仪器分析实验教案教材资料教学教材.doc

#*河南科技大学河南科技大学« «仪器分析实验仪器分析实验» »教案教案（周山校区用）（周山校区用）韩建国韩建国化工与制药学院化工与制药学院2010.92010.9实验一实验一 水样水样 pHpH 值的测定值的测定一、目的要求一、目的要求1. 了解电位法测定水样 pH 值的原理和方法。2. 认识和了解 pHS-3E 型酸度计、25 型酸度计和 pHS-3C 型酸度计。3. 学会使用 pHS-25 型酸度计。4. 练习使用 pHS-3E 型酸度计、pHS-3C 型酸度计测量溶液的 pH 值。二、测定原理二、测定原理将指示电极(玻璃电极)与参比电极插入被测溶液组成原电池(-)Ag|AgC1，HCl(0.1mo1L-1)|玻璃膜 |H+(xmo1L-1)KCl(饱和)|Hg2Cl2,Hg(+)玻璃电极 试液 盐桥 甘汞电极在一定条件下，测得电池的电动势就是 pH 的直线函数EK十 0.059pH(25)由测得的电动势就能算出被测溶液的 pH 值。但因上式中的 K 值是由内外参比电极电位及难于计算的不对称电位和液接电位所决定的常数，实际不易求得，因此在实际工作中，用酸度计测定溶液的 pH 值(直接用 pH 刻度)时，首先必须用已知 pH 值的标淮溶液来校正酸#*度计(也叫“定位”)。校正时应选用与被测溶液的 pH 值接近的标准缓冲涪液，以减少在测量过程个可能由于液接电位、不对称电位及温度等变化而引起的误差。一支电极应该用两种不同 pH 值的缓冲溶液校正。在用一种 pH 值的缓冲溶液定位后，测第二种缓冲溶液的 pH佰时，误差应在 0.05pH 单位之内。粗略测量中用一种 pH 值缓冲溶液校正即可，但必须保证电极斜率在允许误差范围内。经过校正后的酸度计就可以直接测量水或其它溶液的 pH 值。用离子活度计测量溶液的 pH 值，其原理仍然是依据能斯特方程，测量电池在标准缓冲溶液中的电动势为：EsK十s pHs同样，在样品溶液中电池电动势为：ExK十s pHx上述两式相减得到：pHxpHs 十Ex-Es/s = pHs + E/s在离子计上仪器的示值按照Es分度，而且仪器有电极斜率s的调节路线。当用标准缓冲溶液对仪器进行校正后，样品溶液的 pHx 即可从仪器示值上直接读出。注意注意：1. 指针式与数字式酸度计的差异。2. 高、中、低档酸度计之间的差异。3. 旋钮式、钟表式、齿轮式温度补偿器的使用方法。4. 紧固式、弹球式、自锁式电极插口的使用注意事项。5. 复合电极与单电极的差异。将复合电极接口变换成单电极接口需要电极转换接头附件来完成。三、试剂与仪器三、试剂与仪器1pH4.00 标准缓冲溶液(20) 2pH6.88 标准缓冲溶液(20) 3. pH9.22 标准缓冲溶液(20) 4pHS-25 型酸度计，23l 型玻璃电极，232 型甘汞电极.5. pHS-3E 型、pHS-3C 型型酸度计。6100 mL 烧杯四只。标准缓冲液通常能稳定贮放二个月，温度不同，其相应标准值也不同。温度0510152025303540500.050molL-1 4.0033.9993.9983.9994.0034.0084.0154.0244.0354.060#*KHC8H4O40.025molL-1 KH2PO4-Na2HPO46.9846.9516.9236.9006.8816.8646.8536.8446.8386.8330.010molL-1 Na2B4O710H2O9.4649.3959.3329.2769.2259.1829.1399.1029.0689.011四、测定步骤四、测定步骤1. 按照所使用仪器的操作方法进行操作。2. 预热仪器达到稳定。3. 测量标准缓冲溶液温度，确定该温度下的 pHs 值，将仪器的温度补偿旋钮调节到该温度上。4. 将电极和烧杯用水冲洗干净后，用标准缓冲溶液荡洗 l2 次电极用滤纸吸干)。5. 将电极浸入标准缓冲溶液内，待达到稳定读数后，调节定位旋钮使仪器示值为pHs 值。6. 将电极取出，用水样将电极和烧杯冲洗多次。7. 测量水样温度，将仪器的温度补偿旋钮调节至该温度。 8. 将冲洗过的电极置于水样中，待读数稳定后，从标尺或数字显示器上读出水样的pHx 值。9. 测定完毕后，将电极（甘汞电极套上电极帽）和烧杯冲洗干净妥善保存。10. 为了检验仪器示值的准确性，可以在测定样品溶液之前对仪器的示值准确性进行测定。