分析化学实验思考题(3)

2019-03-22 08:44

4. 滴定为什么要在缓冲溶液中进行?如果没有缓冲溶液存在,将会导致什么现象发生? 答:EDTA滴定分析中采用的标准滴定溶液是Na2H2Y,在滴定过程中发生如下反应:

H2Y2- + Ca2+ = CaY2- +2H+ H2Y2- + Mg2+ = MgY2- +2H+ 可以看出,随着滴定的进行,溶液的酸度逐渐增加,EDTA的酸效应逐渐增强即αY(H)副反

,,?Y?8,滴定反应不完全,不能准确滴应系数增大,导致KCaY逐渐减小,致使lgcKM、KMgY定。为此要达到准确滴定的目的必须严格控制溶液的酸度,故需要加入缓冲溶液。

5. 本实验所使用的EDTA,应该采用何种指示剂标定?最合适的基准物质是什么?

答:考虑到标测一致,消除在测定与标定时,所用指示剂不同造成的系统误差,指示剂均选用相同的,如铬黑T;基准物质选择尽量选用与待测组分相同或者与待测的主成份相同的物质,本实验选用碳酸钙消除系统误差。

6. 在测定水的硬度时,先于三个锥瓶中加水样,再氨性缓冲液,加……,然后再一份一份地滴定,这样好不好?为什么?

答:不能这样进行操作,因为没有对试样进行预处理,影响滴定结果,终点容易返色。 原因:①水样需要进行煮沸出去二氧化碳,放臵一段时间后样品溶液会再次吸收二氧化碳,影响测定;②在配位滴定中使用的金属离子指示剂在溶液中容易发生氧化变质现象,所以不能久臵。应该分别逐份进行测定。

(平行移取数份水样,如果不加热,再一份一份的处理是不影响测定的。)

7. 写出以 mg·L-1表示水的总硬度的计算公式,并计算本实验中水样的总硬度。

答:

?CaCO?3cEDTAVEDTAMCaCO3V水样

cEDTA:mol?L-1,VEDTA:mL,V水样:L式中

L-1 ?CaCO—水的硬度,单位 mg·

3cEDTA—EDTA标准滴定溶液的浓度,mol/L;

VEDTA—消耗的EDTA标准滴定溶液的体积,mL;

V水样—水样的体积,L

8. 络合滴定法与酸碱滴定法相比,有那些不同点?操作中应注意那些问题? 答:络合滴定法与酸碱滴定法相比有如下不同点:

(1)络合滴定反应速度较慢,故滴定速度不宜太快;

(2)络合滴定法干扰大(在络合滴定中M有络合效应和水解效应,EDTA有酸效应和

共存离子效应),滴定时应注意消除各种干扰;

(3)络合滴定通常在一定的酸度下进行,故滴定时应严格控制溶液的酸度。

8. 日常生活中对水的硬度要求是多少?属于什么水质类型?

答:我国生活饮用水规定,总硬度以 CaCO3计,不得超过450 mg?L-1。折合成CaO的含量为252 mg?L-1,为25.2°,属于硬水。

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10. 如何合理选择基准试剂及指示剂?

答:基准试剂尽量做到与待测组分或者样品的主成份一致即标测一致,从而消除系统误差;指示剂变色范围要全部或者部分落在滴定突跃范围内,尽量避免封闭、僵化和氧化变质现象,金属指示剂及其金属指示剂与金属离子形成的配合物的颜色差别大即对比度大从而保证指示剂颜色变色敏锐。

11 为什么水样要进行酸化?如果不酸化即使加热煮沸会出现什么现象?

酸化的目的是为了除去水中的二氧化碳,采用加盐酸后加热煮沸的方式除去。 水样若不酸化,尽管也同样加热煮沸,还会导致滴定终点提前变色,且返色严重。 (比如通常消耗30mL左右EDTA,结果在15mL左右就开始变色,到达终点后放置一会儿就返色,再滴定再返色,一直重复下去,10多次后还是没有稳定的终点。提醒注意: 去离子水在除去二氧化碳的时候由于水中没有离子,所以就不必加酸,直接加热煮沸即可。)

12. 我国常采用的硬度单位是什么?各国硬度之间的换算关系?如何划分水的硬度? http://www.51fish.cn/Article_Show.asp?ArticleID=152

