化学选修六 物质含量的测定

⑤配制一定物质的量浓度的溶液使用比较精密的 分析天平和容量瓶，操作中注意操作规范，以减 小操作误差的发生。使用容量瓶时注意使用玻璃 棒引流，以避免溶液的损失，提高实验的准确性。 定容时，加入蒸馏水靠近刻度线1-2 cm，改用胶 头滴管滴加蒸馏水，使凹液面与刻度线相切。
⑥比色时最好以白色背景为参照，可以有效地观察比色管 的颜色。如果待测液的颜色深浅介于两种标准溶液之间， 则该溶液的物质的量浓度取两种溶液物质的量浓度的算术 平均值。
测绘酸碱滴定曲线的步骤 ④用碱式滴定管逐渐向盛有HCl溶液的烧杯中滴加 NaOH溶液，每加入一定量，用玻璃棒小心搅拌均 匀后，读取并记录pH计显示的数据和加入NaOH 溶液的体积，开始和滴定终点后，每次滴加NaOH 溶液的量可稍大些，如每次加入5-10mL；在滴定 终点附近每次滴加NaOH的量要小，每次一滴 ⑤清洗玻璃仪器和电极，妥善保存电极，整理实 验台 ⑥根据实验数据，以NaOH溶液的用量或中和反应 百分数为横坐标，以溶液pH为纵坐标，绘制溶液 pH随NaOH溶液加入量而变化的曲线
一、 酸碱中和滴定 二、 法 比色法
酸碱中和滴定
定义：用已知物质的量浓度的酸（或碱）来 测定未知物质的量浓度的碱（或酸）的方 法叫酸碱中和滴定。 原理： 酸碱中和滴定是以酸碱中和反应为基 础的，反应的实质是： H+ + OH- = H2O 即酸提供的氢离子总数n (H+)等于碱提供的 氢氧根总数n(OH-)。
终点读数 起点读数 用量差值
V标NaOH V待HCl C待 1 C待平均
误差分析：
例 用标准盐酸滴定未知浓度的氢氧化钠溶液，下列操作 将对测定碱的浓度有何影响？
①预先未用标准酸润洗滴定管。
②读标准酸液初始体积时仰视，终点时平视读数。
③未赶走酸式滴定管尖嘴处气泡，滴定完毕时气泡消失。
④滴定终了时发现滴定管尖嘴处有一滴标准酸没有滴下。
⑤用甲基橙作指示剂，氢氧化钠在空气中吸收了少量二氧 化碳气体。
误差分析：
C标. V标 误差分析直接利用中和滴定原理：C待= ————— V待
滴定过程中任何错误操作都可能导致 C标、V标、 V待的误差
但在实际操作中认为C标是已知的，V待是固定的， 所以一切的误差都归结为对 V标的影响，V标偏大 则C待偏大， V标偏小则C待偏小。
滴定步骤：
①滴定管夹在夹子上，保持垂直 ②右手持锥形瓶颈部，向同一方向作圆周运动，而不是前 后振动 ③左手控制活塞（或玻璃球），注意不要把活塞顶出
④滴加速度先快后慢，直至指示剂颜色突变
⑤滴定过程右手摇动锥形瓶，眼睛注视锥形瓶内溶液颜色 变化 ⑥滴定终点达到后，半分钟颜色不变，再读数
数据处理：
一次滴定 二次滴定 三次滴定
pH传感器
实验 3-5 比色法测定坑贫血药物中 铁的含量
定义
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
比色法：以生成有色化合物 的显色反应为基础，通过比较或 测量有色物质溶液颜色深度来确 定待测组分含量的方法。
基本反应
比色法是以生成有色化合物的显色反应 为基础的，一般包括两个步骤：首先是选择 适当的显色试剂与待测组分反应，形成有色 化合物，然后再比较或测量有色化合物的颜 色深度。比色分析对显色反应的基本要求如 下：
科学视野
