标准溶液的制备和化学分析基本操作Word下载.docx

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2．何谓基准物质？

“精密称定”用什么天平称量？

3．何谓滴定？

应如何操作？

第一节基准物质和标准物质

化学试剂（chemicalreagent）是进行化学研究、成分分析的相对标准物质，是科技进步的重要条件，广泛用于物质的合成、分离、定性和定量分析，可以说是化学工作者的眼睛，在工厂、学校、医院和研究所的日常工作中，都离不开化学试剂。

常用化学试剂有一般试剂、基准试剂和特殊试剂。

一般化学试剂的规格及主要用途，见附录三。

分析工作者应根据实际工作需要合理选择试剂，一般原则：

（1）制备滴定液，可采用分析纯或化学纯试剂，但直接配制法必须采用基准物质。

（2）制备杂质限度检查用的标准溶液，采用优级纯或分析纯试剂。

（3）制备试液、缓冲液等，可采用分析纯或化学纯试剂。

（4）一般化学制备等，可采用化学纯或实验试剂。

一、基准物质及其条件

基准物质（primarystandard），又称为基准试剂，是指能用于直接配制和标定标准溶液的物质。

基准物质必须具备下列条件

（1）纯物质的纯度要高，一般要求含量在99.9%以上。

（2）真物质的组成与化学式完全相符，如含有结晶水，则其结晶水的含量应符合化学式。

（3）稳物质的性质要稳定，干燥时不分解，称量时不吸水，不与CO2等反应。

（4）重物质摩尔质量应较大，称量误差较小。

常见基准物质的干燥条件及其应用，见附录三。

二、标准物质

标准物质（referencematerial，RM）是指具有一种或多种足够均匀和很好地确定了的特性，用以校准测量装置、评价测量方法或给材料赋值的一种材料或物质。

标准物质的基本特征：

材质均匀性、量值稳定性、量值准确性、量值重复性、自身消耗性和量值保证书。

材质均匀性，是指标准物质的一种或几种特性在物质各部分之间具有相同的量值。

这是标准物质的最基本特征之一。

量值稳定性，是指标准物质在规定的时间和环境条件下，其特性量值保持在规定范围内的能力。

标准物质在有效期内是稳定的，其特征量值是不变。

标准物质有效期是有条件的，使用注意事项和保存条件在标准物质证书上明确写明，应严格执行。

要注意保存期限和使用期限。

例如，一片标准物质未开封保存期限5年，但开封后反复使用，可能2年就失效。

量值准确性，是指标准物质具有准确计量或严格定义的标准值。

这是标准物质的另一个基本特征。

标准物质作为计量标准，就是凭此值及定值的准确度校准器具、评价测定方法和量值传递的。

量值重复性，是指标准物质在消耗后重新制备时，要求新制备的标准物质和原来的标准物质成分和特性的一致性。

标准物质不同于技术标准，需要定期制备，满足测量工作需要。

标准物质须有量值保证书，作为进行量值传递或量值追溯的凭据。

证书上注明该标准物质的标准值及定值准确度。

标准物质是国家计量依法管理的计量标准，除了具有复现、保存和量值的基本作用外，在如下方面有广泛用途。

（1）用于分析的质量保证。

（2）用于分析仪器的校准

（3）用于评估分析数据的准确度。

（4）用于新方法的研究和验证。

（5）评价和提高协作实验结果的精密度与准确度。

（6）用于实验室的计量认证与测量仲裁等。

第二节标准溶液和标准系列溶液的制备

滴定分析的定量依据是以标准溶液为基础，而仪器定量分析（除质谱分析外）通常是以标准系列溶液为基础进行的相对测定。

在实际工作中，制备标准溶液和标准系列溶液是进行组分定量分析的基础。

一、标准溶液的配制与标定

（一）配制

标准溶液（standardsolution），又称滴定液（titrant），系指已知准确浓度的试剂溶液。

