《分析化学实验》第三版华中师范大学思考题答案.docx
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《分析化学实验》第三版华中师范大学思考题答案
分析化学实验基本知识与基本技能复习资料
请复习《分析化学实验》（第三版）华中师范大学等校编所开设过的实验并认真思考每个实验所附的思考题！
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一、实验室基本常识
（一）玻璃器皿的洗涤（P2-3）
分析化学实验室经常使用玻璃容器和瓷器，用不干净的容器进行实验时，往往由于污物和杂质的存在而得不到准确的结果。
所以容器应该保证干净。
洗涤容器的方法很多，应根据实验的要求，污物的性质和玷污的程度加以选择。
一般来说，附着在仪器上的污物有尘土和其他不溶性物质、可溶性物质、有机物质及油污等。
针对这些情况，可采用下列方法：
①用水刷洗：
用自来水和毛刷刷洗容器上附着的尘土和水溶物。
②用去污粉（或洗涤剂）和毛刷刷洗容器上附着的油污和有机物质。
若仍洗不干净，可用热碱液洗。
容量仪器不能用去污粉和毛刷刷洗，以免磨损器壁，使体积发生变化。
③用还原剂洗去氧化剂如二氧化锰。
④进行定量分析实验时，即使少量杂质也会影响实验的准确性。
这时可用洗液清洗容量仪器。
洗液是重铬酸钾在浓硫酸中的饱和溶液。
（5g粗重铬酸钾溶于10mL热水中，稍冷，在搅拌下慢慢加入100mL浓硫酸中就得到铬酸洗液，简称洗液）。
使用洗液时要注意以下几点：
①使用洗液前最好先用水或去污粉将容器洗一下。
②使用洗液前应尽量把容器内的水去掉，以免将洗液稀释。
③洗液用后应倒入原瓶内，可重复使用。
④不要用洗液去洗涤具有还原性的污物（如某些有机物），这些物质能把洗液中的重铬酸钾还原为硫酸铬（洗液的颜色则由原来的深棕色变为绿色）。
已变为绿色的洗液不能继续使用。
⑤洗液具有很强的腐蚀性，会灼伤皮肤和破坏衣物。
如果不慎将洗液洒在皮肤、衣物和实验桌上，应立即用水冲洗。
⑥因重铬酸钾严重污染环境，应尽量少用洗液。
用上述方法洗涤后的容器还要用水洗去洗涤剂。
并用蒸馏水再洗涤三次。
洗涤容器时应符合少量（每次用少量的洗涤剂）多次的原则。
既节约，又提高了效率。
已洗净的容器壁上，不应附着不溶物或油污。
这样的器壁可以被水完全润湿。
检查是否洗净时，将容器倒转过来，水即顺着器壁流下，器壁上只留下一层既薄又均匀的水膜，而不应有水珠。
（二）试剂及其取用方法（P3-5）
1.试剂的分类
根据化学试剂的纯度，按杂质含量的多少，国内将化学试剂分为四级：
一级试剂（优级纯试剂）通常用G.R表示。
二级试剂（分析纯试剂）通常用A.R表示。
三级试剂（化学纯）通常用C.P表示。
四级试剂（实验或工业试剂）通常用L.R表示。
生物试剂通常用B.R或C.R表示。
此外，根据特殊的工作目的，还有一些特殊的纯度标准。
例如光谱纯、萤光纯、半导体纯等。
取用时应按不同的实验要求选用不同规格的试剂。
例如一般无机实验用三级或四级试剂即可，分析实验则需取用纯度较高的二级甚至一级试剂。
2.试剂的包装
固体试剂一般装在带胶木塞的广口瓶中，液体试剂则盛在细口瓶中（或滴瓶中），见光易分解的试剂（如硝酸银）应装在棕色瓶中，每一种试剂都贴有标签以表明试剂的名称、浓度、纯度。
（实验室分装时，固体只标明试剂名称，液体还须注名明浓度）。
3.试剂的取用
固体粉末试剂可用洁净的牛角勺取用。
液体试剂常用量筒量取。
