应用化学综合性实验Word格式文档下载.docx

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1．EDTA标准滴定溶液c（EDTA）=0.01mol/L（用500ml小口塑料瓶配制）。

2．二甲酚橙指示剂（2g/L，指导教师配）。

3．六次甲基四胺缓冲溶液（200g/L）。

（100ml/组）

4．HCl（1+1，体积比）。

5．Bi3+、Pb2+混合液（各约0.010mol/L）：

教师配制，用5Kg白塑料桶配制

四、实验内容

1．Bi3+的测定

用移液管移取25.00mLBi3+、Pb2+混合液，置于锥形瓶中。

然后加入2滴二甲酚橙指示液，这时溶液呈紫红色，用c（EDTA）=0.01mol/LEDTA标准滴定溶液滴定至溶液由紫红色变为黄色为终点。

记下消耗EDTA溶液的体积V1。

2．Pb2+的测定

在滴定Bi3+后的溶液中，滴加六次甲基四胺缓冲溶液至溶液呈稳定的紫红色，再过量5mL，此时溶液pH=5～6，继续用EDTA标准滴定溶液滴定至溶液由紫红色变为黄色，即为终点。

记下消耗EDTA溶液的体积V2（即终读数减去V1）。

Bi3+、Pb2+平行测定三次。

分别计算原始液中Bi3+、和Pb2+的含量（g/L）。

五、计算公式

式中ρ（Bi）——混合液中Bi的质量浓度，g/L;

ρ（Pb）——混合液中Pb的质量浓度，g/L;

c（EDTA）——EDTA标准滴定溶液的浓度，mol/L；

V1——滴定Bi时消耗EDTA标准滴定溶液的体积，mL；

V2——滴定Pb时消耗EDTA标准滴定溶液的体积，mL；

V——所取试样的体积，mL；

M（Bi）——Bi的摩尔质量，g/mol；

M（Pb）——Pb的摩尔质量，g/mol。

六、数据记录

实验次数

1

2

3

V/mL

V1/mL

V2/mL

c（EDTA）/mol/L

ρ（Bi）/g/L

ρ（Pb）/g/L

Bi的平均质量浓度/g/L

Pb的平均质量浓度/g/L

Bi相对标准偏差

Pb相对标准偏差

七、思考题

1．用EDTA连续滴定多种金属离子的条件是什么？

2．在Bi3+、Pb2+混合液中滴定Bi3+，为什么要控制试液pH=1？

酸度过高或过低有什么影响？

3．本实验中，能否先在pH=5～6的溶液中滴定Pb2+、Bi3+的含量，然后在调节溶液pH=1时，滴定Bi3+的含量？

附录1：

EDTA标准溶液的配制与标定

乙二胺四乙酸（简称EDTA，常用H4Y表示）难溶于水，分析化学中通常使用其二钠盐。

乙二胺四乙酸二钠盐的溶解度为120g⋅L-1，可配制0.3mol⋅L-1以下的溶液。

通常以间接法配制标准溶液。

标定EDTA溶液常用的基准物有Zn、ZnO、CaCO3、Bi、Cu、MgSO4⋅7H2O、Hg、Ni、Pb等。

通常选用其中与被测物组分相同的物质作为基准物，这样，滴定条件一致，可减少系统误差。

本实验以Zn或ZnO作为基准物，以二甲酚橙指示剂为金属指示剂标定EDTA标准溶液。

金属指示剂是一些有色的有机配合剂，在一定条件下能与金属离子形成有色配合物，其颜色与游离指示剂的颜色不同，因此用它能指示滴定过程中金属离子浓度的变化情况，但其用量要适当。

配位反应比酸碱反应进行慢，在滴定过程中，EDTA溶液滴加速度不能太快，尤其近终点时，应逐滴加入，充分摇动。

以Zn或ZnO为基准物时，用二甲酚橙作为指示剂。

在pH=5～6条件下，游离的二甲酚橙为黄色，Zn2+与二甲酚橙结合形成比较稳定的紫红色配合离子，使溶液呈现紫红色。

当用EDTA标准溶液滴定时，由于EDTA能与Zn2+形成更稳定的无色ZnY2-离子，反应到达化学计量点时释放出游离的二甲酚橙指示剂，溶液的颜色由紫红色变为亮黄色。

