滴定管倾斜(但不要使溶液流出)，启开旋塞，气泡就容易被流出的溶液逐出;如果是碱式滴定管，可把橡皮管稍弯向上(图1.25()，然后挤压玻璃圆球，气泡也可被逐出。 ? 读数:常用滴定管的容量为50mL，每一大格为1mL，每一小格为0.1mL，管中液面位置的读数可读到小数后两位，如34.43mL。读数时，滴定管应保持垂直。视线应与管内液体凹面的最低处保持水平，偏高偏低都会带来误差。读数时。可以在滴定液体凹面的后面衬一张白纸，以便于观察(图1.26)。注意:滴定前后均需记录读数。 ? 滴定:滴定开始前，先把悬挂在滴定管尖端的液滴除去，滴定时用左手控制阀门，右手持锥形瓶，并不断摇荡底部，使溶液均匀混和(图1.27)。 10 将到滴定终点时，滴定速度要慢，最后要一滴一滴地滴入，防止过量，并且要用洗瓶挤少量水淋洗瓶壁，以免有残留的液滴未起反应。为了便于判断终点时指示剂颜色的变化，可把锥形瓶放在白色瓷板或白纸上观察。最后，必须待滴定管内液面完全稳定后，方可读数(在滴定刚完毕时，常有少量沾在滴定管壁上的溶液仍在继续下流)。 6.4 移液管 用移液管移取液体的操作方法是把移液管的尖端部分深深地插入液体中，用左手拿洗耳球把液体慢慢吸入管中，待溶液上升到标线以上约2cm处立即用食指(不要用大姆指)按住管口。将移液管竖直离开液面(图1.28 a)，微微移动食指或用大姆指和中指轻轻转动移液管，使管内液体的弯月面慢慢下降到标线处(注意:视线、液面、标线均应在同一水平面上)，即压紧管口;若管尖挂有液滴，可使管尖与容器壁接触使液滴落下，把移液管移入另一容器(如锥形瓶)中，并使管尖与容器壁接触，放开食指让液体自由流出(图1.28 b);待管内液体不再流出后，稍停片刻(约十几秒钟)、再把移液管拿开;此时遗留在管内的液滴不必吹出，因移液管的容量只计算自由流出液体的体积，刻制标线时已把留在管内的液滴考虑在内了(图1.28 c)。 移液管在使用前的洗涤方法与滴定管相仿，除分别用洗涤液、水及去离子水洗涤外，还需用少量被移取的液体洗涤。可先慢慢地吸入少量洗涤的水或液体至移液管中，用食指按住管口，然后将移液管平持，松开食指，转动移液管，使洗涤的水或液体与管口以下的内壁充分接触，再将移液管持直，让 洗涤水或液体流出，如此反复洗涤数次。 用移液管吸取有毒或有恶臭的液体 时，必须用配有洗耳球或其它装置的移液 管。 此外，为了精确地移取小量的不同体 (如1.00 mL、2.00 mL、5.00 mL等)的液积 体，也常用标有精细刻度的吸量管。吸量 管的使用方法与移液管相仿。 7(台秤的使用法 台秤的构造如图1.29所示。 ? 使用前的检查工作:先将游码拨至游码标尺左端“0”处，观察指针摆动情况。如果指针在刻度尺的左右摆动距离几乎相等，即表示台秤可以使用;如果指针在刻度的左右摆动的距离相差很大，则应将调节零点的螺丝加以调节后方可使用。 ? 物品称量: ? 称量的物品放在左盘，砝码放在右盘; ? 先加大砝码，再加小砝码，最后(在l0g以内)用游码调节，至指针在刻度尺左右两边摇摆的距离几乎相等时为止。 ? 记下砝码和游码的数值至小数点后第一位，即得所称物品的质量。 ? 称固体药品时，应在两盘内各放一张重量相仿的腊光纸，然后用药匙将药品放在左盘的纸上(称NaOH、KOH等易潮解或有腐蚀性的固体时，应衬以表面皿)。称液体药品时，要用已称过重量的容器盛放药品，称法同前(注意:台秤不能称量热的物体)。 ? 称量后的结束工作:称量后，把砝码放回砝码盒中，将游码退到刻度“0”处、 11 取下盘上的物品。 台秤应保持清洁，如果不小心把药品撤在台秤上，必须立刻清除。 8(试纸的使用方法 ? 用石蕊试纸试验溶液的酸碱性时，先将石蕊试纸剪成小条，放在干燥清洁的表面皿上，再用玻璃棒蘸取要试验的溶液，滴在试纸上，然后观察石蕊试纸的颜色，切不可将试纸投入溶液中试验。 ? 用pH试纸试验溶液的pH值的方法与石蕊试纸相同，但最后需将pH底纸所显示的颜色与标准颜色比较，方可测得溶液的pH值。 ? 用石蕊试纸，醋酸铅试纸与碘化钾淀粉试纸试验挥发性物质的性质时，将一小块试纸润湿后粘在玻璃棒的一端，然后用此玻璃棒将试纸放到试管口，如有待测气体逸出则变色。 七、化学计算中的有效数字 在化学实验中，经常要根据实验测得的数据进行化学计算，但是在测定实验数据时，应该用几位数字? 在化学计算时，计算的结果应该保留几位数字? 这些都是需要首先解决的问题。为了解决这两个问题，需要了解有效数字的概念及其运算规则。 1(有效数字的概念及其位数的确定 具有实际意义的有效数字位数，是根据测量仪器和观察的精确程度来决定的。现举例说明之。 例如在测量液体的体积时，在最小刻度为1 mL的量 筒中测得该液体的弯月面最低处是在25.3 mL的位置如图 1.30所示，其中25是直接由量筒的刻度读出时，是准确的， 而0.3 mL是由肉眼估计的，它可能有土0.1 mL的出入， 是可疑的。而该液体的液面在量筒中的读数25.3 mL均为 有效数字，故有效数字为三位。如果该液体在最小刻度为 0.1mL的滴定管中测量时，它的弯月面最低处是在25.35 mL的位置、如图1.30 b所示，其中25.3 mL是直接从滴 定管的刻度读出的，是准确的，而0.05 mL是由肉眼估计的，它可能有土0.01 mL的出入，是可疑的，而该液体的液面在滴定管中的读数25.35 mL均为有效数字，故有效数字为四位。从以上例子可知、从仪器上能直接读出(包括最后一位估计读数在内)的几位数字叫做有效数字。实验数据的有效数字与测量用的仪器的精确度有关。由于有效数字中的最后一位数字已经不是十分准确的，因此任何超过或低于仪器精确程度的有效位数的数字都是不恰当的。例如在台称上读出的5.6 g，不能写作5.6000 g;在分折天平上读出的数值恰巧是5.6009 g，也不能写5.6 g，这是因为前者夸大了实验的精确度，后者缩小了实验的精确度。 移液管只有一根刻度，其精确度如何?例如25 mL移液管其精确度规定为 土0.01 mL，即读数为25.00 mL，不能读作25 mL。同样，容量瓶也只有一根刻度，如50 mL，容量瓶其精确度规定为土0.01 mL，其读数为50.00 mL。 由上述可知，有效数字与数学上的数有着不同的含义，数学上的数仅表示大小，有效数字则不仅表示量的大小，而且还反映了所用仪器的精确度，各种仪器，由于测量的 12 精确度不同，其有效数字表示的位数也不同。 我们经常需要知道别人报出的测量结果的有效数字的位数，现以下例推断说明 例:某教师要求学生称量一金属块，在学生报告的质量记录中有下列数据。 20.03 g; 0.02003 kg; 20.0 g; 20 g。 上述情况各是几位有效数字? 解:报告20.03g的学生显然相信，四位数字的每一位都是有意义的，他给出了四位有效数字。 报告0.02003kg的学生也给出四位有效数字。紧靠小数点两侧的“0”没有意义，它的存在，只不过是因为此处质量是用“kg”而不是用“g”表示罢了。 报告20.0g的学生给出了三位有效数字，他将“0”放在小数点之后，说明金属块称准至0.1g。 我们无法确认“20 g”所具有的有效数字。有可能这个学生将金属块称准至克并想表示两位有效数字，但也可能他想告诉我们他的天平只称到17 g，在这种情况下，“20 g” 1 中只有第一位数是有效的，为避免这种混淆，可用指数表示法给出质量，即:2.0×10g 1 (两位有效数字);2×10g (一位有效数字)。 采用指数表示法表示数量时，测量所得的有效数字位数就等于给出数字的位数。 可见“0”在数字中是否是有效数字与“0”在数字中的位置有关。 ?“0”在数字前，仅起定位作用，“0”本身不是有效数字，如0.0275中，数字2前的两个”0”都不是有效数字，所以0.0275是三位有效数字。 ?“0”在数字中，是有效数字，如2.0065中的两个“0”都是有效数字，2.0065是五位有效数字。 “0”在小数点的数字后，是有效数字，如6.5000中的三个“0“都是有效数字， ? 6.5000是五位有效数字。 问:0.0030是几位有效数字? 如54000 g或2500 mL等以“0”结尾的正整数中，就很难说“0”是有效数字或 ? 非有效数字，有效数字的位数不确定，如54000可能是二位、三位、四位、甚至五位有效数字。这种数应根据有效数字情况用指数形式表示，以10的方次前而的数字代表有效数字。 44 如:二位有效数字则写成5.4×10，三位有效数字则写成5.40×10等等。 此外，在化学计算中一些不需经过测量所得的数值如倍数或分数等等的有效数字位数，可认为无限制，即在计算中需要几位就可以写几位。 2(有效数字的运算规则 ? 加减法 在计算几个数字相加或相减时，所得的和或差的有效数字中小数的位数应与各加减数中小数的位数最少者相同。 例如:2.0114 + 31.25 + 0.357 = 33.62 13 2.0114 , 31.25 , + 0.357 , 33.6184 ? 33.62 ??? (可疑数以“?”标出) 可见小数位数最少的数是31.25，其中的“5”已是可疑，相加后使得和33.6184中的“1”也可疑，因此再多保留几位已无意义，也不符合有效数字只保留一位可疑数字的原则，这样相加后，按“四舍五入”的规则*处理，结果应是33.62。一般情况，可先取舍后运算，即 2.0114 ? 2.01 31.25 ? 31.25 0.357 ? + 0.36 33.62 ? 乘除法 在计算几个数相乘或相除时，其积或商的有效数字位数，应与各数值中有效数字位数最少者相同，而与小数点的位置无关。 例:1.202 ， 21 = 25 1.2 0 2 ? ， 2 1 ? 1.2 0 2 ? ? ? ? 2 4.0 4 , 2 5.4 4 2 ?2 5 ? ? ? ? 显然，由于21中的“1”是可疑的，使得积25.242中的“5’’也可疑，所以保留二位即可，其余按“四舍五入”处理，结果是25。也可先取舍后运算，即: 1.2 0 2 ?1. 2 ，2 1 1 2 2 4 2 5. 2 ?2 5 14 ? 对数 进行对数运算时，对数值的有效数字只由尾数部分的位数决定，首数部份为10的幂数，不是有效数字。 如:2345为四位有效数字，其对数，1g2345 = 3.370l，尾数部分仍保留四位。 首数“3”不是有效数字，故不能记成:1g2345 = 3.370，这只有三位有效数字，就与原数2345的有效数字位数不一致了。 例如:pH值的计算 --+11 1+ 若c (H) = 4.9×10mol?L，是二位有效数字，所以pH = -lg c(H) = 10.31，有效数 -+11字仍只二位, 反之，由pH = 10.31计算氢离子浓度时，也只能记作c(H) = 4.9×10，而 -11不能记成:4.898×10。 *[注]: 现有根据“四舍六入五成双”来处理的。即凡末位有效数字后边的第一位数字大于5，则在其前一位上增加1;小于5则弃去不计;等于5时，如前一位为奇数，则增加1，如前一位偶数，则弃去不计。例如对21(0248，取四位有效数字时，结果为21(02。取五位有效数字时，结果为21.025，但将21.025与21.035取四位有效数字时，则分别为:21.02与21.04。 作业题 1. 分别指出下列各数有效数字的位数: 9.6000; 23.14; 0.0173; 78; 0.002; 39000; 46005; - 1050.06010,; 1.56×10; 0.00050; 5×10; 1000 2. 计算 ? 0.0121 + 1.0568 + 25.64 = , ? 10.21 + 0.2 + 256 = ? ? 4.6051×21 = ? -+5+ ? c(H) = 1.4×10， pH = -lg c(H) = ? + ? pH = 3.72， c (H) = ? 3 ? 铝的密度为2.70 g / cm，试计算重为35 g的铝块的体积是多少, ? 某学生通过测定25?时水的密度以检验水的纯度(从手册查得纯水的密度为0.9970 g / mL)，他用量筒量出25.0 mL水样，并测得其质量为:25.0245 g，他应该报告的密度值是多少? 所测得密度的精确程度受到了何种限制? 3. 下列各种仪器，其重量(以“g”计)或体积(以“mL”计)，其实际测量读数可读到小数点后几位? 分别举例表示之。 ? 台称; ? 分析天平; ? 50 mL量筒; ? 50 mL滴定管; ? 25 mL移液管; ? 50 mL容量瓶。 15 实验一 酸碱滴定 一、实验目的 1(学习锥形瓶、移液管、滴定管等玻璃仪器的洗涤方法; 2(学会正确使用移液管、滴定管; 3(掌握酸碱滴定的原理和操作方法，测定NaOH和HCl溶液的浓度。 二、实验原理 酸碱滴定法常用的标准溶液是HCl溶液和NaOH溶液，由于浓盐酸易挥发，氢氧化钠易吸收空气中的水份和二氧化碳，故不能直接配制成准确浓度的溶液 ，一般先配制成近似浓度，再用基准物质标定。 本实验选用草酸(HCO?2HO)作基准物质，标定NaOH溶液的准确浓度，反应式如2242 下: --2HCO + OH = CO + 2HO 224242 反应达终点时，溶液呈弱碱性，用酚酞作指示剂。