我国采用mmol×L-1 或mg×L-1 (CaCO3)为单位表示水的硬度。1升水中含有10 mgcao(或者相当于10 mgcao)称为1度。

各国硬度之间的换算关系一览表硬度单位 1mmol·L-1 1德国硬度 1英国硬度 1法国硬度 1美国硬度 1mmol·L-1 1.00000 0.1783 0.14240 0.09991 0.009991 德国硬度 英国硬度 7.0220 1.2521 1.0000 0.7015 0.07015 5.6080 1.0000 0.7987 0.5603 0.05603 法国硬度 10.010 1.7848 美国硬度 100.10 17.848 14.255 10.000 1.0000 1.4255 1.0000 0.10000 水质硬度分类:

软水就是硬度小于8的水,如雨水,雪水,纯净水等;

硬度大于8的水为硬水,如矿泉水,自来水,以及自然界中的地表水和地下水等。水质硬度分类如下:0~4 o 很软水; 4~8o 软水;8~16o 中等硬水;16~30o 硬水;> 30o 很硬水

13. 测定水硬采用EBT指示剂时终点颜色如何变化 ?? 终点颜色一定强调是纯蓝色,近终点时后慢滴定、细观察,描述其过程变化:加入EBT指示剂后,溶液成玫瑰红色(酒红色),随着EDTA加入颜色逐渐变成紫色(跨度较大)—紫蓝色(跨度较大类似紫药水的颜色)—蓝紫色(差1d终点)——纯蓝色(终点,在太阳光下午绿色)——绿蓝色(过量1d,再过量绿色加深)。

若水样中存在Fe3+,Al3+等微量杂质时,可用三乙醇胺进行掩蔽,Cu2+、Pb2+、Zn2+等重金属离子可用Na2S或KCN掩蔽。

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实验六、混合溶液中铅铋含量的测定

1. 描述连续滴定Bi3+、Pb2+过程中,锥形瓶中颜色变化的情形,以及颜色变化的原因。

答:Bi3+首先与指示剂形成紫红色配合物,当用EDTA滴定至化学计量点附近时,EDTA与指示剂配合物发生配位臵换反应而导致溶液颜色的变化,由紫红色转化为亮黄色,即为测定Bi3+的终点。在滴定Bi3+后的溶液中,调节溶液的pH为5~6,此时,Pb2+与指示剂二甲酚橙形成紫红色配合物,用EDTA滴定至溶液颜色由紫红色转化为亮黄色,即为测定Pb2+的终点。

2. 为什么不用NaOH、NaAc或者NH3·H2O,而用六亚甲基四胺调节pH到5~6?

答:测定金属离子Pb2+的适宜的滴定酸度pH到5~6,按照缓冲溶液的选择原则选择:所需要控制的溶液的酸度应该在pKa ± 1范围内,NaOH、NH3·H2O不符合要求,单从pKa分析

,可以NaAc和六亚甲基四胺缓冲液体系,但是NaAc与Pb2+生成Pb(Ac)3-,?Pb(Ac)增大,KPbY减少,影响反应的完全程度

3. 滴定Bi3+、Pb2+离子时溶液酸度各控制在什么范围?怎样调节?为什么?

答:调节混合液的pH=1.0,以二甲酚橙为指示剂,用EDTA标准溶液滴定Bi3+。在此条件下,Pb2+不能被滴定。Bi3+首先与指示剂形成紫红色配合物,当用EDTA滴定至化学计量点附近时,由紫红色转化为亮黄色,即为测定Bi3+的终点。在滴定Bi3+后的溶液中,调节溶液的pH为5~6,此时,Pb2+与指示剂二甲酚橙形成紫红色配合物。

4. 本实验中,能否先在pH=5~6的溶液中测定Pb2+和Bi3的合量,然后再调整pH?1时测定Bi3+的含量?

答:不能,Bi3+的适宜酸度在pH≈1,如果pH过高达到5~6就会产生水解无法定量。在Bi3+-Pb2+混合溶液中,首先调节溶液pH≈1, 以二甲酚橙为指标剂测定Bi3+,然后将酸度调整到pH=5~6测定Pb2+,从而分别测定出两种离子的含量。

实验七、重铬酸钾滴定法测定铁

l. K2Cr2O7为什么可以直接称量配制准确浓度的溶液?