为了达到准确的实验结果，取用试剂时应遵守以下规则，以保证试剂不受污染和不变质：
（1）试剂不能与手接触。
（2）要用洁净的药勺，量筒或滴管取用试剂，绝对不准用同一种工具同时连续取用多种
试剂。
取完一种试剂后，应将工具洗净（药勺要擦干）后，方可取用另一种试剂。
（3）试剂取用后一定要将瓶塞盖紧，不可放错瓶盖和滴管，绝不允许张冠李戴，用完后
将瓶放回原处。
（4）已取出的试剂不能再放回原试剂瓶内。
（三）滴定分析
1滴定分析对化学反应的要求
滴定分析法是以化学反应为基础的，选择分析方法和实验条件都要以此为出发点。
可以进行的化学反应虽然很多，但能作为滴定分析用的反应，一定得满足下列要求。
（1）反应必须定量地完成
化学反应按一定的反应方程式进行，即反应具有确定的化学计量关系，并且进行得相当完全（通常要求达到99.9%左右），不存在副反应。
只有这样才能进行定量计算。
（2）应必须迅速地完成
整个滴定过程一定要在很短的时间内完成，如果反应速度比较慢，可以用加热或加入催化剂等措施来加快反应速度。
（3）可用指示剂或仪器分析法确定反应的化学计量点
有的反应达到化学计量点，靠滴定剂本生就可以确定。
例如用KMnO4滴定还原剂时，过量一滴KMnO4溶液就会使无色溶液显出淡红色。
但这样的反应是不多的，通常需借助指示剂的颜色变化来指示化学计量点。
有时也利用溶液受电能或光能作用所产生的性质变化来指示化学计量点。
2几种滴定分析方式
直接滴定法：
所谓直接滴定法，是用标准溶液直接滴定被测物质的一种方法。
凡是能同时满足上述3个条件的化学反应，都可以采用直接滴定法。
直接滴定法是滴定分析法中最常用、最基本的滴定方法。
例如用HCl滴定NaOH，用K2Cr2O7滴定Fe2+等。
往往有些化学反应不能同时满足滴定分析的三点要求，这时可选用下列几种方法之一进行滴定。
返滴定法：
当遇到下列几种情况下，不能用直接滴定法。
第一，当试液中被测物质与滴定剂的反应慢，如Al3+与EDTA的反应，被测物质有水解作用时。
第二、用滴定剂直接滴定固体试样时，反应不能立即完成。
如HCl滴定固体CaCO3。
第三，某些反应没有合适的指示剂或被测物质对指示剂有封闭作用时，如在酸性溶液中用AgNO3滴定Cl–缺乏合适的指示剂。
对上述这些问题，通常都采用返滴定法。
返滴定法就是先准确地加入一定量过量的标准溶液，使其与试液中的被测物质或固体试样进行反应，待反应完成后，再用另一种标准溶液滴定剩余的标准溶液。
例如，对于上述Al3+的滴定，先加入已知过量的EDTA标准溶液，待Al3+与EDTA反应完成后，剩余的EDTA则利用标准Zn2+、Pb2+或Cu2+溶液返滴定；对于固体CaCO3的滴定，先加入已知过量的HCl标准溶液，待反应完成后，可用标准NaOH溶液返滴定剩余的HCl；对于酸性溶液中Cl–的滴定，可先加入已知过量的AgNO3标准溶液使Cl–沉淀完全后，再以三价铁盐作指示剂，用NH4SCN标准溶液返滴定过量的Ag+，出现[Fe（SCN）]2+淡红色即为终点。
置换滴定法：
对于某些不能直接滴定的物质，也可以使它先与另一种物质起反应，置换出一定量能被滴定的物质来，然后再用适当的滴定剂进行滴定。
这种滴定方法称为置换滴定法。
例如硫代硫酸钠不能用来直接滴定重铬酸钾和其他强氧化剂，这是因为在酸性溶液中氧化剂可将S2O32–氧化为S4O62–或SO42–等混合物，没有一定的计量关系。
但是，硫代硫酸钠却是一种很好的滴定碘的滴定剂。
