吸光度的加和性试验及水中微量Cr(Ⅵ)和Mn(Ⅶ)的同时测定

河北工业大学实验报告

课程：分析化学实验

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实验：吸光度的加和性试验及水中微量Cr(Ⅵ)和Mn(Ⅶ)

的同时测定

一、实验目的：

了解吸光度的加和性，掌握用分光光度法测定混合组分的原理和方法。

二、实验原理：

试液中含有数种吸光物质时，在一定条件下可以采用分光光度法同时进行测定而勿需分离。例如，在H2SO4溶液中Cr2O72－和MnO4－的吸收曲线相互重叠。

根据吸光度的家和性原理，在Cr2O72－和MnO4－的最大吸收波长440nm和545nm处测定混合溶液的总吸光度。然后用解联立方程式的方法，即可分别求出试液中(Ⅵ)和(Ⅶ)的含量。因为A440总=A440Cr+A440Mn（23.1）

A545总=A545Cr+A545Mn（23.2）

得A440总=κ440Cr·c Cr·b+κ440Mn·c Mn·b （23.3）

A545总=κ545Cr·c Cr·b+κ545Mn·c Mn·b （23.4）

若b=1cm

由式（23.3）、（23.4）可得

c Cr=（A440总·κ545Mn-A545总·κ440Mn）/（κ440Cr·κ545Mn-κ545Cr·κ440Mn）（23.5）

c Cr=（A545总-κ545Cr·c Cr）/κ545Mn（23.6）式（23.5）、（23.6）中的摩尔吸收系数κ，可分别用已知浓度的Cr2O72－和MnO4－在波长440nm 和545nm时的标准曲线求得（标准曲线的斜率即为κb）。

三、实验仪器和试剂：

仪器：

721或7220型分光光度计一台；50mL容量瓶9只；1cm比色皿4只

试剂：

KMnO4标准溶液（浓度约为1.0×10－3mol·L－1，已用Na2C2O4为基准物标定得准确浓度）；，K2Cr2O7标准溶液（浓度约为4.0×10－3mol·L－1）；2mol·L－1H2SO4溶液

1、配制参比溶液：取1只50mL容量瓶，加入5mL 2mol·L－1 H2SO4，以水稀释至刻度，摇匀，备用。

2、KMnO4和K2Cr2O7吸收曲线及吸光度的加和性试验：

（1）配制三种标准溶液：取3只50mL容量瓶，各加下列溶液后，以水稀释至刻度，摇匀：

①4.0mL 0.0050mol·L－1 KMnO4和5mL 2mol·L－1 H2SO4；

②4.0mL 0.0200mol·L－1 K2Cr2O7和5mL 2mol·L－1 H2SO4；

③4.0mL 0.0050mol·L－1 KMnO4和4.0mL 0.0200mol·L－1 K2Cr2O7及5mL 2mol·L－1 H2SO4。

（2）测定吸光度：以参比溶液为参比，用1cm比色皿，测定波长为440nm、470nm、510nm、530nm、545nm时溶液①、②、③的吸光度，记入表3。

（3）在同一张坐标纸上绘制MnO4－、Cr2O72－和混合溶液的吸收曲线，验证吸光度的加和性。

3、KMnO4在λ=545nm和440nm时的摩尔吸收系数的测定：

（1）取3只50mL容量瓶，按下列比例加入试剂后以水稀释至刻度，摇匀：

溶液编号1#2# 3# KMnO4/mL 2.00 3.00 4.00 H2SO4/mL 5 5 5

表1 各组KMnO4标准溶液含量表

（2）测定κ545Mn：在λ=545nm处，用1cm比色皿，以参比溶液为参比，调吸光度为“0”。然后分别在1cm比色皿中加入上述三个编号的溶液，并测定吸光度。以比色皿中溶液浓度为横坐标，相应的吸光度为纵坐标绘制标准曲线图，求出κ545Mn。

（3）测定κ440Mn：在λ=440nm处，用1cm比色皿，以参比溶液为参比，调吸光度为“0”。然后分别在1cm比色皿中加入上述三个编号的溶液，并测定吸光度。以比色皿中溶液浓度为横坐标，相应的吸光度为纵坐标绘制标准曲线图，求出κ440Mn。

4、K2Cr2O7在λ=545nm和440nm时的摩尔吸收系数κ的测定：

（1）取3只50mL容量瓶，按下列比例加入试剂后以水稀释至刻度，摇匀：

溶液编号1# 2# 3# K2Cr2O7/mL 3.00 4.00 5.00 H2SO4/mL 5 5 5

表2 各组K2Cr2O7标准溶液含量表

（2）测定κ545Cr：在λ=545nm处，用1cm比色皿，以参比溶液为参比，调吸光度为“0”。然后分别在1cm比色皿中加入上述三个编号的溶液，并测定吸光度。以比色皿中溶液浓度为横坐标，相应的吸光度为纵坐标绘制标准曲线图，求出κ545Cr。

（3）测定κ440Cr：在λ=440nm处，用1cm比色皿，以参比溶液为参比，调吸光度为“0”。然后分别在1cm比色皿中加入上述三个编号的溶液，并测定吸光度。以比色皿中溶液浓度为横坐标，相应的吸光度为纵坐标绘制标准曲线图，求出κ440Cr。

5、测定未知液中MnO4－和Cr2O72－的含量：

取1只50mL容量瓶，加入4.0mL未知样和5mL 2mol·L－1 H2SO4，加水稀释至刻度，摇匀。将溶液加入1cm比色皿中，以参比溶液为参比，调吸光度为“0”，分别测出溶液在λ=440nm和λ=545nm处的吸光度。

由A440总、A545总、κ440Mn、κ545Mn、κ440Cr及κ545Cr计算出未知液中MnO4－和Cr2O72－的含量。

1、吸光度的加和性验证：

波长/nm 3#KMnO4 aq 2#K2Cr2O7 aq 混合溶液

表3 三种溶液在不同波长下的吸光度

2、分别测定KMnO4和K2Cr2O7在λ=545nm和440nm时的摩尔吸收系数：

溶液编号1#2# 3# KMnO4溶液浓度

KMnO4aq λ=440nm

λ=545nm

K2Cr2O7溶液浓度

K2Cr2O7aq λ=440nm

λ=545nm

表4 KMnO4和K2Cr2O7各浓度标准溶液在不同波长下的吸光度

3、测定未知样的吸光度：

波长/nm 吸光度

440

545

表5 未知溶液在不同波长下的吸光度

六、问题与思考：

1、设某溶液中含有吸光物质X、Y、Z。根据吸光度加和性规律，总吸光度A总与X、Y、Z各组分的吸光度的关系式应为什么？

答：A总=A X+A Y+A Z

2、今欲对上题溶液中的吸光物质X、Y、Z，不预先加以分离而同时进行测定。已知X、Y、Z在λX、λY、λZ处各有一最大吸收峰，相应的摩尔吸收系数为κX、κY和κZ，则A总与c X、c Y、c Z、κX、κY、κZ的关系式应怎样？