滴定分析基本操作

滴定分析基本操作 一、标准溶液的配制 标准溶液的配制一般有两种:直接法和间接法。 (一)直接法 准确称取一定量的基准物溶解后配制成一定体积的溶液，根据物质的质量和溶液的体积算出标准溶液的准确浓度。能够用直接法配制标准溶液的基准物质必须满足以下条件: ?物质的纯度要高，一般在99.9%以上。 ?物质的组成应与它的化学式相符合。 ?化学性质稳定，不与空气中的CO、 HO、 O等反应。 222 ?摩尔质量应比较大，这样可以减少称量的相对误差。 在基础分析化学实验中常用的基准物有化学纯或分析纯的NaCO、 KCrO、 KBO、 KIO、 AgNO和 HCO•2HO等，在适232273332242当温度下干燥后即可使用。 (二)间接法 有些化学试剂不符合上述要求，如NaOH易吸收空气中的水分和CO,不同批号的HCl含量不相同，KMnO、NaSO24 223等不易提纯，所以这些物质不能用直接法配制成标准溶液，只能先配成近似浓度的溶液，然后再用基准物质或已知准确浓度的标准溶液标定它的浓度。 二、指示剂的选择 根据突跃范围选择指示剂。 0.1mol/LNaOH溶液滴定等浓度的HCl溶液，滴定的突跃范围约为pH4.3~9.7，可选用酚酞(变色范围pH8.0~9.6)和甲基橙(变色范围pH3.1~4.4)作指示剂。甲基橙和酚酞变色的可逆性很好，当浓度一定的NaOH和HCl相互滴定时，所消耗的体积比V/V理论上HClNaOH是固定的。在使用同一指示剂的情况下改变被滴溶液的体积，此体积比基本保持不变。 本次实验是0.1mol/LNaOH溶液滴定等浓度的HCl溶液，理论变色点的pH值为7.0，而我们选择的指示剂酚酞变色范围是pH=8.0~9.6， 酸色 (<8.0) 8.0~ 9.6 碱色(>9.6) 无色 浅红 红色 滴定时颜色由无色变为浅红，红色要很淡，半分钟不变色即可。因为酚酞的酸色的pH值已经超过7.0，若颜色太红，离理论变色点就更远了，滴定误差增大。 用0.1mol/LHCl溶液滴定等浓度的NaOH溶液，我们选择的指示剂是甲基橙，它的变色范围是pH=3.1~4.4。 酸色 碱色 红------------- 橙-----------黄 (<3.1)- 3.1?4.4 (>4.4) 滴定时颜色由黄色变为橙色，甲基橙的颜色变化不好判断，橙色同样不能太深，因为4.4 离7.0也有一定误差，这些误差都在允许范围内(理论课上讲过)，当然越小越好，所以颜色不能偏深。 三、滴定终点的判断 观察滴定剂落点处溶液颜色变化的快慢来判断终点是否即将到达;临近终点时(滴定剂落点处溶液颜色变化慢)，控制滴定剂一滴一滴地或半滴半滴地加入，直至半滴就引起溶液颜色明显变化(突变)，立即停止滴定，即为滴定终点。 滴定分析常用器皿和操作 滴定分析又称容量分析，是将已知准确浓度的标准溶液滴加到待测试液中，当反应进行完全时，根据消耗的标准溶液的浓度和体积，计算被测组分的浓度或质量的方法。因此，规范地使用容量器皿及准确测量溶液的体积，是保证良好分析结果的重要因素。