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1、综合化学实验讲义 宁夏理工学院综合化学实验（试用版）罗桂林 陈兵兵 陈丽等 主编 文理学院化工系2014年10月实验一 过氧化钙的合成及含量分析一、实验目的1. 掌握制备过氧化钙的原理及方法。2. 掌握过氧化钙含量的分析方法。3. 巩固无机制备及化学分析的基本操作。二、实验原理在元素周期表中，第一主族和第二主族以及银与锌等均可形成化学稳定性各异的简单过氧化物；它们是氧化剂，对生态环境是有好的，生产过程中一般不排放污染物，可以实现污染的零排放。CaO28H2O是白色或微黄色粉末，无臭无味，在潮湿空气中可以长期缓慢释放出氧气，50转化为CaO22H2O，110-150可以脱水，转化为CaO2，室温

2、下较为稳定，加热到270时分解为CaO和O2。2CaO2 = 2CaO + O2 rHm = 22.70KJ/mol CaO2难溶于水，不溶于乙醇和丙酮，它与稀酸反应生成H2O2，若放入微量的碘化钾作催化剂，可作为应急氧气源；CaO2广泛用作杀菌剂、防腐剂、解酸剂和油类漂白剂，CaO2也是种子及谷物的消毒剂，如将其用于稻谷种子拌种，不易发生秧苗烂根。制备的原料可以是CaCl26H2O、H2O2、NH3H2O，也可以是Ca（OH）2和NH4Cl，在较低的温度下，通过原料物质之间的反应，在水溶液生成CaO28H2O，在110条件下真空干燥，得到白色或微黄色粉末CaO2。有关反应式如下：CaCl2

3、+ 2 NH3H2O = 2NH4Cl + Ca（OH）2Ca（OH）2 + H2O2 + 6 H2O = CaO28H2O连解得: CaCl2 + H2O2 + 2 NH3H2O + 6 H2O CaO28H2O + 2NH4Cl过氧化钙含量的测定，可以利用在酸性条件下，过氧化钙与稀酸反应生成过氧化氢，用标准高锰酸钾滴定来确定其含量。为加快反应，可加入微量的硫酸锰。5CaO2 + 2MnO4- + 16H+ = 5Ca2+ + 2Mn2+ + 5O2+ 8H2OCaO2的质量分数为：W（CaO2）= 2.5*C *V *M /m式中，C为KMnO4的浓度（mo/L）；V为消耗KMnO4体积（

4、L）；M为CaO2的摩尔质量（72.08 g/mol）；m为产品CaO2的质量（g）。三、仪器、药品及材料仪 器：搅拌器、冰柜、减压抽滤、分析天平、酸式滴定管、250 mL锥形瓶、250 mL烧杯、温度计、台秤。试 剂： CaCl26H2O（s）、Ca（OH）2、H2O2（30%）、NH3H2O（浓）、HCl（2mol/L）、MnSO4（0.1 mol/L）、KMnO4标准溶液（0.02 mo/L）。 材料：冰 四、实验步骤1. 过氧化钙的制备：称取5 g CaCl22H2O，用10 mL水溶解，加入0.1-0.2 g Ca（PO4）2，转入250 mL烧杯中，放入磁子搅拌搅拌溶液，在0下滴加

5、30 mL 30%的H2O2溶液，不停的搅拌，加入1 mL乙醇，边搅拌边滴加5 mL浓NH3H2O，最后加入25 mL的冰水。然后置冰水中冷却半小时；抽滤后用少量冷水洗涤晶体2-3次，然后抽干置于恒温箱，在110下烘0.5-1 h，冷却后称重，计算产率。2. 过氧化钙含量的测定：准确称取0.15 g产品三份，分别置于250 mL锥瓶中，各加入50 mL蒸馏水和15 mL 2 mol/L HCl，振荡使其溶解，再加入几滴 0.10 mol/L MnSO4，立即用0.02 mol/L的KMnO4标准溶液滴定溶液呈微红色，30 s内不褪色为终点，计算CaO2的百分率 。五、数据记录与处理CaO2质量