由此计算出NaOH溶液的准确浓度。 再用盐酸溶液滴定氢氧化钠溶液，反应式如下: -+ HO+ OH = 2HO 32 反应达终点时，溶液呈弱酸性，用甲基橙作指示剂。由此可计算出HCl溶液的准确浓度。 三、仪器和药品 仪器:滴定台一台;50mL碱式滴定管一支;50 mL酸式滴定管一支;25mL移液管一支;50 mL锥形瓶2个。 --11药品:0.1mol?L NaOH;0.1moll?LL HCl; HCO标准溶液;酚酞;甲基橙;滤224 纸。 四、实验内容 1(氢氧化钠溶液浓度的标定 (1) 用移液管移取25.00mL草酸标准溶液，注入锥形瓶内(注意:移液管需用草酸标准溶液润洗2—3次，而锥形瓶不能用草酸标准溶液洗涤，为什么,)。 (2) 在碱式滴定管内注入氢氧化钠溶液至零刻度以上(碱式滴定管要不要用待装的氢氧化钠溶液润洗2—3次,)，赶走滴定管阀门下端的气泡，调节管内液面的位置恰好为0.00，记下此时滴定管内液面位置的读数(V (NaOH))。 1 (3) 将盛有草酸标准溶液的锥形瓶内加入酚酞指示剂1—2滴，然后用氢氧化钠溶液滴定。滴定时，左手控制滴定管阀门滴入氢氧化钠溶液，右手的拇指、食指和中指拿住锥形瓶颈，使瓶底离滴定台高2—3cm，滴定管下端伸入瓶口内约1cm。沿同一方向按圆周摇动锥形瓶，使溶液混合均匀。滴定开始时，滴速可以快一些，但必须成滴而不能成线状流出。随着滴定的进行，滴落点周围出现暂时性的颜色变化，但随着摇动锥形瓶，颜色变化很快。接近终点时，滴落点周围颜色变化较慢，这时就应逐滴加入，加一滴后把溶液摇匀，观察颜色变化情况，决定是否还要滴加溶液。最后应控制液滴悬而不落，用锥形瓶内壁把液滴靠下来(这时加入的是半滴溶液)，用洗瓶吹洗锥形瓶内壁，摇匀。 16 如此重复操作直至粉红色半分钟内不消失为止，即可认为到达终点，记下此时滴定管内液面位置的读数(V (NaOH))。 2 平行滴定两次，若两次滴定所用氢氧化钠溶液的体积之差不超过0.20mL，即可取其平均值，计算氢氧化钠溶液的准确浓度。 2(盐酸溶液浓度的标定 将HCl溶液注入酸式滴定管中，赶走尖端的气泡，调节管内溶液的弯月面的位置恰好为0.00，记下此时滴定管内液面位置的读数(V (HCl))。将上面巳标定的氢氧化钠溶液1 从滴定管内放出20.00mL于一锥形瓶中，再加入2滴甲基橙溶液。 用HCl溶液滴定NaOH溶液，直至滴入1滴HCl溶液，使锥形瓶内溶液恰好由黄色变为橙色，记下此时滴定管内液面位置的读数(V (HCl))。 2 平行滴定两次，若两次滴定所用HCl溶液的体积之差不超过0.20mL，即可取其平均值，计算HCl溶液的准确浓度。 五(实验思考题 1(移液管在使用时要用待移取的溶液润洗2—3次，滴定管和锥形瓶在使用时是否也需要同样洗涤, 2(量取30.0 mL水需用什么仪器,量取25.00 mL水需用什么仪器, 3(在滴定管中装入溶液后，为什么先要把滴定管下端的气泡赶净, 4(为什么每次滴定前，都要使滴定管内溶液的初读数从0.00刻度处开始, 实验二 由粗食盐制备试剂级氯化钠 一、实验目的 1(通过沉淀反应，了解提纯氯化钠的原理; 2(练习台秤和电加热套的使用方法; 3(掌握溶解、减压过滤、蒸发浓缩、结晶、干燥等基本操作。 二、实验原理 +-22+ 粗食盐中含有不溶性杂质(如泥沙等)和可溶性杂质(主要是Ca、Mg、K和 -2SO)。 4 不溶性杂质，可用溶解和过滤的方法除去。 可溶性杂质，可用下列方法除去，在粗食盐中加入稍微过量的BaCl溶液时，即可2- 2将SO转化为难溶解的BaSO沉淀而除去。 44-2+2Ba + SO = BaSO? 44 将溶液过滤，除去BaSO沉淀，再加入NaOH和NaCO溶液，由于发生下列反应: 423-2+ Mg + 2OH = Mg(OH)? 2-2+-2Ca + CO = CaCO? 33 17 -2+2Ba + CO = BaCO? 33- 2+-2+ 2+ 2食盐溶液中杂质Mg、Ca以及沉淀SO时加入的过量Ba便相应转化为难溶4 的Mg(OH)、CaCO、BaCO沉淀而通过过滤的方法除去。 233 过量的NaOH和NaCO可以用盐酸中和除去。 23 少量可溶性杂质(如KCl)由于含量很少，在蒸发浓缩和结晶过程中仍留在溶液中，不会和NaCl同时结晶出来。 三、仪器与药品 仪器:台秤、烧杯、玻棒、量筒、布氏漏斗、吸滤瓶、循环水真空泵、蒸发皿、试管。 ----1111药品:HCl(2mol?L);NaOH(2mol?L);BaCl:(1mol?L)、NaCO(1mol?L)、23-1(NH)CO(0.5mol?L)、粗食盐(s);镁试剂、pH试纸、滤纸。 4224 四、实验内容 1(粗食盐的提纯 (1) 在台秤上，称取5.0g研细的粗食盐，放入小烧杯中，加约20mL蒸馏水，用玻 -1璃棒搅动，并加热使其溶解，至溶液沸腾时，在搅动下一滴一滴加入1mol?LBaCl溶液2至沉淀完全(约2mL)继续加热，使BaSO颗粒长大而易于沉淀和过滤。为了试验沉淀4 是否完全，可将烧杯从热源上取下，待沉淀沉降后，在上层清液中加入1~2滴BaCl溶22-液，观察澄清液中是否还有混浊现象;如果无混浊现象，说明SO已完全沉淀，如果仍4 有混浊现象，则需继续滴加BaCl，直至上层清液在加入一滴BaCl后，不再产生混浊现22 象为止。沉淀完全后，继续加热至沸，以使沉淀颗粒长大而易于沉降。减压抽滤，滤液移至干净烧杯中。 -1-1(2) 在滤液中加入1mL2mol?LNaOH和3mL1mol?LNaCO，加热至沸，待沉淀沉23-1降后，在上层清液中滴加1mol?LNaCO溶液至不再产生沉淀为止，减压抽滤，滤液移23 至干净的蒸发皿中。 -1(3) 在滤液中逐滴加入2mol?LHCl，并用玻璃棒沾取滤液在pH试纸上试验，直至溶液呈微酸性为止(pH?6)。为什么, (4) 用水浴加热蒸发皿进行蒸发，浓缩至稀粥状的稠液为止，但切不可将溶液蒸发至干(注意防止蒸发皿破裂)。 (5) 冷却后，将晶体减压抽滤、吸干，将结晶放在蒸发皿中，在石棉网上用小火加热干燥。 (6) 称出产品的质量，并计算其百分产率。 2(产品纯度的检验 取少量(约1g)提纯前和提纯后的食盐分别用5 mL蒸馏水加热溶解，然后各盛于三支试管中，组成三组，对照检验它们的纯度。 -- 1 2(1) SO的检验:在第一组溶液中分别加入2滴1 mol?LBaCl溶液，比较沉淀产42 生的情况，在提纯的食盐溶液中应该无沉淀产生。 -2+ 1 (2) Ca的检验:在第二组溶液中，各加入2滴0.5 mol?L草酸铵(NH)CO溶液，4224在提纯的食盐溶液中无白色难溶的草酸钙CaCO沉淀产生。 24 18 -2+ 1 (3) Mg的检验:在第三组溶液中，各加入2~3滴1mol?LNaOH溶液，使溶液呈碱性(用pH试纸试验)，再各加入2~3滴“镁试剂”，在提纯的食盐中应无天蓝色沉淀产生。 镁试剂是一种有机染料，它在酸性溶液中呈黄色，在碱性溶液中呈红色或紫色，但 2+ 被Mg(OH)沉淀吸附后，则呈天蓝色，因此可以用来检验Mg的存在。 2 五、实验前准备的问题 1(怎样除去粗食盐中不溶性的杂质, - 2+2++22(试述除去粗食盐中杂质Mg、Ca、K和SO等离子的方法，并写出有关反4 应方程式。 3(试述除去过量的沉淀剂BaCl、NaOH和NaCO的方法。 223 4(在除去过量的沉淀剂NaOH、NaCO时，需用HCl调节溶液呈微酸性(pH?6)23 为什么,若酸度或碱度过大，有何影响, 5(怎样检验提纯后的食盐的纯度, 实验三 分析天平的使用 一、实验目的 1(了解分析天平的构造; 2(掌握分析天平的使用方法; 3. 熟悉直接称量法和减量称量法。 二、称量原理 天平是根据杠杆原理制成的，它用己知质量的砝码来衡量被称物体的质量。 A B C P Q 设杠杆ABC的支点为B(如上图)，AB和BC的长度相等，A、C两点是力点，A点悬挂的被称物体的质量为P，C点悬挂的砝码质量为Q。当杠杆处于平衡状态时，力矩相等，即: P×AB = Q×BC 因为AB = BC，所以P = Q。 三、仪器和药品 半自动电光分析天平一台 ;台秤(公用);称量瓶一个;坩埚一个;纸带;重铬酸钾;干燥器。 19 四、实验内容 1(称量前的准备 (1)观看“分析天平教学光盘”。 分析天平的使用规则主要是: ? 天平的前门不得随意打开; ? 开关天平的动作要轻、缓; ? 加减砝码和物品时必须先关上天平; ? 转动读数盘加减圈码时，动作要轻、缓; ? 砝码必须用镊子夹取，严禁用手触摸; ? 不得超载称量; ? 称量完毕，应将天平还原。 (2)使用指定的分析天平; (3)取下天平布罩，叠好; (4)观察天平立柱后的水准仪是否指示水平位置。若天平不处于水平状态，应在指导教师的指导下，调节垫脚螺丝，使天平处于水平状态。 (5) 检查天平横梁、秤盘、吊耳的位置是否正常;指数盘是否回零。转动升降枢纽，使横梁轻轻落下，观察指针摆动是否正常。秤盘上若有灰尘，应用软毛刷轻轻拂净。 (6)检查砝码盒中砝码是否齐全，圈码钩上的圈码位置是否正常。 (7)调节好天平零点(用平衡螺丝(粗调)和拨杆(细调)调节天平零点是分析天平称量练习的基本内容之一)。 (称量练习 2 (1)准备一个洁净的坩埚，先在台秤上预称其质量(准确至0.1g)，再在分析天平上准确称量(准确至0.1 mg )，记下其质量为m。 1 (2)用洁净的纸带从干燥器中夹取一盛有重铬酸钾粉末的称量瓶，在台秤上预称其质量后，再在分析天平上准确称量，记下其质量为m。 2 (3)左手用纸带夹住称量瓶，置于坩埚上方，使称量瓶倾斜，右手用一洁净的纸片夹住称量瓶盖手柄，打开瓶盖，用瓶盖轻轻敲击称量瓶上部，使试样慢慢落入坩埚中。当倾出的试样巳接近所要称的质量时(要求称取KCrO 0.2g—0.3g )，慢慢地将称量瓶227 竖起，用称量瓶盖轻轻敲击称量瓶上部，使粘附在瓶口上的试样落下，然后盖好瓶盖， 将称量瓶放回天平盘上，称得其质量为m。m-m即为试样的质量m。m + m即为32 3 414 试样与坩埚的质量之和m。 5 (4)将盛有试样的坩埚放回天平盘上，称得其质量为m。实验要求称量的绝对差6 值小于10 mg，即m-m,10 mg 。若大于此值不合要求，分析原因后，再重称一次。 5 6 3(称量后的检查 (1)天平盘内有无物品，若有则用毛刷轻轻拂净; (2)检查圈码有无脱落，读数盘是否回零; (3)吊耳是否滑落，天平是否关好; (4)检查砝码盒中砝码是否按数归还原位; (5)调节天平零点; 20 (6)填写“使用登记”，请指导教师检查签名后，罩好天平布罩，方可离开。 五、实验思考题 (1)在分析天平上取放物品或加减砝码(包括圈码)时，应特别注意哪些事项, (2)以下操作是否正确, ? 称量时，每次都将砝码和物品放在天平盘的中央; ? 急速打开或关闭升降枢纽; ? 在砝码与称量物的质量相差悬殊的情况下，完全打开升降枢纽; ? 在半自动电光分析天平上若称得物体的质量恰巧为4.5000g，可记为4.5g。 (3)称量时，若刻度标尺偏向左方，需要加砝码还是减砝码,若刻度标尺偏向右方 呢, (4)使用砝码应注意什么, 附:TG—328B半自 动电光分析天平的结 构 1(横梁 天平是通过横梁 起杠杆作用来实现称量的。横梁 上装有起支承作用的玛瑙刀和调 整计量性能的一些零件和螺丝: (1)支点刀和承重刀 横梁 上装有三把三棱形的玛瑙或宝石 刀。通过刀盒固定在横梁上，起 承受和传递载荷的作用。中间为 固定的支点刀(中刀)，刀刃向下; 两边为可调整的承重刀(边刀)， 刀刃向上。三把刀的刀刃平行， 并处于同一平面上。刀的质地(如 刀的夹角、刃部圆弧半径、光洁 度等)及各刀间的相互位置都直 接影响天平的计量性能，故使用 时务必注意刀刃的保护。 (2)平衡螺丝 横梁两侧圆 孔中间装有对称可调节的平衡螺 丝，用以调节天平的零点。 (3)重心球 横梁背后上部装有重心球，上下移动重心球可改变横梁重心的位置， 21 起调节天平灵敏度的作用。 (4)指针及微分标尺 为观测天平横梁的倾斜度，在横梁的下部装有与横梁相互重直的指针，指针末端附有缩微刻度照相底板制成的微分标尺，从-10至110共120个分度，每分度代表0.1mg。 2(立柱 立柱是一个空心柱体，垂直地固定在底板上作为支撑横梁的基架。天平制动器的升降杆通过立柱空心孔，带动托梁架和托盘翼板上、下运动。立柱上装有: (1)刀承 安装在立柱顶端一个“土”字形的金属中刀承座上。 (2)阻尼架 立柱中上部设有阻尼架，用以固定外阻尼筒。 (3)水准器 装在立柱上供校正天平水平位置用。 3(制动系统 制动系统是控制天平工作和制止横梁及称盘摆动的装置，包括开关旋钮、开关轴、升降杆、梁托架、盘托翼板、盘托等部件。 旋转开关旋钮可以使升降杆上升(或下降)，带动托梁架、盘托翼板及盘托等同时下降(或上升)，从而使天平进入工作(或休止)状态。为了保护刀刃，当天平不用时，应将横梁托起，使刀刃与刀承分开。 4(悬挂系统 悬挂系统包括称盘、吊耳、内阻尼筒等部件，使天平载重及传递载荷的部件。 (1)吊耳 两把边刀通过吊耳承受称盘、砝码和被称 物体。这是一个设计得十分灵巧的装置(如右下图)。