答:(1) 物质具有足够的纯度;(2) 物质组成与化学式应完全符合;(3) 稳定;(4) 具有较大的摩尔质量。

2. 分解铁矿石时,为什么要在低温下进行?如果加热至沸会对结果产生什么影响

答:因为需要用浓盐酸溶解铁矿石,FeCl3挥发能力强,当加热至沸时易挥发损失,所以须在低温下锥形瓶中进行。(在锥形瓶中比在烧杯中能防止挥发)

3. SnCl2还原Fe3+的条件是什么?怎样控制SnCl2不过量?

答:甲基橙指示SnCl2还原Fe3+的原理是:Sn2+将Fe3+还原完后,过量的Sn2+可将甲基橙还原为氢化甲基橙而褪色,不仅指示了还原的终点,Sn2+还能继续使氢化甲基橙还原成N,N-二甲基对苯二胺和对氨基苯磺酸,过量的Sn2+则可以消除。再溶液中加入一滴甲基橙,再滴加SnCl2溶液,当溶液由橙变红,再慢慢滴加SnCl2至溶液变为淡粉色,再摇几下直至粉色褪去。如刚加入SnCl2红色立即褪去,说明SnCl2已经过量,可补加1滴甲基橙,以除去稍过量的SnCl2,此时溶液若呈现粉红色,表明SnCl2已不过量。

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在还原Fe3+时HCl溶液浓度应控制在4 mol/L,若大于6 mol/L,Sn2+会先将甲基橙还原为无色,无法指示Fe3+的还原反应。HCl溶液浓度低于2 mol/L,则甲基橙褪色缓慢。

4. 以K2Cr2O7基准溶液滴定Fe2+时,加入H3PO4的作用是什么?

答:滴定反应为:6 Fe2++Cr2O72-+14H+ →6 Fe3++2 Cr3++7H2O;滴定突跃范围为0.93 ~ 1.34V,使用二苯胺磺酸钠为指示剂时,由于它的条件电位为0.85V,因而需加入H3PO4使滴定生成的Fe3+生成无色的Fe(HPO4)2-而降低Fe3+/ Fe2+电对的电位,使突跃范围变成0.71~1.34V,指示剂可以在此范围内变色,同时也消除了FeCl4-黄色对终点观察的干扰。

5. 本实验中甲基橙起什么作用?

答:甲基橙指示SnCl2还原Fe3+的还原终点,同时消除过量的Sn2+。

实验八、碘量法测定铜盐中铜的含量

1. 碘量法测定铜合金中的铜时,为什么常要加入NH4HF2?为什么临近终点时加入NH4SCN或KSCN?

答:因为Fe3+能氧化I-,对测定有干扰,但可加入NH4HF2掩蔽。NH4HF2是一种很好的缓冲溶液,因HF的Ka=6.6×10-4,故能使溶液的pH值控制在3.0~4.0之间。

近终点时加入硫氰酸盐,将CuI转化为溶解度更小的CuSCN沉淀,把吸附的碘释放出来,使反应更为完全。硫氰酸盐应在接近终点时加入,否则SCN-会还原大量存在的I2,致使测定结果偏低。

OO2+-? 0.159V,?0.545V2. 已知 E /Cu E CuI /I 为什么本实验Cu能使I离子氧化为I2?

答:因为在弱酸溶液中,Cu2+与过量的KI作用,生成CuI沉淀,同时析出I2。电势比EI2/I-高的氧化性物质,可在一定条件下,用I-还原,然后用硫代硫酸钠标准溶液滴定释出的I2。

3. 碘量法测定铜为什么要在弱酸性介质中进行? 而用K2Cr2O7标定Na2S2O3溶液时却要先加入5mL 6 mol·L-1 HCl 溶液,而用Na2S2O3溶液滴定时却要加入100mL水稀释,为什么? 答:碘量法测定铜溶液的pH值一般应控制在3.0~4.0之间,酸度过低,Cu2+易水解,使反应不完全,结果偏低,而且反应速率慢,终点拖长;酸度过高,则I-被空气中的氧氧化为I2(Cu2+催化此反应),使结果偏高。在碱性溶液中,I2与S2O32-将发生歧化反应生成HOI及IO3-。在强酸性溶液中,硫代硫酸钠溶液会发生分解。