6、CaO2产率项 目123KMnO4浓度质 量KMnO4体积KMnO4体积KMnO4体积平均偏 差平均偏差相对平均偏差CaO2的百分率六、注意事项1. 反应温度以0-8为宜，低于0，液体易冻结，使反应困难。2抽滤出的晶体是八水合物，先在60下烘0.5小时形成二水合物，再在140下烘0.5小时，得无水CaO2。七、思考题1. 所得产物中的主要杂质是什么？如何提高产品的产率与纯度？2. CaO2产品有哪些用途？3. KMnO4滴定常用H2SO4调节酸度，而测定CaO2产品时为什么要用HCl，对测定结果会有影响吗？如何证实？4. 测定时加入MnSO4的作用是什么？不加可以吗？实验二 三草酸合铁（）酸钾

7、的制备及组成测定一、实验目的 1. 初步了解配合物制备的一般方法。2. 掌握用KMnO4法测定C2O42-与Fe3+的原理和方法。3. 培养综合应用基础知识的能力。4. 了解表征配合物结构的方法。二、实验原理1. 三草酸合铁（)酸钾制备 三草酸合铁（)酸钾K3Fe(C2O4)33H2O（M = 491）为翠绿色单斜晶体，溶于水，在0下溶解度为4.7g/100g，在100下为117.7g/100g，难溶于乙醇。110下失去结晶水，230分解。该配合物对光敏感，遇光照射发生分解：2K3Fe(C2O4)3 3K2C2O4 + Fe C2O4（黄色）+2CO2三草酸合铁（）酸钾是制备负载型活性铁催化剂

8、的主要原料，也是一些有机反应的良好催化剂，在工业上具有一定的应用价值。其合成工艺路线有多种。例如，可用三氯化铁或硫酸铁与草酸钾直接合成三草酸合铁（）酸钾，也可以铁为原料制得硫酸亚铁铵，加草酸值得草酸亚铁后，在过量草酸跟存在的下用过氧化氢制得三草酸合铁（)酸钾。本实验以硫酸亚铁铵为原料，采用后一种方法制得本产品。其反应方程式如下：（NH4）Fe（SO4）26H2O + H2C2O4 FeC2O42H2O（黄色）+（NH4）2SO4 + H2SO4 + 4H20 6FeC2O4.2H2O + 3H2O2 + 6K2C2O4 4K3Fe(C2O4)3.3H2O + 2Fe(OH)3加入适量草酸可使F

9、e(OH) 3转化为三草酸合铁（)酸钾：2Fe(OH)3 + 3H2C2O4 + 3K2C2O4 2K3Fe(C2O4)3.3H2O加入乙醇，放置即可析出产物的结晶。2. 产物的定性分析：产物组成的定性分析，采用化学分析法。K+与Na3Co(NO2)6在中性或稀醋酸介质中，生成亮黄色的K2NaCo(NO2)6沉淀：2K+ + Na+ + Co(NO2)63- = K2NaCo(NO2)6 Fe3+与KSCN反应生成血红色Fe(NCS)n3-n，C2O42-与Ca2+生成白色沉CaC2O4，可以判断Fe3+、C2O42-处于配合物的内层还是外层。3、产物的定量分析：用KMnO4法测定产品中的Fe

10、3+含量和C2O42-的含量，并确定Fe3+含量和C2O42-的配位比。在酸性介质中，用KMnO4标准溶液滴定试液中的C2O42-，根据KMnO4标准溶液的消耗量可直接计算出C2O42-的质量分数，其反应式为：5C2O42- + 2MnO4- + 16H+ = 10CO2 + 2Mn2+ + 8H2O。在上述测定草酸根后剩余的溶液中，用锌粉将Fe3+还原为Fe2+，再利用KMnO4标准溶液滴定Fe2+，其反应式为：Zn+2Fe3+=2Fe2+Zn2+5Fe3+MnO4-+8H+=5Fe3+Mn2+4H2O根据KMnO4标准溶液的消耗量，可计算出Fe3+的质量分数。根据n（Fe3+） : n（C

