基础化学实验讲义

武汉科技大学医学院基础化学实验实验1分析天平称量练习一、目的要求1.了解分析天平的基本构造，学会分析天平的正确使用方法。2.掌握减量法称量操作，学会称量瓶与干燥器的使用。二、仪器药品半机械加码电光分析天平、台秤、干燥器、烧杯(50ml)、称量瓶。重铬酸钾(K2Cr2O7，基准物质)三、操作步骤1.准备工作(1)仔细阅读“4.称量”中“分析天平”一节。(2)按所指定的分析天平进行称量。(3)观察天平立柱后的水准仪是否在水平位置。若不在，应在教师指导下调节垫脚螺丝，使天平成水平位置。(4)检查天平横梁、称盘、吊耳的位置是否正常，转动升降枢纽，使梁轻轻落下，观察指针摆动是否正常，称盘上若有灰尘，应用软毛刷轻轻拂净。(5)检查砝码盒中砝码是否齐全，8个圈码钩上位置是否合适。(6)接通电源，调节好天平零点。2.减量法称量练习用纸条从干燥器中拿取盛有重铬酸钾粉末的称量瓶，在台秤上预称，记下质量为W0(称准到0.1克)，再在分析天平上称重，记下质量为W1(称准到0.1毫克)。打开称量瓶瓶盖，用盖轻轻敲击称量瓶上部，敲出的重铬酸钾粉末置于洁净的烧杯中，然后准确称量出称量瓶和剩余样品的质量为W2(称准到0.1毫克)。由此可计算出倾倒出的重铬酸钾粉末的准确质量为(W1-W2)克。要求此值在0.2000-0.4000克之间。按此操作平行称量样品两份。3.称毕后的整理武汉科技大学医学院基础化学实验称量完后，先关闭升降枢纽，核对读数，取下称量瓶，再依次取下砝码放回砝码盒中的原来位置，将加圈码的读数盘转回到零位，关好天平门，罩好天平罩布，关闭电源。填写“使用登记本”，请指导教师检查、签名，方可离开。四、实验数据记录、处理和结果台秤粗称(称量瓶+样品)的质量W0=克。(称准到0.1克)减量法操作：(称准到0.1毫克)第一份质量第二份质量称量瓶+样品初质量W1/g称量瓶+样品后质量W2/g倾倒出的重铬酸钾粉末的准确质量(W1-W2)/g五、思考讨论题(1)加减法码或拿取称物时，为什么必须把升降枢纽关上，使天平横梁完全托起？(2)称量时如果屏幕中刻度标尺偏向左方，需要加还是减砝码？如果屏幕中刻度标尺偏向右方，需要加还是减砝码？(3)用减量法称出试样的过程中，若称量瓶内样品吸湿，对称量会造成什么影响？若样品倾入烧杯后再吸湿，对称量是否有影响？(4)使用砝码应注意什么？备注：预习“4.称量”中“分析天平”武汉科技大学医学院基础化学实验实验2邻菲啰啉分光光度法测定铁的含量一、目的要求1.熟悉邻菲啰啉分光光度法测定铁含量的原理和方法。2.掌握722型分光光度计的使用方法。二、基本原理朗伯---比尔定律：A=KcL=-lgT(T=It/I0)当单色光通过一定厚度(L)的有色物质溶液时，有色物质对光的吸收程度（用吸光度A表示）与有色物质的浓度（c）成正比。A为溶液的吸光度，c为溶液的物质的量的浓度，L为比色皿的厚度，一般为0.5，1，2cm，本实验用厚度为1cm的比色皿。K是吸光系数，它是各种有色物质在一定波长下的特征常数。在分光光度法中，当条件一定时，K、L均为常数，此时，上式可写成：A=K’c因此，一定条件下只要测出各不同浓度的溶液的吸光度值，以浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，即可绘制标准曲线。在同样条件下，测定待测溶液的吸光度，然后从标准曲线查出其物质的量浓度。邻菲啰啉（邻二氮杂菲）是目前分光光度法测定微量铁含量的较好试剂。在pH为2-9的溶液中试剂只与Fe2+生成稳定的红色配合物。因此本实验中邻菲啰啉起显色作用，盐酸羟胺起还原作用，NaAc起调节溶液pH值的作用。2Fe3++2NH2OH+2OH-=2Fe2++N2+4H2O2Fe2++3Phen=[Fe(Phen)3]2+邻菲啰啉与Fe2+生成稳定的红色配合物的最大吸收波长为508nm。