K2Cr2O7标定Na2S2O3溶液时,由于K2Cr2O7与I-的反应在强酸性溶液中反应,所以先加入5mL 6 mol·L-1 HCl 溶液,有利于反应速度加快,但酸度过大,I-离子容易被空气氧化。所以酸度一般要控制在 0.4 mol·L-1 较为合适。

定量析出I2后, I2与S2O32-的滴定反应在中性或弱酸性介质中进行,滴定前要进行稀释,这样即可以降低酸度,使I-离子被空气氧化的速度减慢,避免析出过多的I2,又可使Na2S2O3分解作用减小;而且稀释后Cr3+的绿色减弱,便于终点观察。

4. 如果用Na2S2O3标准溶液测定铜矿或铜合金中的铜,用什么基准物质标定Na2S2O3溶液的浓度最好?以K2Cr2O7标定Na2S2O3溶液时,终点的亮绿色是什么物质的颜色?

答:采用纯铜标定Na2S2O3溶液浓度最好,因为基准物质与待测样品主成分含量相同,即标测一致,消除系统误差。

用K2Cr2O7基准物质标定Na2S2O3溶液的浓度的时候,在弱酸溶液中,Cu2+与过量的KI作用,生成CuI沉淀,同时析出I2,析出的I2以淀粉为指示剂,用Na2S2O3标准溶液滴

2??-3? 14

定产生I-:I2+2 S2O32-→2I-+ S4O62-,生成的I-与K2Cr2O7反应:Cr2O72-+6 I-+14H+→2Cr3++3I2+7H2O,终点的亮绿色即为Cr3+的颜色。

5. 溶解胆矾试样时,为什么加H2SO4溶液?能否用HCl溶液呢?

答:加入硫酸是为了防止Cu2+水解,HCl中的Cl-容易与Cu2+形成配合物。

6. 实验中加入的碘化钾及硫氰酸盐的作用是什么?

答:碘化钾三个作用:KI既是Cu2+的还原剂(Cu2+→Cu+),又是Cu+是沉淀剂(Cu+→CuI),还是I2的配位剂(I2→I3-)。KI增加可以促进KI 与Cu2+ 可逆反应加快进行,与I2 生成I3-离子防止I2挥发损失。 硫氰酸盐的作用:

CuI沉淀强烈吸附I-3,又会使结果偏低。通常的办法是近终点时加入硫氰酸盐,将CuI转化为溶解度更小的CuSCN沉淀,把吸附的碘释放出来,使反应更为完全。硫氰酸盐应在接近终点时加入,否则SCN-会还原大量存在的I2,致使测定结果偏低。

实验九、氯化物中氯含量的测定

1.莫尔法测氯时,为什么溶液的pH须控制在6.5~10.5?若存在铵离子,溶液的pH应控制在什么范围,为什么?

答:莫尔法测氯时滴定必须在中性或弱碱性溶液中进行。在酸性介质中,铬酸根将转化为重铬酸根,溶液中铬酸根的浓度将减小,指示终点的铬酸银沉淀过迟出现,甚至难以出现。若碱性太强,则有氧化银沉淀析出。

若有铵盐存在,溶液的pH需控制在6.5~7.2之间。最高pH值下降,因为在高的pH值溶液中,NH4+转化为NH3,会与Ag+络合,影响测定结果,使结果偏高。 2.以K2CrO4为指示剂时,指示剂浓度过大或过小对测定有何影响? 答:指示剂的用量对滴定有影响,一般以5 × 10-3 mol?L-1为宜。若太大将会引起终点提前,且本身的黄色会影响终点的观察;若太小又会使终点滞后,都会影响滴定的准确度。

3. K2CrO4指示剂指示滴定终点的原理?

答:滴定终点的原理是: 在中性或弱碱性溶液中,以K2CrO4为指示剂,以AgNO3标准溶液进行滴定。由于AgCl沉淀的溶解度比Ag2CrO4小,因此,溶液中首先析出AgCl沉淀。当AgCl定量沉淀后,过量1滴AgNO3溶液即与CrO42-生成砖红色Ag2CrO4沉淀,指示滴定达到终点。

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