不 管被称物置于称盘上什么位置或横梁摆动时，吊耳背都 能平稳地保持水平状态，使载荷的重力均匀地分布在吊 耳背底部的刀承上。吊耳上一般都有区分左、右的标记， 如“1”、“2”等，通常是左1、右2。右吊耳上还设有一 条圈码承受架，供承受圈码用。 (2)称盘 挂在吊耳钩的上挂钩内，供载重物(砝码 或被称物)用， 盘上刻有与吊耳相同的左、右标记。 (3)阻力器 阻力器是利用空气阻力减慢横梁摆动的 “速停装置”，由内筒和外筒组成。外筒固定在立柱上，内筒悬挂在吊耳钩的下钩槽内。通过调整外筒位置使其与悬挂的内筒保持同轴，防止两筒相互擦碰。 5(框罩 框罩的作用除了保护天平外，还可以 防止外界气流、热辐射、湿度、尘埃等的影响。框 罩的前门只有在必要时(如装拆天平)才可打开。取 放砝码和被称物只可由左、右边门出入，并随时关 好边门。 (1)底板 框罩和立柱都固定在底板上，底板 一般由大理石制作。 (2)底脚 底板下有三只底脚，前面两只为供 调水平用的底脚，后面一只是固定的。每只底脚下 有一只脚垫，起保护桌面的作用。 (3)指数盘 指数盘设在框罩右边门的上方，用 以控制加码杆加减圈码。指数盘分内外两圈，上面刻有所加圈码的质量值。转动外圈可 22 加100—900 mg，转动内圈可加10—90 mg。天平达到平衡时，可由标线处直接读出圈码的量值。如右图中的量值为320 mg。 (4)加码杆 加码杆通过一系列齿轮的组合与指数盘连接。杆端有小钩，用以挂圈码。TG—328B型天平圈码的顺序从前到后依次的100、100、200、500、10、10、20、50 mg。 6(光学读数系统 光学读数系统由变压器、灯泡、灯罩、聚光管、微分标尺、物镜、反射镜、投影屏等组成。聚光管将光源光变成平行光束;微分标尺的刻度经物镜放大10—20倍，经反射镜反射到投影屏上;投影屏中央有一垂直的刻线，天平平衡时，该刻线与微分标尺的重合处就是天平的平衡位置，可方便地读取0.1—10 mg。左右拨动底板下的调零杆来移动投影屏，可作天平零点的微调。 7(砝码组合 每台天平都附有一盒配套的砝码。为了便于称量，砝码的大小有一定的组合形式。与TG—328B型天平配套的砝码采用5、2、2、1组合形式，并按固定的顺序放在砝码盒中。重量相同的砝码其质量仍有微小的差别，故其面上打有标记以示区别。 实验四 弱酸电离常数的测定—pH值测定法 一、实验目的 1. 掌握pH值法测定弱酸解离平衡常数的原理和方法; 2. 学会使用酸度计。 二、实验原理 醋酸在水溶液中存在下列电离平衡: -+ HAc H + Ac 其电离常数的表达式为: 23 ，,c(H)c(Ac)θ (1) K,HAcc(HAc) -+设醋酸的起始浓度为c，平衡时c (H) = c ( Ac) =，代入上式(1)，可得到: x 2xθK, (2) HAcc,x +在一定温度下，用酸度计测定一系列已知浓度的醋酸的pH值，根据pH= -lg c(H)， θ+K换算出c(H)，代入式(2)中，可求得一系列对应的值，取其平均值，即为该温HAc 度下醋酸的电离常数。 三、仪器和药品 仪器:pHS-25型酸度计、复合电极;50 mL小烧杯四个、50 mL量筒一个。 药品:HAc(已标定)、缓冲溶液(定位液pH = 4.01)。 四、实验内容 1(配制不同浓度的醋酸溶液 用50 mL量筒量取已标定的HAc溶液25.0 mL、10.0 mL、5.0 mL分别倒入三个干燥的50 mL小烧杯中，分别加入25.0 mL、40.0 mL、45.0 mL蒸馏水，摇匀，求出上述三种HAc溶液的浓度，编号为2~4号，已标定的HAc溶液编为1号。 烧杯号数 HAc的体积(已标定) HO的体积 配制HAc的浓度 2 1 50.0 mL 0.0 mL 2 25.0 mL 25.0 mL 3 10.0 mL 40.0 mL 4 5.0 mL 45.0 mL 2(醋酸溶液pH值的测定 将上述1~4号杯由稀到浓，分别用pHS-25型酸度计测定它们的pH值，记录各份溶液的pH值及实验时的温度。计算各溶液中醋酸的电离常数。 五、实验前准备的问题 1(本实验测定HAc电离常数的原理是什么, 2(若改变所测HAc溶液的浓度或温度，对电离常数有无影响, 3(怎样配制不同浓度的HAc溶液,如何计算, +4(弱电解质的电离度与溶液的c(H) 和溶液浓度之间的关系如何,如何知道pH计已校正好, 附:酸度计(pSH-25)型结构和使用方法 1、外部结构(见图) 24 2、操作步骤 (1)开机:按下电源开关，电源接通后，预热10 min。 (2)仪器选择开关置“pH”档或“mV”档。 (3)标定:仪器使用前先要标定。一般说，如果仪器连续使用，只需最初标定一次。具体操作分二种: ? 一点校正法——用于分析精度要求不高的情况。 1)仪器插上电极，选择开关置于pH档。 2)仪器斜率调节器在100%位置(即顺时针旋到底的位置)。 3)选择一种最接近样品pH 值的缓冲溶液(pH = 7)，并把电 电极极放入这一缓冲溶液中，调节温 定位调节旋钮数据显示屏度调节器，使所指示的温度与溶 液的温度相同，并摇动试杯，使 溶液均匀。 4)待读数稳定后，该读数应 为缓冲溶液的pH值，否则调节 定位调节器。 5)清洗电极，并吸干电极球 泡表面的余水。 温度调节旋钮选择开关(pH/mV)斜度调节旋钮 ? 二点校正法——用于分 析精度要求较高的情况。 )仪器插上电极，选择开关置于p档，仪器斜率调节器调节在100%位置。 1 2)选择二种缓冲溶液(也即被测溶液的pH值在该二种之间或接近的情况，如pH = 4和pH = 7)。 3)把电极放入第一缓冲溶液(pH = 7)，调节温度调节器，使所指示的温度与溶液相同。 4)待读数稳定后，该读数应为缓冲溶液的pH值，否则调节定位调节器。 5)把电极放入第二种缓冲溶液(如pH = 4)，摇动试杯使溶液均匀。 6)待读数稳定后，该读数应为缓冲溶液的pH值，否则调节定位调节器。 7)清洗电极，并吸干电极球泡表面的余水。 (4)测量仪器标定后即可用来测量被测溶液。 ? 定位调节旋钮及斜率调节旋钮，不应变动。 ? 将电极夹向上移出，用蒸馏水清洗电极头部，并用滤纸吸干。 ? 把电极插在被测溶液内，摇动试杯使溶液均匀，读数稳定后，读出该溶液的pH值。 25 实验五 电离平衡和沉淀反应 一、实验目的 1(掌握并验证同离子效应对弱电解质解离平衡的影响; 2(学习缓冲溶液的配制，并验证其缓冲作用; 3(掌握并验证浓度、温度对盐类水解平衡的影响; 4. 了解沉淀的生成和溶解条件以及沉淀的转化。 二、实验原理 弱电解质溶液中加入含有相同离子的另一强电解质时，使弱电解质的解离程度降低，这种效应称为同离子效应。 弱酸及其盐或弱碱及其盐的混合溶液，当将其稀释或在其中加入少量的酸或碱时，溶液的pH值改变很少，这种溶液称作缓冲溶液。缓冲溶液的pH值(以HAc和NaAc为例)可用下式计算: c(酸)c(HAc)θθ ,K,,K,pHplgplgaa,c(盐)(Ac)c 在难溶电解质的饱和溶液中，未溶解的难溶容电解质和溶液中相应的离子之间建立了多相离子平衡。例如在PbI饱和溶液中，建立了如下平衡: 2-2+PbI (固) Pb + 2I 2 -,2+2K其平衡常数的表达式为= c(Pb) ? c(I )，称为溶度积。 sp 根据溶度积规则可判断沉淀的生成和溶解，当将Pb(Ac)和KI两种溶液混合时，如2 果: -,2+2K(1)c(Pb)? c(I ) ,溶液过饱和，有沉淀析出。 sp -,2+2K(2)c(Pb)? c(I ) ,饱和溶液。 sp -,2+2K(3)c(Pb)? c(I ),溶液未饱和，无沉淀析出。 sp 使一种难溶电解质转化为另一种难溶电解质，即把一种沉淀转化为另一种沉淀的过程称为沉淀的转化，对于同一种类型的沉淀，溶度积大的难溶电解质易转化为溶度积小的难溶电解质。对于不同类型的沉淀，能否进行转化，要具体计算溶解度。 三、仪器和药品 仪器:试管、角匙、100 mL小烧杯、量筒。 ----1111药品:HAc (0.1mol?L，0.10 mol?L)、HCl (0.1 mol?L，2 mol?L)、NH,HO (0.1 32-----11111mol?L，2 mol?L)，NaOH (0.1 mol?L);NHAc(s)，NaAc (1 mol?L,0.1 mol?L)，NHCl 44----1111(1 mol?L)，BiCl(0.1 mol?L) ， MgSO(0.1 mol?L)，ZnCl(0.1 mol?L)， Pb (Ac)(0.01 3 4 2 2 ---111mol?L)，NaS (0.1 mol?L)，KI (0.02 mol?L);酚酞、甲基橙、pH试纸。 2 26 四、实验内容 1(同离子效应和缓冲溶液 -1(1)在试管中加入2mL 0.1 mol?L氨水，再加入一滴酚酞溶液，观察溶液显什么颜色,再加入少量NHAc固体，摇动试管使其溶解，观察溶液颜色有何变化,说明原因。 4-1(2)在试管中加入2mL 0.1 mol?L HAc，再加入一滴甲基橙，观察溶液显什么颜色,再加入少量NHAc固体，摇动试管使其溶解，观察溶液颜色有何变化,说明原因。 4-1-1(3)在烧杯中加入10mL 0.1 mol?L HAc和10 m0.1 mol?L NaAc，搅匀，用pH试 -1纸测定其pH值;然后将溶液分成两份，一份分加入10滴0.1 mol?L HCl，测其pH值; -1另一份加入10滴0.1 mol?L NaOH，测其pH值。 于另一烧杯中加入10 mL去离子水，重复上述实验。 说明缓冲溶液的作用是什么, 2(盐类的水解和影响水解的因素 (1)酸度对水解平衡的影响 -1在试管中加入2滴0.1 mol?LBiCl溶液，加入1mL水，观察沉淀的产生，往沉淀中3-1滴加2 mol?LHCl溶液，至沉淀刚好消失。 BiCl+HO BiOCl?+2HCl 32 (2)温度对水解平衡的影响 取绿豆大小的Fe(NO)?9HO晶体，用少量蒸馏水溶解后，将溶液分成两份，第一332 份留作比较，第二份用小火加热煮沸。溶液发生什么变化,说明加热对水解的影响。 3(沉淀的生成和溶解 -1-1(1)在试管中加入1mL0.1 mol?LMgSO溶液，加入2 mol?L氨水数滴、此时生成4-1的沉淀是什么,再向此溶液中加入1 mol?LCl溶液，观察沉淀是否溶解。解释观察 NH4 到的现象，写出相关反应式。 -1-1(2)取2滴0.1 mol?LZnCl溶液加入试管中，加入2滴0.1 mol?L NaS溶液，观22-1察沉淀的生成和颜色，再在试管中加入数滴2 mol?LHCl，观察沉淀是否溶解,写出相关反应式。 4(沉淀的转化 -1-1取10滴0.01 mol?L Pb(Ac)溶液加入试管中，加入2滴0.02 mol?LKI溶液，振荡，2-1观察沉淀的颜色，再在其中加入0.1 mol?L NaS溶液，边加边振荡，直到黄色消失，黑2 色沉淀生成为止，解释观察到的现象，写出相关反应式。 五、实验思考题 1(同离子效应与缓冲溶液的原理有何异同, 2(如何抑制或促进水解,举例说明。 3(是否一定要在碱性条件下，才能生成氢氧化物沉淀,不同浓度的金属离子溶液，开始生成氢氧化物沉淀时，溶液的pH值是否相同, 27 实验六 离子交换法测定硫酸钙的溶度积 一、实验目的 1. 了解用离子交换法测定难溶电解质的溶解度和溶度积的原理和方法; 2. 了解离子交换树脂的一般使用方法; 3. 进一步练习酸碱滴定的操作。 二、实验原理 常用的离子交换树脂是人工合成的固态、球状高分子聚合物，含有活性基团，并能与其它物质的离子进行选择性的离子交换反应。含有酸性基团而能与其它物质交换阳离子的称为阳离子交换树脂。含有碱性基团而能与其它物质交换阴离子的称为阴离子交换 2+ 树脂。本实验用强酸型阳离子交换树脂(用RSOH表示)交换硫酸钙饱和溶液中的Ca。3 其交换反应为: 2+ + 2R-SOH + Ca (R-SO)Ca + 2H 332- - 2+ 2+22由于CaSO是微溶盐，其溶解部分除Ca和SO外，还有离子对形式的CaSO444存在于水溶液中，饱和溶液中存在着离子对和简单离子间的平衡: -- 2+ 2+ 2 2 CaSO Ca+ SO(1) (aq)(aq)(aq)4 4-2+ 2+2当溶液流经交换树脂时，由于Ca被交换，平衡向右移动，CaSO解离，结果4 +全部的钙离子被交换为H，因此流出液应是硫酸溶液。用已知浓度的氢氧化钠溶液滴定 +全部酸性流出液，即可求得流出液的c (H)，从而可计算出 CaSO的摩尔溶解度S(用 4 -1 mol?L表示): ，c(H)2，2，2, S,c(Ca)，c(CaSO),(2)42 θK从溶解度计算CaSO溶度积的方法如下: 4 sp 2+ 设饱和CaSO溶液中 c ( Ca) = c， 4 - 2则 c ( SO) = c 4- 2+2由(2)式 c (CaSO) = S – c 4 2，2,(Ca)(SO)c,cθ4从(1)式可写出 K,d2，2,(CaSO)c4 θK称为离子对解离常数。对CaSO来说，25? 