即用其中某一标准 pH 溶液对仪器进行定位，测定另一已知 pH 标准溶液，按下式计算测量误差示值测量误差s测量=pHpH11. 如果仪器带有斜率旋钮，可以通过斜率旋钮进行校正。五、实验的注意事项五、实验的注意事项1. 邻苯二甲酸氢钾缓冲溶液、磷酸盐缓冲溶液和硼酸钠缓冲溶液的 pH 值随温度不同稍有差异（如上表）。2. 用蒸馏水或去离子水冲洗电极时，应当用滤纸吸去玻璃膜上的水分而不是擦拭电极。3. 由于玻璃电极内阻很高，使用电磁搅拌可能引起电磁干扰，搅拌引起的涡流可能使液接电位波动，因此用玻璃电极测量 pH 值时一般不使用电磁搅拌。正确的操作是将电极#*浸入溶液后，用手摇动一下测量杯或开启搅拌使电极与溶液充分接触，然后停止搅拌进行测量。4. 玻璃电极球泡很薄，小心打碎。思思 考考 题题1. 电位法测定水的 pH 值的原理是什么?2. 酸度计为什么要用已知 pH 值的标准缓冲溶液校正?校正时应注意什么?3. 标准缓冲溶液的 pH 值受那些因素的影响？如何保证其 pH 值恒定不变?4. 玻璃电极在使用前应如何处理?为什么？玻璃电极、甘汞电极在使用时应注意什么?5. 安装电极时，应注意哪些问题?实验二实验二 用氟离子选择性电极测定水中微量用氟离子选择性电极测定水中微量 F F- -离子离子标准曲线法标准曲线法一、目的要求一、目的要求1. 学习氟离子选择性电极测定微量 F-离子的原理和测定方法。2. 学习标准曲线法定量分析。3. 学习 PXD-2、PXD-12 型离子计的使用方法。二、基本原理二、基本原理氟离子选择性电极的敏感膜为 LaF3单晶膜(掺有微量 EuF2利于导电)，电极管内放入NaF+NaCl 混合溶液作为内参比液，以 Ag-AgCl 作内参比电极。当将氟电极浸入含 F-离子溶液中时，在其敏感膜内外两侧产生膜电位m.m = K - 0.059 lgF- *(25)以氟电极作指示电极，SCE 为参比电极，浸入试液组成工作电池Hg,Hg2Cl2|KCl(饱和)F-试液|LaF3|NaCl,NaF(均为 0.1molL-1)|AgCl,AgE = K- 0.059lgF-(25)在测量时加入以 HAc，NaAc，柠檬酸钠和大量 NaCl 配制成的总离子强度调节缓冲液(TISAB)，由于加入了高离子强度的溶液(本实验所用的 TISAB 液其离子强度 I12)，可以在测量过程中维持离子强度恒定，因此工作电池电动势与 F-离于浓度的对数成线性关系。本实验采用标准曲线法测定 F-离子浓度，即配制成不同浓度的 F-*离子标准溶液，测定工作电池的电动势，并在同样条件下测得试液的Ex，由E-pF（或E-lgcF-）曲线查得未知#*试液中的 F-离子浓度。如果用E-cF-曲线，必须用半对数座标纸。当试液组成较为复杂时，则应采用标推加入法或 Gran 作图法测定之。氟电极的适用酸度范围为 pH=56，测定浓度在 10010-6molL-1范围内m与 lgc F-呈线性响应，电极的检测下限在 10-6molL-1左右（随着电极的不断老化，检测下限会不断升高）。氟离子选择性电极是比较成熟的离子选择性电极之一，其应用范围比较广泛。本实验所介绍的测定方法，完全适用于人指甲中 F-离子的测定(指甲需先经适当的预处理)，为诊断氟中毒程度提供科学依据；采取适当措施，用标准曲线法可以直接测定雪和雨水中的痕量 F-离子，磷肥厂的废渣，经 HCl 分解，即可用来快速、简便地测定其 F-离子含量；用标准加入法不需预处理即可直接测定尿中的无机氟及河水中的 F-离子，通过预处理，则可测定尿和血中的总氟含量；大米、玉米、小麦粒经磨碎、干燥、并经 HClO4浸取后，不加TISAB，即可用标准加入法测定其中的微量氟；本法还可测定儿童食品中的微量氟，因此，是食品分析的国标方法。三、仪器三、仪器1PXD-2 型通用离子计 PXD-12 型数字式离子计 或其他型号离子计2氟离子选择性电极3饱和甘汞电极4电磁搅拌器5容量瓶 1000mL，塑料瓶 1000mL 6 个6吸量管 10mL 8 支7. 塑料烧杯 50mL 8 支四、试剂四、试剂10.100molL-1 F-离子标准溶液 准确称取 120干燥 2h 并经冷却的优级纯 NaF 4.20g 于小烧杯中，用水溶解后，转移至 1000mL 容量瓶中配成水溶液，然后转入洗净、干燥的塑料瓶中。