工业分析实验课讲义.docx

1、工业分析实验课讲义 工 业 分 析 实 验 熊楚明 编第一章 实验基础知识1-1. 工业分析实验室守则：（一） 保持安静整洁的工作环境：进入实验室的工作人员应穿好工作服，首先检查并保持工作台面的卫生清洁。（二） 按要求清洗所需仪器，将实验仪器和试剂瓶擦拭干净，并排放整齐。（三） 实验前分析人员应认真学习分析规程和有关的安全技术规范，了解设备性能，预习好实验内容，进入实验室后有条理地按规范操作（四） 所有试剂药品瓶要有标签，有毒药品必须与一般药品分开保管，使用时登记。有毒物品撒落时，应立即全部收拾起来，并将落过毒品的桌子和地面擦洗干净。（五） 打开浓盐酸、浓硝酸、浓氨水试剂瓶盖时，应在通风橱中进

2、行，瓶口不要对着人。稀释浓硫酸时，只能将浓硫酸慢慢倒入水中，而不能相反，必要时用水冷却。（六） 对于有毒的气体的蒸汽，如氮的氧化物、溴、氯、硫化氢、汞、磷、砷化物、氢氰酸、吡啶等，必须在通风橱内进行操作处理。（七） 易燃药品如汽油、乙醚、二硫化碳、苯、酒精及其他低沸点物质、煤焦油副产物等不可放在电炉、酒精灯附近。室温过高时，应用易挥发物时应设法冷却。加热易挥发易燃有机溶剂时，应在水浴锅或严密的电热板上缓慢地进行，严禁用火焰或电炉直接加热（八） 操作中不得离开岗位，必须离开时，要委托能负责任者看管。（九） 一切固体不溶物、浓酸和浓碱废液，严禁倒入水槽。（一十） 实验室内禁止吸烟、进食。不能用实验

3、器皿处理食物。离开实验室前要用肥皂洗手。（一十一） 每位分析人员应熟知实验室内电闸的位置、以便在危险时关闭电闸。（一十二） 每日分析工作结束后，应清洗所有用过的玻璃仪器，并摆放整齐，关闭一切电源，热源，水源和门窗，进行安全登记后方可离开实验室。1-2 常用器皿的洗涤 一.玻璃器皿的洗涤：工业分析实验中所用玻璃器皿应洗净，其内壁应能被水均匀地润湿而无水的条纹，且不持水珠。一般玻璃仪器包括烧杯、锥形瓶、量筒、试剂瓶，可用毛刷蘸取洗衣粉刷洗，刷洗应将内外壁全部刷洗干净，再用自来水将洗衣粉冲掉，最后用洗瓶承取蒸馏水润洗2-3次。有精密刻度的仪器，如滴定管、移液管、容量瓶等不能用毛刷刷洗，可选用下列洗液

4、洗涤：1。合成洗涤剂或洗衣粉：市售合成洗涤剂及洗衣粉都有少量十二烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠，属于阳离子表面活性剂。适合于洗涤被油脂或有机物沾污的容量，使用时配成浓度为0。5%的洗涤液。2.氢氧化钠的高锰酸钾洗液：粗称高锰酸钾4克溶于少量水中，向此溶液中徐徐加入100 mL氢氧化钠溶液（100g/L）即成。该洗涤液适合于洗涤油污及有机物沾污的器皿，用此洗液洗后的器皿上如残留有MnO2.nH2O沉淀物可用浓硫酸或亚硫酸钠溶液洗涤除去。 3。铬酸洗涤液：粗称 10克工业用K2Cr2O7固体于烧杯中，加入20mL水，加热溶解后冷却，在搅拌下慢慢入200mL粗浓H2SO4,溶液呈暗红色，贮存于玻璃瓶中

5、备用。因浓硫酸易吸水，应用磨口玻璃塞子塞好瓶口。铬酸洗液是一种酸性很强的强氧化剂，腐蚀性很强，易烫伤皮肤，烧坏衣物，且铬有毒，所以使用时要注意安全。4盐酸乙醇（1+2）洗涤液：经常用来洗涤光度法中的比色皿，将比色皿放入盐酸乙醇 （1+2）洗液中浸泡，待有色物质溶解之后，取出比色皿，用自来水冲洗干净，再用蒸馏水润洗几次。二各种坩埚及研钵的使用、处理和洗涤：研钵及坩埚是工业分析中制备和分解试样常用的器皿，应该对它们的性质、使用方法及洗涤处理方法有所了解。（一）玛瑙研钵：使用天然玛瑙制成的，其主要成份是SiO2，另外还含有少量铝、铁、钙、镁、锰 的氧化物。它的硬度很大，性质稳定，不与多数化学药品起反