时: 4 d θ,3 K,5.2，10d 2，2,2c(Ca),c(SO)c,34因此 ,,5.2，102，2,S,cc(CaSO)4 2,3,3c，5.2，10c,5.2，10S,0 28 ,3,5,25.2102.7102.0810,，,，，，S (3) c,2 θ按溶度积定义即可计算出: Ksp θ2，2,2 (4) K,c(Ca),c(SO),csp4 三、仪器和药品 仪器:25 mL移液管;离子交换柱一根;洗耳球;碱式滴定管一支;250mL锥形瓶; 100mL量筒。 药品:新过滤的CaSO饱和溶液;强酸型阳离子交换树脂(732型); 标准氢氧化4 -1钠溶液(0.05 mol?L);溴百里酚蓝(0.01 %);pH试纸。 四、实验内容 1. 洗涤 调节交换柱下端的螺丝夹，使溶液以每分钟约50 滴的速度通过交换柱，待柱中 溶液液面降低至略高于树脂时，分批加入约50毫升去离子水洗涤树脂，直到流出液呈中性(用pH 试纸检验)。此流出液全部弃去。 [注] 在使用交换树脂时，都应使之常处于湿润状态。为此，在任何情况下交换树脂上方都应保持有足够的溶液或去离子水。 2. 交换和洗涤 用移液管准确量取25.00 mL CaSO饱和溶液，注入交换柱4 内。流出液用250mL锥形瓶承接，流出液的流出速度控制在每分钟40 ~ 50滴，不宜太快。待柱内 CaSO饱和溶液的液面降4 低略至高于树脂时，分4次加入总共约80 mL(用量筒量取)去离子水洗涤树脂，直到流出液呈中性(用pH试纸检验)。全部的流出液用同一锥形瓶承接。在整个交换和洗涤过程中应注意勿使流出液损失。 3. 滴定 往装有全部流出液的锥形瓶中加入2~3滴溴百里酚蓝指示剂，用标准氢氧化钠溶液滴定至终点(溶液由黄色变为鲜明的蓝色，且半分钟内不褪色， 此时溶液的pH = 6.2~7.6)。 记录实验时的温度，并根据所用标准氢氧化钠溶液的浓度和体积，计算该温度下 θCaSO的溶解度(S)和溶度积(K)。 4sp 4. 再生 注蒸馏水于交换柱中液面高于树脂。 29 五、实验前应准备的问题 1. 如何根据实验结果计算溶解度和溶度积, 2. 操作过程中，为什么要控制液体的流速不宜太快, 3. CaSO饱和溶液通过交换柱时，为什么要用去离子水洗涤至溶液呈中性，且不允许4 流出液有所损失, 附注 ? CaSO溶解度的文献值 4 温度,? 0 10 20 30 -----12222溶解度,mol?L 1.29，10 1.43，10 1.50，10 1.54，10 ? CaSO饱和溶液的制备 4 过量CaSO(分析纯)加到蒸馏水中，加热到80?，搅拌，冷却至室温。实验前过滤。 4 实验七 氧化还原反应 一、实验目的 1(了解原电池装置和反应，并学会粗略测量原电池电动势的方法; 2(考察浓度对电极电势的影响; 3(掌握电极电势与氧化还原反应的关系，进一步熟悉溶液浓度、酸度对氧化还原反应的影响。 二、实验原理 金属间的置换反应伴随着电子的转移，利用这类反应可组装原电池，如标准铜锌原电池。 -1-1(-)Zn?ZnSO(1mol?L)‖CuSO(1mol?L)?Cu (+) 44 在原电池中，化学能转变为电能，产生电流，由于电池本身有内电阻，用毫伏计所测的电压，只是电池电动势的一部分(即外电路的电压降)。可用pHS25型酸度计粗略地测量其电动势。 当氧化剂和还原剂所对应的电对的电极电势相差较大时，通常可以直接用标准电极 θ电势E 来判断,作为氧化剂电对对应的电极电势与作为还原剂电对对应的电极电势数值 θθ之差大于零，则氧化还原反应就自发进行。也就是E 值大的氧化态物质可以氧化E 值 θθ小的还原态物质，或E 值小的还原态物质可以还原E 值大的氧化态物质。 若两者的标准电极电势代数值相差不大时，必须考虑浓度对电极电势的影响。具体 0.059c(氧化态),方法是利用Nernst 方程式: E,E，lgnc(还原态) 计算出不同浓度的电极电势值来说明氧化还原反应的情况。 30 - + 若有H或OH 参加氧化还原反应，还必须考虑pH值(酸度)对电极电势和氧化 还原反应的影响。 三、仪器和药品 仪器:pHS-25型酸度计，铜片电极和锌片电极各两根、盐桥(充有琼胶和KCl饱 和溶液的U形管)、50mL烧杯4只。 -----11111药品:HCl(浓、1 mol?L);HSO(2 mol?L);CuSO(0.01 mol?L，0.5 mol?L mol?L);244----1111ZnSO(0.5mol?L);KBr(0.1 mol?L); KI(0.1 mol?L);FeCl(0.1 mol?L);HO(3%)，4322---111(NH)Fe(SO)(0.1 mol?L);K[Fe(CN)](0.1 mol?L);KCrO(0.02 mol?L);MnO(s)，4242362272-1NHSCN(0.1 mol?L);溴水，CCl，淀粉KI试纸，砂纸。 44 四、实验内容 1(原电池与电动势 如图7.1装配好铜锌原电池，按测定电动势步骤(参见本实验附录) 进行操作，记录数据，并写出电极反应。 2(浓度对电极电势的影响 -1将步骤1中的0.5 mol?L的CuSO溶液，换4-1成0.01 mol?L CuSO，重新测定电动势，与步骤4 1的实验数据进行比较，并解释之。 3(氧化还原反应与电极电势的关系 -1(1)往试管中加入0.5mL 0.1 mol?L的KI -1溶液和2滴0.1 mol?L FeCl溶液，再加入10滴3 CCl，观察CCl层颜色的变化，发生了什么反44 应, -1 图7.1 铜锌原电池装置示意图(2)用0.1 mol?L KBr溶液代替KI溶液， 进行上述实验，反应能否发生, --3+2+根据(1)、(2)的实验结果，定性地比较E (Br/Br)、E (I/I)、E (Fe/Fe) 的相对22大小，并指出哪一种物质是最强氧化剂，哪一种物质是最强还原剂, 2+(3)自拟实验，根据电极电势数值判断并验证Fe能否与3%的HO发生反应, 223+[注]:HO不宜加多，以免妨碍用NHSCN对Fe的检验。 224 4. 浓度对氧化还原反应的影响 -1观察MnO(s)分别与浓HCl和1 mol?L HCl的反应现象(此实验可以不加热),并检2 验所产生的气体，写出反应方程式，并从浓度对电极电势的影响解释之。 5(溶液酸度对氧化还原反应的影响 --11往试管中加入0.5mL 0.1 mol?L的KI溶液和0.5mL 0.02 mol?LKCrO溶液，混匀227-1后，加入少量CCl并震荡，观察现象，再加入10滴2 mol?LHSO溶液，观察CCl层4244颜色的变化，写出反应方程式，并加以解释。 五、实验思考题 1(怎样装置原电池,盐桥有什么作用, 31 2(如何利用电极电势来判断氧化还原反应进行的方向,本实验通过什么反应来说明的, 3(如何通过实验比较下列物质的氧化还原性的强弱, 3+? Cl、Br、I和Fe; 222---2+? Cl、Br、I和Fe。 4(电极电势受那些因素的影响,是如何影响的,本实验是通过哪些实验来证明, 5(在氧化还原反应中，为什么一般不用HNO、HCl作为反应的酸性介质, 3 6(查阅与本实验有关的各氧化还原电对的标准电极电势值，记载于实验预习报告上。 实验八 缓冲作用和氧化还原性的验证 一、实验目的 1(了解并验证缓冲溶液的配制方法及性质。 2(了解氧化还原反应，学会选择合适的氧化剂和还原剂。 二、仪器和药品 仪器:量筒、烧杯、试管。 ----1 1 1 1 HAc、10 mol?LFe(SO)、0.01 mol?LKMnO、药品:0.20 mol?LNaAc、0.10 mol?L2434---1 1 1 0.10 mol?LKI、10 mol?LKBr、2 mol?LHSO、CCl。 244 三、实验内容 --1 1 1(用0.20 mol?LNaAc和0.10 mol?LHAc 溶液配制pH = 5.0 的缓冲溶液30.0 mL，用精密pH试纸测其pH值，利用所得缓冲溶液验证其对少量外加强酸、强碱的缓冲作用。 - -2(根据电极电势从Fe(SO)和KMnO中选用一种氧化剂，能使I氧化而不使Br2434 氧化，用实验证明，并写出有关反应式。 ----1 1 1 1给定试剂:10 mol?LFe(SO)，0.01 mol?LKMnO，0.10 mol?LKI，10 mol?LKBr， 2434-1 2 mol?LHSO，CCl。 244-- θ 3+2+θ 2+θ 已知:E (Fe/Fe) = 0.771 V， E (MnO/Mn) = 1.51 V， E (I/I ) = 0.5355 V， 42- θ E (Br/ Br) = 1.065 V 2 3(用给定试剂证明HO既有氧化性，又有还原性，写出有关反应方程式。 22---1 11 给定试剂:HO(3%)，2 mol?LHSO，0.01 mol?L KMnO，0.10 mol?LKI，淀22 244 粉溶液。 -θ θ θ 2+已知: E (HO/HO) = 1.763 V， E (O/HO) = 0.695 V，E (MnO/Mn) = 1.51 2222224- θ V， E (I/I ) = 0.5355 V。 2 四、实验前准备的问题 32 1(缓冲溶液有什么性质, 2(一种氧化剂能氧化某种还原剂的条件是什么, 3. 怎样通过实验验证HO既有氧化性，又有还原性, 22 - - 4. 怎样证明I被氧化了而Br没有被氧化, 实验九 硫、氮的化合物 一、实验目的 1(掌握硫化氢、亚硫酸、硫代硫酸及其盐的性质; --2 22(熟悉S、SO的鉴定方法; 23 3. 掌握亚硝酸及其盐的性质; --+ 4. 熟悉NO、NO、NH的鉴定方法。 234 二、实验提要 24硫是周期系VI族元素，硫原子的价电子层构型为nsnp, 能形成氧化数为 -2，-4， +6等的化合物。 - 2HS中S的氧化数 -2，它是强还原剂。S能与稀酸反应产生HS气体，可根据HS222-2特有的腐蛋臭味，或能使Pb(Ac)试纸变黑的现象检验出S。 2 SO溶于水生成亚硫酸，HSO及其盐常用作还原剂，但遇强还原剂时，也起氧化223 剂的作用。 NaSO是硫代硫酸的盐。硫代硫酸不稳定，易分解: 223 HSO == HO + SO?+ S? 22322- 2SO具有还原性。NaSO是常用的还原剂。 23223--- 222SO + I == SO (连四硫酸根) + 2I 23246- + 2SO与Ag生成白色AgSO?，但迅速变黄色，棕色，最后变为黑色AgS?，232232-2这个反应用来鉴定SO。 2325氮是周期系VA族元素，它的价电子层结构为nsnp, 它的氧化数最高为 +5，最低 - 为 -3。NO可用“棕色环”实验来鉴定。 3 +-2+3++4HNOO3Fe2HNO+====+3Fe+32 2+2+O)][Fe(NO)(H[Fe(HO)]++NO====HO25262 (棕色) - 这一反应也常用来鉴定NO(鉴定NO时使用HAC，不形成环)。 2 2 2+3+-NO+Fe+2HAc====2NOFe+HO+ 2Ac +2 33 2+2+[Fe(NO)(HO)][Fe(HO)]++NO====OH25262 (棕色) 亚硝酸可用亚硝酸盐与酸反应制得，但亚硝酸不稳定，易分解。 NaNO + HSO ==== NaHSO + HNO22442 热热2HNO NO + HO NO + NO + HO223222冷冷(蓝)(红棕) 亚硝酸具有氧化性，但遇强氧化剂时，亦呈还原性。 - + + NH常用OH与NH生成NH，使湿润红石蕊试纸变蓝得方法鉴定。 443 三、仪器与药品 ----11111(酸:HSO(浓、2 mol?L)，HCl (6 mol?L、2 mol?L)，HNO(浓)，HAc (2 mol?L), 24 3 HS (饱和), SO水溶液(饱和); 22--112(碱:NaOH (2 mol?L)，NH?HO (2 mol?L); 32---1113(盐:FeSO•7HO(s)，KMnO(0.01 mol?L)，FeCl(0.1 mol?L)，NaS (0.1 mol?L)， 424 3 2----1111NaSO(0.1 mol?L)，NaSO(0.1 mol?L)，AgNO(0.1 mol?L)，KI (0.1 mol?L)，NaNO23 223 3 2 ----1111(1 mol?L，0.1 mol?L)，NHCl (0.1 mol?L)，KNO(0.1 mol?L); 43 -14(其他:碘水(0.01 mol?L)，淀粉溶液，CCl，Pb(Ac)试纸，红、蓝石蕊试纸。 42 四、实验内容 -2 1. HS的还原性和S的鉴定 2 (1) HS的还原性 2--1 1 ? 在5滴0.01 mol?LKMnO中，加入数滴2 mol?LHSO酸化后，再加入1 mL424 硫化氢水溶液，观察现象，写出反应式。 -1 ? 在5滴0.1 mol?LFeCl中，加入1 mL硫化氢水溶液，观察现象，写出反应式。 3- 2(2) S的鉴定 --1 1 在试管中加入5滴0.1 mol?LNaS, 在加入5滴6 mol?LHCl，在试管口上悬以湿2- 2Pb(Ac)试纸，试纸变黑(为什么,)表示有S存在。 2 2. HSO 的性质 23 (1) 用蓝石蕊试纸检验SO饱和溶液。 