2总离子强度调节缓冲液(TISAB) 于 1000mL 烧杯中加入 500mL 水和 57mL 冰乙酸，58gNaCl，12g 柠檬酸钠(Na3C6H5O72H2O)，搅拌至溶解。将烧杯置于冷水中，在 pH 计的监测下，缓慢滴加 6molL-1NaOH 溶液，至溶液的 pH5.05.5,冷却至室温，转入 1000mL 容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。转入洗净、干燥的容量瓶中。3F-离子试液（自来水），浓度约在 10-410-5molL-1。五、实验步骤五、实验步骤1按 PXD-2 和 PXD-12 型离子计操作步骤，调试时各按下 mV 按健。#*摘去甘汞电极的橡皮帽，并检查内电极是否浸入饱和 KCl 溶液中，如未浸入，应补充饱和 KCl 溶液。安装电极，清洗氟电极空白电位值至 300mV 以上。氟电极空白电位值受制备工艺、内参比液中 F-离子浓度、水质纯度、电极老化程度、离子计型号等因素的影响，因此，视情况清洗到空白电位值最大即可。2. 准确吸取 0.100molL-1 F-离子标准液 1000mL，置于 100mL 容量瓶中，加入TISAB 液 10.0mL，用水稀释至刻度,摇匀，得 pF=2.00 溶液。3吸取 pF=200 溶液 1000mL，置于 100mL 容量瓶中，加入 TISAB 9.0mL，用水稀释至刻度，摇匀，得 pF=3.00 溶液。仿照上述步骤，配制 pF=4.00，pF5.00 和 pF=6.00 的溶液。4将配制的标准溶液系列由低浓度到高浓度逐个转入塑料小烧杯中，并放入氟电极和饱和甘汞电极及搅拌子，开动搅拌器，调节至适当的搅拌速度，搅拌 3min，至指针无明显移动时，读取各溶液的 mV 值，读数时注意使眼睛、指针和刻度三者在一直线上。5吸取 F-离子试液 10.00mL，于 50mL 容量瓶中，加入 10.0mL TISAB 液，用水稀释至刻度，摇匀。按标准溶液的测定步骤，将电极重新清洗到最大空白电位值后，测定其试液的电位值。六、数据及处理六、数据及处理1实验数据pF 值1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 试液E/mV2. 以电位值为纵坐标，pF 值为横坐标，绘制E -pF 标准曲线。3在标准曲线上找出与Ex 值相应的 pF 值，求得原始试液中氟离子的含量，以 g·L-1表示。或将数据输入微机，以 Excel 一元线性回归方程求出 F-离子含量。思思 考考 题题1. 本实验测定的是 F-离子的活度，还是浓度?为什么?2. 测定 F-离子时，加入的 TISAB 由那些成分组成？各起什么作用?3. 测定 F-离子时，为什么要控制酸度，pH 值过高或过低有何影响 74. 测定标准溶液系列时，为什么按从稀到浓的顺序进行?5. 为什么要反复清洗空白电位值？实验三实验三 用氯离子选择姓电极测定微量氯离子用氯离子选择姓电极测定微量氯离子标准加入法和标准加入法和 GranGran 作图法作图法#*一、目的要求一、目的要求1. 学习标准加入法的基本原理和测定技术，2. 学习 Gran 作图法的基本原理和数据处理方法。二、基本属理二、基本属理氯离子选择性电极是由 AgCl 和 Ag2S 的粉末混合物压制成的敏感薄膜，固定在电极管的一端，用焊锡或导电胶封接于敏感膜内侧的银箔上，装配成无内参比溶液的全固态型电极。当将氯离子选择性电极浸入含 C1-离子溶液中，它可将溶液中的氯离子活度Cl-转换成相应的膜电位m：-Cl2.303lgmRTKanF测定 Cl-离子时，不能使用通常的饱和甘汞电极作参比电极，因为电极内的 Cl-离子将通过陶瓷芯或玻璃砂芯等多孔物质向试浓中扩散，而干扰分析测定，为避免这一影响，应在饱和甘汞电极上连接可卸的非 KC1 盐桥套管，内盛适当的液接液体(本实验采用 KNO3溶液)，即构成双盐桥饱和甘汞电极，作为参比电极。以氯离子选择性电极、双盐桥饱和甘汞电极和试液组成工作电池：- 2232Hg,Hg Cl KClKNOClAgCl-Ag S饱和试液其电动势-, Cl2.303lgRTEKanF即在一定条件下，工作电池的电动势E与溶液中 Cl-离子活度的对数值成线性关系。K与温度、参比电极电位以及膜的特性等有关，在实验中K为一常数。