这样一来，如果在酸性重铬酸钾溶液中加入过量的碘化钾，用重铬酸钾置换出一定量的碘，然后用硫代硫酸钠标准溶液直接滴定碘，计量关系便非常好。
实际工作中，就是用这种方法以重铬酸钾标定硫代硫酸钠标准溶液浓度的。
间接滴定法：
有些物质虽然不能与滴定剂直接进行化学反应，但可以通过别的化学反应间接测定。
例如高锰酸钾法测定钙就属于间接滴定法。
由于Ca2+在溶液中没有可变价态，所以不能直接用氧化还原法滴定。
但若先将Ca2+沉淀为CaC2O4，过滤洗涤后用H2SO4溶解，再用KmnO4标准溶液滴定与Ca2+结合的C2O42–，便可间接测定钙的含量。
显然，由于返滴定法、置换滴定法、间接滴定法的应用，大大扩展了滴定分析的应用范围。
（四）标准溶液（P6-10）
1标准溶液浓度大小的选择
为了选择标准溶液浓度的大小，通常要考虑下面几个因素：
⑴滴定终点的敏锐程度；
⑵测量标准溶液体积的相对误差；
⑶分析试样的成分和性质；
⑷对分析准确的要求。
显而易见，若标准溶液较浓，则最后一滴标准溶液会使指示剂发生的变化信号更为明显，
因为它所含的作用物质较多。
但标准溶液越浓，由1滴或半滴过量所造成的相对误差就越大，这是因为估计滴定管读数时的视差几乎是常数（50.00mL滴定管的读数视差约为±0.02mL）。
所以为了保证测量时的相对误差不大于±0.1%，所用标准溶液的体积一般不小于约20mL，而又不得超过50mL，否则会引起读数次数增多而增加视差机会。
另一方面，在确定标准溶液浓度大小时，还需考虑一次滴定所消耗的标准溶液的量要适中。
关于标准溶液需要量的多少，不仅决定它本身的浓度，也与试样中待组分含量的多少有关。
待测定组分含量越低，若使用的标准溶液浓度又较高，则所需标准溶液的量就可能太少，从而使读数的准确度降低。
同时还应考虑试样的性质，例如，测定天然水的碱度（其值很小）时，可用0.02mol/L的标准酸溶液直接滴定，但在测定石灰石中的碱度时，则需要0.2mol/L标准酸溶液（先将试样溶于已知准确体积的过量标准溶液中，待试样完全溶解后，再用碱标准溶液返滴过量的酸），否则会因酸太稀而试样溶解相当慢。
纵上所述，在定量分析中常用的标准溶液浓度大多为0.05000mol/L～0.2000mol/L，而以0.1000mol/L溶液用得最多，在工业分析中，时常用到1.000mol/L标准溶液；微量定量分析中，则常采用0.0010mol/L的标准溶液。
2基准物质
用来直接配制标准溶液或标定溶液浓度的物质称为基准物质。
作为基准物质应符合下列要求：
⑴物质的组成应与化学式完全相符。
若含结晶水，其结晶水的含量也应与化学式相符。
如草酸H2C2O4·2H2O，硼砂Na2B4O7·10H2O等。
⑵试剂的纯度要足够高，一般要求其纯度应在99.9%以上，而杂质含量应少到不致于影响分析的准确度。
⑶试剂在一般情况下应该很稳定。
例如不易吸收空气中的水份和CO2，也不易被空气所氧化等。
⑷试剂最好有比较大的摩尔质量。
这样一来，对相同摩尔数而言，称量时取量较多，而使称量相对误差减小。
⑸试剂参加反应时，应按反应方程式定量进行而没有副反应。
最常用的基准物质有以下几类：
⑴用于酸碱反应：
无水碳酸钠Na2CO3，硼砂Na2B4O7·10H2O，邻苯二甲酸氢钾KHC8H4O4，恒沸点盐酸，苯甲酸H（C7H5O2），草酸H2C2O4·2H2O等。
⑵用于配位反应：
硝酸铅Pb（NO3）2，氧化锌ZnO，碳酸钙CaCO3，硫酸镁MgSO4·7H2O及各种纯金属如Cu，Zn，Cd，Al，Co，Ni等。
⑶用于氧化还原反应：