2-1(2) 在10滴0.01 mol?L I水中，加入1滴淀粉溶液，然后再加入SO饱和溶液。 22(3) 在10滴HS饱和溶液中，滴加SO饱和溶液。 22 根据以上实验结果，写出反应方程式，并总结HSO 的性质。 23- 23. 硫代硫酸及其盐的性质和SO的鉴定 23 (1) 硫代硫酸及其盐的性质 --1 1 ? 在10滴0.1 mol?LNaSO溶液中，加入10滴2 mol?LHCl，片刻后，观察溶223 液是否变浑浊，有无SO的气味,写出反应方程式。 2-1? 在10滴碘水中，逐滴加入0.1 mol?L NaSO，观察碘水颜色是否退去,写出反223 34 应方程式。根据以上实验结果，说明HSO和NaSO有什么性质, 223223- 2(2) SO的鉴定 23--11在点滴板上滴2滴0.1 mol?L NaSO，加入0.1 mol?L AgNO直至产生白色沉淀，，2233观察沉淀颜色的变化(由白?黄?棕?黑)利用AgSO分解时颜色的变化可以鉴定223- 2SO存在。 23 4. 亚硝酸和亚硝酸盐的性质 (1) 亚硝酸的生成和性质 -1在试管中加入10滴1 mol?L NaNO(如果室温较高，可放在冰水中冷却)，然后滴2 入浓HSO，观察溶液的颜色和液面上液体的颜色，写出反应方程式。 24 (2) 亚硝酸盐的氧化性和还原性 ---1 11? 在0.1 mol?LNaNO中加入0.1 mol?L KI, 观察现象，然后用2 mol?L HSO224 酸化，观察现象，并用CCl验证是否有I产生,写出反应方程式。 42 --11? 在 0.01 mol?L KMnO中加入0.1 mol?L NaNO，观察紫红色是否褪去，然后4 2-1用2 mol?L HSO酸化，观察现象，写出反应方程式。 24- (3) NO的鉴定 2--11 滴10滴0.1 mol?L NaNO于试管中，加入数滴2 mol?LHAc酸化，再加入1~2小2- 粒硫酸亚铁晶体，如有棕色出现，证明有NO存在。 2- 5(NO的鉴定 3-1取约1 mL 0.1 mol?L KNO于试管中，加入1~2小粒硫酸亚铁晶体，振荡，溶解后，3 将试管斜持，沿试管壁慢慢滴加约1 mL 浓HSO，观察浓HSO与溶液交界面有无棕2424色环出现。 + (NH的鉴定 64--11+用0.1 mol?L NHCl 溶液，2 mol?L NaOH 溶液和红色石蕊试纸用气室法鉴定NH, 44观察现象，写出反应方程式。 五、实验前准备的问题 1(本实验是怎样实验硫代硫酸及其盐的主要性质的,又怎样试验亚硫酸及其盐的主要性质, 2(为什么NaNO与KI的反应要在酸性介质中进行,在NaSO与I的反应中，能22232不能加酸,为什么, ----2 2+3(怎样鉴定S、SO、NH、NO、NO, 23423 实验十 配位化合物的生成和性质 一、实验目的 1(了解配离子的生成和组成; 2(掌握配离子和简单离子的区别; 35 3(了解配位平衡与沉淀溶解平衡间的相互转化; 4. 初步掌握利用沉淀反应和配位溶解反应分离鉴定混合阳离子的方法和离心机的 使用。 二、实验原理 配位化合物分子一般是由中心离子、配位体和外界所构成。中心离子和配位体组成配位离子(内界)，例如: -2+2 [Cu(NH)]SO=====[Cu(NH)] + SO(完全解离) 3443442+2+ [Cu(NH)] Cu + 4 NH(部分解离) 343 -2+2+2[Cu(NH)]称为配位离子(内界)，其中Cu为中心离子，NH为配位体，SO为外界。 3434配位化合物中的内界和外界可以用实验来确定。 配位离子的解离平衡也是一种动态平衡，能向着生成更难解离或更难溶解的物质的方向移动。 2+3+2+配位反应常用来分离和鉴定某些离子。例如，欲使Cu，Fe，Ba混合离子完全分离，具体过程如下: 2+3+2+ Cu、Fe、Ba - 1 2 mol.LHSO24 2+3+ Ba SO? Cu,Fe4-1 白色 6 mol?LNH?HO 32 HNO 32+不溶 Fe(OH)? [Cu(NH)] 334 红棕 深蓝色溶液 -1 2 mol?LHSO24 3+ Fe -1 KSCN 0.1 mol?L -3n [Fe (NCS)]n 血红色溶液 三、仪器和药品 仪器:离心机，电加热器，普通试管，离心试管，烧杯 -----111 11药品: HAc (2 mol?L、6 mol?L);2 mol?LNaOH, NH?HO (2 mol?L、6 mol?L); 32-1AgNO、CuSO、Al(NO)、K[Fe(CN)] (0.1 mol?L);FeCl、KBr、KNCS、KI、NaCl (0.1 3433363----1111mol?L);BaCl(1 mol?L)、NHF (4 mol?L)、NaSO(1mol?L)、NHCl (饱和);铝试2 4223 4剂，pH试纸。 四、实验内容 1(配位化合物的生成和组成 36 --11在两支试管中各加入10滴0.1 mol?L CuSO溶液，然后分别加入2滴1 mol?L BaCl42-- 12+ 2溶液和2滴2 mol?L NaOH溶液，观察生成的沉淀(分别是检验SO和Cu的方法)。 4--11另取10滴0.1 mol?L CuSO溶液加入6 mol.L NH?HO至生成深蓝色溶液，然后432--11将深蓝色溶液分盛在两支试管中，分别加入2滴1 mol?L BaCl溶液和2滴2 mol?L 2 NaOH溶液，观察是否都有沉淀产生。 根据上面实验的结果，说明CuSO和NH所形成的配位化合物的组成。 43 2(简单离子与配位离子的比较及配位离子的颜色 --11 (1) 在一支试管中滴入5滴0.1 mol?L FeCl溶液，加入1滴0.1 mol?L KNCS溶3-3+ 1液，(这是检验Fe的方法)观察现象，然后将溶液用少量水稀释，逐滴加入4mol?L NHF4 溶液，观察现象并解释。 (2) 以铁氰化钾 (K[Fe(CN)]) 溶液代替FeCl溶液进行上述实验，观察现象是否363 与上相同并解释。 3(难溶化合物与配位离子的相互转化 -1往一支试管中加入5滴0.1 mol?L AgNO溶液，然后按下列次序进行实验，并写出3 每一步骤反应的化学方程式。 -1(1) 加入1~2滴0.1 mol?L NaCl溶液至生成白色沉淀 -1(2) 滴加6 mol?L NH?HO溶液，边滴边振荡至沉淀刚溶解 32-1(3) 加入1~2滴0.1 mol?L NaBr溶液至生成浅黄色沉淀 -1(4) 滴加1 mol?L NaSO溶液，边滴边振荡至沉淀刚溶解 223-1(5) 加入1~2滴0.1 mol?L NaI溶液至生成黄色沉淀 4(混合离子分离鉴定 +2+3+ 取Ag、Cu、Al的混合溶液15滴进行离子分离鉴定，画出分离鉴定过程示意图。 五、实验思考题 1. 通过实验总结简单离子形成配离子后，哪些性质会发生改变? 2. 影响配位平衡的主要因素是什么? -- 3+ 2+2+ 43. Fe可以将I氧化为I，而自身被还原成Fe，但Fe的配离子 [Fe(CN)]又 26--3可以将I还原成I，而自身被氧化成 [Fe (CN)]，如何解释此现象? 2 6 实验十一 铬、锰及其化合物 一、实验目的 1(了解铬和锰的各种重要价态化合物的生成和性质; 2(了解铬和锰各种价态之间的转化; 3(掌握铬和锰化合物的氧化还原性以及介质对氧化还原反应的影响。 二、实验提要 37 铬和锰分别为周期表中?B和?B族元素，它们都有可变的氧化值。铬的常见氧化值有+3、+6，锰的常见氧化值有+2、+4、+6、+7。 - +3价铬盐容易水解，其氢氧化物呈两性，碱性溶液中的+3价铬(以CrO形式存在)2易被强氧化剂如NaO或HO氧化为黄色的铬酸盐。 22 22 - --2 2CrO+ 3HO+ 2OH ===2CrO + 4HO 222 42 铬酸盐和重铬酸盐中的铬的氧化值相同，均为+6，它们的水溶液中存在着下列平衡: - - + 222CrO+ 2H CrO+ HO 4272 上述平衡在酸性介质中向右移动，在碱性介质中向左移动。 重铬酸盐是强氧化剂，易被还原成+3价铬(+3价铬离子溶液为绿色或蓝色)。 +2价锰的Mn(OH)为白色碱性氢氧化物，但在空气中易被氧化，逐渐变成棕色MnO22的水合物[MnO(OH)]。 2- 2+ 在中性溶液中，MnO与Mn可以反应而生成棕色的MnO沉淀。 42 - 2++ 2MnO+ 3Mn + 2HO ==== 5MnO? + 4H 422- -2在强碱性溶液中，MnO与MnO可以生成绿色的+6价锰的MnO: 424- - - 2 2MnO+ MnO+ 4OH==== 3MnO+2HO 42 42- MnO是一种强氧化剂，它的还原产物随介质的不同而不同:在酸性介质中，被还42+原成Mn，溶液变为近似无色;在中性介质中，被还原成棕色沉淀MnO;在碱性介质2-2中，被还原成MnO，溶液为绿色。 4-2+ 在硝酸溶液中，Mn可以被NaBiO氧化为紫红色的MnO，这个反应常用来鉴别342+Mn。 -2+ +3++ 5NaBiO + Mn+ 14H==== 2MnO + 5Bi + 5Na + 7HO 342 三、仪器和药品 仪器:离心机，电加热器，普通试管，离心试管，烧杯。 -----11111 药品:HAc (2 mol?L、6 mol?L)，HNO(6 mol?L)，HCl (2mol?L、6mol?L、浓)， 3 -----11111HSO(1 mol?L、0.1 mol?L);NaOH (2 mol?L、6 mol?L，40%)，NH?HO (6 mol?L)， 24 32--11CrCl、KCrO、NaSO、Pb(Ac)、Pb(NO) (0.1 mol?L)， KMnO(0.01 mol?L、0.1 3227232324 -----11111mol?L)，BaCl(1mol?L)，NaBiO(s)、MnSO(0.1mol?L、0.5 mol?L、0.002 mol?L)、2 3 4 NHCl (饱和)，铝试剂，pH试纸，HO(3%)，MnO。 422 2 四、实验内容 1. 铬 (1) 氢氧化铬的制备和性质 用CrCl和NaOH制备氢氧化铬沉淀，观察沉淀的颜色，用实验证明氢氧化铬是否3-1 两性，(分别向两份沉淀中加入0.1 mol?LNaOH和HCl各2~3滴至沉淀溶解，观察溶液颜色)并写出反应方程式。 (2) +3价铬的还原性 -- 1 0.1 mol?LCrCl5滴和过量NaOH生成CrO后再加入2滴3%的HO溶液，加热，3 222观察溶液颜色的变化，解释现象，并写出每一步反应方程式。 --1 1 将上述溶液用2 mol?LHAc酸化至溶液pH值为6，加入1滴0.1 mol?LPb(NO)32 38 3+ 溶液，即有亮黄色的PbCrO沉淀生成，写出反应方程式，此反应常用作Cr 的鉴定反4 应。 (3) +6价铬的氧化性 --115滴0.1 mol?L KCrO溶液中加入5滴0.1 mol?L HSO酸化，再加入15滴0.1 22724-1mol?L NaSO溶液，观察溶液颜色的变化，验证KCrO在酸性溶液中的氧化性，写出23227反应方程式。 -1 (4) 铬酸盐和重铬酸盐的相互转化:在5滴0.1 mol?LKCrO溶液中滴入4滴2 227--1 1mol?LNaOH观察溶液颜色变化，再继续滴入10滴1 mol?L HSO酸化，观察溶液颜24色变化，解释现象，并写出反应方程式。 2(锰 2+ (1) Mn氢氧化物的制备和还原性 --11在1支试管中加入10滴0.1 mol?L MnSO溶液，再加入5滴2 mol?L NaOH溶液，4 观察沉淀的生成，试管在空气中摇荡，观察沉淀颜色的变化并解释。 (2) +4价Mn化合物的生成 --11在10滴0.01 mol?L KMnO溶液中滴加2滴0.1 mol?L MnSO溶液，观察棕色沉44淀的生成，写出反应方程式。 2+ (3) Mn的鉴定 --11取5滴0.002 mol?L MnSO溶液加入试管中，加入10滴6 mol?L HNO，然后加入432+ 少量NaBiO固体，微热，振荡，静置。上层清液呈紫红色表示有Mn存在。 3 3( 混合离子分离鉴定 3+2+3+ 取Cr，Mn，Al的混合溶液15滴进行离子分离鉴定，画出分离鉴定过程示意图。 五、实验思考题 1(总结铬的各种氧化态之间相互转化的条件，注明反应在何种介质中进行的，何者 是氧化剂，何者是还原剂。 2(绘出表示锰的各种氧化态之间相互转化的示意图，注明反应在什么介质中进行的， 何者是氧化剂，何者是还原剂。 - - 2+ 2+ 3(你所用过的试剂中，有几种可以将Mn氧化为MnO? 在由Mn, MnO的442+ 反应中，为什么要控制Mn的量? 实验十二 铁、钴、镍及其化合物 一、实验目的 1(试验并掌握铁、钴、镍氢氧化物的生成和氧化还原稳定性。 2(试验并掌握铁、钴、镍的配位化合物的生成。 3+2+2+ 3(掌握Fe、Co、Ni的鉴定反应。 39 二、实验提要 铁、钴、镍是周期系第?族元素第一个三元素组，它们的原子最外层电子数都是2个，次外层电子尚未满足，因此显示可变的化合物价，它们的性质彼此相似。 