分析工作中常需测定离子的浓度，根据，在实验中加入离子强度调节ClClClac缓冲液(ISAB)，使溶液的离子强度保持恒定，从而使活度系数为一常数，则工作电池Cl电动势E可写作：-, Cl2.303lgRTEkcnF即与的对数值成线性关系。E-Clc氯离子选择电极宜在 pH=27 的酸度范围内使用，浓度在 l10-4molL-1范围内，电极呈线性电位响应。根据上述关系式，通过标准曲线法，测定微量 C1-离子含量，操作简便，数据处理也很简单，是较常用的一种定量方法。但是标准曲线法的适用范围有其局限性，在分析测定#*较复杂体系(实际试样)而配制标准溶液系列时，应考虑到试样基体和其它共存组分及其含量所引起的离子强度变化等情况，以便标准溶液与实际试液的成分尽量保持一致，显然，这种情况下使用标准曲线法实验操作将变得复杂，有时甚至不可能，而采用标准加入法和Gran 作图法则是克服这一困难的有效途径。标准加入法是先测量电极在未知试液中的电位值E1，然后加入小体积欲测组分的标准溶液，要求加入的标准溶液浓度约为试样中欲测组分的 100 倍，所以加入的体积Vs可以很小，一般约为试液体积Vx的 1，混合均匀后再测量电极在混合液中的电位E2，根据两次测量值的增量E，按下式计算欲测组分的浓度。xc1101xE Scc 式中，0ssscc VVV 21EEE2.303/SRT nFGran 作图法与上述标准加入法相类似只是多次加入欲测组分的标推溶液，测量电位值E，并计算每次加入标准溶液后的值，然后以其为纵座标，以Vs为横座010E SsVV标作图，延长各实验点的联线，得出与横座标轴的交点Vs。由下式计算预测组分的浓度：0/xsscc VV Gran 作图法中的计算较繁，若采用特制的半反对数座标纸，可将实验010E SsVV数据直接标在图纸上，不需要计算，即可求得Vs值。 Gran 图所示的座标纸是以取 100mL 试液进行测定和假设电极响应的斜率 s 为 58mV(对一价离子)为根据而设计的，横座标每一大格表示加入 1ml 标准溶液，纵座标每一大格表示电位变化值(E)为 5mV。当电极响应斜率 s 不是 58mV 时，可以用图左方的E校正图，将测得的与实际的 s 值联线，并且延长与的座标相交，然后以交点的数值E测E校作图。为了校正由于标准溶液的加入而引起的稀释效应，纵轴上同一位置的分度值间E校距从左向右逐渐增大（即向上倾斜）。在 Gran 图的实际应用中，可以按 100mL 的 0.5 倍，1.5 倍，2.0 倍适当扩大或缩小，本实验采用 0.5 倍进行测定。由于 Gran 作图法是通过多次测量电位值进行求其欲测组分浓度的，提高了测定准确度，尤其是对于含量较低的试样，加入标准溶液后，欲测组分浓度增加，于是在较高浓度进行电位测量，电极易于达到平衡，测得的电位较稳定，因而实验的重现性也较好。标准加入法和 Gran 作图法都是在有其它组分共存情况下进行测量的，因此实际上减免了共存组分的影响，所以这两种方法都适合于成分不明或组成复杂试样的测定。#*氯离子选择性电极使用方便，是应用较广的一种离子选择性电极，在化学工业、食品工业以及环境科学等许多领域都有实际应用。三、仪器三、仪器1pHS-3E 型酸度计，601B 型酸度计2氯离子选择性电极3双液接（双盐桥）饱和甘汞电极4电磁搅拌器5滴定管 50mL6吸量管 0.5mL，1mL，5mL，10 mL7. 大肚移液管 50 mL8. 容量瓶 100 mL9. 烧杯 150 mL四、试剂四、试剂1离子强度调节缓冲液(ISAB) 称取 42.5g NaNO3（M=84.9947）于烧杯中，加水溶解后，加浓 HNO3调节至 pH=34，以 pH 试纸试验确定，稀释至 1000mL，配成 0.5mo1L-1 NaNO3溶液。也可以配成 0.1 molL-1 KNO3（M=101.107）溶液(称量 10 g) 来使用。20.05molL-1NaCl 标准溶液 取优级纯 NaCl 于高温炉中在 500600灼烧半小时，放置于干燥器中冷却，准确称取 NaCl（M=58.44）2.9222g 于小烧杯中，用水溶解后，转移至 1000mL 容量瓶中配成水溶液。3. 1.00 molL-1NaCl 标准溶液 称取上述灼烧并放置冷却后的 NaCl 14.61g 于小烧杯中，用水溶解后，转移至 250mL 容量瓶中配成水溶液。4待测试液 自来水五、实验步骤五、实验步骤1按 pHS-3E 型和 601B 型酸度计操作步骤所述，调试仪器，按下 mV 按键。