现将滴定分析常用器皿(滴定管、容量瓶、移液管、碘量瓶、称量瓶等)及其基本操作分述如下: (一)滴定管 滴定管是用来进行滴定操作的器皿，同时测量在滴定中所用标准溶液的体积。 1(滴定管的形状和分类 滴定管是一种细长、内径大小均匀并具有刻度的玻璃管、管的下端有玻璃尖嘴，有l0mL、25 mL、50m,等不同的容积。如50mL滴定管就是把滴定管分成50等分，每一等分为1mL，1mL中再分10等分，每一小格为0.1mL，读数时，在每一小格间可再估计出0.01mL。 常用滴定管分为两种，一种是酸式滴定管，另一种是碱式滴定管(图—1)。酸式滴定管的下端有玻璃活塞(或玻璃管下端连接一活塞)，可盛放酸液及氧化剂，不能盛放碱液，因为碱液常使活塞与活塞套粘合，难于转动。碱式滴定管的下端连接一橡皮管，内放一玻璃珠，以控制溶液的流出，下面再连一尖嘴玻管，这种滴定管可盛放碱液，而不能盛放酸液或氧化剂等腐蚀橡皮的溶液。 2(滴定管的准备 (1)涂油和试漏:酸式滴定管在使用前需其玻璃活塞进行涂油，目的一是防止溶液自活塞漏出，二是活塞可自如转动，便于调节转动角度以控制溶液滴出量。涂油时将已洗净的滴定管活塞拔出，用滤纸将活塞及活塞套擦干，在活塞粗端和活塞套的细端分别涂一薄层凡士林(图—2)，把活塞插入活塞套内，来回转动数次，直到在外面观察时呈透明即可。亦可在玻璃活塞的两端涂上一薄层凡士林，小心不要涂在塞孔处以防堵塞孔眼，然后将活塞插入活塞套内，来回旋转活塞数次直至透明为止。在活塞末端套一橡皮圈以防在使用时将活塞顶 0出。然后在滴定管内装入水，置滴定管架上直立2min观察有无水滴滴下、缝隙中是否有水渗出，然后将活塞旋转180再观察一次，放在滴定管架上，没有漏水即可使用。 1 图—1滴定管 图—2滴定管旋塞涂油 (2)洗涤、装液、排气 0洗涤:无明显油污的滴定管，可直接用自来水冲洗，再用滴定管刷刷洗;若有油污则可倒人温热至40—50C的5,铬酸洗液(见第 章)约10mL，把管子横过来，两手平端滴定管转动直至洗液布满全管。碱式滴定管则应先将橡皮管卸下，另取橡皮滴头套在滴定管底部，然后再倒人洗液进行洗涤。污染严重的滴定管，可直接倒人铬酸洗液浸泡几小时。注意:用过的洗液千万不可直接倒入水池。滴定管中附着的洗液用自来水冲洗干尽，最后用少量蒸馏水润洗至少3次，对于50mL滴定管，每次用7-8mL，润洗时必须将管倾斜转动，让水润湿整个管内壁，然后由下端管尖放出。碱式滴定管在润洗时，用手指捏玻璃珠稍上部的橡皮管，使橡皮管与玻璃珠之间形成一条缝隙，让溶液从尖嘴流出。洗净的滴定管内壁应能被水均匀润湿而无条纹，并不挂水珠。 装液:为了保证装入滴定管溶液的浓度不被稀释，要用该溶液润洗滴定管3次，每次约装7~8mL。洗法是注入溶液后，将滴定管横 图—3 碱式滴定管排气 图—4 目光在不同位置得到的滴定管读数 (正确读数为25.29 mL) 过来，慢慢转动，使溶液流遍全管，然后将溶液自下放出。洗好后即可装入溶液，装溶液时要直接从试剂瓶倒人滴定管，不要再经 过漏斗等其它容器。 排气:将标准溶液充满滴定管后，应检查管下部是否有气泡。若有气泡，如:为酸式滴定管可转动活塞，使溶液急速下流驱去气泡。