用此方法标定的EDTA标准溶液，可用于铅、铋混合液中铅、铋含量的测定，也可以用于水总硬度测定。

一、仪器与试剂

1．仪器

分析天平，50mL酸式滴定管，25mL移液管，250mL容量瓶，常用玻璃仪器若干。

2．试剂

（1）以ZnO（或Zn）为基准物时所用试剂

乙二胺四乙酸二钠（固体，分析纯）、ZnO（基准试剂）、氨水（1:

1）、六次甲基四胺（200g/L）

二甲酚橙指示剂（2g/L），盐酸（1:

1）

200g/L六次甲基四胺：

蒸馏水配制。

500mL/4人。

2g/L二甲酚橙指示剂：

蒸馏水配制，低温保存，有效期200天。

100mL/4人。

HCl：

分析纯1+1（体积比）,指导老师已配

二、标定步骤

1．0.01mol⋅L-1EDTA标准溶液的配制

在台秤上称取乙二胺四乙酸二钠（用量自己计算，试剂瓶标签上有其分子量），溶于100mL去离子水中，微热溶解后，转移到500mL塑料试剂瓶中，再加入400mL去离子水，摇匀。

如有混浊，应过滤。

2．以ZnO为基准物标定EDTA溶液

（1）0.01mol⋅L-1锌标准溶液的配制

准确称取在800～1000℃灼烧过的ZnO（或Zn片、粉）（自己计算，准确至0.1mg，理论值与实际称量相差不要超过5%）于小烧杯中，加少量去离子水润湿后，缓慢地滴加1:

1的HCl6mL，立即盖上表面皿，至完全溶解。

然后，将溶液定量转移到250mL容量瓶中，稀释至刻度并摇均匀。

（2）标定

用25mL移液管移取锌标准溶液25.00ml于250mL的锥形瓶，加入约30mL水，2滴二甲酚橙指示剂，摇均匀后，然后滴加200g/L六次甲基四胺至溶液呈稳定的紫红色后，再多加3mL（此处六次甲基四胺用作缓冲剂。

它在酸性溶液中能生成（CH2）6N4H+，此共轭酸与过量（CH2）6N4构成缓冲溶液，从而能使溶液的酸度稳定在pH5～6范围内）。

用EDTA溶液滴定到溶液由紫红色变为亮黄色，即为终点，记录消耗EDTA溶液的体积。

平行三次，要求消耗体积的极差小于0.05mL。

根据ZnO的质量和消耗EDTA溶液的体积，计算EDTA标准溶液的准确浓度。

三、实验数据记录与处理

表1-1以ZnO为基准物标定EDTA溶液

实验项目编号

取出基准物的质量（g）

基准物溶液的体积（mL）

基准物溶液的浓度（mol/L）

移取基准液的体积（mL）

EDTA溶液终读数（mL）

EDTA溶液初读数（mL）

消耗EDTA溶液体积（mL）

EDTA溶液的浓度（mol/L）

EDTA溶液的平均浓度

相对标准偏差

四、问题与思考

1．以ZnO为基准物，以二甲酚橙为指示剂标定EDTA溶液浓度的原理是什么？

溶液的pH值应控制在什么范围？

若溶液为强酸性，应怎样调节？

2．配位滴定法与酸碱滴定法相比，有哪些不同点？

滴定操作过程中应注意哪些问题？

实验2硫酸亚铁铵的制备

实验目的

了解复盐的一般特征和制备方法，练习常压过滤和减压过滤、蒸发、结晶等基本操作，掌握KMnO4滴定法测定Fe2+的方法和原则。

实验原理

硫酸亚铁铵（NH4）2Fe（SO4）2·

6H2O又称摩尔盐，为浅蓝绿色单斜晶体。

它在空气中比一般亚铁盐稳定，不易被氧化，而且价格低，制造工艺简单，容易得到较纯净的晶体，因此，其应用广泛，在化学上作还原剂，工业上常用作废水处理的混凝剂，在农业上既是农药又是肥料，在定量分析中常用作氧化还原滴定的基准物质。