上述实验中的pH计如果换成与数据采集器相连的pH 传感器，可以提高实验的自动化程度。该传感器可以“感 触”溶液的酸碱度信息，并将其转换成数据采集器（根据 现代电子数码技术组装）能识别和分析的电信号，传送到 数据采集器中，经过数据采集器处理之后，以时间—pH 曲线形式在其屏幕上显示并储存于内存中。数据采集器可 同时与多个传感器连接，例如在酸碱滴定实验中再加一个 温度传感器，就可同时得到酸碱中和反应过程中的时间— 温度曲线。数据采集器可以与装有相应软件的计算机连接， 使人们更便捷地把握实验动态及分析，推测实验结果。
多步滴定：
稀的碳酸钠溶液使酚酞变红，稀的碳酸氢钠溶液 不能使酚酞变红。 用盐酸滴定碳酸钠溶液，首先用酚酞作指示剂， 滴至溶液呈无色，再加入甲基橙作指示剂，滴至 溶液呈橙色。 发生反应的化学方程式是：
Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl
NaHCO3+HCl=NaCl+CO2↑+H2O
实验 3-4 酸碱滴定曲线的绘制
用法： ㈡使用： ①将电极上多余的水珠吸干或用被测溶液冲洗两 次，然后将电极浸入被测溶液中，并轻轻转动或 摇动小烧杯，使溶液均匀接触电极。 ②被测溶液的温度应与标准缓冲溶液的温度相同。 ③校整零位，按下读数开关，指针所指的数值即 是待测液的pH。若在量程pH0-7范围内测量时指 针读数超过刻度，则应将量程开关置于pH7-14处 再测量。 ④测量完毕，放开读数开关后，指针必须指在pH7 处，否则重新调整。 ⑤关闭电源，冲洗电极，并按照前述方法浸泡。
测定化合物中Fe3+
实验原理：①许多物质本身具有明显的颜色，如KMnO4 溶液显紫色，CuSO4溶液显蓝色；有些溶液本身无色， 但加入其他试剂后，具有明显的颜色，如Fe3+中加入 SCN-( )，显红色。上述溶液颜色 的深浅和溶液的浓度有关，在一定条件下，这些溶液的颜 色愈深，浓度愈大，故可以通过比较颜色的深浅来测定有 色物质的含量，这样的方法叫比色分析法。
pH计
原理：pH计由一对电极和一个电位计组成， 工作时两个电极插入待测溶液，组成一个原 电池，该原电池与一个精密电位计连接，用 以测量电动势。待测溶液所产生的电动势随 溶液pH的不同而变化，所测溶液的电动势在 电表上直接转成pH显示出来。 测量范围：pH=1-9
用法： ㈠校整： ①将“pH—mv”开关拨到pH位置。 ②打开电源开头指示灯亮，预热30分钟。 ③取下放蒸馏水的小烧杯，并用滤纸轻轻吸去玻 璃电极上的多余水珠。在小烧杯内入选择好的， 已知pH的标准缓冲溶液。将电极浸入。注意使玻 璃电极端部小球和甘汞电极的毛细孔浸在溶液中。 轻轻摇动小烧杯使电极所接触的溶液均匀。 ④根据标准缓冲液的pH，将量程开关拧到0-7或714处。
建议与改进
标准溶液的配制以0.02 mol/L为宜，浓度过大使比色管中的色阶差 变大，实验误差加大。浓度过小使比色管中色阶的颜色差变小，不 易观察。
制取待测液的具体方法可改进如下：取1～2片复方硫酸亚铁药片， 在研钵中粉碎，取用其中粉碎较好的部分样品，准确称量其质量， 置于50 mL烧杯中，加入2 mL蒸馏水使其溶解，加入2 mL 1∶1的 HNO3溶液，于酒精灯上稍稍加热2～3分钟，可以使全部样品溶解， 注意温度不要过高，以不使硝酸分解为宜。待溶液冷却后，移入 100 mL容量瓶中，用蒸馏水多次润洗烧杯及玻璃棒，洗液完全移 入容量瓶中。再加入4.0 mL 5%的KSCN溶液和10.0 mL HAcNaAc缓冲溶液，加蒸馏水稀释至刻度，摇匀，制得待测溶液。