铁、钴、镍+2价氢氧化合物显碱性，它们有不同的颜色，Fe(OH)呈白色，Co(OH)22呈粉红色，Ni(OH)呈苹果绿色。它们被O、HO等氧化剂氧化的情况按Fe(OH)—22222Co(OH)—Ni(OH)的顺序由易到难，如空气中的氧可使Fe(OH)迅速转变成棕红色的222 Fe(OH)(有从泥黄色到红棕色的各种中间产物)。Co(OH)则缓慢地被氧化成褐色的32 Co(OH)，Ni(OH)与氧则不起作用。 32 铁、钴、镍都能生成不溶于水的+3价氧化物和相应的氢氧化物，Fe(OH)和酸生成3+3价的铁盐，而Co(OH)和Ni(OH)与盐酸反应时，不能生成相应的+3价盐，因为它33 们的+3价盐极不稳定，很易分解成为+2价盐，并放出氯气，显示出强氧化性。 +2价和+3价的铁盐在溶液中易水解。+2价铁离子是还原剂，而+3价铁离子是弱的 2+2+氧化剂。钴、铁、镍的盐大部分是有颜色的。在水溶液中，Fe呈浅绿色，Co呈粉红 2+色，Ni呈亮绿色。 铁能生成很多配位化合物， 其中常用的有亚铁氰化钾 K[ Fe (CN)] 和 铁氰化钾 4 6 K[Fe (CN)]，钴和镍亦能生成配位化合物，如[Co(NH)]Cl，K[Co(NO)]和3 6363326[Ni(NH)]SO等。 364 +2价Co的配合物不稳定，易被氧化为+3价Co的配位化合物，而Ni的配位化合物 则以+2价的稳定。 三、仪器和药品 仪器:离心机、试管、滴管、酒精灯、电加热器。 ----1111药品:HSO(2 mol?L)，HCl (2 mol?L，浓)，HNO(6 mol?L)，HAc (6 mol?L、2 24 3 -----111111);CoCl(0.1 mol?L、mol?L);NaOH (2 mol?L、6 mol?L)，氨水(6 mol?L、2 mol?L2 -----111110.5 mol?L)，NiSO(0.1 mol?L、0.5 mol?L)，FeCl(0.1 mol?L)，KI (0.1 mol?L)，4 3 ---111KMnO(0.01 mol?L)，K[Fe (CN)] (0.1 mol?L)，NHCl (1 mol?L)， K[Fe (CN)] ( 0.1 446436---111mol?L)，NHF (4 mol?L)，KSCN (0.1 mol?L，s)， FeSO,7HO (s)，NaBiO(s);HO4423 22 (3%)，溴水，淀粉液，丙酮，二乙酰二月亏 (1%酒精溶液)，KI淀粉试纸，CCl。 4 四、实验内容 1(铁、钴、镍的氢氧化物的制备和性质 (1)Fe(OH)的制备和还原性，Fe(OH)的性质 23-1 在试管中加 2 mL蒸馏水和1~2滴2 mol?LHSO 酸化，煮沸片刻(为什么,)，24 然后在其中溶解几粒FeSO?7HO晶体(配成 FeSO溶液)， 同时在另一支试管中煮沸424 -11 mL 2 mol?L NaOH溶液，迅速用吸管吸入NaOH溶液，并将吸管插入到FeSO溶液底4部，慢慢放出NaOH溶液(注意避免搅动溶液而带入空气)，不摇动试管，观察开始生成近乎白色的Fe(OH)沉淀。然后再边摇边观察沉淀颜色的变化，写出Fe(OH)在空气2 2 中被氧化的反应式。 向含有Fe(OH)的试管中加入几滴浓盐酸，观察沉淀溶解。 3 40 (2)Co(OH)的制备，Co(OH)制备和氧化性 23--11将少量0.1 mol?L CoCl溶液加热至沸，然后滴加2 mol?L NaOH溶液，观察粉红2 色沉淀生成。滴加3% HO到Co(OH)沉淀上，观察棕色Co(OH)沉淀生成。在试管中2223 加几滴浓盐酸，加热，用湿润的KI淀粉试纸检查逸出的气体。解释现象，写出有关反应式。 (3)Ni(OH)的制备，Ni(OH)的制备和氧化性 23--11向少量0.1 mol?L NiSO溶液中滴加2 mol?L的NaOH溶液，观察果绿色的Ni(OH)42沉淀的生成。向试管中边滴加溴水(或新制的氯水)，边观察黑色的Ni(OH)沉淀生成。3在试管中加几滴浓盐酸，加热，用湿润的KI淀粉试纸检查逸出的气体。解释现象，写出有关反应式。 2(钴、镍的配位化合物 (1)钴的配位化合物及其鉴定 --11 ? 在0.5 mol?L CoCl溶液中，滴加6 mol?L氨水，观察沉淀的颜色，再加入几滴2--11 1 mol?L NHCl溶液和过量的6 mol?L氨水至沉淀溶解，观察[Co(NH)]Cl溶液颜色。4362写出各步反应的化学方程式。 -1 ? 在试管中加入少量0.1 mol?LCoCl溶液，加入少量固体KNCS，再加几滴丙酮，22+3+摇匀，观察现象，解释并写出反应方程式(这个反应用来鉴定Co，但如混有Fe时， -3则需加入NHF溶液，使生成无色的[FeF]以消除其干扰)。 46 (2)镍的配位化合物及其鉴定 --11 ? 在0.5 mol?L NiSO溶液中，滴加6 mol?L氨水，，微热，观察沉淀的颜色，再4--11 加入几滴1 mol?L NHCl溶液和过量的6 mol?L氨水，观察沉淀的溶解和溶液的颜色，4 写出反应方程式。 --11 在少量0.1 mol?L NiSO溶液中，加入数滴2 mol?LNH,HO，再加入1滴1%?4322+二乙酰二月亏 ，观察现象。(这个反应用来鉴定Ni) 3+2+2+3(混合离子的分离和鉴定:Fe、Co、Ni。 五、实验思考题 1(如何制备+2价和+3价铁、钴、镍的氢氧化物,本实验检验它们的哪些性质, 2(在碱性介质中，氯水(或溴水)能把二价钴氧化成三价钴，而在酸性介质中，三价钴又能把氯离子氧化成氯气，二者有无矛盾,为什么, 3(铁、钴、镍能否与NH?HO生成+2和+3价的氨配合物, 323+2+2+4(怎样鉴定Fe，Co，Ni, 实验十三 铜、锌及其化合物 一、实验目的 1. 了解铜、锌的氢氧化物的生成和酸碱性; 41 2. 了解铜、锌的氨配合物的生成; 3. 了解铜(?)的氧化性; 2+4. 掌握Cu 的鉴定方法。 二、实验提要 101102 铜、锌是第四周期的ds区元素，它们的价电子构型分别为3d4s、3d4s。铜的 氧化值通常为+2，但也有+1;而锌的氧化值则为+2。 2+2+ Cu、Zn 与碱作用分别生成Cu(OH) (浅蓝色?)和Zn(OH)(白色?)。Cu(OH)两22 2 - 性偏碱，在浓NaOH溶液中形成亮蓝色[Cu(OH)]配离子;而Zn(OH)具有两性，在42 - NaOH溶液中形成无色[Zn(OH)]配离子。 4 铜、锌的盐与氨水作用时，先生成沉淀(注意:生成的是不同类型的沉淀物～)，后溶解而生成氨配合物，例如: -2+2+ 2Cu + SO + 2NH?HO (适量) == Cu(OH)SO?+ 2NH4322244 (蓝色) --2+2Cu(OH)SO(s) + 8NH?HO (过量) == 2[Cu(NH)]+ SO +2OH + 8HO 2224 32344 (深蓝色) 2++Zn + 2NH?HO (适量) == Zn(OH)?+ 2NH 32242+ Zn(OH)(s) + 4NH?HO (过量) == [Zn(NH)]+ 4HO2 32342 (无色) - 2+ Cu具有氧化性，与I反应时，不是生成CuI，而是生成白色的CuI?: 2-2+2Cu + 4I == 2CuI?+ I 2- 将CuCl溶液与铜屑混合，加入浓HCl，加热，可得泥黄色配离子[CuCl]的溶液，22将这种溶液稀释可得到白色的CuCl沉淀: -- 2+Cu + Cu + 4Cl == 2[CuCl]2-- [CuCl] CuCl?+ Cl22+ Cu能与K[Fe (CN)]溶液反应生成红棕色Cu[Fe (CN)]沉淀: 46 26 -2+42Cu + [Fe (CN)] == Cu[Fe (CN)]? 6262+ 3+ 这个反应用来鉴定Cu。Fe的存在也能与K[Fe (CN)]溶液反应生成蓝色沉淀并46 - 2+ 3+ 3干扰Cu的鉴定。为消除Fe的干扰，可先加入NHF溶液，使之生成无色的[FeF]，46再加入K[Fe (CN)]溶液即可得红棕色沉淀。 46 三、仪器和药品 仪器:试管、试管夹、烧杯(100mL)、滴管、玻棒、点滴板、酒精灯。 ----1111药品: HCl (2 mol?L、浓)、 HSO(2 mol?L); NaOH (2 mol?L、6 mol?L)、24 ----1111NH?HO (2 mol?L、6 mol?L);CuSO(0.1 mol?L)、 CuCl(1 mol?L)、ZnSO(0.1 324 2 4 ----1111mol?L); KI(0.1 mol?L)、NaSO(0.1 mol?L)、K[Fe (CN)](0.1 mol?L);铜屑。 223 46 四、实验内容 1. 铜、锌氢氧化物的生成和酸碱性 42 --1 1分别试验0.1 mol?L的CuSO、ZnSO溶液与2 mol?L NaOH溶液的作用，观察所44 得沉淀的颜色和形状，将沉淀分为两份，分别试验它们与酸、碱的作用，并将实验结果填入表8-1。 表8-1 加入适量碱使 一份加过量碱检验 另一份加酸检验 现 象 沉淀生成(两份) 沉淀物的酸性 沉淀物的碱性 及 产 溶 物 主 要 主 要 主 要 现 象 现 象 现 象 液 产 物 产 物 产 物 -1 0.1 mol?LCuSO，5滴 4-1 0.1 mol?LZnSO，5滴 4 根据实验结果，给出Cu(OH) 和Zn(OH)的酸碱性。 22 2+2+2. Cu、Zn 与氨水的反应 -1 分别试验0.1 mol?L的CuSO、ZnSO溶液与适量氨水和过量NH?HO的作用，并4432将实验结果填入表8-2。 表8-2 现 加入适量氨水 继续加入过量氨水 象 及 产 溶 至沉淀产生 至沉淀溶解 物 液 现 象 主要产物 现 象 主要产物 -1 0.1 mol?LCuSO，5滴 4-1 0.1 mol?LZnSO，5滴 4 3. Cu (?) 化合物的氧化性 - - 1 ? [CuCl] 和CuCl的生成 取10滴CuCl(1 mol?L)溶液于试管中，加入10滴22 HCl (浓)，再加入少量铜屑，加热至溶液呈泥黄色。将该溶液倒入盛有50mL水的小烧杯(100mL)中，观察白色沉淀的生成，写出相应的反应方程式。 -- 1 1 ? CuI的生成 取CuSO(0.1 mol?L)溶液10滴于试管中，加入KI(0.1 mol?L)溶4 -1液，观察实验现象。再加入NaSO(0.1 mol?L) 溶液，以除去生成的碘，观察CuI沉223 淀的颜色。写出相应的反应方程式。 2+ 4. Cu的鉴定 --11 在点滴板上滴入CuSO(0.1 mol?L)溶液和K[Fe (CN)](0.1 mol?L)溶液各2滴，4 46 2+ 观察红棕色沉淀的生成。表示有Cu存在。 5. 混合离子的分离鉴定 3+2+2+ +混合液中含有Cr、Ba、NH、Ni四种离子，试将它们逐一分离并鉴定。要求4 设计出分离鉴定方案图，并用实验验证之。 五、实验前应准备的问题 1. 怎样检验氢氧化物的酸碱性, 2. CuSO溶液与适量氨水作用时，生成的沉淀是什么物质,此沉淀溶于过量氨水后4 43 生成的产物是什么,写出相应的反应方程式。 - - , + ,4 , 3. 试根据 E(Cu,Cu) = 0.52 V，K([CuCl]) = 6.9，10，计算E([CuCl],Cu);f 222+ 并说明为什么Cu与Cu在浓HCl介质中能发生反歧化反应。 - , 2+已知:E(Cu,[CuCl]) = 0.45 V。 2- , 12 , 2++ , 2+4. 根据K(CuI) = 1.1，10，E(Cu,Cu) = 0.16 V，计算E(Cu,CuI)，并sp - - 2+ , 说明Cu能氧化I的原因。已知:E(I,I ) = 0.53 V。 23+2+2+ +5. 怎样分离和鉴定混合离子:Cr、Ba、NH、Ni, 4 实验十四 物质鉴别及混合离子的分离鉴定 一、实验目的 1. 学习设计实验的方法; 2+ 2. 验证Mn的还原性和MnO、KMnO的氧化性; 24 3. 掌握鉴别碳酸盐和氢氧化物的方法; 4. 掌握离子分离方案的设计以及分离、鉴定的方法。 二、仪器和药品 仪器:试管、离心试管、离心机。 --11药品:MnO(0.01 mol?L)、MnSO(0.1 mol?L)、FeCl(0.1 (s)、HCl (浓)、KMnO2 4 4 3 -----11111mol?L)、NaCO(0.1 mol?L)、HCl (1 mol?L)、HSO(2 mol?L)、HNO(6 mol?L)、23 24 3 ----11111HAc (2 mol?L)、NaOH (2 mol?L、6 mol?L)、氨水(6 mol?L、2 mol?L)、Pb(NO) (0.1 32--11mol?L)、KSCN (0.1 mol?L，s)、NaBiO(s)、HO(3%)、二乙酰二月亏 (1%酒精溶液)、3 22 铝试剂、KI淀粉试纸、红色石蕊试纸。 三、实验内容 --111. 利用所给试剂:MnO(s)、HCl (浓)、KMnO(0.01 mol?L)、MnSO(0.1 mol?L)、2 4 4 2+ KI淀粉试纸，设计一组实验，证明Mn的还原性和MnO，KMnO的氧化性。