根据溶质的性质，标准溶液的配制方法通常有直接配制法和间接配制法（标定法）两种。

1．直接配制法

溶质为基准物质的溶液，可采用直接配制法。

准确称取一定量的基准物质，溶解后定量转移到容量瓶中，稀释至一定体积，根据称取的质量和容量瓶的体积，即可计算出该标准溶液的准确浓度（通常要求四位有效数字）。

采用直接配制法时，基准物质应按规定条件干燥至恒重后称取，取用量应为精密称定（精确至4～5位有效数字），并置于1000mL量瓶中，加溶剂溶解，并稀释至刻度，摇匀。

配制过程中应有核对人，并在记录中签名以示负责。

2．间接配制法

很多物质不符合基准物质条件，不能直接配制，应采取间接配制法配制。

即可先配成近似所需浓度的溶液，再用基准物质（或已用基准物质标定过的标准溶液）来标定其准确浓度。

采用间接配制法时，溶质与溶剂的取用量均应根据规定量进行称取或量取，并且制成后滴定液的浓度值应为其名义值的0.95～1.05；

如在标定中发现其浓度值超出其名义值的0.95～1.05范围时，应加入适量的溶质或溶剂予以调整。

当配制量大于1000mL时，其溶质与溶剂的取用量均应按比例增加。

配制所用溶剂“水”，系指去离子水或蒸馏水，应符合纯化水的规定。

配制成的滴定液必须澄清，必要时可滤过。

（二）标定

用基准物质或另一种已知准确浓度的溶液来确定滴定液浓度的操作过程，称为标定（standardization）。

标定方法有基准物质标定法和比较标定法。

1．基准物质标定法

精密称取一定量基准物质于锥形瓶中，用纯化水溶解，加入指示剂，用已知浓度的滴定液滴定至终点，根据二者计量关系可计算出该溶液准确浓度。

2．比较标定法

准确移取一定体积的待标定溶液于锥形瓶中，加入指示剂，用已知浓度的滴定液滴定至终点（也可将已知浓度溶液置于锥形瓶，用待测溶液滴定），根据二者计量关系可计算出该溶液准确浓度。

此方法虽不如基准物质标定法精确，但简便易行。

标定工作宜在室温（10～30℃）下进行，并在记录中注明标定时的温度。

工作中所用量器（天平、砝码、量瓶、移液管、滴定管等）均应经过检定合格；

其校正值与原标示值之比的绝对值大于0.05%时，应在计算中采用校正值予以补偿。

标定工作应由初标者（一般为配制者）和复标者在相同条件下各作平行试验3份；

各项原始数据经校正后，根据计算公式分别进行计算，3份平行试验结果的相对平均偏差不得大于0.1%（除另有规定外）；

初标平均值和复标平均值的相对偏差也不得大于0.1%；

标定结果按初、复标的平均值计算，取4位有效数字。

应在滴定液贮瓶外的醒目处贴上标签，写明滴定液名称及其标示浓度，并在标签下方加贴如下内容的表格，根据记录填写。

表3-1是滴定液标签格式。

表3-1滴定液标签

XX滴定液（YYYYmol·

L−1）

配制或标定日期

室温

浓度或校正因子F

配制者

标定者

复核者

滴定液经标定所得的浓度或其“F”值可在3个月内应用（除另有规定外），过期应重新标定。

当标定与使用时的室温相差未超过10℃时，其浓度值可不加温度补正值（除另有规定外）。

二、标准系列溶液的制备

标准系列溶液（standardseriesofsolution）是先将标准品配一定浓度的储备液，再准确量取一定量的储备液，稀释成另一个较高浓度的标准溶液，然后再逐级准确稀释成所需要的标准品系列溶液。

标准品（standardsubstance），系指用于鉴别、检查、含量测定的标准物质。

在药物检验中，系指用于生物检定、抗生素或生化药品中含量或效价的标准物质。

在仪器定量分析中，通常测量待测组分的标准品的标准系列溶液的某理化性质（如吸光度、电极电位等），以标准系列溶液浓度为横坐标，以某理化性质（即仪器的响应值）为纵坐标，绘制标准曲线（standardcurve），利用标准曲线对试样组分进行定量分析。