摘去饱和甘汞电极的橡皮帽，并检查内电极是否浸入饱和 KCl 溶液中，如未浸入，应补充饱和 KCl 溶液。安装电极，并用滤纸吸去电极上的水滴。2空白溶液的测定 由滴定管准确放出去离子水 45.00mL，置于 100mL 烧杯中，加入ISAB 液 5.00mL（总体积为 50 mL），插入氯离子选择性电极和双盐桥饱和甘汞电极，放入搅拌子，开动搅拌器，调节至适当的搅拌速度，待电位稳定后，读取电位值。用刻度吸管向烧杯中加入 0.05 molL-1NaCl 标推溶液 0.5mL，待电位稳定后，读取电位位。然后每加0.5mL 标准溶液，测量一次电位值，连续测量 56 次。#*3. 待测溶液的测定 由滴定管准确放出试样 45.00mL，以下按步骤 2 操作，连续测量56 次。4. 一次标准加入法 准确吸取试样 45.00mL，加入 ISAB 液 10.00mL，插入氯离子选择性电极和饱和甘汞电极，放入搅拌子，开动搅拌器，调节至适当的搅拌速度，待电位稳定后，读取电位值。5. 于上述烧杯中加入 1.00 molL-1NaCl 标准溶液 0.50mL，待电位稳定后，读取电位值。六、数据及处理六、数据及处理1. 将测量数据填入下表Vx45.00mL，Cs0.050molL-1标准溶液加入量Vs/mL0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0去离子水电位E/mV水样电位E/mV2. 将实验数据直接标在 Gran 图上，从图上查出Vs 值并计算结果。3. 根据加入标准溶液前和 0.50 mL 1.00 molL-1NaCl 标准溶液后的两次电位测量值，用下列公式计算原始试液中 C1-的质量浓度，以 mgL-1表示。/101xE Scc/1101ss E S xscVVV12/591.00 0.501 50.000.50 101EE12/5910.0099101EE4. 采用标准加入法公式计算，并和 Gran 图法计算结果进行比较，结果以 mgL-1表示。思思 考考 题题1. 本实验为什么要使用干燥的烧杯？3. 试比较标准曲线法，标准加入法和 Gran 作图法的优缺点。4. 本实验选择甘汞电极作为参比电极对测定结果有何影响？应该采用什么样的参比电极较合适？为什么？注意事项注意事项:如果被测溶液中 C1-离子的含量偏低，将会使曲线的下限发生弯曲，此时应采用加入标准溶液较多的上限数值连线。#*实验四实验四 电位滴定法测定水中氯离子的含量电位滴定法测定水中氯离子的含量一、目的要求一、目的要求1. 巩固电位滴定法的理论知识。2. 了解沉淀滴定过程中溶液电位变化与离子浓度变化的关系。3. 了解电位滴定法测定废水中氯离子的原理和方法。4. 学会用电位滴定法测定废水中氯化物的含量。二、测定原理二、测定原理用电位滴定法测定水中 C1-时，用双液接甘汞电极作参比电极(最好用玻璃电极作参比电极，因为在滴定过程中溶液的 pH 值基本上保持不变，更没有干扰离子的存在)，银电极作指示电极，用 AgNO3溶液滴定。在滴定过程中用 ZD-2 型自动电位滴定计测量两个电极间电动势的变化，当 C1-含量高时用EV曲线法，含量低时用一次微分曲线法确定滴定终点。当 C1-、Br-、I-共存时，可以利用它们的溶度积不同连续滴定，形成三个突跃（KspAgCl=1.8×10-10、KspAgBr=5.2×10-13、 KspAgI=8.3×10-17）。在测定 C1-时，水中含少量的 I-、Br-、高铁氰化物，会使结果偏高。Fe3+的含量若超过 C1-的含量，也有影响。 Cr3+、Fe3+、PO43-没有干扰。严重污染的水样， 般需要预处理，如污染较小，加入 HNO3就可破坏一些污染物。三、试剂与仪器三、试剂与仪器10.01 mo1L-1 AgNO3标准溶液 溶解 1.6991 g AgNO3于蒸馏水中，并稀释到1000mL。必要时可以用 NaCl 标准溶液标定 AgNO3。26mo1L-1 HNO3 KNO3或 Ba(NO3)2固体3ZD-2 型自动电位滴定计。4银电极、甘汞电极（代）。6. 搅拌磁子 20 mL 移液管 100 mL 烧杯四、操作步骤四、操作步骤移取 20.00mL 水样于 100mL 的烧杯内。滴加 3 滴浓 HNO3酸化，然后加入约 2 克的硝酸钾作为离子强度调节剂，必要时可加水稀释。