如为碱式滴定管，则可将橡皮管向上弯曲，并在稍高于玻璃珠所在处用两手指挤压，使溶液从尖嘴口喷出，气泡即可除尽(图—3)。 3(滴定管的读数 读数时，应将滴定管垂直地夹在滴定管夹上，并将管下端悬挂的液滴除去。滴定管读数时应估计到0.01mL。滴定管内的液面呈弯月形，无色溶液的弯月面比较清晰，读数时眼睛视线与溶液弯月面下缘最低点应在同一水平上，眼睛的位置不同会得出不同的读数(图—4)。 为了使读数清晰，亦可在滴定管后面衬一张白纸片作为背景，形成颜色较深的带，读取弯月面的下缘，这样做不受光线的影响，易于观察;也可在滴定管后面衬黑白色卡片，该卡是在厚白纸上涂黑一长方形，使用时将读数卡紧贴于滴定管后面，并使黑色的上边缘位于弯月面最低点约1mm处。深色溶液的弯月面难以看清，如KMnO溶液，可观察液面的上缘(图—5)。有些滴定管的背后有一条白底蓝4 线，称“蓝带”滴定管，在这种滴定管中，液面呈现三角交叉点，读取交叉点与刻度相交之点即可(图—6)。 由于滴定管刻度不可能非常均匀，所以在同一实验的每次滴定中，溶液的体积应该控制在滴定管刻度的同一部位，例如第一次滴定是在0,30ml的部位，那么第二次滴定也应使用这个部位。这样由于刻度不准确而引起的误差可以抵消。注意:滴定前先估计所需标准溶液的体积，滴定所用操作溶液的体积不能超过滴定管的容量。 4(滴定操作 使用酸式滴定管时(图—7)，左手拇指在前，食指及中指在后，一起控制活塞，在转动活塞时，手指微微弯曲，轻轻向里扣住，手心不要顶住活塞小头一端，以免顶出活塞使溶液泄漏。使用碱式滴定管时(图—8)，用左手的大拇指和食指捏挤玻璃珠所在部位稍上的橡皮管(注意不要使玻璃珠上下移动，也不要捏挤玻璃珠的下部，如捏下部则放手时管尖就会产生气泡)，使之与玻璃珠之间形成一条可控制的缝隙，溶液即可流出。 2 图—5深色溶液的读数 图—6蓝带滴定管的读数 图—7酸式滴定管的操作 图—8碱式滴定管的操作 (正确读数为25.44mL) 滴定时，按图—9所示，左手控制溶液流量，右手拿住锥形瓶的瓶颈，并向同一方向作圆周运动旋摇，这样使滴下的溶液能较快地被分散进行化学反应。注意:溶液滴出速度不要太快，约3,4滴,秒;旋摇时不要使瓶内溶液溅出。在接近终点时，必须用少量蒸馏水吹洗锥形瓶内壁，使溅起的溶液淋下，充分作用完全;同时，滴定速度要放慢，以防滴定过量，每次加入1滴或半滴溶液，不断摇动，直至达终点。滴加1滴或半滴的方法是使液滴悬挂管尖而不让液滴自由滴下，再用锥形瓶内壁将液滴碰下，然后用洗瓶吹人少量水，将内壁附着的溶液洗人瓶中。或用洗瓶直接将悬挂的液滴冲人瓶内。 在烧杯中滴定时，调节滴定管的高度，使滴定管的下端伸人烧杯内1cm左右。滴定管下端应在烧杯中心的左后方处，但不要靠内壁。右手持搅棒在右前方搅拌溶液。在左手滴加溶液的同时，搅棒应作圆周搅动，但不得接触烧杯壁和底(图—10)。在加半滴溶液时，用搅棒下端承接悬挂的半滴溶液，放人烧杯中混匀。注意:搅棒只能接触溶液，不要接触滴定管尖。 滴定结束后，滴定管中剩余的溶液应弃去，不得将其倒回原瓶，以免玷污整瓶溶液。随即洗净滴定管，然后用蒸馏水充满全管并盖住管口，或用水洗净后倒置在滴定管架上。 