11、2O42-） =（Fe3+）/55.8 : （C2O42-）/88.0，可确定Fe3+与C2O42-的配位比。三、仪器、药品及材料仪 器： 真空泵分析天平烧 杯表面皿布氏漏斗玻璃棒长颈漏斗量 筒吸滤瓶干燥器称量瓶托盘天平烘 箱锥形瓶酸式滴定管药 品： 药 品浓 度药 品浓 度H2SO42 mol/LK2C2O4饱和H2C2O41 mol/LKSCN0.1 mol/LH2O230%CaCl20.5 mol/L（NH4）Fe（SO4）26H2O固 体FeCl30.1 mol/L乙 醇95%Na3Co(NO2)6固 体KMnO4标准溶液0.02 mol/L丙 酮溶 液三、实验步骤1. 三草酸合铁（)

12、酸钾的制备（1） FeC2O42H2O的制取：称取6.0 g（NH4）Fe(SO4)26H2O（M=392）放入250 mL烧杯中，加入1.5 mL2 mol/L H2SO4和20 mL去蒸馏水，加热使其溶解。另称取5.0 g H2C2O42H2O放到100 mL烧杯中，加50 mL去蒸馏水微热，溶解后取出22 mL倒入上述250 mL烧杯中，加热搅拌至沸，并维持微沸5 min，静置，得到黄色FeC2O42H2O沉淀，用倾斜法倒出清液，用热蒸馏水水洗涤沉淀3次，以除去可溶性杂质。（2）K3Fe(C2O4)33H2O的制备：在上述洗涤过的沉淀中，加入15 mL饱和K2C2O4溶液，水浴加热至40

13、，滴加10 mL30%的H2O2溶液，不断搅拌溶液并维持温度在40左右，滴加完后，加热溶液至沸以除去过量的H2O2；取适量上述（1）中配制的H2C2O4溶液趁热加入使沉淀溶解至呈现翠绿色为止。冷却后加入15 mL95%的乙醇水溶液，在暗处放置、结晶。减压过滤，抽干后用少量乙醇洗涤产品，继续抽干、称量，计算产率，并将晶体放在干燥器内避光保存。2. 产物的定性分析（1）K+的鉴定：在试管中加入少量产物，用蒸馏水溶解，再加入1 mL Na3Co(NO2)6溶液，放置片刻，观察现象。（2）Fe3+的鉴定：在试管中加入少量产物，用蒸馏水溶解，另取一支试管加入少量的FeCl3溶液，各加入2滴0.1 mol

14、/L KSCN，观察现象。在装有产物溶液的试管中加入3滴2 mol/L H2SO4，再观察溶液颜色有何变化，解释实验现象。（3）C2O42-的鉴定：在试管中加入少量产物，用蒸馏水溶解，另取一支试管加入少量的K2C2O4溶液。各加入2滴0.5 molL-1 CaCl2溶液，观察实验现象有何不同。3. 产物组成的定量分析（1）结晶水质量分数的测定：洗净两个称量瓶，在110电烘箱中干燥1 h，置于干燥器中冷却，至室温时在分析天平上称量，然后再放到110电烘箱中干燥0.5 h，即重复上述干燥-冷却-称量操作，直至质量恒定（两次称量相差不超过0.3mg）为止。 在分析天平上准确称取两份产品各0.5-0.

15、6 g，分别放入上述已质量恒定的两个称量瓶中。在110电烘箱中干燥1 h，然后置于干燥器中冷却，至室温后，称量。重复上述干燥（改为0.5 h）-冷却-称量操作，直至质量恒定。根据称量结果计算产品结晶水的质量分数。（2）草酸根质量分数的测量：在分析天平上准确称取3份产物（约0.15-0.20 g）分别放入锥形瓶中，均加入15 mL2 mol/L H2SO4和15 mL蒸馏水，微热溶解，加热至75-85（即液面冒水蒸气），趁热用0.0200 mol/L KMnO4标准溶液滴定至粉红色为终点（保留溶液待下一步分析使用）。根据消耗KMnO4溶液的体积，计算产物中C2O42-的质量分数。（3）铁质量分数

16、的测量：在上述保留的溶液中加入一小匙锌粉，加热近沸，直到黄色消失，将Fe3+还原为Fe2+即可，趁热过滤除去多余的锌粉，滤液收集到另一锥形瓶中，继续用0.0200 mol/L KMnO4标准溶液进行滴定，至溶液呈粉红色，根据消耗 KMnO4溶液的体积，计算Fe3+的质量分数。 根据（1）、（2）、（3）的实验结果，计算K+的质量分数，结合实验步骤2的结果，推断出配合物的化学式。四、数据记录与处理1、产物定性分析 试剂现象Na3Co(NO2)60.1 molL-1 KSCN0.5 molL-1 CaCl2K+的鉴定Fe3+的鉴定C2O42-的鉴定2、产物定量分析项目产物的重量KMnO4标准溶液消

