仪器分析实验讲义(2011)

0仪器分析实验（自编讲义）四川大学化学学院分析化学教研室徐泽民编写二O一O年十二月1目录学生实验须知………………………………………………………………………2实验一用pH计测定溶液的pH……………………………………………3实验二氟离子选择电极测定水中氟离子……………………………6实验三磷酸的pH滴定……………………………………………………8实验四盐酸麻黄碱的线性扫描极谱测定……………………………9实验五邻二氮菲吸光光度法测定铁………………………………12实验六紫外分光光度法测定片剂中对乙酰氨基酚含量…………………16实验七紫外吸收光谱法测定维生素C片剂中Vc的含量………………17实验八荧光法测定维生素B2片剂中核黄素含量……………………19实验九苯甲酸、乙酸乙酯的红外光谱测定……………………22实验十苯、甲苯与环己烷混合物的分离和测定……………………24实验十一内标法测定白酒中己酸乙酯的含量……………………………26实验十二内标法测量白酒中的异戊醇…………………………28实验十三高效液相层析分离苯甲酸、山梨酸混合物…………………30实验十四高效液相色谱外标法测定碳酸饮料中苯甲酸……………………31实验十五高效液相色谱法测定APC药物中的有效成分………………………33实验十六火焰原子吸收法测定钙片中钙含量………………………36实验十七差分脉冲溶出伏安法测定水中微量铅………………………39实验十八悬汞电极阳极溶出伏安标准加入法测定水中微量镉…………41实验十九元素分析仪对有机物碳氢氮硫氧的测定…………………………43实验二十流动注射分光光度法测定碘酸钾……………………………452学生实验须知实验者应准备一本实验记录本，不能使用单页纸，并必须忠实地、完整地记录实验过程，测量数据及有关资料。记录的原始数据不得随意涂改。如果需废弃某些记录的数据，则可在其上面划一道线。实验前，应充分预习实验的方法和原理、实验步骤、仪器使用等内容。在实验记录本上，拟订好实验的操作步骤，预先记录必要的常数及计算公式。还应事先划好记录数据的表格，以便有条理且不遗漏地记录数据。实验应紧张而有秩序地进行。实验过程中应认真观察思考，如实地记录数据和实验现象，还要始终保持实验场所的清洁、整齐和安静。每个学生都应遵守实验室规则，养成良好的习惯。药品、试剂、电、水、气体等都应节约使用，并要重视实验室安全。实验室中的仪器不要随意拨弄，以防损坏或发生其它事故。实验完成后，应及时写出实验报告。报告应包括：1．实验题目、完成日期、姓名、合作者；2．实验目的、实验原理、仪器及主要实验步骤；3．实验数据及计算结果，实验的讨论。报告中所列的实验数据和结论，应组织得有条理，合乎逻辑，还应表达得简明正确，并附上应有的图表。3实验一用pH计测定溶液的pH【实验目的】（1）掌握用pH计测定溶液pH的操作。（2）了解用pH标准缓冲溶液定位的意义和温度补偿装置的作用。（3）通过实验，加深对溶液pH测定原理和方法的理解。【实验原理】直接电位法测定溶液pH常选用玻璃电极作为指示电极（负极），饱和甘汞电极作为参比电极（正极），浸入待测溶液中组成原电池：（－）Ag|AgCl（S），内充液|玻璃膜|试液||KCl（饱和），Hg2Cl2（S）|Hg（+）此原电池的电动势为：玻甘EpHFRTK303.2甘pHFRTK303.2'由上式可见，原电池的电动势与溶液pH呈线性关系，斜率为2.303RT／F，它是指溶液pH变化一个单位时，电池的电动势变化2.303RT／F（V）。为了直接读出溶液的pH，pH计上相邻两个读数间隔相当于2.303RT／F（V）的电位，此值随温度的改变而变化，因此pH计上都设有温度调节钮来调节温度，以满足上述要求。式中K’值受电极、溶液组成、电极使用时间长短等诸多因素影响，既不能准确测定，又不易由理论计算求得。因此在实际工作中，常采用“两次测量法”进行．首先用标准缓冲溶液来校准pH计，也叫“定位”，定位时选用的标准溶液与待测试液pH值应尽量相近。