重铬酸钾K2Cr2O7，溴酸钾KBrO3，碘酸钾KIO3，碘酸氢钾KH（IO3）2，草酸钠Na2C2O4，氧化砷（III）As2O3，硫酸铜CuSO4·5H2O和纯铁等。
⑷用于沉淀反应：
银Ag，硝酸银AgNO3，氯化纳NaCl，氯化钾KCl，溴化钾（从溴酸钾制备的）等。
以上这些反应的含量一般在99.9%以上，甚至可达99.99%以上。
值得注意的是，有些超纯物质和光谱纯试剂的纯度虽然很高，但这只说明其中金属杂质的含量很低而已，却并不表明它的主成分含量在99.9%以上。
有时候因为其中含有不定组成的水分和气体杂质，以及试剂本身的组成不固定等原因，会使主成分的含量达不到99.9%，也就不能用作基准物质了。
因此不得随意选择基准物质。
3标准溶液的配制
标准溶液是具有准确浓度的溶液，用于滴定待测试样。
其配制方法有直接法和标定法两种。
⒈直接法
准确称取一定量基准物质，溶解后定量转入容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度。
根据称取物质的质量和容量瓶的体积，计算出该溶液的准确浓度。
⒉标定法
有些物质不具备作为基准物质的条件，便不能直接用来配制标准溶液，这时可采用标定
法。
将该物质先配成一种近似于所需浓度的溶液，然后用基准物质（或已知准确浓度的另一份溶液）来标定它的准确浓度。
例如HCl试剂易挥发，欲配制量浓度CHCl为0.1mol/L的HCl标准溶液时，就不能直接配制，而是先将浓HCl配制成浓度大约为0.1mol/L的稀溶液，然后称取一定量的基准物质如硼砂对其进行标定，或者用已知准确浓度的NaOH标准溶液来进行标定，从而求出HCl溶液的准确浓度。
（五）实验室安全知识（P10-11）
二、分析化学实验的基本操作技术
（一）台秤的使用
台秤用于粗略的称重，能称准至0.1g。
台秤带有刻度尺的横梁架在台秤座上，横梁左右两个盘子，横梁的中部上面有指针。
根据指针在标尺摆动的情况，可看出台秤的平衡状态。
称量前，要先测定台秤的零点（即未放称量物时，台秤的指针在标尺上指示的位置）。
零点最好在标尺的中央附近，如果不是，可用调节螺丝调节。
称量时，把称量物放在左盘，砝码放在右盘。
添加10g以下的砝码时，可移动游码，当最后的停点（即称量物品时的平衡）与零点符合时（可偏差1小格以内），砝码的质量就是称量的质量。
称量时必须注意以下几点：
⑴称量物要放在纸片或表面皿上，不能直接放在托盘上，潮湿的或具有腐蚀性的药品
则要放在玻璃容器内称量；
⑵不能称热的东西；
⑶称量完毕后，应将砝码放回砝码盒中，把刻度尺上的游码移至刻度“0”处。
使台秤的
各部分恢复原状；
⑷应经常保持台秤的整洁。
（二）分析天平（P19-29）
了解常用分析天平（半自动电光天平、全自动电光天平、电子天平等）的构造并掌握正确的使用方法、使用规则。
称量方法
1指定重量称量法（固定重量称量法）
在分析化学实验中，当需要用直接配制法配制指定浓度的标准溶液时，常常用指定重量称量法来称取基准物。
此法只能用来称取不易吸湿的，且不与空气中各种组分发生作用的、性质稳定的粉末状物质。
不适用于块状物质的称量。
2递减（差减）称量法
即称取样品的量是由两次称量之差而求得的。
这样称量的结果准确，但不便称取指定重量。
操作方法如下：
将适量试样装入称量瓶中，盖上瓶盖。
用清洁的纸条叠成纸带套在称量瓶上，左手拿住纸带尾部把称量瓶放到天平左盘的正中位置，选用适当的砝码放在右盘上使之平衡，称出称量瓶加试样的准确重量为W1g，记下砝码的数值，左手仍用原纸带将称量瓶从天平盘上取下，拿到接受器的上方，右手用纸片包住瓶盖柄打开瓶盖，但瓶盖也不离开接受器上方将瓶身慢慢倾斜。