17、耗的体积配合物的化学式结晶水质量分数草酸根质量分数铁质量分数五、思考题1. 如何提高产率？能否用蒸干溶液的办法来提高产率？2. 用乙醇洗涤的作用是什么？3. 如果制得的三草酸合铁（)酸钾中含有较多的杂质离子，对三草酸合铁（)酸钾离子类型的测定将有何影响?4. 氧化FeC2O42H2O时，氧化温度控制在40，不能太高。为什么？实验三 食盐中碘含量的测定（分光光度法）一、实验目的1. 准确、熟练地掌握滴定操作。2. 准确、熟练地掌握硫代硫酸钠标准溶液的配制。3. 掌握食盐中碘含量测定的方法和原理。4. 巩固使用不同标准溶液浓度的温度补正值表和把测量体积校正为标准温度体积的方法。二、实验原理粗盐中含

18、有较多的杂质，难以食用。要得到较纯净的食盐可采用重结晶的方法，方法要点是将食盐溶于水，过滤出去不溶性杂质，然后加热蒸发浓缩成过饱和溶液，冷却后析出食盐。可溶性杂质由于总量少，为达到饱和而保留在母液中，经过滤分离得到较纯净的食盐。食盐加碘剂为碘酸钾，无水结晶体，较稳定，加碘必须加到食盐固体中，不能再精制食盐的浓溶液中加入。碘含量的测定：根据碘酸钾在酸性条件下能定量氧化碘化钾。反应生成的I2与淀粉作用形成蓝色的包和物，包和物对595 nm波长的单色光具有最大的吸收，通过测定其对595 nm波长的吸光度A，可求得碘盐中的碘含量。IO3- + 5I- + 6H+ = 3I2 + 3H20三、仪器与试剂

19、仪 器：分光光度计、容量瓶（50 mL）、分析天平、烘箱、电炉、酒精灯、铁架台、移液管、碘量瓶、容量瓶、大肚移液管、量筒、锥形瓶、烧杯、100 mL细口瓶、坩埚、玻璃棒、漏斗、滤纸、温度计、洗瓶。试 剂：粗盐、2 mol/L醋酸、2 mol/L草酸、无水乙醇、含碘200 mg/mL的碘酸钾溶液（称取碘酸钾0.0338 g配制成100 mL溶液）、KI-淀粉液的配制：2.5 g可溶性淀粉加水溶解后倾入500 mL沸水中，煮至清亮，加入2.5 g KI，溶解后用0.2 mol/L氢氧化钠（2 mL）调节pH达到8-9，此溶液在室温下可稳定两周。KIO3工作也的配制：0.5 g KIO3溶于水，配成

20、1L溶液，取1 mL配成50 mL。食盐（食盐中碘含量测定：食品卫生检验理化部分总则GB/T5009.42-2003，国家标准GB14880-1994中规定加碘盐中碘含量应为20-30mg/kg）。四、实验步骤1. 称量过滤：用台秤称取15 g粗盐，放入150 mL烧杯中，加自来水50 mL，在酒精灯（电炉）加热溶解，趁热过滤，将滤液收集到洗净的80 mm的蒸发皿中。2. NaCl的结晶：继续加热蒸发浓缩至原体积的一半以下（20 mL左右），取下稍冷，在布氏漏斗上减压过滤，将滤液倒回原烧杯中，精盐转移到干净蒸发皿中，在酒精灯（电炉）加热干燥，称量，计算产率。3. 食盐加碘：取干净点的坩埚在酒精

21、灯上烘干，把5 g自制精盐放入坩埚中，并慢慢加入1 ml含碘为200 mg/L的标准碘酸钾溶液，搅拌均匀后，加入3 ml无水乙醇，将坩埚放在石棉网上，点燃酒精，燃尽后冷却，既得碘盐。4. KIO3标准溶液的配制：准确吸取1.00 ml、2.00 ml、3.00 ml、4.00 ml、5.00 ml碘酸钾工作液，分别放入50 ml的容量瓶中，然后各加入30 ml 0.1 mol/L硫酸，摇匀，再各加入2 mlKI淀粉混合液，显色后静置2 min，稀释到50 ml，以水为参比，在595 nm波长处检测吸光度A，绘制标准曲线。5. 试样的测定：准确称取1.0 g碘盐，加水溶解后转移到50 ml的容量