有些玻璃电极或pH计的性能可能有缺陷，还需用另一种标准缓冲溶液来“检验”。然后再进行待测试液pH的测定。市售pH计型号很多，如pHS－2型、pHS－4、pHS－2C、pHS－3B等，这些pH计不仅可直接读出溶液的pH值，而且仪器上都有mV换挡按键，又可作为电位计直接测量电池电动势；目前，已有商品复合pH玻璃电极问世，它是将玻璃电极和甘汞电极组合在一起的单一电极体，体积小且不易破损，已广泛用于溶液pH的测定，测定需在专门配套的pH计上进行。【主要仪器和试剂】仪器：pHS－3B型精密pH计，复合pH玻璃电极，温度传感器。试剂：pH标准溶液，待测试液。【实验步骤】（1）电极的安装按照附二方法操作。复合pH玻璃电极插入溶液时，电极下端位置应较溶液液面低1~2cm，以保护玻璃球不易损坏。（2）标准pH溶液值的仪器标定按照附二方法操作。（3）待测试液pH的测定按照附二方法操作。记录测得的pH数据。【注意事项】（1）复合玻璃电极下端的玻璃球需在蒸馏水中浸泡24h以上方可使用，用后亦应浸泡在蒸馏水中备用；玻璃球很薄，切忌与硬物接触以防破裂，也不得擦拭；内充液中若有气泡应轻轻振荡除去。4（2）仪器标定时，所选标准缓冲液与待测液的pH应尽量接近，一般不应相差3个pH单位，以消除残余液接电位造成的测量误差。（4）标定用的标准缓冲液与试液温度相差不得大于l℃。（5）pH计使用完毕后，将仪器“选择”开关置于“C”，清洗电极和传感器。关闭仪器电源开关。【思考题】（1）某中药口服液的pH值约为3，用pH计准确测量其pH值时，应选何种标准缓冲溶液进行“校准”及“检验”操作？为什么？（2）通常缓冲溶液都是一个共轭酸和碱的混合物，为什么邻苯二甲酸氢钾、硼砂也可看做是缓冲溶液？（4）若使用玻璃电极和饱和甘汞电极时，应注意些什么？（5）已知用pH＝6.88的标准缓冲溶液定位，用pH＝9.23的标准缓冲溶液检验时读数为9.18，测定某试液时读数为7.23，计算此试液的pH值。［附一］六种标准缓冲溶液配制及其pH值（1）六种标准缓冲溶液的配制0.05mol／L草酸三氢钾标准缓冲溶液：称取在54℃±3℃干燥4~5h的草酸三氢钾［KH3（C2O4）2·2H2O］12.61g，溶于水后，稀释至1L。25℃饱和酒石酸氢钾标准缓冲溶液：在磨口玻璃瓶中装入蒸馏水和过量的酒石酸氢钾（KHC4H4O6）粉末（约20g／L），温度控制在25℃±5℃，剧烈摇动20~30min，溶液澄清后，用倾泻法取其上清液备用。0.05mol/L邻苯二甲酸氢钾标准缓冲溶液：称取在115℃±5℃干燥2~3h的邻苯二甲酸氢钾（KHC8H8O4）10.12g，溶于水后，稀释至1L。0.025mol／L混合磷酸盐标准缓冲溶液：分别称取115℃±5℃干燥2~3h的磷酸氢二钠（Na2HPO4）3.533g和磷酸二氢钾（KH2PO4）3.387g。溶于预先煮沸过15~30min的冷却蒸馏水，并稀释至1L。0.01mol／L硼砂标准缓冲溶液：称取硼砂（Na2B4O7·10H2O）3.80g（注意勿烘！）溶于预先煮沸15~30min并冷至室温的蒸馏水中，稀释至1L，置聚乙烯塑料瓶密闭保存。25℃饱和氢氧化钙标准缓冲溶液：在玻璃磨口瓶或聚乙烯塑料瓶中加入蒸馏水和过量的氢氧化钙[Ca(OH)2]粉末（约10g／L），温度控制在25℃±5℃下，剧烈振摇20~30min，迅速抽滤上清液置聚乙烯塑料瓶中备用。注：标准缓冲溶液一般可保存使用2~3个月，若溶液中出现混浊、霉变、沉淀等现象，均不能继续使用。（2）六种标准缓冲溶液pH值见表1-1。