①反应应具有较高的选择性，即选用的 显色剂最好只与待测组分反应，而不 与其他干扰组分反应或其他组分的干 扰很小； ②反应生成的有色化合物有恒定的组分 和较高的稳定性。
分类
目视比色法：比较有色溶液对溶液透过光的 强度。如CuSO4溶液透过蓝色光的强度。
分光光度法：比较有色溶液对某一波长光的 吸收。如CuSO4溶液对黄色光的吸收强度的 比较。
配制待测液时，使样片溶解和氧化，应注意硝酸的用量和 加热操作，注意安全，避免事故的发生。也可以选用一些 溶液颜色较浅的口服液进行实验，但仍然要用硝酸将Fe2+ 氧化为Fe3+。
比色管中加入标准溶液的体积取决于试样中铁元素的含量。 若试样中的铁元素的质量（以Fe2+计算）为a mg,配制成 100 mL待测液，标准溶液的物质的量浓度为c mol/L
粉红色：8.0-10
无色：pH＜8.2
红色：pH ＞ 10.0
仪器和试剂：酸式滴定管、碱式滴定管、滴定管夹、铁架台、锥形 瓶。标准溶液、未知（待测）溶液、酸碱指示剂、蒸馏水。 锥形瓶——盛放待测溶液，有利于振荡操作 酸式滴定管——用来盛放酸性或氧化性溶液。 （酸、Br2、KMnO4等，不能盛放NaOH、Na2SiO3） 碱式滴定管——可盛放碱性物质或无氧化性的物质
则比色管中加入标准溶液的体积V(mL)约为：
目视比色法的优缺点
缺点 目视比色法的主要缺点是准确度不高，如果待测液中存在 第二种有色物质，甚至会无法进行测定。另外，由于许多 有色溶液颜色不稳定，标准系列不能久存，经常需在测定 时配制，比较麻烦。虽然可采用其某些稳定的有色物质 ( 如重铬酸钾、硫酸铜和硫酸钴等 ) 配制永久性标准系列， 或利用有色塑料、有色玻璃制成永久色阶，但由于它们的 颜色与试液的颜色往往有差异，也需要进行校正。
用已知物质的量浓度的一元酸（标准溶 液）滴定未知物质的量浓度一元碱（待 cAVA 测溶液），则：
cB =
vB
关键：
①准确测定参加反应的两种溶液的体积： V标准和 V待测 ②准确判断中和反应是否恰好进行完全：指示剂 的颜色发生突变并且半分钟不变色即达到滴定终 点
变色原理：酸碱指示剂是有机色素，是有机 弱酸 (HIn) 或有机弱碱 (InOH) ，在水里也存 在电离平衡：
②本实验利用反应 ，通 过目视比色法测定含铁物质中的Fe3+的含量。 在制备色阶和待测溶液的过程中，由于Fe3+ 存在水解的可能，所以应当加入适量盐酸， 使溶液的pH<4.5。如果待测溶液中含有Fe2+ 化合物，应当加入硝酸使其氧化为Fe3+。
③以复方硫酸亚铁片为例，每片药片说明书标示含量（以 Fe2+计算）为50 mg，合算铁元素的物质的量约为 8.9×10-4 mol，配制成100 mL溶液，其物质的量浓度约 为8.9×10-3 mol /L。色阶溶液的配制应保证其处于色阶 范围之内。 ④色阶溶液浓度的计算：若Fe3+标准溶液的物质的量浓度 为c0，每次量取该标准溶液的体积为V mL，比色管容积 为25 mL 则比色管内标准溶液的物质的量浓度c为：