常州工程职院化学实验技术教案09锅炉用水中--氯离子含量的测定

《化学实验技术》 1 项目 9：锅炉用水中­­Cl­含量的测定情景设置：AAA贸易公司需要“工程学院应化系有机化工研究所”测定某锅炉用水中Cl­含量，请分析测试中心完成此任务。角色分配：学生——分析测试中心的化验员；教师——分析测试中心主任、工程师。教学组织形式：分析测试中心需对化验员进行分组，每6人组成一工作组，选一名组长负责工作，一个工作组中每位化验员分别对样品进行检测，根据检测结果，以小组为单位比较、分析检测结果，得出锅炉用水中Cl-含量。任务 1：锅炉用水中­­Cl­含量的测定方案的确定教学任务：能运用标准文献检索工具检索锅炉用水中--Cl-含量的分析方法，能应用滴定分析知识看懂查阅到的相关测定方法，能结合客户的检测要求确定锅炉用水中--Cl-含量的测定方法。教学方法：引探法、讲练结合。教学设计：学生接客户委托单，查询检测信息↓学生拟定个人分析方案、提交分析方案、拟定小组分析方案↓学生汇报小组分析方案、评价小组分析方案↓学生拟定检测方案↓教师信息补充、小结、提升↓布置下次任务教学内容：一、下达任务书表一、客户委托单项目名称锅炉用水中--Cl-含量的测定项目来源某AAA公司产品要求要求检验Cl-含量，准确度≤1%，精密度≤1%完成时间8学时承接单位（组）分析检测中心进度安排任务1：锅炉用水中--Cl-含量的测定方案的确定2学时)任务2:锅炉用水中--Cl-含量的测定方案的实施（4学时）任务3：结果评价（2学时）二、查询检测信息教师活动：锅炉用水中--Cl-含量如何测定？------学生在课外课前查阅资料（教材等各类书、网上标准等）学生活动：学生在课外拟定个人分析方案，提交分析方案、拟定好小组分析方案，各组学生汇报小组分析方案,教师记录测定方法。《化学实验技术》 2 测定方法的比较方法1方法2….测定原理仪器\药品标准溶液指示剂实训室可行性方案优缺点总结资料来源教师活动：学生汇报,教师和学生一起评价小组分析方案方法1：摩尔法1主题内容与适用范围本标准规定了工业循环冷却水和锅炉用水中氯离子含量的测定方法。2原理在中性至弱碱性范围内(pH6.5—10.5)，以铬酸钾为指示剂，用硝酸银滴定氯化物时，由于氯化银的溶解度小于铬酸银的溶解度，氯离子首先被完全沉淀出来后，然后铬酸盐以铬酸银的形式被沉淀，产生砖红色，指示滴定终点到达。该沉淀滴定的反应如下：Ag＋＋Cl—→AgCl↓2Ag＋＋CrO4→Ag2CrO4↓(砖红色)3试剂与材料本标准所用试剂，除非另有规定，应使用分析纯试剂和GB/T6682中三级水的规定。试验中所需标准溶液、制剂或制品，在没有注明其它要求时，均按GB/T601、GB/T603之规定制备。3.1.1硝酸溶液:1+3003.1.2氢氧化钠溶液：2g/L3.1.3硝酸银标准滴定溶液：约0.01mol/L3.1.4铬酸钾指示剂：50g/L3.1.5酚酞指示剂：10g/L乙醇溶液4分析步骤《化学实验技术》 3 移取适量体积水样于250mL锥形瓶中,加入2滴酚酞指示剂，用氢氧化钠溶液或硝酸溶液调节PH,使红色刚好变成无色。加入1.0mL铬酸钾指示剂，在不断摇动情况下，最好在白色背景条件下用硝酸银标准溶液滴定，直至出现砖红色为止。同时做空白试验。5结果的表示氯化物含量C(mg／L)按下式计算：式中：V1——蒸馏水消耗硝酸银标准溶液量，mL；V2——试样消耗硝酸银标准溶液量，mL；M——硝酸银标准溶液浓度，mol／L；V——试样体积，mL。6允许差取平行测定结果的算术平均值为测定结果，平行测定结果的绝对差值不大于0.5mg／L。评价：方法1测定原理…….仪器\药品…….标准溶液……….指示剂……….实训室可行性……方案优缺点总结资料来源GB/T15453-2008方法2：氯离子的电位测定一、实验原理电位滴定法是根据滴定过程中指示电极电位的变化来确定终点的定量分析方法。