把搅拌棒和电极都浸入水样内，开始搅拌，待硝酸钾溶解完后，按照仪器使用方法作必要调整，把选择开关调到适当位置以测量两个电极间的电动势。先预作一遍，找出滴定突跃的大致范围，然后另取一份样品进行细作，并记录每加入一定体积后所对应的电位值。绘出E-V滴定曲线,找出终点电位值和对应的终点体积计算含量。并对仪器设置终点电位值进行第三次自动滴定。#*五、结果计算五、结果计算 ss x xc VcV最终换算成 mgL-1表示。思思 考考 题题1. 玻璃电极是 H+浓度的指示电极，为什么可以在这里用作参比电极?2. 试液滴定前为什么要用 HNO3酸化?实验五实验五 邻二氮菲分光光废法测定微量铁的条件试验邻二氮菲分光光废法测定微量铁的条件试验一、目的要求一、目的要求1. 通过本实验学习确定实验条件的方法。2. 学习 721 型和 722 型分光光度计的使用方法。二、基本原理二、基本原理在可见光分光光度测定中，通常是将被测物质与显色剂反应，使之生成有色物质，然后测其吸光度，进而求得被测物质含量。因此，显色反应的完全程度和吸光度的物理测量条件都影响到测定结果的准确性。显色反应的完全程度取决于介质的酸度、显色剂的用量、反应的温度和时间等因素。在建立分析方法时，需要通过实验确定最佳反应条件。为此，可改变其中一个因素(例如介质的 pH 值)，暂时固定其它因素，显色后测定相应溶液的吸光度，通过吸光度pH 曲线确定显色反应的适宜酸度范围。其它几个影响因素的适宜值，也可按这一方式分别确定。本实验以邻二氮菲为显色剂，找出测定微量铁的适宜显色条件，反应式如下：橙红色Fe2+NNNNFe32+3三、仪器三、仪器1722 型和 72l 型分光光度计2容量瓶 50mL3吸量管 1mL，2mL，5mL，10mL#*四、试剂四、试剂1铁盐标准溶液 10gmL-1（配制方法见实验教材）20.15邻二氮菲(又称邻菲啰琳)水溶液310盐酸羟胺水溶液41molL-1 NaAc 溶液(pH=46) 50.2molL-1 NaOH 溶液61molL-1 HCl 溶液7广泛 pH 试纸和不同范围的精密 pH 试纸五、实验步骤五、实验步骤1显色反应时间的影响及有色溶液的稳定性取 2 只 50mL 容量瓶，分别加入 0，5.00mL 铁标液，分别加入 10盐酸羟胺 1mL，摇匀，稍停，再加入 NaAc 溶液 5mL，邻二氮菲溶液 2mL，记下稀释至刻度后的时刻(0min)，立即以不含 Fe2+离子，但其余试剂用量完全相同的试剂空白作参比，在波长 510nm 处测定溶液吸光度。然后依次测量放置 0、1、3、5、10、30、60、90、120 和 150min 时溶液的吸光度，每次都取原容量瓶中的溶液测定。测量结果填入下表。放置时间/min013510306090120150吸光度A2酸度影响于 7 只 50mL 容量瓶中，然后按下表分别配制溶液再分别用蒸馏水稀释到刻度，摇匀，放置 10min，用 1cm 比色皿 并以蒸馏水作参比，在波长 510nm 处测定各溶液的吸光度。并先用广泛 pH 试纸粗略测定所配制各溶液的 pH 值，再用精密 pH 试纸准确测定各溶液的pH 值。容量瓶编号 No1234567铁标准溶液 10gmL-15.005.005.005.005.005.005.0010盐酸羟胺11111111molL-1 HCl1.01.01.01.01.01.01.00.2molL-1 NaOH04.06.08.012.016.020.00.15邻二氮菲2222222pHA3显色剂用量的影响同理，按下表配制不同显色剂用量的溶液，用蒸馏水分别稀释至刻度，摇匀，放置10min，以蒸馏水为参比溶液，在波长 510nm 处测量各溶液的吸光度。容量瓶编号 No12345678#*铁标准溶液5.005.005.005.005.005.005.005.0010盐酸羟胺111111111molL-1 NaAc555555550.15邻二氮菲00.10.51.01.52.03.04.0A六、数据及处理六、数据及处理1根据上列三组数据分别绘制：(1) ApH 曲线(吸光度为纵坐标)；(2) AVR用量曲线(吸光度为纵坐标)；(3) At曲线(吸光度为纵坐标)。2从上列三条曲线上确定显色反应适宜的 pH 值范围、显色剂用量范围和适宜的显色时间范围。