像所有的复盐一样，硫酸亚铁铵在水中的溶解度比组成它的任何一个组分FeSO4或（NH4）2SO4的溶解度都要小（表2-1），因此从FeSO4和（NH4）2SO4溶于水所制得的浓混合溶液中，很容易得到结晶的摩尔盐。

表2-1硫酸盐铵在水中的溶解度（以100gH2O中盐的克数计）

温度T/K

273

283

293

303

313

323

333

FeSO4·

7H2O

15.6

20.5

26.5

32.9

40.2

48.6

-

（NH4）2SO4

70.6

73.0

75.4

78.0

81.6

88.0

（NH4）2SO4·

6H2O

12.5

17.2

33.0

40.0

本实验采用过量铁与稀硫酸作用生成硫酸亚铁：

Fe+H2SO4==FeSO4+H2↑

在硫酸亚铁溶液中加入硫酸铵并使其全部溶解，加热浓缩制得的混合溶液，再冷却即可得到溶解度较小的硫酸亚铁铵盐晶体：

FeSO4+（NH4）2SO4+6H2O===（NH4）2SO4·

6H2O

为防止Fe2+的水解，在制备（NH4）2SO4·

6H2O过程中，溶液应保持足够的酸度。

硫酸亚铁和硫酸亚铁铵的含量采用高锰酸钾滴定法。

在酸性介质中，Fe2+可被KMnO4定量氧化为Fe3+，KMnO4本身的紫红色可作为滴定终点的判断。

5Fe2++MnO4-+8H+====5Fe3++Mn2++4H2O

实验用品

H2SO4（3mol·

L-1，1+5H2SO4）；

KMnO4标准溶液（约0.10mol·

L-1）;

Na2CO3（10%）；

（NH4）2SO4（s）；

铁屑；

乙醇（95%）；

pH试纸。

实验步骤：

（1）硫酸亚铁的制备

往盛有3.0g洁净铁屑的小烧杯中，加入18mL3mol·

L-1H2SO4溶液（确保过量），盖上表面皿，放在低温（75~800C）电炉上加热反应。

在加热过程中应不时加入少量去离子水，以补充被蒸发的水分，防止FeSO4结晶出来；

同时要控制溶液的pH值不大于1，使铁屑与稀硫酸反应至不再冒出气泡为止（约25min）。

趁热用普通漏斗过滤，滤液承接于洁净的蒸发皿中。

将留在小烧杯中及滤纸上的残渣取出，用滤纸片吸干后称量。

根据已作用的铁屑质量，算出溶液中FeSO4的理论产量。

（2）硫酸亚铁铵的制备

根据FeSO4的理论产量，计算并称取所需固体（NH4）2SO4的用量。

在室温下将称取的（NH4）2SO4加入上面所制得的FeSO4溶液中，并在水浴上加热搅拌，使硫酸铵全部溶解，调节pH值为1~2，继续蒸发浓缩至溶液表面刚出现薄层的结晶为止。