图—9 滴定管操作 图—10在烧杯中滴定操作 (二)容量瓶 容量瓶(也称量瓶)是一种细颈梨形的平底瓶(图—11)，带有磨口塞或塑料塞。颈上有标线，表示在所指温度下当液体充满到标线时，液体体积恰好与瓶上所注明的体积相等。容量瓶一般用来配制标准溶液或试样溶液，也可用于定量地稀释溶液。 容量瓶在使用前先要检查其是否漏水。检查的方法是:放人自来水至标线附近，盖好瓶塞，瓶外水珠用布擦拭干净，用左手按住瓶 0塞，右手手指托住瓶底边缘，使瓶倒立 2min，观察瓶周围是否有水渗出，如果不漏，将瓶直立，把瓶塞转动约180后，再倒立过来试一次，检查两次很有必要，因为有时瓶塞与瓶口不是任何位置都密合的。 容量瓶应先洗净。若用水冲洗后还不洁净，可倒入铬酸洗液摇动或浸泡，也可使用洗洁精或肥皂水洗涤。 如用固体物质配制溶液，应先将固体物质在烧杯中溶解后，再将溶液转移至容量瓶中。转移时，要使玻璃棒的下端靠近瓶颈内壁，使溶液沿玻棒缓缓流人瓶中(图—11)，溶液全部流完后，将烧杯轻轻沿玻璃棒上提1—2cm，同时直立，使附着在玻棒与杯嘴之间的溶液流回到杯中，然后离开玻棒。再用蒸馏水洗涤烧杯3次，每次用洗瓶或滴管冲洗杯壁和玻棒，按同样方法将洗涤液一并转入容量瓶中。当加入蒸馏水至容量瓶容量的2,3时，沿水平方向轻轻摇动容量瓶，使溶液混匀。接近标线时，要用滴管慢慢滴加，直至溶液的弯月面与标线相切为止。盖好瓶塞，用左手食指按住塞子，其余手指拿住瓶颈标线以上部分，用右手的全部指尖托住瓶底边缘，将容量瓶倒转，使瓶内气泡上升，并将溶液振荡数次，再倒转过来，使气泡再直升到顶，如此反复数次直至溶液混匀为止(图4—12)。有时，可以把一洁净漏斗放在容量瓶上，将已称试样倒人漏斗中(这时大部分试样可落人容量瓶中)，再用洗瓶吹出少量蒸馏水，将残留在漏斗上的试样完全洗人容量瓶中，冲洗几次后，轻轻提起漏斗，再用洗瓶的水充分冲洗，然后如前操作。 3 图—11 转移溶液入容量瓶的操作 图—12 混匀操作 容量瓶不能久贮溶液，尤其是碱性溶液，它会侵蚀瓶塞使其无法打开。所以配制好溶液后，应将溶液倒人清洁干燥的试剂瓶中贮存，容量瓶不能用火直接加热及烘烤。 容量瓶使用完毕应立即用水冲洗干净。如长期不用，磨口处应洗净擦干，并用纸片将磨口隔开。 (三)移液管 移液管(吸管)用于准确移取一定体积的溶液。通常有两种形状，一种移液管中间有膨大部分，称为胖肚移液管，一般即称为移液管，常用的有5、10、25、50mL等几种;另一种是直形的，管上有分刻度，称为吸量管<或刻度吸管)，常用的有1、2、5、l0mL等多种(图—13)。 有油污的移液管使用前应吸取洗液洗涤。若污染严重，则可放在高型玻璃筒或大量筒内用洗液浸泡。然后用自来水冲洗干净，蒸馏水润洗3遍。使用时，洗净的移液管要用被吸取的溶液润洗3次，以除去管内残留的水分。为此，可倒少许溶液于一洁净而干燥的小烧杯中，用移液管吸取少量溶液，将管横下转动，使溶液流过管内标线下所有的内壁，然后使管直立将溶液由尖嘴口放出。 吸取溶液时，如图—14所示，一般用左手拿洗耳球，右手把移液管插入溶液中吸取。