三、仪器试剂722型分光光度计；移液管(5根，不同刻度)；武汉科技大学医学院基础化学实验容量瓶(50.00ml，7个)；邻菲啰啉(8mmol/L)----显色剂；盐酸羟胺(1.5mol/L)---还原剂NaAc(1.0mol/L)—调节溶液pH值；标准铁溶液(2.000mmol/L)；待测水样（置于试剂瓶中）；蒸馏水四、操作步骤（1）标准溶液和待测溶液的配制如表1。取50.00mL容量瓶7个，按下表所列的量，用吸量管量取各种溶液加入容量瓶中，加蒸馏水稀释至刻度，摇匀，即配成一系列标准溶液和待测溶液。（2）吸光度的测定按722分光光度计的使用方法选择波长508nm,用空白溶液调整仪器，由稀至浓，最后测待测水样的吸光度并填入表2。（3）在坐标纸上或用计算机绘制标准曲线Fe2+离子的浓度c（umol/L）为横坐标，以吸光度A为纵坐标绘制标准曲线。（4）待测水样中Fe2+离子浓度的测定根据所测得的水样的吸光度，查标准曲线求水样中铁的含量。表1标准溶液和待测溶液的配制五、实验数据记录、处理和结果1(空白)234567待测水样10.00(ml)标准铁溶液(ml)0.000.400.801.201.602.00不加盐酸羟胺(ml)1.001.001.001.001.001.001.00邻菲啰啉(ml)2.002.002.002.002.002.002.00NaAc(ml)5.005.005.005.005.005.005.00武汉科技大学医学院基础化学实验表2浓度的计算及吸光度的测定绘制标准曲线并查标准曲线求水样中铁的含量（mg·L-1)由标准曲线查得待测水样中铁的浓度x=(umol/L)待测液（水样）中的含铁量为mg/L(5x×10-3×56)六、思考讨论题(1)由工作曲线查出的待测铁离子浓度是否是原始待测液中铁离子的浓度？附：带铅笔和直尺容量瓶编号1(空白)234567水样10.00(ml)标准铁溶液(ml)0.000.400.801.201.602.00不加c(umol.L-1)0.001632486480吸光度A武汉科技大学医学院基础化学实验实验3缓冲溶液的配制和性质一、目的要求(1)掌握缓冲溶液的配制方法。(2)掌握刻度吸量管的使用方法。(3)掌握缓冲溶液的性质和缓冲容量与缓冲剂总浓度及其缓冲比的关系。二、基本原理由共轭酸碱对组成的溶液，具有一定的pH值，当加入少量的强酸、强碱或稍加稀释时，能保持其pH值基本不变,这种溶液就叫着缓冲溶液。缓冲溶液的配制主要是根据Henderson公式：??;:lg,][][lgHBBHBBHBBaHBBaVVVVVVVpKpHCCHBBpKpH联立①、②解得②①当必须指出的是由①式计算所得的pH值是近似的，在这个式子中没有反应温度及离子强度的影响。因此，只适用于温度和离子强度恒定的情况。缓冲溶液对强酸、强碱或稀释的抵抗作用，称为缓冲作用。所有缓冲溶液的缓冲能力都有一定的限度，缓冲容量是衡量缓冲能力大小的尺度，缓冲比一定时，缓冲剂总浓度越大，缓冲能力越强；缓冲剂总浓度一定时，缓冲比为1：1时，缓冲能力最大。三、仪器试剂刻度吸量管、烧杯（100mL）、试管（带架）、洗耳球。HAc(1mol/L、0.1mol/L)、NaAc(1mol/L、0.1mol/L)、NaH2PO4(0.1mol/L)、Na2HPO4(0.1mol/L)、NaOH(2mol/L、0.1mol/L)、HCl(0.1mol/L)、NaCl(0.1mol/L)、甲基红指示剂、混合指示剂、精密pH试纸。混合指示剂它在不同pH溶液中的颜色如下：pH246810武汉科技大学医学院基础化学实验颜色红橙黄绿兰四、操作步骤1.缓冲溶液的配制（1）计算配制pH=4.0的缓冲溶液20.00mL所需的0.1mol/LHAc溶液和0.1mol/LNaAc溶液的用量(pKa=4.75)。根据计算用量,用刻度吸量管吸取HAc和NaAc溶液于烧杯甲中，混匀。用pH试纸测定它的pH值填入表中。缓冲溶液保留备用。（2）计算配制pH=7.4的缓冲溶液20.00mL所需的0.1mol/LNa2HPO4溶液和0.1mol/LNaH2PO4溶液的用量(pKa=7.21)。