自水浴锅上取下蒸发皿，放置，冷却后即有硫酸亚铁铵晶体析出。

待冷至室温后用布氏漏斗减压过滤，用少量乙醇洗去晶体表面所附着的水分。

将晶体取出，置于两张洁净的滤纸之间，并轻压以吸干母液；

称量。

计算理论产量和产率。

（3）（NH4）2SO4·

6H2O含量的测定

称取0.8~0.9g（准确至0.001g）产品于250mL锥形瓶中，加入50mL不含氧的去离子水，加入15mL3mo-l·

L-1H2SO4和2mLH3PO4，使试样溶解。

从滴定管中放出10mLKMnO4标准溶液于锥形瓶中，加热至70~800C，再继续使用KMnO4标准溶液滴定至溶液刚刚出现微红色（30s内不消失），即为终点。

6H2O的质量分数=

注意事项

KMnO4标准溶液应装在酸式滴定管中，由于KMnO4溶液颜色深，不易观察溶液弯月面的最低点，因此应该从液面最高边上读数。

思考题

（1）为什么制备硫酸亚铁铵时要保持溶液有较强的酸性？

（2）减压过滤的操作步骤有哪些？

（3）如何计算FeSO4理论产量和反应所需（NH4）2SO4的质量？

实验3三草酸合铁（Ⅲ）酸钾的合成、组成测定及性质

1．学习合成三草酸合铁（Ⅲ）酸钾的方法，以及用KMnO4测定C2O42-和Fe2+的方法，了解配位反应与氧化反应的条件。

2．了解三草酸根合铁（Ⅲ）酸钾的光化学性质。

3．进一步掌握重结晶操作，综合训练无机合成及重量分析、滴定分析的基本操作，掌握确定化合物组成和化学式的原理、方法。

4．理解制备过程中化学平衡原理的应用。

二、实验原理

三草酸合铁（Ⅲ）酸钾K3[Fe（C2O4）3]·

3H2O是一种亮绿色单晶系斜晶体，易溶于水（0℃，4.7g/100g水；

100℃，117.7g/100g水），难溶于有机溶剂，是一些很好的有机反应催化剂，也是制备负载型活性铁催化剂的主要原料，因而具有工业生产价值。

目前，制备该物质的方法很多，本实验利用前面自制的硫酸亚铁铵与草酸反应制备出草酸亚铁晶体，并用倾析法洗去杂质。

然后在过量草酸根存在下，用过氧化氢氧化草酸亚铁即可制得三草酸合铁（Ⅲ）酸钾配合物。

由于其难溶于有机溶剂中，加入乙醇后，从溶液中便可析出K3[Fe（C2O4）3]·

3H2O晶体。

三草酸合铁（Ⅲ）酸钾的制备反应：

（NH4）2Fe（SO4）2·

6H2O+H2C2O4＝FeC2O4·

2H2O↓+（NH4）2SO4+H2SO4+4H2O

6FeC2O4+3H2O2+6K2C2O4（过量）＝4K3[Fe（C2O4）3]+2Fe（OH）3↓

2Fe（OH）3+2H2C2O4+3K2C2O4＝2K3[Fe（C2O4）3]+5H2O

K3[Fe（C2O4）3]·

3H2O在0℃左右溶解度很小，可析出绿色的晶体。

该配合物极易感光，室温光照时变黄色，进行下列光化学反应：

2[Fe（C2O4）3]3-

2FeC2O4+3C2O42-+2CO2

它在日光照射下或强光下分解生成草酸亚铁，遇六氰合铁（Ⅲ）酸钾生成藤氏蓝，反应为：

3FeC2O4+2K3[Fe（CN）6]＝Fe3[Fe（CN）6]2+3K2C2O4

因此，在实验室中可作成感光纸，进行感光实验。

另外，由于它的光化学活性，能定量进行光化学反应，常作化学光量计。