22、瓶中，同法加入硫酸，碘化钾淀粉混合液，显色后静置2分钟定容，测定吸光度。求出碘盐中碘酸钾的含量。五、 思考题1. 重结晶时为什么不能全部蒸干？2. 抽滤应该注意哪些事项？3. 显色时要求KI过量，为什么？实验四 乙酸正丁酯的制备一、实验目的1. 学习酯类化合物的制备一般原理和方法2. 掌握带分水器的回流冷凝操作3. 探究不同催化剂对乙酸正丁酯的合成催化效果二、实验原理乙酸正丁酯是一种重要的有机化工原料，也是染料香料等的重要中间体，广泛应用于涂料，制革，香料，医药等工业.传统的酯化方法是浓硫酸作催化剂直接酯化，但存在硫酸用量大，反应选择性差，副反应多，设备腐蚀，废酸污染等问题。近年来，国内外开发

23、了一系列新型催化剂，其中包括一水合硫酸氢钠， 三氯化铝，十二水硫酸铁铵等。主反应: 三、试剂与仪器试 剂：乙酸、正丁醇、浓硫酸、一水合硫酸氢钠、三氯化铝、十二水硫酸铁铵、10 ml饱和食盐水、10%碳酸钠溶液。仪 器：斜三颈烧瓶、圆底烧瓶、直形冷凝管、球形冷凝管、分水器、蒸馏头、接引管、锥形瓶、分液漏斗、水银球温度计、阿贝折光仪。四、物理常数1、主要反应物、产物的物理常数化合物分子量密度熔点沸点溶解度乙 酸60.151.049216.6117.9任意混溶正丁醇74.120.809889.53117.257.920乙酸正丁酯116.160.8825-77.9126.50.7正丁醚130.230.

24、7725-97.9142.2不溶于水 2、正丁醇、乙酸正丁酯和水形成的几种恒沸化合物恒沸化合物沸点（）乙酸正丁酯（%）正丁醇（%）水（%）乙酸正丁酯-水90.772.927.1正丁醇-水93.055.544.5乙酸正丁酯-正丁醇117.632.867.2乙酸正丁酯-正丁醇-水90.763.08.029.0五、反应装置及实验操作1. 实验装置图 2.实验步骤2.1浓流酸催化合成乙酸正丁酯：在干燥的三颈烧瓶中加入11.5ml（9.3 g，0.125 mol）正丁醇和冰醋酸7.9 ml (8.3 g，0.1375 mol)，摇动下慢慢加入浓流酸，混合均匀后加入2粒沸石，装上温度计分水器和冷凝管，在分

25、水器中加入水至下支管口处，在石棉网上小火加热回流40 min，控制反应温度和回流速度，回流过程中产生的水逐渐放出，保持分水器中水层液面在原来的高度，并记录分出的水量。直至分水器中的水不再增加时，即可认为反应基本完成。停止加热，待反应冷却至室温，将分水器中液体和反应液全部转入分液漏斗，用10 ml饱和食盐水洗涤烧瓶，并将涮洗液合并于分液漏斗中，摇振后静置，分去下层水溶液。然后将酯层依次小心用10 ml水、10 ml 10%碳酸钠溶液、10 ml水洗涤，洗涤过程注意振摇漏斗并放气，静置后分去水溶液。称量1-2 g无水硫酸镁放入锥形瓶中，把酯层转入锥瓶中干燥至澄清。将干燥的酯转入50的干燥圆底烧瓶中

26、（切勿使无水硫酸镁落入烧瓶），加2粒沸石，安装好蒸馏装置，在石棉网加热蒸馏，收集122-126馏分于一预先称量的干燥锥瓶中，称量产物并计算产率，测产物的折光率。2.2 十二水合硫酸铁铵催化合成乙酸正丁酯：在圆底烧瓶中加9.3 g（11.5 ml），正丁醇8.0 ml乙酸，1.5 g十二水合硫酸铁铵，按上述步骤反应45min ，停止加热，将分水器中的酯层和反应液一并倒入分液漏斗中，然后同上述方法处理。2.3 一水合硫酸氢钠催化合成乙酸正丁酯：在圆底烧瓶中加9.3 g（11.5 ml），正丁醇7.2 ml乙酸，1.0 g一水合硫酸氢钠，接上回流冷凝管和分水器，在分水器中预先加入少量饱和食盐水至略低