用瓶盖轻轻敲瓶口上部，使试样慢慢落入容器中。
当倾出的试样接近所需要的质量时，一边继续用瓶盖敲瓶口，一边逐渐将瓶身竖直，使粘在瓶口的试样落入接受器或落回称量瓶中。
然后盖好瓶盖，把称量瓶放回天平左盘，取出纸带，关好左边门准确称其质量为W2g。
两次质量之差，就是试样的质量。
操作时应注意：
⑴若倒入试样量不够时，可重复上述操作；如倒入试样大大超过所需要数量，则只能
弃去重做。
⑵盛有试样的称量瓶除放在称盘上或用纸带拿在手中外，不得放在其他地方，以免沾
污。
⑶套上或取出纸带时，不要碰着称量瓶口，纸带应放在清洁的地方。
⑷粘在瓶口上的试样尽量处理干净，以免粘到瓶盖上或丢失。
⑸要在接受容器的上方打开瓶盖或盖上瓶盖，以免可能粘附在瓶盖上的试样失落它处。
递减称量法用于称取易吸水、易氧化或易与CO2反应的物质。
此称量法比较简便、快
速、准确，在分析化学实验中常用来称取待测样品和基准物，是最常用的一种称量法。
3直接称量法（加法称量）
对某些在空气中没有吸湿性的试样或试剂，如金属、合金等，可以用直接称量法称样。
即用牛角勺取试样放在已知质量的清洁而干燥的表面皿或硫酸纸上一次称取一定量的试样。
然后将试样全部转移到接受容器中。
（三）滴定分析的基本操作（P29-37）
1滴定管及其使用（P31-34）
要求：
（1）掌握滴定管的类别及其异同点；掌握酸式滴定管、碱式滴定管的使用：
试漏方法、酸式滴定管涂凡士林的方法、溶液的装入方法、滴定管的读数、滴定操作等。
2容量瓶及其使用（P34-35）
要求：
（1）掌握容量瓶的规格及其主要用途；
（2）掌握容量瓶的捡漏方法、洗涤方法；（3）容量瓶的正确使用方法。
容量瓶的洗涤方法：
洗涤容量瓶时，先用自来水洗几次，倒出水后，内壁如不挂水珠，即可用蒸馏水洗好备用。
否则就必须用洗液洗涤。
先尽量倒去瓶内残留的水，再倒入适量洗液（250mL容量瓶，倒入10～20mL洗液已足够），倾斜转动容量瓶，使洗液布满内壁，同时将洗液慢慢倒回原瓶。
然后用自来水充分洗涤容量瓶及瓶塞，每次洗涤应充分振荡，并尽量使残留的水流尽。
最后用蒸馏水洗三次。
应根据容量瓶的大小决定用水量，如250mL容量瓶，第一次约用30mL，第二、第三次约用20mL蒸馏水。
若用容量瓶稀释溶液，则用移液管移取一定体积的溶液，放入容量瓶后，稀释至标线，混匀。
配好的溶液如需保存，应转移至磨口试剂瓶中。
试剂瓶要用此溶液润洗三次，以免将溶液稀释。
不要将容量瓶当作试剂瓶使用。
容量瓶用毕后应立即用水冲洗干净。
长期不用时，磨口处应洗净擦干，并用纸片将磨口隔开。
容量瓶不得在烘箱中烘烤，也不能用其他任何方法进行加热。
3移液管和吸量管（P35-37）
移液管用来准确移取一定体积的溶液。
在标明的温度下，先使溶液的弯月面下缘与移液管标线相切，再让溶液按一定方法自由流出，则流出的溶液的体积与管上所标明的体积相同。
吸量管一般只用于量取小体积的溶液。
其上带有分度，可以用来吸取不同体积的溶液。
但用吸量吸取溶液的准确度不如移液管。
上面所指的溶液均以水为溶剂，若为非水熔剂，则体积稍有不同。
⑴使用前，移液管和吸量管都应该洗净，使整个内壁和下部的外壁不挂水珠，为此，可先用自来水冲洗一次，再用铬酸洗液洗涤。
以左手持洗耳球，将食指或拇指放在洗耳球的上方，右手手指拿住移液管或吸量管管茎标线以上的地方，将洗耳球紧接在移液管口上。