6、应，所以最广泛地用于研磨各种固体试样和试剂，制备分析样品。使用时需要注意：1 不能与氢氟酸接触。2 不能放在热处，不能用烘箱烘烤。3 大块的结晶样品，应敲碎后再放入玛瑙研钵进行研磨。4 研钵使用 完毕后，要用水洗净，必要时可先用稀盐酸洗，再用水冲洗干净，如仍不干净，可入 少许食盐研磨后倒去再洗净。5 硬度过大，粒度过粗糙的物体，不易在玛瑙研钵中研磨。（二）铂坩埚：铂坩埚主要用于碱熔融及氢氟酸处理样品。1 铂的熔点为1773.5，故其使用时加热温度不可超过1200。加热 应当在电炉内或煤气灯的氧化焰上进行，不可在还原焰或冒黑烟的火焰、及火焰中的蓝色焰心中加热铂器，以免生成碳化铂，变脆易破裂。2

7、由于铂较软，所以拿取铂坩埚时勿太用力，以免变形。切勿用玻棒等尖头物体从铂坩埚中刮出物质，可以用带橡皮头的玻棒。3 不得在铂坩埚中加热或熔融碱金属的氧化物、氢氧化物、氧化钡、硫代硫酸钠、含磷以及含大量硫的物质、碱金属的硝酸盐、亚硝酸盐、氯化物。氰化物 。含有重金属如铅、铋、锡、锑、砷、银、汞、铜等的样品高温加热时，不可与其它任何金属接触，必须放在素烧管三角或石棉板上，须用铂头坩埚钳，镍或不锈钢钳子只能在低温下使用。4 在铂坩埚内不得处理卤素及能分解出卤素的物质，如王水、溴水、盐酸与氧化剂的混合物，以及卤化物与氧化剂的混合物，如盐酸和硝酸盐、氯酸盐、高锰酸盐的混合物等 。不能与三氯化铁接触。三氯化

8、铁对铂有显著的侵蚀作用。5 铂坩埚必须保持清洁，内外应光亮，使用后应及时清洗。清洗时应避免使用氧化性酸，如王水。可用11或12盐酸煮沸数分钟后用自来水冲洗干净，再用蒸馏水润洗几次。如用稀盐酸尚不能洗净时，可用Na2CO3 ,焦硫酸钾或硼砂熔融，也可以用200g/L Na 2CO3煮沸数分钟。(三)银坩埚：银坩埚用于过氧化钠及苛性碱熔融处理试样。1 银的熔点为960，因此银坩埚使用温度一般不能超过700，银坩埚一经加热，表面就有一层氧化物，使其不受氢氧化钾或氢氧化钠的侵蚀，因此可用NaOH作熔剂 ，也可用碳酸钾（钠）与硝酸钠（或过氧化钠）作为熔剂，但熔融时间不易过长，一般不超过30min。2 不

9、许在银坩埚中分解或灼烧含硫的物质，也不许在其中使用碱性硫化熔剂，因银很容易与硫作用生成硫化银。3 在熔融状态时，铝、锌、锡、铅、汞等金属盐都能使银坩埚变脆，对于汞盐、硼砂等也不能在银坩埚中灼烧和熔融。4 刚从火焰或电炉上取下的热坩埚，不许立刻用水冷却以免产生裂纹。5 银易溶于酸，不可使用酸浸取熔融物，不能长时间浸在酸里，特别不可接触浓酸。（四）镍坩埚：镍坩埚可用以过氧化钠或碱熔融以代替贵金属。镍的熔点1455，坩埚的使用温度不得超过900，镍在高温下易被氧化。因此不能做沉淀的灼烧和称量。镍坩埚在使用前应放在水中煮沸数分钟，除去其污物，必要时可以加少量盐酸煮沸片刻，新的镍坩埚在使用前应先在高温中

10、烘2-3分钟，以除去油污，并使表面氧化，延长使用寿命。镍坩埚的使用的其余规则同银坩埚。（五）铁坩埚：铁坩埚的价格低廉，使用普遍，用过氧化钠熔融可用铁坩埚代替镍坩埚。新的铁坩埚在使用前要进行纯化处理，方法是：用稀盐酸洗涤和用细砂擦净表面后，放入含有5%的稀硫酸和5%的稀硝酸溶液中浸泡10 min，取出洗净烘干后，置于300-400的高温炉中灼烧10 min ，清洗铁坩埚时一般用冷的稀HCL浸泡。（六）瓷坩埚：其抗腐蚀性较玻璃器皿高，且较坚固，可在低于1200下灼烧。灼烧后坩埚的重量变化不大。在使用氢氟酸、碳酸钠或其它碱性物质熔融时，不能使用瓷坩埚。瓷坩埚与塑料坩埚可以用王水煮沸处理，如果王水处理