工作任务分析3-2氢氧化钠滴定液（0.1mol·

L−1）的制备

【配制】取氢氧化钠适量，加水振摇使之溶解成饱和溶液，冷却后，置聚乙烯塑料瓶中，静置数日，澄清后备用。

氢氧化钠滴定液（0.1mol·

L−1）：

取澄清的氢氧化钠饱和溶液5.6mL，加新煮沸过的冷蒸馏水使成1000mL，摇匀。

【标定】氢氧化钠滴定液（0.1mol·

取在105℃干燥至恒重的基准物邻苯二甲酸氢钾约0.6g，精密称定，加新煮沸过的冷蒸馏水50mL，振摇，使其尽量溶解；

加酚酞指示液2滴，用本液滴定；

在接近终点时，应使邻苯二甲酸氢钾完全溶解，滴定至溶液显粉红色。

每1mL氢氧化钠滴定液（0.1mol·

L−1）相当于20.42mg的邻苯二甲酸氢钾，根据本液的消耗量与邻苯二甲酸氢钾的取用量，算出本液的浓度，即得。

如需用氢氧化钠滴定液（0.05mol·

L−1，0.02mol·

L−1或0.01mol·

L−1）时，可取氢氧化钠滴定液（0.1mol·

L−1）加新煮沸过的冷蒸馏水稀释制成。

必要时，可用盐酸滴定液（0.05mol·

L−1、0.02mol·

L−1）标定其浓度。

【贮藏】置聚乙烯塑料瓶中，密封保存；

塞中有2孔，孔内各插入玻璃管1支，一管与钠石灰管相连，一管供吸出本液使用。

若贮存于不附有钠石灰管的聚乙烯塑料瓶中，则在贮存后的使用时，应注意其浓度值的改变，必要时应重新标定。

【浓度计算】氢氧化钠滴定液的浓度c（mol·

L−1）按下式计算

m

c（mol·

L−1）=—————

V×

204.2

式中m为邻苯二甲酸氢钾的称取量（mg）；

V为本滴定液的消耗量（mL）；

204.2为与每1mL氢氧化钠滴定液（1.0000mol·

L−1）相当的以毫克表示的邻苯二甲酸氢钾的质量。

第三节称量仪器及其操作

称量（weighing）是分析工作最基本的操作之一，天平是常用的称量仪器，常用天平有托盘天平和电子天平。

一、托盘天平的使用

托盘天平（counterbalance），俗称台秤，是一种常用的精确度不高的天平。

精确度一般为0.1g或0.2g。

最大荷载一般是200g。

构造如图3-1。

操作步骤

（1）调零将游码归零，检查指针是否指在刻度盘中心线位置。

若不在，可调节平衡螺丝使天平处于平衡状态。

（2）称量左盘放被称物，右盘放砝码。

用镊子先加大砝码，再加小砝码，一般5g以内质量，通过游码来添加，直至指针在刻度盘中心线左右等距离摆动（允许偏差1小格以内）。

（3）读数砝码加上游码的质量就是被称物的质量，记录至0.1g。

注意：

托盘天平不能称量热的物品，称量物一般不能直接放在托盘上；

要根据称量物的性质和要求，将称量物置于称量纸、表面皿等容器中称量；

取放砝码，应用镊子，不能用手拿，砝码不得放在托盘和砝码盒以外其他任何地方；

称量完毕后，应将砝码放回原砝码盒中，并使天平复原。

图3-1托盘天平

二、电子天平的使用和称量方法

电子天平（electronicbalance）是利用电子装置完成电磁力补偿调节，使称量物在重力场中实现力平衡，或通过电磁力矩调节，使称量物在重力场中实现力矩平衡，直接显示称量物质重量读数的新一代天平，能称准到0.001g（千分之一天平）、0.0001g（万分之一天平）甚至0.00001g（十万分之一天平），在定量分析中常用。

图3-2是FA2104型电子天平的构造。

图3-2FA2104型电子天平

（1）检查并调节水平调节脚，使水平仪内空气泡位于圆环中央。

（2）检查电源电压是否匹配（可配置稳压器），通电预热至所需时间。

（3）打开天平开关键（有些型号为“ON”键），系统自动实现自检功能。

当显示器显示“→0.0000”后，自检完毕，即可称量。

（4）称量时将洁净称量瓶或称量纸置于称盘上，关上侧门，轻按一下去皮清零键（有些型号为“TARE”键或“O/T”键），天平自动校对零点，再逐渐加入待称物质，直到所需质量为止。