写出反24应方程式。 ---1112. 利用给定试剂:FeCl(0.1 mol?L)，NaCO(0.1 mol?L)，HCl (1 mol?L)，通过3 23 -1 实验证明，FeCl(0.1 mol?L)溶液中加入NaCO溶液生成的沉淀是Fe(CO)还是323233Fe(OH), 33+2+3+2+3. 混合液 ?，可能含有Al、Mn、Fe、Ni 离子，试设计一分离和鉴定各离 子的方案(用分离图表示)，并用实验验证之。 3+2+2+ +4. 混合液 ?，可能含有Cr、NH、Mn、Ba离子，试设计一分离和鉴定各离4 子的方案(用分离图表示)，并用实验验证之。 44 四、实验前应准备的问题 2+ 1. 怎样验证Mn的还原性和MnO，KMnO的氧化性, 24 2. 怎样鉴别FeCl与NaCO溶液生成的沉淀是Fe(CO)还是Fe(OH), 32323333+2+3+2+ 3. 怎样分离和鉴定混合离子:Al、Mn、Fe、Ni, 3+2+2+ + 4. 怎样分离和鉴定混合离子:Cr、NH、Mn、Ba, 4 实验十五 三价铁离子与磺基水杨酸配合物 的组成和稳定常数的测定 一、实验目的 1(了解用比色法测定配合物的组成和稳定常数的原理和方法; 2(学习分光光度计的使用方法; 3. 学习用计算机处理有关实验数据的方法。 二、实验原理 当一束波长一定的单色光通过盛在比色皿中的有色溶液时，有一部分光被有色溶液 吸收，一部分透过。设c为有色溶液浓度，l为有色容夜(比色皿)厚度，则吸光度(也称消光度)A与有色溶液的浓度c和溶液的厚度l的乘积成正比。这叫做朗珀-比尔定律，其数学表达式为: = k ? c ? l A 式中k为比例系数，叫做吸光系数，其数值与入射光的波长、溶液的性质及温度有关。 若入射光的波长、温度和比色皿均一定(l不变)。则吸光度A只与有色溶液浓度c成正比。 设中心离子M和配位体L在给定条件下反应，只生成一种有色配离子或配合物MLn(略去配离子电荷数)，即: M + nL ML n 若M与L都是无色的，则此溶液的吸光度A与该有色配离子或配合物的浓度成正比。据此可用浓比递变法(或称摩尔系列法)测定该配离子或配合物的组成和稳定常数，具体方法如下: 配制一系列含有中心离子M与配位体L的溶液，M与L的总摩尔数相等，但各自的摩尔分数连续改变，例如L的摩尔分数依次为0.00、0.10、0.20、0.30、„„ 0.90、1.0。在一定波长的单色光中分别测定这系列溶液的吸光度A，有色配离子或配合物的浓度越大，溶液颜色越深，其吸光度越大，当M和L恰好全部形成配离子或配合物时(不考虑配离子的解离)，ML的浓度最大，吸光度也最大，若以吸光度A为纵坐标，以配n 位体的摩尔分数为横坐标作图，可以求得最大的吸光度处。 45 图14.1 配位体摩尔分数与吸光度A关系图 例如，从图14.1可以看出，延长曲线两边的直线部分，相交于O点，O点即为最大吸收处，对应配位体的摩尔分数为0.5，则中心离子的摩尔分数为:1-0.5 = 0.5。所以 配位体摩尔数配位体摩尔分数0.5,,,1中心离子摩尔数中心离子摩尔分数0.5 由此可知，该配离子或配合物的组成为ML型。 配离子的稳定常数可根据图14.1求得。从图14.1还可以看出，对于ML型配离子或配合物，若它全部以ML形式存在，则其最大吸光度在O处，对应的吸光度为A;但1由于配合物有一部分解离，其浓度要稍小一些，实际测得的最大吸光度在B处，相应的吸光度为A。此时配合物或配离子的解离度为: 2 A,A12 ,,A1 配离子或配合物ML的稳定常数与解离度的关系如下: ML M + L -1起始时浓度(/mol?L) c 0 0 -1平衡时浓度(/mol?L) c-cα cα cα ,c,(ML)1, K,,稳2ccc,(M)(L) --3+4 1式中c表示O点对应的中心离子的摩尔浓度(c (Fe) = 2.50×10mol?L)。 3+ 磺基水杨酸与Fe离子形成的螯合物的组成因pH值不同而不同，pH = 2~3时，生成紫红色的螯合物(有一个配位体)，反应可表示如下: 3+ Fe+ HOS OH HOS O 33++ Fe + 2H COOH O = C―O pH值为4~9时，生成红色的螯合物(有两个配位体);pH值为9~11.5时，生成黄色螯合物(有三个配位体);pH值大于12时，有色螯合物将被破坏而生成Fe(OH)沉淀。 3 46 本实验是在HClO做介质，pH值小于2.5的条件下进行测定的。 4 三、仪器和药品 仪器:烧杯(50 mL，11只;600 mL，1只);分光光度计;移液管(10 mL，5只); 吸耳球;玻璃棒。 --1[1]13+ [2]药品:高氯酸HClO(0.0100 mol?L);0.00100 mol?L Fe标准溶液; 4 -1[3]0.00100 mol?L 磺基水杨酸标准溶液; 四、实验内容 1. 系列溶液的配制 -1 用三只10 mL刻度移液管按表14.1的数量分别移取0.0100 mol?LHClO，0.00100 4--13+1 mol?L Fe，0.00100 mol?L磺基水杨酸标准溶液注入已编号的干燥的50 mL小烧杯中, 摇匀各溶液。 表14.1 系列溶液的配制表 ---111溶液编号 0.0100 mol?L 0.00100 mol?L 0.00100 mol?L 3+V(HClO) / mL V(Fe) / mL V(磺基水杨酸) / mL 4 [1] 10.0 10.0 0.0 [2] 10.0 9.0 1.0 [3] 10.0 8.0 2.0 [4] 10.0 7.0 3.0 [5] 10.0 6.0 4.0 [6] 10.0 5.0 5.0 [7] 10.0 4.0 6.0 [8] 10.0 3.0 7.0 [9] 10.0 2.0 8.0 [10] 10.0 1.0 9.0 [11] 10.0 0.0 10.0 2. 浓比递变法测定配离子或配合物的吸光度 (1)接通分光光度计电源，并调整好仪器,选定波长为500 nm; (2)取4只1 cm的比色皿，往一只中加入蒸馏水(用做参比溶液，放在比色皿框中 第一个格内)，其余3只分别加入上面配制的 [1]、[2] 和 [3] 号溶液至2/3处;测定各 溶液吸光度，并记录(每次测定,须等数字稳定30 s，并且注意核对记录数据)。 (3)保留装蒸馏水的比色皿，供校零点使用，其余3只分别换入编号为 [4]、[5] 和 [6] 号溶液，直至测完所有编号溶液。 [4] 3. 用Excel电子表格处理实验数据 利用Excel电子表格绘制出配位体摩尔分数与所测吸光度A关系图，并根据关系图 中得到有关数据计算出配合物或配离子的组成和稳定常数。 47 五、实验前准备的问题 -11. 本实验测定配合物或配离子组成及稳定常数的原理如何,能否用0.0100 mol?L -3+ 13+ Fe代替0.00100 mol?L Fe进行测定,为什么? 2. 浓比递变法的测定原理如何?如何用做图法计算出配合物或配离子组成及稳定常数? 3. 移液管在使用时,应注意哪些问题, 4. 比色皿在使用时, 应注意哪些问题, -1注:[1] 0.0100 mol?L高氯酸(HClO) 标准溶液配制:将4.4 mL 70 % HClO加入50 mL44水中，稀释到5000 mL。 -13+ [2] 0.00100 mol?L Fe标准溶液配制:将分析纯硫酸高铁铵 (Fe(NH)(SO)?12HO)442-1晶体溶于0.0100 mol?L HClO中配制而成。 4--11[3] 0.00100 mol?L 磺基水杨酸标准溶液:将分析纯磺基水杨酸溶于0.0100 mol?L HClO中配制而成。 4 [4] Excel电子表格启动顺序: Excel电子表格启动前，计算机主机必须装有office工具软件。启动顺序依次为: 开始 ? 程序 ? Microsoft Excel (或开始 ? 新建office文挡 ? 空工作簿) 通过上述几步可调出Excel电子表格，然后将实验数据“中心离子的摩尔分数”依次输入A列，对应的“吸光度A”依次输入B列，选中这两列数据(用鼠标抹黑)，用鼠标点击工具栏中图表向导(或通过菜单栏中“插入 ? 图表”)，选择散点图，按提示即可得到所需图形。 注:用直线工具或添加趋势线绘出两条渐进直线。 附录 722-2000型分光光度计按键组成及操作步骤 1(按键组成 1 样品室;2 波长控制键;3 电源开/关指示器;4 液晶数字显示;5 方式选择键; 6 “100”控制键;7“0”控制键;8 打印键;9 浓度/系数键;10 波长读数窗。 2(操作步骤 (1)接通电源，预热仪器15min; (2)通过波长控制键选择分析波长; (3)通过按“方式”选择键，选择测定模式(吸光度、透光率、浓度等); (4)根据测试方式，选择合适的比色皿。注意:空白、标准样品必须使用相同厚度的 48 比色皿; (5)把水和其它配制溶液分别装入相应的比色皿中，并按浓度由小到大依次摆放在样品室的比色皿架上; (6)关闭样品室，通过“100”键，设置空白，直至显示100.0%或0.000A。 (7)拉动控制杆(需听到清脆的“咔”声)，通过液晶数字显示，分别读出各待测液的吸光度或其它; (8)重复(5)、(6)、(7)操作，直至测定结束。 3(比色皿使用注意 比色皿包括两个光面(光线通过)，两个毛面，手只能接触毛面。比色皿需用蒸馏水和待测液洗涤数次;比色皿装入液不应低于比色皿高度的三份之二。 实验十六 邻菲啰啉分光光度法测定铁的含量 一、实验目的 1. 熟悉邻菲啰啉分光光度法测定铁含量的原理和方法。 2. 掌握721型分光光度计的使用方法。 二、实验原理 根据朗伯-比尔定律，当单色光通过一定厚度(l)的有色物质溶液时，有色物质对光的吸收程度(用吸光度A表示)与有色物质的浓度(c)成正比。 A = k ? c ? l 其中，k是吸光系数，它是各种有色物质在一定波长下的特征常数。在分光光度法中，当条件一定时，k、l均为常数，此时，上式可写成: A = K ? c 因此，一定条件下只要测出各不同浓度的吸光度值，以浓度为横坐标，吸光度为纵坐标即可绘制标准曲线。 在同样条件下，测定待测溶液的吸光度，然后从标准曲线查出其浓度。 邻菲啰啉(邻二氮杂菲)是目前分光光度法测定铁含量的较好试剂。在pH = 2,9 2+ 的溶液中试剂与Fe生成稳定的红色配合物。该反应中铁必须是亚铁状态，因此，在显色前要加入还原剂，如盐酸羟胺。反应如下: 3+-2+2Fe +2NHOH + 2OH = 2Fe + N +4HO222 49 N+N22+3FeFe3NN 红色配合物的最大吸收波长(λmax)为508nm。 三、仪器与药品 仪器:721型分光光度计、容量瓶(50 mL)、刻度吸量管。 药品:邻菲啰啉(8mmol/L，新鲜配制)、盐酸羟胺(1.5mol/L，临时配制)、NaAc(1mol/L)。 标准铁溶液(2.000 mmol/L):准确称取0.7842克 (NH)Fe(SO)?6HO置于烧杯中，加42422入6 mol/L HCl 120mL和少量蒸馏水，溶解后转入1000mL容量瓶中，加蒸馏水稀释至刻度，摇匀备用。 四、操作步骤 1. 标准溶液和待测溶液的配制 取50 mL容量瓶7个，按下表所列的量，用吸量管取各种溶液加入容量瓶中，加蒸馏水稀释至刻度，摇匀。即配成以系列标准溶液及待测溶液。 标准溶液及待测溶液 容量瓶编号 1(空白) 2 3 4 5 6 7水样(10mL) 标准铁溶液 (mL) 0 0.40 0.80 1.20 1.60 2.00 --- 盐酸羟胺 (mL) 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 邻菲啰啉 (mL) 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 醋酸钠溶液 (mL) 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 2. 吸光度的测定 按721型分光光度计的使用方法(详见几种仪器的使用方法)选择波长λ,508 nm，用空白溶液调整仪器，然后测出所配一系列溶液的吸光度，记录结果。 3. 绘制标准曲线 2+ 标准曲线中Fe离子浓度(μmol / L)为横坐标，以吸光度(A)为纵坐标绘制标准曲线。 2+ 4. 待测水样中Fe离子浓度的测定 根据所测得的水样的吸光度，即可从标准曲线上查得其浓度。 五、实验前准备的问题 1. 为什么要控制被测液的吸光度最好在0.15,0.7的范围内,如何控制, 2. 由工作曲线查出的待测铁离子的浓度是否是原始待测液中铁离子的浓度, 50 实验十七 牛奶酸度和钙含量的测定 一、实验目的 ? 了解牛奶酸度和钙含量的检测方法及其表示。 ? 了解配位滴定法的原理及方法。 二、实验内容 1(酸度的测定 ? 实验原理 通过测定牛奶的酸度即可确定牛乳的新鲜程度，同时可反映出乳质的实际状况。 -1乳的酸度一般以中和100 mL牛乳0.1 mol?L氢氧化钠溶液的毫升数来表示，正常牛乳的酸度随乳牛的品种、饲料、泌乳期的不同而略有差异，但一般均在14~18?T之间。