思思 考考 题题1根据什么原则从吸光度 pH 曲线确定显色的适宜 pH 值范围？如果选择不当，其后果怎样？2. 在从吸光度-反应时间曲线选定适宜的显色时间范围时，主要应考虑什么问题？如果时间选择过短或过长对测定有何影响?3. 显色剂用量的选择原则是什么？实验六实验六 邻二氮菲分光光度法测定微量铁（选作）邻二氮菲分光光度法测定微量铁（选作）一、试验目的一、试验目的1. 学习 722 型和 721 型分光光度计的使用方法，2. 学习绘制吸收光谱曲线的方法。3. 掌握利用标准曲线进行微量成分分光光度测定的基本方法和有关计算。二、基本原理二、基本原理邻二氮菲 (简写作 Phen)，在 pH 值为 29 的溶液中，Fe2+离子与邻二氮菲发生下列显色反应：Fe2+十 3Phen = Fe(Phen)32+生成的橙红色络合物非常稳定，1gK稳=21.3(20)，其溶液在 510nm 处有最大吸收峰，摩尔吸光系数K5101.1×104Lcm-1mol-1，利用上述反应可以测定微量铁。#*显色反应的适宜 pH 值范围很宽(29)，酸度过高(pH2)反应进行较慢；若酸度过低，Fe2+离子将水解，通常在 pH 值约为 5 的 NaAc 缓冲介质中测定。邻二氮菲与 F2+离子反应的选择性很高，相当于含铁量 5 倍的 Co2+、Cu2+离子，20 倍量的 Cr3+，Mn2+，PO43-，V()离子，甚至 40 倍量的 A13+，Ca2+，Mg2+，SiO32-，Sn2+和 Zn2+离子都不干扰测定。本实验以盐酸羟胺为还原剂，也可使用抗坏血酸将 Fe3+还原为 Fe2+。4Fe3+ +2NH2OH 4Fe2+ + 4H+ +H2O利用分光光度法进行定量测定时，一般是选择与被测物质 (或经显色反应后产生的新物质)最大吸收峰相应单色光的波长为测量吸光度的波长。显然，该波长下的摩尔吸光系数最大，测定的灵敏度也最高。为了找出物质的最大吸收蜂所在的波长，需测绘有关物质在不同波长单色光照射下的吸光度曲线，即吸收曲线(或称吸收光谱)。通常采用标准曲线法进行定量测定，即先配制一系列不同浓度的标准溶液，在选定的反应条件下使被测物质显色，测得相应的吸光度，以浓度为横坐标，吸光度为纵坐标绘制标准曲线(或称工作曲线)。另取试液经适当处理后，在与上述相同的条件下显色，由测得的吸光度从标准曲线上求得被测物质的含量。由于邻二氮菲与 Fe2+离子的反应选择性高，显色反应所生成的有色络合物的稳定性好，重现性也好，因此在我国的国家标准 (GB)中，测定钢铁、锡、铅焊料、铅锭等冶金产品和工业硫酸、工业碳酸钠、氧化铝等化工产品中的铁含量，都采用邻二氮菲显色的分光光度法。三、仪器三、仪器1722 型和 72l 型分光光度计2容量瓶 50mL3吸量管 1mL，2mL，5mL，10mL四、试剂四、试剂1铁标准溶液 10gmL-120.15邻二氮菲水溶液310盐酸羧胺水溶液41molL-1 NaAc 溶液五、实验步骤五、实验步骤1测量 Fe2+-Phen 吸收曲线用吸量管吸取 10gmL-1的铁标准液 5.00mL 于一只 50mL 容量瓶中，另一只不加铁标准液，然后分别加入 1mL 盐酸羟胺溶液，摇匀，再加入 5mL NaAc 缓冲溶液和 2mL 邻二氮菲溶液，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀放置 10min，以 1cm 比色皿，试剂空白溶液(即上述不#*加标准铁的溶液)为参比溶液，在分光光度计上，在 450550nm 波长区间测定溶液的吸光度随波长的变化。在 510nm 附近须每隔 2nm 测量一次。2绘制标准曲线用吸量管分别吸取 10gmL-1的铁标准溶液 0，2.0，4.0，6.0，8.0，10.0mL 于 6 只50mL 容量瓶中，依次各加入 1mL 盐酸羟胺、5mL NaAc 缓冲溶液、2mL 邻二氮菲溶液，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀。放置 10min，用 1cm 比色皿，以不加铁的试剂空白溶液为参比溶液，在实验步骤 1 所得到的最大吸收波长下，分别测量各溶液的吸光度。3试样中微量铁的测定准确称取试样 0.40.5g(如铁含量较高，则适当减少称样量)于小烧杯中，加少量蒸馏水润湿，盖上表面皿，小心滴加 3molL-1 HCl 溶液至试样溶解，转移试样至 50mL 容量瓶中，用少量蒸馏水淋洗烧杯，一并转移至容量瓶中。