用电位滴定法测定氯离子时，以硝酸银为滴定剂，在滴定过程中，氯离子和银离子的浓度发生变化，可用银电极或氯离子选择性电极作为指示电极，指示在化学计量点附近发生的电位突跃。本实验以银电极作指示电极。银指示电极的电位可以根据能斯特公式计算：《化学实验技术》 4 化学计量点前，电极的电位决定于Cl-的浓度。E=E⊙Ag+/Ag-0.059㏒[Cl-]化学计量点时，[Ag+]=[Cl-]，可由Ksp,AgCl求出Ag+的浓度，由此计算出Ag电极的电位。化学计量点后，电极电位决定于Ag+的浓度，其电位由下式计算：E=E⊙Ag+/Ag+0.059㏒[Ag+]在化学计量点前后，Ag电极的电位有明显的突跃。因为测定的是氯离子，所以要用带硝酸钾盐桥的饱和甘汞电极作为参比电极，也可采用饱和硫酸亚汞电极，以避免氯离子的沾污，饱和硫酸亚汞电极的电位为+0.620V。滴定终点可由电位滴定曲线来确定。即E—V曲线、△E/△V—V一次微商曲线和△2E/△V2—V二次微商曲线。二、仪器及试剂1．DZ—1型滴定装置。2．ZD—2型自动电位滴定仪。3．10mL滴定管。4．银离子选择性电极。银电极事先用金相砂纸擦去表面氧化物。5．0.0500mol·L-1硝酸银标准溶液准确称取8.500g分析纯硝酸银，用水溶解后稀释至1L。此溶液最好用标准氯化钠溶液进行标定。三、实验步骤1．手动电位滴定将银离子选择性电极及饱和甘汞电极（带盐桥）装在滴定台的夹子上。银电极接仪器正，甘汞电极接仪器负，将DZ—1型滴定装置的工作开关（12）放在手动，将ZD—2型的选择开关放在测量档，滴液开关（10）放在“-”的位置。《化学实验技术》 5 准确吸取水样25.00mL，置于150mL烧杯中，加水约25mL，放入搅拌磁子，置于电磁搅拌器上。将两电极浸入试液，按下读数开关（4），读取初始电位，一边搅拌，一边按动DZ—1型装置的滴定开始按键（13）。每加入一定体积的硝酸银溶液，记录一次电位值，读数时停止搅拌。开始滴定时，每次可加1.00mL；当达到化学计量点附近时（化学计量点前后约0.5mL），每次加0.10mL；过了化学计量点后，每次仍加1.00mL，一直滴定到9.00mL。2．自动电位滴定根据手动电位滴定曲线图（△2E/△V2—V图），可求得终点电位。以次电位值为控制依据，进行自动电位滴定。将ZD—2型的选择开关（8）放在“终点”，按下读数开关（4），调节预定终点调节器（9），调节指针使其指向终点位置，把工作开关（12）放在“滴定”档。取试液25.00mL，加水约25mL，插入电极，按下滴定开始按键（13），此时终点指示灯亮，滴定指示灯时亮时暗，随着AgNO3溶液的加入，电表指针向终点逐渐接近，当电表指针到达终点时，终点指示灯熄灭，滴定结束，记下AgNO3用量。实验结束，将仪器复原，洗净电极，擦干，干燥保存。四、结果处理1.根据手动电位滴定的数据，绘制电位（E）对滴定剂体积（V）的滴定曲线以及△E/△V—V、△2E/△V2—V曲线。并用二次微商法确定终点体积。2.根据滴定终点所消耗的硝酸银溶液的体积，计算试液中Cl-的质量浓度（以g·L-1表示）。评价：方案优缺点总结资料来源方法3：水中氯化物的测定一、实验目的 1.掌握莫尔法测定水中氯离子含量的基本原理、操作方法和计算； 2.学会用K2CrO4 指示液正确判断滴定终点。二、实验原理在中性或弱碱性溶液中，以K2CrO4 为指示剂，用 AgNO3 标准溶液直接滴定 Cl ­ ，其反应式为： Ag + +Cl ­ ==AgCl↓《化学实验技术》 6 2Ag + +CrO4 2­ ==Ag2CrO4↓三、试剂 1.AgNO3 标准溶液，c(AgNO3)=0.01mol/L（可用 c(AgNO3)=0.01mol/L 的 AgNO3 标准溶液稀释）； 2.K2CrO4 指示液，50g/L； 3.水试样：自来水或天然水。四、实验步骤准确吸取水试样 100.00mL 放于锥形瓶中，加入 K2CrO4 指示液 2mL，在充分摇动下，以c(AgNO3)=0.01mol/L的 AgNO3 标准溶液滴定至溶液微呈微红色即为终点。