（5）显示屏左下角出现“→”标志时，所显示的数值，即为被称物质的质量（g）。

（6）称量结束，除去称量瓶（纸），关上侧门，按下开关键（有些型号为“OFF”关键），切断电源，并做好使用情况登记。

电子天平称量方便，常用的称量方法有直接称量法、固定质量称量法和减量称量法。

1．直接称量法

此法适用于称量洁净干燥的器皿（如小烧杯、称量瓶、表面皿等），块状或棒状的金属等物体。

方法是：

将天平清零，将待称物置于天平称盘上，关上侧门，如图3-3所示，待天平读数稳定后，直接读出物体的质量。

图3-3直接称量法图3-4固定质量称量法

2.固定质量称量法（加重法）

此法适用于称量不易吸湿，在空气中性质稳定，要求某一固定质量的粉末状或细丝状物质。

将天平清零，将称量纸或其他容器置于天平称盘上，按清零键，用牛角匙缓慢向容器加试样，如图3-4所示，直到天平读数与所需质量一致。

3．减重法

此法适用于称量一定质量范围的粉末状物质，特别是在称量过程中试样易吸水、易氧化或易与CO2反应的物质。

由于称取试样的量是由两次称重质量之差求得，故此法称为减重法（或减量、递减、差减称样法）。

从干燥器中取出称量瓶（注意：

不要让手指直接接触称量瓶和瓶盖，需用小纸片夹住称量瓶或戴上洁净细纱手套），打开瓶盖，用牛角匙加入适量试样（一般为称一份试样质量的整数倍），盖上瓶盖。

用清洁的纸条叠成称量瓶高1/2左右的三层纸带，套在称量瓶上，左手拿住纸带两端，如图3-5所示，把称量瓶置于天平称盘上，称出称量瓶加试样的准确质量m1。

将称量瓶取出，在接受器的上方，倾斜瓶身，用纸片夹取出瓶盖，用称量瓶盖轻轻敲瓶口上部使试样慢慢落入容器中，如图3-6所示。

当倾出的试样接近所需量时，一边继续用瓶盖轻敲瓶口，一边逐渐将瓶身竖立，使粘附在瓶口上的试样落下，然后盖上瓶盖。

把称量瓶放回天平称盘上，准确称取其质量m2。

两次称量质量之差m1—m2，即为敲出试样的质量。

按上述方法连续递减，可称量多份试样。

倾样时，一般很难一次倾准，往往需几次（不超过3次）相同的操作过程，才能称取一份合乎要求的样品。

图3-5称量瓶拿法图3-6从称量瓶中敲出试样

知识链接3-1“精密称定”和“称定”的区别

《中国药典》（2010年版）规定：

取用量为“约”若干时，系指取用量不得超过规定量的±

10%。

“精密称定”，系指称取质量应准确至所取质量的千分之一。

“称定”，系指称取质量应准确至所取质量的百分之一。

第四节容量仪器及其操作

一、移液管的使用

（一）移液管和吸量管

移液管和吸量管（pipet）是用于准确移取一定体积溶液的玻璃量器。

移液管形状，如图3-7（a）所示，中部膨大且管颈上部有一环状刻度。

在标明的温度下，使溶液弯月面最低点与标线相切时，让溶液按一定的方法自由流出，则流出的体积与管上标明的体积相同。

常用规格有5mL、10mL、20mL、25mL、50mL等，移液管适用于量取其规定的某一体积溶液。

吸量管形状，如图3-7（b）所示，直形且管上具有分刻度，一般只用于量取小体积溶液。

常用的规格有0.1mL、0.2mL、0.5mL、1mL、2mL、5mL、10mL等，吸量管适用于量取其刻度范围内的任意体积溶液。

吸量管量取溶液体积，准确度不如移液管。

（a）（b）

图3-7移液管和吸量管

（二）移液管和吸量管的使用方法

1．洗涤

移液管和吸量管是带有精确刻度的容量仪器，不宜用刷子刷洗。

应先用自来水淋洗，若内壁仍挂水珠，则用洗液或装有洗涤液的超声波洗涤，最后再用自来水和蒸馏水淋洗。

2．润洗

移取溶液前，先用少量待吸溶液润洗3次。

用左手持洗耳球，将食指或拇指放在洗耳球上方，其他手指自然地握住洗耳球，右手拇指和中指拿住移液管或吸量管标线以上部分，无名指和小指辅助拿住移液管，将洗耳球排气后对准移液管口，如图3-8所示，将管尖伸入溶液或洗液中吸取，待吸液吸至移液管或吸量管约1/4处（注意：