管尖贴在吸水纸上，用洗耳球打气，吹去残留水。
然后排除耳球中空气，将移液管插入洗液瓶中，左手拇指或食指慢慢放松，洗液缓缓吸入移液管球部或吸量管约1/4处。
移去洗耳球，再用右手食指按住管口，把管横过来，左手扶助管的下端，慢慢开启右手食指，一边转动移液管，一边使管口降低，让洗液布满全管。
洗液从上口放回原瓶，然后用自来水充分冲洗，再用洗耳球吸取蒸馏水，将整个内壁洗三次，洗涤方法同前。
但洗过的水应从下口放出。
每次用水量：
移液管以液面上升到球部或吸量管全长约1/5为度。
也可用洗瓶从上口进行吹洗，最后用洗瓶吹洗管的下部外壁。
⑵移取溶液前，必须用吸水纸将尖端内外的水除去，然后用待吸溶液洗三次。
方法是：
将待吸溶液吸至球部（尽量勿使溶液流回，以免稀释溶液）。
以后的操作，按铬酸洗液洗涤移液管的方法进行，但用过的溶液应从下口放出弃去。
⑶移取溶液时，将移液管直接插入待吸溶液液面下1～2cm深处，不要伸入太浅，以免液面下降后造成吸空；也不要伸入太深，以免移液管外壁附有过多的溶液。
移液时将洗耳球紧接在移液管口上，并注意容器液面和移液管尖的位置，应使移液管随液面下降而下降，当液面上升至标线以上时，迅速移去洗耳球，并用右手食指按住管口，左手改拿盛待吸液的容器。
将移液管向上提，使其离开液面，并将管的下部伸入溶液的部分沿待吸液容器内壁转两圈，以除去管外壁上的溶液。
然后使容器倾斜成约45°，其内壁与移液管尖紧贴，移液管垂直，此时微微松动右手食指，使液面缓慢下降，直到视线平视时弯月面与标线相切时，立即按紧食指。
左手改拿接受溶液的容器。
将接受容器倾斜，使内壁紧贴移液管尖成45°倾斜。
松开右手食指，使溶液自由地沿壁流下。
待液面下降到管尖后，再等15秒钟取出移液管。
注意，除非特别注明需要“吹”的以外，管尖最后留有的少量溶液不能吹入接受器中，因为在检定移液管体积时，就没有把这部分溶液算进去。
⑷用吸量管吸取溶液时，吸取溶液和调节液面至最上端标线的操作与移液管相同。
放溶液时，用食指控制管口，使液面慢慢下降至与所需的刻度相切时按住管口，移去接受器。
若吸量管的分度刻到管尖，管上标有“吹”字，并且需要从最上面的标线放至管尖时，则在溶液流到管尖后，立即从管口轻轻吹一下即可。
还有一种吸量管，分度刻在离管尖尚差1～2cm处。
使用这种吸量管时，应注意不要使液面降到刻度以下。
在同一实验中应尽可能使用同一根吸量管的同一段，并且尽可能使用上面部分，而不用末端收缩部分。
⑸移液管和吸量管用完后应放在移液管架上。
如短时间内不再用它吸取同一溶液时，应立即用自来水冲洗，再用蒸馏水清洗，然后放在移液管架上。
（四）重量分析的基本操作（P37-42）
1沉淀
应根据沉淀性质采取不同的操作方法。
晶形沉淀
①在热溶液中进行沉淀，必要时将溶液稀释。
②操作时，左手拿滴管加沉淀剂溶液。
滴管口应接近液面，勿使溶液溅出。
滴加速度
要慢，接近沉淀完全时可以稍快。
与此同时，右手持搅棒充分搅拌，但需注意不要碰到烧杯的壁或底。
③应检查沉淀是否完全。
方法是：
静置，待沉淀下沉后，于上层清液液面加少量沉淀剂，观察是否出现浑浊。
④沉淀完全后，盖上表面皿，放置过夜或在水浴上加热一小时左右，使沉淀陈化。
非晶形沉淀
沉淀时宜用较浓的沉淀剂溶液，加沉淀剂和搅拌速度都可快些，沉淀完全后要用热蒸馏水稀释，不必放置陈化。
2过滤和洗涤
（1）滤纸的种类（
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