根据计算用量,用刻度吸量管吸取Na2HPO4溶液和NaH2PO4溶液于烧杯乙中，混匀。用pH试纸测定它的pH值填入表中。缓冲溶液保留备用。缓冲溶液各组分的毫升数pH值计算值实测值甲0.1mol/LHAcml4.00.1mol/LNaAcml乙0.1mol/LNaH2PO4ml7.40.1mol/LNa2HPO4ml2.缓冲溶液的性质(1)缓冲溶液的抗酸、抗碱作用按表所列的顺序，做如下实验。把所观察到的现象记入报告中，并解释产生各种现象的原因。试管号试液和指示剂用量加入酸和碱量颜色变化及其原因1蒸馏水2ml+混合指示剂1滴0.10mol/LHCl1滴2蒸馏水2ml+混合指示剂1滴0.10mol/LNaOH1滴3缓冲液甲2ml+混合指示剂1滴0.10mol/LHCl1滴4缓冲液甲2ml+混合指示剂1滴0.10mol/LNaOH1滴5缓冲液乙2ml+混合指示剂1滴0.10mol/LHCl1滴6缓冲液乙2ml+混合指示剂1滴0.10mol/LNaOH1滴70.10mol/LNaCl2ml+混合指示剂1滴0.10mol/LHCl1滴80.10mol/LNaCl2ml+混合指示剂1滴0.10mol/LNaOH1滴(2)缓冲溶液的抗稀释作用按表所列的顺序，做如下实验。把所观察到的现象记入报告中，并解释产生各武汉科技大学医学院基础化学实验种现象的原因。试管号加缓冲溶液量加混合指示剂量加蒸馏水量颜色变化1加自制缓冲溶液乙4ml2滴------------2加自制缓冲溶液乙2ml2滴2ml3加自制缓冲溶液乙1ml2滴3ml3.缓冲容量(1)缓冲容量与缓冲剂浓度的关系在烧杯甲中加入5.00ml0.1mol/LHAc和5.00ml0.1mol/LNaAc，在烧杯乙中加入5.00ml1mol/LHAc和5.00ml1mol/LNaAc混匀后两管内的pH值是否相同？在两烧杯中分别滴2滴甲基红指示剂，溶液呈何色？（甲基红指示剂在pH4.2时显红色，pH6.3时显黄色）然后在两烧杯中分别逐滴加入2mol/LNaOH溶液(每加入1滴均需摇匀)，直至溶液的颜色变为黄色。纪录各烧杯所加滴数填入下表，解释所得结果。(2)缓冲容量与缓冲比的关系在烧杯甲中加入10.00ml0.1mol/LNa2HPO4和10.00ml0.1mol/LNaH2PO4，在烧杯乙中加入18.00ml0.1mol/LNa2HPO4和2.00ml0.1mol/LNaH2PO4，用pH试纸分别测定两烧杯的pH值。然后用吸量管在每一烧杯中加入1.8mL0.1mol/LNaOH溶液，混匀再测pH值，按下表记录结果，解释原因。烧杯号溶液组成加甲基红缓冲比加NaOH溶液颜色或PH值变化甲5.00ml0.1mol/LHAc+5.00ml0.1mol/LNaAc2滴1:12mol/LNaOH滴红色→黄色乙5.00ml1mol/LHAc+5.00ml1mol/LNaAc2滴1:12mol/LNaOH滴红色→黄色甲10.00mlNa2HPO4+10.00mlNaH2PO4------1:11.8ml0.1mol/LNaOH→乙18.00mlNa2HPO4+2.00mlNaH2PO4------9:11.8ml0.1mol/LNaOH→五、思考讨论题(1)Henderson公式的近似性和适用范围。(2)NaHCO3溶液是否具有缓冲能力？为什么？武汉科技大学医学院基础化学实验实验4醋酸解离度与解离常数的测定一、目的要求（1）测定弱酸解离度和解离常数。（2）学习使用酸度计并掌握其使用技术。（3）熟练滴定技术和溶液的稀释。二、基本原理醋酸（HAc）是弱电解质，在水溶液中存在下列解离平衡：HAc+H2OH3O++Ac-若C为HAc的起始浓度，α为解离度，则平衡时：CH][因而[H+]=αC;[Ac-]=αC;[HAc]=C-αCCKCKaa22,%51时当根据pH=-lg[H+]知，只要测定已知浓度HAc溶液的PH值，就可以计算