勿使溶液流回，以免稀释待吸溶液）时，右手食指堵住管口，移出，将移液管横置，左手托住没沾溶液部分，右手指松开，平移移液管，让溶液润湿管内壁（注意：

溶液不要超过管上部黄线或红线），润洗过的溶液，应从管尖放尽，不得从上口倒出。

如此反复润洗3次。

3．吸液

移液管经润洗后，移取溶液时，将管尖直接插入待吸液液面下约1～2cm处。

管尖不应伸入太浅，以免液面下降后造成吸空；

也不应伸入太深，以免管外壁附有过多溶液。

吸液时，应注意容器中液面和管尖位置，应使管尖随液面下降而下降，以免吸空。

当洗耳球慢慢放松时，管中液面徐徐上升；

当液面上升至标线以上时，迅速移去洗耳球，同时，用右手食指堵紧管口，左手改拿盛待吸液的容器。

将移液管提离液面，使管尖紧贴容器内壁，把管下端原伸入溶液部分沿容器内壁轻转两圈，以除去管外壁附有的溶液。

将容器倾斜约30°

，使管垂直，管尖紧贴容器内壁，右手食指微微松动，使液面缓慢稳定下降，直至视线平视时，液体弯月面最低点与刻度标线相切，此时立即用食指堵紧管口。

图3-8用洗耳球吸液操作图3-9移液管操作

4．放液

左手改拿接受溶液容器，并将容器倾斜，将移液管移入容器中，保持管垂直，使内壁紧贴管尖，成30°

左右，如图3-9所示。

然后放松右手食指，使溶液竖直自然顺壁流下。

待溶液流尽，等15s左右，移出移液管。

这时，尚可见管尖部位仍留有少量溶液，除特别注明有“吹”字的移液管以外，一般此管尖部位留存的溶液是不能吹入接受器中。

用吸量管吸取溶液时，大体与上述操作相同。

但吸量管上常标有“吹”字，特别是1mL以下吸量管，要注意流完溶液要将管尖溶液吹入接受器中。

吸量管分刻度，有的刻到末端收缩部分，有的只刻到距尖端1～2cm处，要看清刻度。

在同一实验中，应尽量使用同一支吸量管的同一段，通常尽可能使用上面部分，而不用末端收缩部分。

例如，用5mL吸量管移取3mL溶液，通常让溶液自0流至3mL，而避免从2mL刻度流至末端。

二、容量瓶的使用

（一）容量瓶

容量瓶（volumetricflask）是一种细颈梨形的平底玻璃瓶，如图3-10所示，用于把准确称量的物质配成准确浓度准确体积的溶液，或将准确体积和准确浓度的浓溶液稀释成准确浓度和准确体积的稀溶液。