27、于支管口，反应一段时间后，把水分出，并保持分水器中水层液面在原来的高度，反应30 min ，停止加热，将分水器中的酯层和反应液一并倒入分液漏斗中，按上述方法洗涤，干燥，常压蒸馏，收集(124-126)的馏分，计算产率。2.4 三氯化铝催化乙酸乙酯的合成：在干燥的三颈瓶中加入9.3（11.5 ml）正丁醇、4.5 ml冰乙酸、3.5 g结晶三氯化铝和几粒沸石，依次安装好温度计、分水器、回流冷凝管等，通水冷却。加热，记录好反应时间和温度，待收集到的水与反应生成的水相近时，反应结束。将分水器中的酯层与烧瓶中的反应液混合，依上方法处理。2.5产品分析：用阿贝折射仪在20下测其折光率，其数值分布于同文献

28、值21.3941-1.3943相比较，分析产品的纯度六、注意事项1 正确使用分水器2 正确判断反应终点：分水器中无油珠下沉、分出水量已达到或超过计算值。3. 影响产品产率的主要因素：C4H9OH是否全部反应完、粗品的干燥程度。实验五 水果中总酸度及维生素C含量的测定一、实验目的 1. 掌握水果中维生素C的提取方法。 2. 掌握水果中的维生素C含量的测定方法。二、实验原理水果中含有有机酸，如乙酸、柠檬酸、苹果酸、酒石酸等，这些酸可以用碱标准溶液滴定，以酚酞为指示剂。根据所消耗的强氧化钠的浓度和体积，可以求出果品中的总酸度。维生素C又称抗坏血酸，是所有具有抗坏血酸生物活性的化合物的统称。它在人体内

29、不能合成，必须依靠膳食供给。维生素C不仅具有广泛的生理功能，能防止坏血病，关节肿，促进外伤愈合，使机体增强抵抗能力。而且在食品工业上常用作抗氧化剂、酸味剂及强化剂。因此，测定食品中维生素C的含量以评价食品品质及食品加工过程中维生素C的变化情况具有重要的意义。维生素C纯品为白色无臭结晶，熔点在190-192，易溶于水，微溶于丙酮，在乙醇中溶解度更低，不溶于油剂。结晶抗坏血酸在空气中稳定，但它在水溶液中易被空气和其他氧化剂氧化，生成脱氢抗坏血酸；在碱性条件下易分解，见光加速分解；在弱酸条件中较稳定。维生素C广泛存在于植物组织中，新鲜的水果、蔬菜中含量较多。紫外分光光度快速测定法是根据维生素C具有对

30、紫外产生吸收和对碱不稳定的特性，于波长243 nm处测定样品溶液与碱处理样品两者吸光度之差，通过查校准曲线，即可计算样品中维生素C的含量。此法操作简单、快速准确、重现性好，结果令人满意。特别适合含深色样品的测定。三、仪器与药品仪 器：分析天平、烧杯、250 ml容量瓶、过滤装置、移液管、碱式滴定管、锥形瓶、分光光度计。 药 品： 氢氧化钠、酚酞指示剂、0.2偏磷酸溶液、0.5 mol/L的NaOH溶液、100 ug/mL抗坏血酸标准溶液、蒸馏水。四、实验步骤1. 配制0.05 mol/L的NaOH标准溶液并标定2. 果品总酸度的标定：称取渣好的果肉约30.00 g于洁净干燥的小烧杯中，用适量的水定量的将果品样洗入100 ml的容量瓶中，定容、摇匀。将滤液过滤到以干净的烧杯中（弃去最初的5 ml滤液）。移取25 ml滤液于锥形瓶中，加1-2滴酚酞指示剂，以NaOH标准溶液滴定到终点（浅粉红色30 s不褪色），平行2-3次。3. 维生素C标准曲线的制备：称取抗