记录消耗 AgNO3 标准溶液的体积。平行测定三次。五、计算公式 w(Cl)= 1000 ) ( ) ( ) ( 3 3´ V Cl M AgNO V AgNO c 式中w(Cl)——水试样中氯的质量浓度，mg/L； c——AgNO3 标准溶液的浓度，mol/L； V1——滴定消耗AgNO3 标准溶液的体积，mL； M——Cl的摩尔质量，g/mol； V2——水试样的体积，mL。评价：方案优缺点总结资料来源《化学实验技术（I）》丁敬敏主编…….学生拟定检测方案学生汇报方案评价方案确定方案：实验步骤准确吸取水试样 100.00mL 放于锥形瓶中，加入 K2CrO4 指示液 2mL，在充分摇动下，以c(AgNO3)=0.01mol/L的 AgNO3 标准溶液滴定至溶液微呈微红色即为终点。记录消耗 AgNO3 标准溶液的体积。平行测定三次。实验相关理论知识点引入一: 沉淀滴定法对沉淀反应的要求沉淀滴定法（precipitiontitrimetry）是以沉淀反应为基础的一种滴定分析方法。虽然沉淀反应很多，但是能用于滴定分析的沉淀反应必须符合下列几个条件：1．沉淀反应必须迅速，并按一定的化学计量关系进行。2．生成的沉淀应具有恒定的组成，而且溶解度必须很小。《化学实验技术》 7 3．有确定化学计量点的简单方法。4．沉淀的吸附现象不影响滴定终点的确定。由于上述条件的限制，能用于沉淀滴定法的反应并不多，目前有实用价值的主要是形成难溶性银盐的反应，例如：Ag++Cl-=AgCl↓（白色）Ag++SCN=AgSCN↓（白色）这种利用生成难溶银盐反应进行沉淀滴定的方法称为银量法(argentimetry)。用银量法主要用于测定Cl-、Br-、I-、Ag+、CN-、SCN-等离子及含卤素的有机化合物。除银量法外，沉淀滴定法中还有利用其它沉淀反应的方法，例如：K4[Fe（CN）6]与Zn2+、四苯硼酸钠与K+形成沉淀的反应。2K4[Fe（CN）6]+3Zn2+=K2Zn3[[Fe（CN）6]2↓+6K+NaB（C6H5）4+K+=KB（C6H5）4↓+Na+实验相关理论知识点引入一: 银量法滴定终点的确定根据确定滴定终点所采用的指示剂不同，银量法分为莫尔法（Mohrmethod）、佛尔哈德法(Volhardmethod)和法扬司法(Fajansmethod)。1、莫尔法—铬酸钾作指示剂法：莫尔法是以K2CrO4为指示剂，在中性或弱碱性介质中用AgNO3标准溶液测定卤素混合物含量的方法。指示剂的作用原理以测定Cl-为例，K2CrO4作指示剂，用AgNO3标准溶液滴定，其反应为：Ag++Cl-=AgCl↓白色2Ag++CrO42-=Ag2CrO4↓砖红色这个方法的依据是多级沉淀原理，由于AgCl的溶解度比Ag2CrO4的溶解度小，因此在用AgNO3标准溶液滴定时，AgCl先析出沉淀，当滴定剂Ag+与Cl-达到化学计量点时，微过量的Ag+与CrO42-反应析出砖红色的Ag2CrO4沉淀，指示滴定终点的到达。 2、佛尔哈德法——铁铵矾作指示剂《化学实验技术》 8 佛尔哈德法是在酸性介质中，以铁铵矾[NH4Fe（SO4）2·12H2O]作指示剂来确定滴定终点的一种银量法。根据滴定方式的不同，佛尔哈德法分为直接滴定法和返滴定法两种。1）直接滴定法测定Ag+在含有Ag+的HNO3介质中，以铁铵矾作指示剂，用NH4SCN标准溶液直接滴定，当滴定到化学计量点时，微过量的SCN-与Fe3+结合生成红色的[FeSCN]2+即为滴定终点。其反应是Ag++SCN-=AgSCN↓（白色）=2.0×10-122）返滴定法测定卤素离子佛尔哈德法测定卤素离子（如Cl-、Br-、I-和SCN）时应采用返滴定法。即在酸性（HNO3介质）待测溶液中，先加入已知过量的AgNO3标准溶液，再用铁铵矾作指示剂，用NH4SCN标准溶液回