当溶液吸至标线以上时，马上用右手食指按住管口，取出后用滤纸擦干下端，然后使移液管垂直，稍松食指，使液面平稳下降，直至溶液的弯月面与标线相切，立即按紧食指，将移液管垂直放人接受溶液的容器中，管尖与容器壁接触(图—15)，放松食指使溶液自由流出，流完后再等15s左右。残留于管尖内的液体不必吹出，因为在校正移液管时，未把这部分液体体积计算在内。移液管使用后，应立即洗净放在移液管架上。 使用刻度吸管时，应将溶液吸至最上刻度处，然后将溶液放出至适当刻度，两刻度之差即为放出溶液的体积。 图—13 移液管和吸量管 图—14 吸取溶液的操作 图—15 从移液管放出液体 (四)碘量瓶、称量瓶、试剂瓶 1(碘量瓶 滴定通常都在锥形瓶中进行，而溴酸钾法、碘量法(滴定碘法)等需在碘量瓶中进行反应和滴定。碘量瓶是带有磨口玻璃塞和水槽的锥形瓶(图—16)，喇叭形瓶口与瓶塞柄之间形成一圈水槽，槽中加纯水可形成水封，防止瓶中溶液反应生成的气体(Br、I等)22逸失。反应一定时间后，打开瓶塞水即流下并可冲洗瓶塞和瓶壁，接着进行滴定。注意:无论进行称量还是滴定操作时，碘量瓶的磨口玻璃塞应夹于中指与无名指的指缝间，磨口部分应在手背一方，不允许随意放在桌面或其他地方。 2(称量瓶 为了防止称量物在称量过程中吸收空气中水分和二氧化碳，可以将它们放在平底有盖的称量瓶(图—17)中来称量。称量瓶口及盖子的边缘是磨砂的。使用前要洗净，烘干，然后再放称量物。称量瓶的操作方法见《称量方法》。 4 图—16 碘量瓶 图—17 称量瓶 3(试剂瓶 贮存溶液的试剂瓶一般用带有玻璃塞的细口瓶。有些试剂如KMnO、AgN0，等溶液，见光易分解，应保存在棕色的试4 剂瓶中。贮放苛性碱溶液的试剂瓶应该用橡皮塞，如用玻璃塞则放置时间稍久，就会因玻璃被碱腐蚀而使塞与瓶紧紧地粘合在一起而无法开启。注意:试剂瓶只能贮存而不能配制溶液，特别是不可用来稀释浓硫酸和溶解苛性碱，否则由于其产生大量的热而将瓶炸裂，试剂瓶也绝对不能加热。试剂配好以后，应立即贴上标签，注明品名、纯度、浓度及配制日期。长期保存时，瓶口上倒置一个小烧杯以防灰尘侵入。 (五)干燥器 图—18 干燥器及搬移方法图 4-19 打开干燥器的方法 干燥器又称保干器，是进行定量分析时不可缺少的一种器皿，它是用厚玻璃制成的用于保持物品干燥的器皿(图—18)，内盛干燥剂使物品不受外界水分的影响，常用于放置坩埚或称量瓶。干燥器内有一带孔的白磁板，孔上可以架坩埚，其他地方可放置称量瓶等，磁板下面放干燥剂，但不要放得太多，否则会玷污放在磁板上的物品。 干燥剂的种类很多，有无水氯化钙、变色硅胶、无水硫酸钙、高氯酸镁等，浓硫酸浸润的浮石也是较好的干燥剂。各种干燥剂都具有一定的蒸气压，因此在干燥器内并非绝对干燥，只是湿度较低而已。 干燥器盖边的磨砂部分应涂上一层薄薄的凡士林，这样可以使盖子密合而不漏气。 由于涂有凡士林，搬动干燥器时用双手拿稳，应同时用拇指按住其盖，并紧紧握住盖子(图4-18)，以防滑落而打碎。打开干燥器盖时(图4-19)，用左手抵住干燥器身，右手把盖子往后拉或往前推开，一般不应完全打开，只开到能放人器皿为度，关闭时将盖子往前推或往后拉使其密合，不要将打开的干燥器盖放在别的地方。 5