如果牛乳放置时间过长，因细菌繁殖而致使牛乳酸度降低。因此牛乳的酸度是反映乳质量的一项重要指标。 ? 试剂及仪器 - 1 试剂:1%酚酞指示剂，0.1 mol?L氢氧化钠标准溶液，pH = 6.88标准缓冲溶液。 仪器:量筒、锥形瓶、碱式滴定管、pHS-25型酸度计。 ? 测定方法 ? 滴定法 量取50 mL鲜乳，注入250 mL锥形瓶中，用50 mL中性蒸馏水稀释，加入1%酚 -1 酞指示剂5滴，混匀。用0.1 mol?L氢氧化钠标准溶液(如何标定,)滴定，不断摇动，直至微红色在1min内不消失为止。计算酸度以100 mL牛乳消耗的NaOH克数表示，或量取250 mL酸牛乳，充分搅拌均匀，然后准确称取此酸牛乳15~20 g 于 250 mL锥形 - 1 酚酞指示剂3滴，用0.1 mol?L瓶中，加入50 mL热至40? 的蒸馏水(摇匀)，加0.1% NaOH 标准溶液滴至微红色在30s内不消失，即为终点，重复三次，计算酸度(以100g酸牛奶消耗的NaOH的克数表示)。 ? 酸度计法 按照pH计的使用说明用标准缓冲溶液pH = 6.88定位，用蒸馏水洗净电极，擦干。取50 mL鲜牛奶放入100 mL烧杯中，在酸度计上测定pH值。 2(钙含量的测定 ? 实验原理 测定牛奶中的钙采取配位滴定法，用二乙胺四乙酸二钠盐(EDTA)溶液滴定牛奶中的钙。用EDTA测定钙，一般在pH = 12~13的碱性溶液中，以钙试剂(络蓝黑R)为指示剂，计量点前钙与钙试剂形成粉红配合物，当用EDTA溶液滴定至计量点时，游离出指示剂，溶液呈现蓝色。 滴定时Fe、Al干扰时用三乙醇胺掩蔽。 ? 试剂及仪器 -1试剂:EDTA标准溶液(0.02 mol?L)、NaOH(20 %)、铬蓝黑R(0.5%)或MgY-EBT作指示剂。 51 仪器:移液管(25 mL)、锥形瓶(250 mL)、滴定管。 ? 实验步骤 ? EDTA溶液的标定(用标准锌溶液标定) ? 钙含量的测定 准确移取牛奶试样25.00 mL三份分别加入250 mL锥形瓶中，加入蒸馏水25 mL，加入2 mL 20% NaOH 溶液，摇匀、再加入10~15滴铬蓝黑R指示剂，用标准EDTA滴定至溶液由粉红色至明显灰蓝色，即为终点，平行测定三次，计算牛奶中的含钙量，以每100mL牛奶含钙的毫克数表示。将纯鲜牛奶换成高钙牛奶，重复做三次，计算高钙牛奶中的含钙量。 cV，40EDTAEDTA Ca,，100(mg/100mL)25 三、实验前应准备的问题 1. 牛奶酸度和钙含量是怎样表示的, 2. 锌标准溶液如何配制, 3. EDTA滴定牛奶中钙的原理,如何消除Fe、Al的干扰, 实验十八 硫代硫酸钠的制备 一、实验目的 1. 了解用NaSO和S制备硫代硫酸钠的方法; 223 2. 学习用冷凝管进行回流的操作; 3. 熟悉减压过滤、蒸发、结晶等基本操作; 4. 进一步练习滴定操作。 二、实验原理 硫代硫酸钠从水溶液中结晶得五水合物(NaSO?5HO)，它是一种白色晶体，商2232 品名称为“海波”，硫代硫酸根中硫的氧化值为+2，其结构式为: 2- O O ? ? S ? ? O S 硫元素的电极电势图如下: 2.01 0.20 0.40 0.50 52 -- - θ222EV SO SOHSO SOS 28423 23A - -- -0.93 -0.58 -0.74 θ222EV SOSO SOS 43 23B - 2由电极电势图可知，酸性溶液中SO易发生歧化反应，生成HSO和S。碱性溶2323 - -22液中发生反歧化反应，即由SO与S作用生成SO。 323 本实验是利用亚硫酸钠与硫共煮制备硫代硫酸钠。其反应式为: Δ NaSO + S NaSO23223 鉴别NaSO的特征反应为: 223 - +2 2Ag + SO== AgSO? 23223 (白色) AgSO?+ HO == HSO+ AgS? 223224 2 (黑色) - 2在含有SO溶液中加入过量的AgNO溶液，立刻生成白色沉淀，此沉淀迅速变233 黄、变棕，最后变成黑色。 硫代硫酸盐的含量测定是利用反应: - --22 2SO+ I(aq) == SO+ 2I(aq) 232 46 但亚硫酸盐也能与I—KI溶液反应: 2- --+22 SO+ I + HO == SO+ 2I + 2H 3224 所以用标准碘溶液测定NaSO含量前，先要加甲醛使溶液中的NaSO与甲醛反应，生22323 成加合物CH(NaSO)O，此加合物还原能力很弱，不能还原I—KI溶液中的I。 22322 三、仪器和药品 仪器:圆底烧瓶(500 mL)、球形冷凝管、量筒、减压过滤装置、表面皿、烘箱、锥形瓶、滴定管(50 mL)、滴定台、移液管(25 mL)、蒸发皿、托盘天平、分析天平。 药品:NaSO(固)、S(固)、HAc—NaAc缓冲溶液23---111(含HAc 0.1mol?L、NaAc 1mol?L)、AgNO(0.1mol?L)、3-1I标准溶液(0.05 mol?L)(标准浓度见标签)、淀粉溶液2 (0.5 %)、中性甲醛溶液(40 %)(配制方法:40 % 甲醛水溶液中加入2滴酚酞，滴加 NaOH 溶液(2g,L)至刚呈微红色)。 四、实验内容 1. 制备NaSO? 5HO 223 2 在圆底烧瓶中加入12g NaSO、60 mL去离子水、4g23 硫磺，按图安装好回流装置，加热煮沸悬浊液，回流1小时后，趁热用减压过滤装置过滤。将滤液倒入蒸发皿，蒸发滤液至开始析出晶体。取下 蒸发皿，冷却，待晶体完全析出后，减压过滤，并用吸水纸吸干晶体表面的水分。称量 53 产品质量，并按NaSO用量计算产率。 23 2. 产品的鉴定 ? 定性鉴别 取少量产品加水溶解。取此水溶液数滴加入过量AgNO3 溶液，观察沉淀的生成及其颜色变化。若颜色由白色?黄色 ?棕色?黑色，则证明有NaSO。 223 ? 定量测定产品中NaSO的含量称取1g 样品(精确 223 至0.1 mg)于锥形瓶中，加入刚煮沸过并冷却的去离子水20 mL使其完全溶解。加入5 mL 中性40 % 甲醛溶液，10 mL HAc—NaAc缓冲溶液(此时溶液的pH?6)，用标准碘水溶液滴定，近终点时，加1~2 mL 淀粉溶液，继续滴定至溶液呈蓝色，30秒内不消失即为终点。 计算产品中NaSO ? 5HO的含量。 2232 五、实验前应准备的问题 1. NaSO在酸性溶液中能否稳定存在,写出相应的反应方程式。 223 2. 适量和过量的NaSO与AgNO溶液作用有什么不同,用反应方程式表示之。 223 3 3. 计算产率时为什么以NaSO用量而不以硫磺的用量计算, 23 4. 在定量测定产品中NaSO的含量时，为什么要用刚煮沸过并冷却的去离子水溶223 解样品, 实验十九 碱式碳酸铜的制备 一、实验目的 1. 通过查阅资料了解碱式碳酸铜的制备原理和方法。 2. 通过实验探求出制备碱式碳酸铜的反应物配比和合适温度。 3. 初步学会设计实验方案，以培养独立分析、解决问题以及设计实验的能力。 二、实验原理 碱式碳酸铜[Cu(OH)CO]为天然孔雀石的主要成分，呈暗绿色或淡蓝绿色，加热223 至200?即分解，在水中的溶解度很小，新制备的试样在水中很易分解。 通过查阅资料弄懂以下思考题，并给出碱式碳酸铜的制备原理和方法。 【思考题】 ? 哪些铜盐适合于制取碱式碳酸铜,写出硫酸铜溶液和碳酸钠溶液反应的化学方程式。 ? 估计反应条件，如反应温度、反应物浓度及反应物配料比对反应产物是否有影响。 54 三、仪器和药品 由学生自行列出所需仪器、药品、材料之清单，经指导老师检查认可，方可进行实验。 四、实验内容 1. 反应物溶液的配制 -1-1配制0.5 mol?L 的CuSO 溶液和0.5 mol?L 的NaCO 溶液各100 mL。 423 2. 制备反应条件的探究 ? CuSO 和 NaCO 溶液的合适配比 423-1-1于四支试管内均加入2.0 mL 0.5 mol? L CuSO溶液，再分别取0.5 mol?L NaCO 423溶液 1.6 mL、2.0 mL、2.4 mL 及2.8 mL 依次加入另外四支编号的试管中。将八支试管 放在75?的恒温水浴中。几分钟后，依次将 CuSO 溶液分别倒入NaCO 溶液中，振423荡试管，比较各试管中沉淀生成的速度、沉淀的数量及颜色，从中得出两种反应物溶液以何种比例相混合为最佳。 【思考题】 ? 各试管中沉淀的颜色为何会有差别,估计何种颜色产物的碱式碳酸铜含量最高, ? 若将NaCO 溶液倒入CuSO 溶液，其结果是否会不同? 234 ? 反应温度的确定 -1在三支试管中，各加入2.0 mL 0.5mol?L CuSO 溶液，另取三支试管，各加入由4-1上述实验得到的合适用量的0.5 mol?L NaCO 溶液。从这两列试管中各取一支，将它23 们分别置于室温、50?、100? 的恒温水浴中，数分钟后将CuSO 溶液倒入NaCO 溶423液中，振荡并观察现象，由实验结果确定制备反应的合适温度。 【思考题】 ? 反应温度对本实验有何影响, ? 反应在何种温度下进行会出现褐色产物,这种褐色物质是什么, 3. 碱式碳酸铜制备 -1取60 mL 0.5 mol?L CuSO 溶液，根据上面实验确定的反应物合适比例及适宜温4- 2度制取碱式碳酸铜。待沉淀完全后，用蒸馏水沉淀数次，直到沉淀中不含SO为止，4吸干。 将所得产品在烘箱中于100? 烘干，待冷至室温后，称重并计算产率。 【实验习题】 ? 除反应物的配比和反应温度对本实验的结果有影响外，反应物的种类、反应进行的时间等是否对产物的质量也会有影响, ? 自行设计一个实验，来测定产物中铜及碳酸根离子的含量，从而分析所制得碱式碳酸铜质量。 55 附表1 鉴定阳离子的主要化学反应 离子 试剂 鉴定反应 条件 - + + OH,, NH,+HO 使润湿的红色石蕊试纸变强碱性介NH432+NH NaOH 4蓝 质 ，-2 2+ 2PbKCrO Pb + CrO,, PbCrO,(黄) HAc介质 2444 微酸性介，3Al 铝试剂 形成红色絮状沉淀 质加热 中性或酸，-22+2Ba KCrO Ba + CrO ,, BaCrO,(黄) 2444性介质 - -3+ Cr+ 4OH,, Cr(OH) 4--- 2O2Cr(OH) + 3HO + 2OH,, 2CrO + 8HO H碱性介质 22 42242，3Cr -，22Pb(NO)CrO + Pb ,, PbCrO,(黄) 酸性介质 32 44-+2CrO + 4HO + 2H ,, 2CrO(蓝) + 5HO 戊醇萃取 4225 2 或HNO3，2++ 3+ + 5NaBiO +14H ,, 2MnO + 5Na+ 5Bi 2Mn32，2Mn NaBiO HSO介324 +7HO 2质 ，，--33 3n Fe KNCS Fe+ nNCS,, [Fe(NCS)](血红) (n?6) 酸性介质 n 酸性介质，，-- 22 2Co 饱和NHSCN Co+ 4NCS ,, [Co(NCS)](蓝色) NaF 44 丙醇萃取 OHO NCCHNCHCNOHCHC3332+Ni+ 2Ni?HONH32，2CHNi 丁二酮肟 CNOHNNCCCHCH333介质 OOH 鲜红色? 中性或酸 ，-24[Fe(CN)] + [Fe(CN)] ,, Cu[Fe(CN)], (红褐色) K2Cu性介质 46626，2Cu ，2 2+NH?HO Cu+ 4NH ,, [Cu(NH)] (深蓝) NH?HO3233432 介质 ，- Ag+ Cl ,, AgCl, (白) HCl ，Ag -+ NH?HO AgCl + 2NH ,, [Ag(NH)] + Cl32332 56 附表2 两 酸 两 碱 系 统 分 离 鉴 定 离 子 示 意 图 3++2+3+2+2+3+2++、NH、Ag、Ba、Al、Co、Ni、Cr、Mn Fe4 血红色示 KCNS 3+有Fe 初步鉴定但没分离 HCl 3+2+3+2+2+3+2+ AgCl? Fe、Ba、Al、Co、Ni、Cr、Mn NH?HO 32+Ag(NH) HSO 3224 白色? BaSO 43+3+2+2+3+2+Fe、Al、Co、Ni、Cr、Mn +示有Ag HNO 3 白色? NH?HO，NHCl HO 324222+ 示有Ba MnO?,Fe(OH)?,Al(OH)?,Cr(OH)? 23332+2+)、Ni(NH) Co(NH3636 NaOH HO Δ 不分离，只鉴定 222+2+ Co(NH) Ni(NH) 3636 --2MnO?,Fe(OH)? HCl 二乙酰二月亏 23AlO、CrO 242+ HSOCo 24 NHF 红色? 43+ 2+ MnO? FeKCNS 示有Ni 2- 2 HNO KCNS Al(OH)? CrO丙酮 334 NaBiO HAc HAc 蓝色 32+- MnO 血红色 NH?HO Pb(NO) 示有Co 432323+ 紫红色 示有Fe pH?6 pH?6 2+ 示有Mn 铝试剂 Δ 黄色? 3+ 红色絮状? 示有Cr 3+ 示有Al 57