11、后还有污迹，也可以用选手指沾少量去污粉或合成洗衣粉擦净，再用自来水和蒸馏水冲洗干净。1-3 溶液浓度的表示方法：一、物质的量浓度：物质的量浓度简称浓度，其定义为：溶质B的物质的量除以溶液的体积，用符号CB表示。数学表达式为：CB=，浓度的SI单位为mol.dm-3,根据SI计量单位的规定在使用摩尔定义时必须指明物质的基本单元，基本单元可以是原子、分子、离子和它们的特定的组合，所以，同一物质的量浓度可以用不同的基本单元表示，同一物质用不同基本单元表时，其物质的量浓度有以下重要公式：C(bA)= C(A)。二、质量浓度：其定义为：物质B的质量m除以溶液的体积，用符号B表示。数学表达式为： B =,

12、浓度的SI单位为Kg.m-3,分析化学中代用单位有：g.mL-1, g.L-1,mg.L-1。三、体积分数：其定义为：纯物质B与混合物在相同温度和压力下的体积之比，用符号B表示。数学表达式为： B=溶质体积/溶液体积。适用于溶质为液体。 如配20%的盐酸溶液，取200mL盐酸稀释至1000mL,则该盐酸体积分数为： B=0.2=20%。四、比例浓度：容量比浓度：（1+5）HCl溶液表示1体积浓盐酸与5体积蒸馏水相混而成的溶液。质量比浓度：两种固体试剂相互混合的表示方法，如：（1+100）钙指示剂表示一个单位质量的钙指示剂和100个单位质量的氯化钠相互混合。1-4 分析结果的表达及有效数字的保留

13、：一、 分析结果的表达：（一）物质B的质量分数：固体物质的成份含量用物质的质量分数表示。其定义为：物质B的质量与混合物的质量之比。用符号B表示。该量无量纲。代用单位%、10-6,10-9。在滴定分析中，当用物质B的标准溶液测定物质A的含量时，其滴定反应方程式为aA+bB=cC+dD 则物质A的质量分数表示式为： (A)= 式中C(B) ,V(B)分别为物质B的物质的量浓度(mol.L-1)和体积（L）, M(A)为物质A的摩尔质量(g.mol-1) , m(A)为物质A的质量（g） 。质量分数可以用小数表示。（0.）.在分析化学中也可以用百分含量表示：（%），例如：纯碱中Na2CO3含量的测定

14、，反应方程式为：Na2CO3+2HCl=H2CO3+2NaCl , Na2CO3含量表示为：(Na2CO3 )= =0.8257或 Na2CO3=100%=82.57%在重量分析和光度分析中，也用同样的方法表达：如重量分析中：硅酸盐分析中SiO2的含量应写成：(SiO)=，式中m1为称量形式的质量(g)，m0为空白质量（g）, m为试样质量 (g)。 光度分析中如用分光光度法测TiO2的含量，应写成：(TiO)=，式中m1为工作曲线上查得TiO2的质量；m0为空白的质量；m为试样的质量，V为试液总体积，V1为分取试液的体积。（二）。滴定度：在滴定分析中，当用物质B的标准溶液滴定物质A时，滴定反

15、应方程式为aA+bB=cC+dD ，B物质对于A物质的滴定度的计算式为： TB/A=a/bC(B)M(A)/1000 式中C(B) 为物质B的物质的量浓度(mol.L-1),M(A)为物质A的摩尔质量，T为物质B对物质A的滴定度(g.mol-1)。例如计算0.02000mol.L-1K2Cr2O7溶液对Fe和Fe2O3的滴定度。解：(1) K2Cr2O7与Fe2+的反应为：Cr2O72-+6Fe2+14H+=2Cr3+6Fe3+7H2O , K2Cr2O7与Fe2+反应的化学计量数为，因此K2Cr2O7对Fe的滴定度为 T( K2Cr2O7 /Fe)=6C(K2Cr2O7) MFe10-3=6