受热时，在110℃可失去结晶水，到230℃即分解。

该配合物的组成可用重量法和滴定分析方法确定。

1．重量法分析结晶水含量

将一定量的K3[Fe（C2O4）3]·

3H2O晶体在110℃下干燥脱水后称量，便可计算结晶水的含量。

2．草酸根在酸性介质中可被高锰酸钾定量氧化，反应式为：

5C2O42-+2MnO4-+16H+＝2Mn2++10CO2+8H2O

用已知准确浓度的KMnO4标准溶液滴定。

由高锰酸钾溶液的消耗量便可计算C2O42-的含量。

3．铁的测定

先用过量的还原剂锌粉将Fe3+还原成Fe2+，然后将剩余的锌粉过滤掉，用KMnO4标准溶液滴定，反应式为：

Zn+2Fe3+=2Fe2++Zn2+

5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O

由消耗KMnO4的体积计算出铁含量。

4．钾的测定

根据配合物中铁、草酸根、结晶水的含量便可计算出钾的含量。

由上述测定结果推断三草酸合铁（Ⅲ）酸钾的化学式：

K+﹕C2O42-﹕H2O﹕Fe3+=K+%/39.1﹕C2O42-%/88.0﹕H2O%/18.0﹕Fe3+%/55.8

三、主要仪器与试剂

1．仪器

布氏漏斗，吸滤瓶一套，分析天平，烘箱，台秤，50mL滴定管。

2．药品

草酸钾（K2C2O4·

H2O）饱和溶液，KMnO4（0.02mol·

L-1）标准溶液，（NH4）2Fe（SO4）2·

6H2O（自制或购买分析纯试剂），H2SO4溶液（3mol·

L-1），H2C2O4（饱和溶液），H2O2（5%，塑料瓶配），乙醇（95%），铁氰化钾，六氰合铁酸钾（3.5%），锌粉。

四、实验步骤

安全须知：

H2O2具有腐蚀性，避免直接接触；

乙醇易燃，避免明火，用完后及时将盖子盖好！

！

1．制备三草酸合铁（Ⅲ）酸钾

取20ml蒸馏水于锥形瓶中，先加入5滴6mol·

L-1H2SO4（或10滴3mol·

L-1H2SO4）溶液，然后向其加入（NH4）2SO4·

6H2O固体5.0g（（NH4）2SO4·

6H2O发黄时不能用！

），微微加热搅拌至溶解，然后加入25ml饱和H2C2O4溶液，加热至沸并不断搅拌，静置，倾析法弃去上清液，温水洗涤黄色沉淀（大约6次，每次约10ml），至溶液呈中性（用pH试纸检验）。

于沉淀中入10ml饱和K2C2O4溶液，水浴加热至400C恒温下，连续滴加12mlH2O2并不断搅拌（气泡未出现前保持1d/2s，出现气泡后，每加一滴H2O2搅拌至无气泡后再滴加），然后将溶液加热至沸30s左右，冷却至70~800C恒温，剧烈搅拌下加入约8ml饱和H2C2O4溶液（先加入约5ml，然后滴加约3ml，具体加入的H2C2O4量以控制终了pH3~3.5为准）并保持70~800C水浴。

然后结晶。

结晶方法1：

用一小段棉线悬挂到溶液中，用表面皿盖住烧杯，避光处放置，观察晶体的生成与晶形，称量，计算理论产率和实际收率（该产品作为下次测定草酸根离子及铁离子含量实验的原料）。

结晶方法2：

趁热过滤，在滤液中加入10mL95%的乙醇（取完乙醇注意将瓶盖盖上），这时如果滤液混浊可微热使其变清，将滤液在暗处冷却，待结晶完全后，抽滤，并用少量乙醇洗涤晶体。