表1-1标准缓冲溶液的pH值（0~50℃）组成温度℃0.05mol／L草酸三氢钾25℃饱和酒石酸氢钾0.05mol/L邻苯二甲酸氢钾0.025mol／LKH2PO4+0.025mol／LNa2HPO40.01mol／L硼砂25℃饱和氢氧化钙01.666-4.0036.9849.46413.42351.668-3.9996.9519.39513.207101.670-3.9986.9239.33213.003151.672-3.9996.9009.27612.8105201.675-4.0026.8819.22512.627251.6793.5574.0086.8659.18012.454301.6833.5534.0156.8539.13912.289351.6883.5494.0246.8449.10212.133381.6913.5484.0306.8409.08112.043401.6943.5474.0356.8389.06811.984451.7003.5474.0476.8349.03811.841501.7073.5494.0606.8339.01111.705［附二］PHS-3B酸度计操作方法（一）开机1.将仪器“选择”开关置于“C”，按下电源开关，电源接通后，预热30min。2.在测量电极插座相应位置上，插上复合pH电极及温度传感器，将后面板开关置于“自动”位置，仪器进行pH值自动温度补偿。（二）标准pH溶液值的仪器标定1.把清洗过的电极插入pH＝6.86的缓冲溶液中，把选择开关旋钮调到pH档，把斜率调节旋钮顺时针旋到底（即调到100％位置），调节定位调节旋钮，使仪器显示读数与该缓冲溶液当时温度下的pH值相一致，将仪器“选择”开关置于“C”。2.用蒸馏水清洗电极，用滤纸将电极上的水吸干，再插入pH＝4.00（或pH＝9.18）的标准缓冲溶液中，把选择开关旋钮调到pH档，调节斜率旋钮使仪器显示读数与该缓冲溶液中当时温度下的pH值一致。将仪器“选择”开关置于“C”。3.重复步骤1、2，直至不用再调节定位或斜率两调节旋钮为止，仪器完成标定。（三）测量pH值用蒸馏水清洗复合pH电极及温度传感器，用滤纸将电极上的水吸干，然后将上述电极插入被测溶液中，把选择开关旋钮调到pH档，摇动烧杯，使溶液均匀，待读数稳定后，读出溶液的pH值。将仪器“选择”开关置于“C”。（四）测量电极电位（mV）值将仪器“选择”开关置于“C”。把离子选择电极或金属电极和参比电极夹在电极架上，用蒸馏水清洗电极头部，用滤纸将电极上的水吸干，把离子选择电极或金属电极与仪器后部测量电极的接头连接，把甘汞电极接入仪器后部的参比电极接口，把两种电极插在被测溶液内，把选择开关旋钮调到mV档，溶液搅拌约1min后，停止搅拌，在显示屏上读出该离子选择电极的稳定电极电位（mV）值（电位变动值小于1mv/min为稳定）。每次测量结束后均需将仪器“选择”开关置于“C”。6实验二氟离子选择电极测定水中氟离子【实验目的】（1）学习离子选择电极分析的原理和操作技术。（2）学会电位分析中标准曲线法及标准加入法两种定量分析方法。【实验原理】利用氟离子选择电极测定水中氟离子时，测量电池如下所示：Hg|Hg2Cl2|KCl(s)||F-(x)|LaF3|NaCl(0.1mol/L),NaF(10-3mol/L)|AgCl|AgE外参E液接E外相E内相E内参E甘汞EjEF电池电动势为E池=EF－E甘汞+EjEF=E外相－E内相+E内参=-0.0591log[aF-(外)/aF-(内)]+E内参（25℃）E池={-0.0591log[aF-(外)/aF-(内)]+E内参}－E甘汞+Ej=K’－0.0591logaF-(外)因为aF-=f·CF-，当离子强度一定时，f为一定值，则E池=K－0.0591logCF-（K=K’－0.0591logf）从上看出：电池电动势与试液中氟离子浓度的对数成线性关系，这就是氟离子选择电极测定氟离子浓度的理论基础，作E~logCF-校正曲线，水中氟离子含量即可求得。氟离子选择电极测氟离子时，最适宜pH范围为5.0~5.5，pH过低，由于HF影响F—的活度，pH过高，由于单晶膜中La3+的水解，形成La(OH)3，影响电极响应，水中Fe3+、Al3+的存在与F—形成十分稳定的络合物，对测定产生严