16、0.0200055.85/1000=0.006702(g.mL-1).（2）K2Cr2O7与Fe2O3反应的化学计量数为，因此，K2Cr2O7对Fe2O3 的滴定度为T( K2Cr2O7 /Fe2O3)= 3C(K2Cr2O7) MFe2O310-3 =30.02000159.7/1000 =0.009582(g.mL-1).二、有效数字的保留：分析化学中记录数据及计算分析结果的基本规则是：1记录测定结果时，只应保留一位可疑数字。同时，要根据测试中所用仪器的精密度以及方法准确度的要求来决定记录数据和计算分析结果的准确度。2有效数字的位数确定之后，按“四舍六入五成双”规则，进行修约。3几个数相加

17、减时，以绝对误差最大的数为标准，进行数字的修约，使所得数只有一位可疑数字再进行加减。几个数相乘除时，一般以有效数字位数最少的数为标准，弃去过多的数字，然后进行乘除。用计算器计算时，在运算过程中可不必对每一步的结果都修约，但应注意正确保留最后计算结果的有效数字的位数。4对于高含量组分（例如含量大于10%）的测定，一般要求分析结果有4位有效数字；对于中含量组分（含量在1-10%）一般要求3位有效数字；对于微量组分（7时,只作碱度的测定。当水样的pH7时，则作水的酸度的测定：水的酸度的形成主要是由于水中游离的CO2、无机酸、有机酸及强酸弱碱盐的存在，而水的酸度的定义是水中能够释放质子的物质的总量。水

18、的酸度的测定是以强碱为滴定剂，称为甲基橙酸度，以mmol.L-1表示,用酚酞为指示剂测得的是总酸,又称酚酞酸度，单位也是mmol.L-1思考题：1、 什麽是水的碱度？水的酚酞碱度和全碱度是如何计算的？2、 无水Na2CO3吸收了水分，如用它作基准物标定盐酸的浓度，对测定结果有何影响？ 实验二 水中溶解氧的测定：溶解于水中的氧称为溶解氧，水中的溶解氧来自空气中的氧及水生植物释放出来的氧，水越深，水温越高，水中含盐量越多，还原性物质越多，溶解氧越少。溶解氧有利于水生生物的生存。如许多鱼类在水中含溶解氧低于3-4mg/L时就不能生存，但对于金属设备有腐蚀作用，如锅炉水中溶解氧含量应低于0.05-0.

19、1mg/L .所以，在工业供水分析中对溶解氧的测定是很重要的。同时，溶解氧的测定对水体自净作用的研究有极其重要的作用，它可以帮助了解水体在不同的地点进行自净的速度。溶解氧的测定方法有膜电极法、比色法和碘量法。对溶解氧含量较高的水样，常采用碘量法测定。（一）、测定原理： 水样中加入硫酸锰和氢氧化钠溶液，生成氢氧化锰沉淀，这一沉淀中的锰，是与水中的溶解氧定量反应的。Mn2+ 2OH-=Mn(OH)2(白色) (1) 当有溶解氧时, Mn(OH)2立即被氧化:2Mn(OH)2+O2=2MnO(OH)2(棕色) (2)溶液酸化后,四价锰将碘离子氧化成游离碘:MnO(OH)2+2I-+4H+=Mn2+I

20、2+3H2O (3)析出的碘用Na2S2O3滴定：I2+2 Na2S2O3 = 2I-+S4O62- (4)由反应方程式(1)、（2）、（3）、(4)可知： n：n=1：4 。由Na2S2O3的浓度及消耗的体积可计算水中溶解氧的含量。溶解氧O2（mg/L）=，式中 V1 -滴定消耗Na2S2O3标准溶液的体积（mL）；V水样体积 （mL）；CNa2S2O3标准溶液的浓度（mol.L-1）.如果水样中有大量有机物,或其它还原性物质时,会使结果偏低,而当水样中含有氧化性物质时可使结果偏高,此时应作校正.采用双瓶法可以消除氧化物的干扰.所谓的双瓶法,即取两个溶解氧瓶,一瓶按碘量法测定.另一瓶先加H2

21、SO4,再加碱性碘化钾和硫酸锰,生成的碘用Na2S2O3滴定,记录消耗Na2S2O3标准液的体积V2 。V2即为水中氧化性物质消耗的Na2S2O3标液体积,由一瓶中消耗的Na2S2O3标液体积V1中扣除.用双瓶法的结果计算式如下:溶解氧（mg/L）= 如果还有还原性物质时，可在碱性碘化钾试剂中加入适量的碘酸钾即可。但需注意两瓶中所加入的碱性碘化钾（内有碘酸钾）体积要准确，以免引入误差，因为碘酸钾与碘化钾在酸性条件反应生成碘：KIO3+6KI+H2SO4=KI+3K2SO4+3H2O+3I2 ，Na2S2O3溶液应提前一周配制，并用K2Cr2O7标定：Cr2O72-+6I-+14H+=3I2+7