然后依次加入 1mL 盐酸羟胺、5mL NaAc 缓冲溶液、2mL 邻二氮菲溶液，以蒸馏水稀释至刻度，摇匀，放置 10min以试剂空白溶液作参比溶波，用 1cm 比色皿，在实验步骤 1 所得到的最大吸收波长下，测量吸光度。六、数据及处理六、数据及处理1将测量结果填入下表(1) 吸收曲线波长/nm450 460 470 480 490 500 502 504 506 508 510 512 514 516 518 520 530 540 550吸光度A(2)标准曲线V铁标 /mL0.002.004.006.008.0010.00V 铁样m 铁/mg吸光度A(3) 试样编号，试样的称量记录，2绘图及计算(1) 以波长为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制 Fe-Phen 吸收曲线，并求出最大吸收峰的波长max。一般选用max作为分光光度法的测量波长。(2) 以显色后的 50mL 溶液中的含铁量为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制测定铁的标准曲线。(3) 根据试样的吸光度，计算试样中铁的百分含量。思思 考考 题题1邻二氮菲分光光度法测铁的原理是什么?用该法测出的铁含量是否为试祥中亚铁的含量？2吸收曲线与标准曲线各有何实用意义？#*3测绘 Fe2+-phen 吸收曲线时，在 510nm 附近，测量间隔为什么要密一些？3本实验所用的参比溶液为什么选用试剂空白，而不用蒸馏水？4试拟出以邻二氮菲分光光度法分别测定试样中微量 Fe2+、Fe3+离子含量的分析方法。实验七实验七 利用紫外吸收光谱检查物质的纯度利用紫外吸收光谱检查物质的纯度一、目的要求一、目的要求1. 学习利用紫外吸收光谱检查物质纯度的原理和方法，2. 熟练紫外-可见分光光度计的操作。二、基本原理二、基本原理由于物质的紫外吸收光谱是物质分子中生色团和助色团的贡献，也是物质整个分子的特征表现。例如具有 电子的共扼双键化合物、芳香烃化合物等，在紫外光谱区都有强烈吸收，其摩尔吸光系数 可达 104105数量级，这与饱和烃化合物有明显的不同。利用这一特性，可以很方便地检查纯饱和烃化合物中是否含有共轭双键、芳香烃等化合物杂质。如果乙醇中含有微量苯，会在波长 230270nm 处出现苯吸收带，而纯乙醇在该波长范围内不出现苯的吸收带。因此可利用物质的紫外吸收光谱的不同，检查物质的纯度。紫外吸收光谱可以定量分析、推断有机化合物的分子结构和检查物质纯度。图 1 曲线 1.纯乙醇紫外光谱 图 2 蒽醌(曲线 1)和邻苯二甲酸酐 曲线 2.苯在乙醇中的紫外光谱 (曲线 2)在甲醇中的紫外吸收光谱从图 1 的曲线 1 和曲线 2 可以看出由于乙醇中含有微量苯，故在波长 230270nm 处出现 B 吸收带而纯乙醇在该波长范围内不出现苯的 B 吸收带。因此可利用物质的紫外吸收光谱的不同，检查物质的纯度。如图 2 所示的蒽醌和邻苯二甲酸酐的紫外吸收光谱，由于在蒽醌分子结构中的双键共轭体系大于邻苯二甲酸酐，因此，蒽醌的吸收带红移比邻苯二甲酸酐大，且吸收带形状及其最大吸收波长各不相同，由此得到鉴定。三、仪器三、仪器#*752、752C、752N、UV-2000 型紫外可见分光光度计 四、试剂四、试剂1苯、无水乙醇 分析纯2苯的正庚烷溶液和苯的乙醇溶液 取二只 50mL 容量瓶各注入 10L 苯，然后分别用正庚烷和乙醇稀释至刻度，摇匀。五、实验条件五、实验条件1. 波长范围 220280nm2. 石英比色皿 1cm六、实验步骤六、实验步骤1根据实验条件，将各仪器按操作步骤进行调节，若仪器状态正常，即可测定各实验的紫外吸收光谱，如果测得紫外吸收光谱的吸收峰为平头蜂或太小，可适当改变试液浓度。2使用分光光度计测定时，因仪器无自动波长扫描及记录装置；因此应先测定各试液在不同波长下的吸光度，然后绘制吸光度对波长的曲线，即得紫外吸收光谱。测定时要求先间隔 10nm 测量一次吸光度，在峰值吸收附近。间隔逐步改为 5nm、2nm、lnm、0.5nm 等，以便较准确测绘紫外吸收光谱。七、数据及处理七、数据及处理1记录实验条件2通过紫外吸收光谱的对比，说明检查纯度的可行性。思思 考考 题题1. 如何利用紫外吸收光谱进行物质的纯度检查？2. 在紫外