常用规格有10mL、25mL、50mL、100mL、250mL、500mL、1000mL等。

容量瓶带有磨口玻璃塞，用塑料绳固定在瓶颈上。

（二）容量瓶的使用方法

1．检漏

加自来水到标线附近，盖好瓶塞后，左手用食指按住塞子，其他手指拿住瓶颈标线以上部分，右手用指尖托住瓶底边缘，如图3-11所示。

将瓶倒立2min，如不漏水，将瓶直立，转动瓶塞180°

后，再倒立2min检查，如不漏水，方可使用。

2．洗涤

容量瓶先用自来水涮洗内壁，倒出水后，内壁如不挂水珠，即可用蒸馏水涮洗，备用，否则必须用洗液洗。

用洗液洗之前，先将瓶内残余水倒掉，装入适量洗液，转动容量瓶，使洗液润洗内壁后，稍停一会，将其倒回原瓶，再用自来水冲洗，最后用少量蒸馏水涮洗内壁3次以上，即可。

3．溶解

将已准确称量的固体置于洗净的小烧杯中，加入适量溶剂溶解。

如果固体不易溶解，可适当加热促使其溶解，但应注意冷却至室温后，方可转入容量瓶中。

4．定量转移

将烧杯中溶解后的溶液定量转移至容量瓶中时，烧杯口应紧靠玻璃棒，玻璃棒倾斜，下端紧靠瓶颈内壁，其上部不要碰到瓶口，使溶液沿玻璃棒和内壁流入瓶内，如图3-12所示。

烧杯中溶液流完后，将烧杯沿玻璃棒稍微向上提起，同时使烧杯直立，再将玻璃棒放回烧杯中。

用洗瓶吹洗玻璃棒和烧杯内壁，如前法将洗涤液转移至容量瓶中，一般应重复5次以上，以保证定量转移。

当加水至容量瓶约3/4容积时，用手指夹住瓶塞，将容量瓶拿起，旋转摇动几周，使溶液初步混匀（注意：

此时不能加塞倒立摇动）。

5．定容

加水至距离标线约1cm时，等1～2min，使附在瓶颈内壁的溶液流下后，再用胶头滴管加水至溶液弯月面最低点与标线相切为止（有色溶液亦同）。

滴管加水时，勿使滴管触及溶液。

6．混匀

盖紧瓶塞，按检漏的操作方法倒转容量瓶，反复摇动12次以上，如图3-13所示。

放正容量瓶，打开瓶塞，使瓶塞周围溶液流下，重新盖好塞子后，再倒转容量瓶，摇动2次，使溶液全部混匀。

（如瓶内液面低于标线，不应补加水至标线）

如用容量瓶稀释溶液，则用吸量管移取一定体积浓溶液，在烧杯中稀释冷却后，定量转移至容量瓶中，加水稀释至标线。

当浓溶液稀释不放热时，可将浓溶液直接放入在容量瓶中加水稀释，其余操作同前。

配好的溶液如需保存，应转移至磨口试剂瓶中，不要把容量瓶当作试剂瓶贮存溶液。

容量瓶使用完毕后，应立即用水冲洗干净。

如长时间不用，应用纸片将玻璃塞与磨口隔开，以免玻璃塞将来可能不易打开。

图3-10容量瓶图3-11容量瓶的试漏

图3-12溶液转移图3-13溶液混匀

三、滴定管的使用和滴定操作

（一）滴定管

滴定管（buret）是滴定时准确测量流出标准溶液（或其他溶液）体积的玻璃量器。

滴定管按结构一般分为三种：

一种是下端带有玻璃活塞的酸式滴定管，如图3-14（a）所示；

一种是下端连接一段乳胶管（内置玻璃珠）的碱式滴定管，如图3-14（b）所示；

另一种是下端带有聚四氟乙烯材料活塞的酸碱两用滴定管，如图3-14（c）所示，能耐酸、碱溶液腐蚀，操作方法参照酸式滴定管。

（a）（b）（c）

图3-14滴定管

（二）滴定管的使用方法

酸式滴定管用来装酸性、中性或氧化性溶液，但不宜装碱性溶液，因为碱性溶液要腐蚀玻璃的磨口和旋塞，放久了活塞不能旋转；

碱式滴定管用来装碱性或无氧化性溶液，凡与橡皮起反应的溶液，如高锰酸钾、碘、硝酸银等溶液，都不能用碱性滴定管来装。

滴定管规格最小为1mL，最大为100mL。

一般常用25mL和50mL，也称为常量滴定管，其最小刻度0.1mL，最小刻度间可估计到0.01mL。

有时也会使用10mL，其最小刻度0.05mL，最小刻度间可估计到0.005mL。

在半微量和微量分析中常使用10mL以下滴定管。

（1）酸式滴定管的检漏使用前，首先应检查活塞与活塞套是否配合紧密，如不紧密将会出现漏液现象，需将活塞涂凡士林或真空活塞油。

操作如下：

①取下活塞小头处小橡皮套圈，取出活塞（注意：

勿使活塞跌落）。

②用滤纸片将活塞和活塞套擦干净，擦拭活塞套时，可将滤纸片卷在玻璃棒上伸入活塞套内。

③在活塞两头所示均匀地涂一薄层油脂，如图3-15（a）。

油脂涂得太少，活塞转动不灵活；

涂得太多，活塞孔容易被堵塞。

油脂涂得不好还会漏液。