22、H2O+2Cr3+ ；2S2O32-+I2=2I-+S4O62- 。（二）、主要试剂：1、 浓硫酸（密度 1.84g/mL）;2、 MnSO4溶液(2.0mol.L-1) 称取硫酸锰(MnSO4.5H2O)480g ,溶于600mL蒸馏水中,过滤后用蒸馏水稀释至1000mL ;3、 碱性碘化钾溶液：1.0mol.L-1 500g NaOH 溶400mL水中,另取166g KI 溶200mL水中,待碱冷却后, 合并两溶液,以水稀释至1升,静置24小时,使杂质Na2CO3下沉,倾出上部清液贮于棕色试剂瓶中,避光保存;4、 淀粉溶液 0.5% ;5、 Na2S2O3标准溶液 0.01mol.L-1

23、;6、 K2Cr2O7标准溶液 0.0016mol.L-1 ；7、 KI 10%;8、 HCl 1+1 ;9、 H2SO4 1+1 。（三）、水样的采取：进行水中溶解氧的测定，必须专门采取水试样。使用专门的溶解氧取样瓶。由取样瓶中取样时，可利用虹吸法。虹吸管必须插到测定瓶的底部，待水试样进入测定瓶，并溢出1分钟，取出虹吸管，但测定瓶内不得留有气泡。由自来水管取样时，应先洗净测定瓶和取样桶，将测定瓶置桶内，将胶管一端接水龙头，另一端插入测定瓶底部，调节水流约700mL/min，待水样进入测定瓶并超过瓶口150mm，然后轻轻抽出胶管，瓶内不得有气泡。从江、河、湖、蓄水池、井中采取水样时，可按取样装

24、置（图 ）采样。（四）.溶解氧的固定：水样装满测定瓶之后，抽去胶管，取出测定瓶，用刻度吸量管， 于测定瓶液面以下0.2-0.5cm处沿瓶壁注入 1.0mL硫酸锰溶液、 3.0mL碱性碘化钾溶液，盖好瓶塞，勿使瓶内有气泡。按紧瓶塞颠倒混合2-3次，静置，待沉淀至半途，再混合一次，静置。此操作称为溶解氧的固定。就是在碱性条件下，使水中的氧与Mn（OH）2生成 MnO（OH）2棕色沉淀，使氧固定，由于此时溶液呈碱性，所以MnO（OH）2还不能与I-反应。水中的溶解氧越多，生成沉淀的颜色越深。在用双瓶法测定时，平行采取两瓶水样，第一瓶加入硫酸锰、碱性碘化钾、与上述步骤完全一样，第二瓶先用刻度吸量管加入

25、1：1 H2SO4 5.0mL,碱性碘化钾 3.0mL,颠倒摇匀后静置,然后两瓶试液按下述步骤操作.(五)测定:第一瓶水样经静置后,用刻度移液管沿瓶壁加入1:1 H2SO4 5 mL,注入瓶底,立即盖好瓶塞,将水样颠倒几次至沉淀溶解,此时溶液因碘析出而显黄色,在暗处静置5分钟.第二瓶用同法加入硫酸锰1.0 mL颠倒摇匀,暗处静置5分钟.保持水温低于15,于上述两瓶中分别取水样100.00 mL,注入两个250 mL锥形瓶中,并立即用Na2S2O3 标准溶液滴定至浅黄色.加入1 mL淀粉,继续滴至蓝色消失为终点.记录第一瓶水样消耗的 Na2S2O3 标液的体积V1和第二瓶水样消耗的Na2S2O3

26、标液的体积V2,计算水中溶解氧的含量O2(mg/L)。思考题：1、 简述碘量法的双瓶法测水中溶解氧的方法原理。2、 测水中溶解氧时水样的采取应注意什麽问题？为什么？3、 什么是溶解氧的固定？4、 硫代硫酸钠标准溶液如何标定？原理是什么？5、 写出O2mg/L的计算公式，说明公式中32/4的意义？ 实验三 水中硫酸盐的测定一、 硫酸钡重量法：在强酸性溶液中，硫酸盐与BaCl2.2H2O生成白色的BaSO4沉淀，沉淀经陈化、过滤、洗涤至不含Cl-,在800-850OC灼烧至恒重。由BaSO4沉淀的质量计算水中硫酸盐的质量浓度。 二、 铬酸钡分光光度法：（冷法）本方法可以准确测定硫酸盐浓度为5100 mg/L (以SO42-计)的水样。最低检测质量为0.05 mg/L