取下晶体，用滤纸吸干，并在空气中干燥片刻，称重，计算产率。

晶体置于干燥器内避光保存。

2．结晶水的测定

准确称取产品0.5～0.6g产物（用什么天平称？

）入已恒重的称量瓶中。

置入烘箱中，在110℃下烘干1h，在干燥器中冷至室温，称重。

重复干燥、冷却、称重的操作，直至恒重。

根据称量结果，计算结晶水的质量分数。

烘箱中最好用记号笔，标签纸易脱落。

∙恒重,除另有规定外，系指供试品连续两次干燥或炽灼后的重量差异在0.3mg以下（样品1g）的重量。

干燥至恒重的第二次及以后各次称重均应在规定条件下继续干燥1小时后进行；

炽灼至恒重的第二次称重应在继续炽灼30分钟后进行。

在每次干燥后应立即取出放干燥器中，待冷却至室温后称量。

（若炽灼应在高温炉内降温至300摄氏度左右时取出放干燥器中，待冷却至室温后称量。

）

3．C2O42-含量的测定

精确称取0.18～0.20g干燥晶体于250mL锥形瓶中，加入50mL水溶解，再加12mL1﹕5的H2SO4溶液，加热至70～80℃左右（不要高于85℃），用KMnO4标准溶液（需事先准确标定）滴定至浅红色，开始时反应很慢，故第1滴滴入后，待红色褪去后，再滴入第2滴，溶液红色消褪后，由于二价锰的催化作用反应速度加快，但滴定仍需逐滴加入，直至溶液30s不褪色为止，记下读数，计算结果。

平行滴定两次。

滴定完的溶液保留待用。

4．铁的含量测定

方法1：

向第3步中滴定完草酸根离子的保留溶液中加入过量的还原剂锌粉，直到黄色消失。

加热溶液近沸，使Fe3+还原为Fe2+，趁热过滤除去多余的锌粉。

滤液用另一干净的锥形瓶盛放，洗涤锌粉，使洗涤液定量转移到滤液中，再用高锰酸钾标准溶液滴至粉红色且30s内不变，记录消耗的高锰酸钾标准溶液的体积，计算出铁的质量分数。

由测的C2O42-、H2O、Fe3+的质量分数可计算出K+的质量分数，从而确定配合物的组成及化学式。

5．K3[Fe（C2O4）3]·

3H2O的性质

（1）将少量产品放在表面皿上，在日光下观察晶体颜色变化。

并与放在暗处的晶体比较。

（2）制感光纸：

按三草酸合铁（Ⅲ）酸钾0.3g、铁氰化钾0.4g、水5mL的比例配成溶液，涂在纸上即成感光纸。

附上图案，在日光直射下数秒钟，曝光部分呈蓝色，被遮盖的部分就显影出图案来。

（3）配感光液：

取0.3～0.5g三草酸合铁（Ⅲ）酸钾，加去离子水5mL配成溶液，用滤纸条做成感光纸。

附上图案，在日光直射下数秒钟，曝光后去掉图案，用约3.5%六氰合铁酸钾溶液润湿或漂洗即显影映出图案来。

五、思考题

1．制备该化合物时加入H2O2后为什么要煮沸溶液？

煮沸时间过长有何影响？

2．在制备的最后一步能否用蒸干的办法来提高产率？

为什么？

3．最后加入乙醇的作用是什么？

不加入产量会有所改变吗？

4．影响三草酸合铁（Ⅲ）酸钾产率的主要因素有那些？

参考文献

[1]凌必文，刁海生.三草酸合铁（Ⅲ）酸钾的合成及结构组成测定[J].安庆师范学院学报（自然科学版），2001，（4）：

14-16

[2]中山大学等校.无机化学实验[M].北京：

高等教育出版社，2001

附录2基本操作指导

基本操作与仪器简介：

（1）滴定管使用流程

洗涤－检漏－润洗－加液－赶气泡－静置－检查挂滴－读数－滴定

（2）减压过滤

装置：

吸滤瓶、真空泵、布氏漏斗、滤纸。

原理：

真空泵起着带走吸滤瓶内的空气的作用，使得吸滤瓶内压力降低，加快了过滤速度。

操作步骤：

（1）过滤前，先选择合适的滤纸，并剪好滤纸，将滤纸放入布氏漏斗内，大小应略小于漏斗内径，并能盖住全部瓷孔。

（2）用蒸馏水润湿滤纸，打开真空泵，抽气使滤纸紧贴漏斗瓷板上。

（3）过滤时，用玻璃棒引流转移溶液，溶液量应小于漏斗体积的2/3.

（4）过滤结束时，为防止倒吸，应先拔橡皮管，再关真空泵。

注意：

滤纸大小应该合适。

且紧贴全部瓷孔。

吸滤时，吸滤瓶内液面的高度不能超过吸滤瓶。

滤液从吸滤瓶口倒出，不要从支管口倒出。

[实验注意事项]

1、