仪器分析实验

实验一 乙酸的电位滴定分析及离解常数的测定一、 实验目的1． 通过醋酸的电位滴定，掌握电位滴定的基本操作和滴定终点的计算方法。

2． 学习测定弱酸常数的原理和方法，巩固弱酸离解平衡的基本概念。

二、 实验原理电位滴定法是在滴定过程中根据指示电位和参比电极的电位差或溶液的pH 值的突跃来确定终点的方法。

在酸碱电位滴定过程中，随着滴定剂的不断加入，被测物与滴定剂发生反应，溶液pH 值不断变化，就能确定滴定终点。

滴定过程中，每加一次滴定剂，测一次pH 值，在接近化学计量点时，每次滴定剂加入量要小到0.10mL ，滴定到超过化学计量点为止。

这样就得到一系列滴定剂用量V 和相应的pH 值数据。

常用的确定滴定终点的方法有以下几种。

（1）绘pH~V 曲线法 以滴定剂用量V 为横坐标，以pH 值为纵坐标，绘制pH~V 曲线。

作两条与滴定曲线相切的45°倾斜的直线，等份线与直线的交点即为滴定终点，如图3-10（a ）所示。

（2）绘△pH/△V ～V 曲线法 △pH/△V 代表pH 的变化值一次微商与对应的加入滴定剂体积的增量（△V ）的比。

绘制△pH/△V ～V 曲线的最高点即为滴定终点[图3-10(b)]。

（3）二级微商法 绘制（2∆pH/△2V）～V 曲线。

（△pH/△V ）～V 曲线上一个最高点，这个最高点下即是2∆pH /△2V 等于零的时候，这就是滴定终点法。

该法也可不经绘图而直接由内插法确定滴定终点[图3-10（c ）]。

确定滴定体积以后，从pH ～V 曲线上查出HAc 被中和一半时（1/2Ve ）的pH 值。

此时，pH=pKa,从而计算出Ka 。

醋酸在水溶液中电离如下：其离解常数为][]][[Ka HAc Ac H -+=当醋酸被中和了一半时，溶液中：[Ac -]=[HAc]，根据以上平衡式，此时Ka=[H +]，即pKa=pH 。

因此，-++⇔AcH HAcpH～V图中12Ve所处的pH值即为pKa，从而可求出醋酸的酸常数Ka。

三、仪器和试剂仪器：pHS-3c型酸度计，电磁搅拌器，pH复合电极，10mL半微量碱式滴定管，100mL小烧杯，10.00mL 移液管，100mL容量瓶。

试剂：0.1mol/LHAc，0.1000mol/LNaOH标准溶液，pH=4.00（25℃）和pH=6.86（25℃）的标准缓冲溶液。

四、实验步骤1．打开酸度计电源开关，预热30min。

接好复合玻璃电极。

2．用pH=6.86（25℃）和pH=4.00(25℃)的缓冲溶液将pHs-3C型酸度计进行两点定位。

3．粗测：准确吸取醋酸试液10.00mL于100mL小烧杯中，再加水约20mL。

放入搅拌磁子，浸入pH复合电极。

开启电磁搅拌器（注意磁子不能碰到电极），用0.1000mol/LNaOH标准溶液进行滴定，1mL读数一次，待到超过化学计量点，初步确定滴定终点。

3. 细测：同上，准确吸取醋酸试液10.00mL于100mL小烧杯中，再加水20.00mL。

放入搅拌磁子，浸入pH复合电极和甘汞电极。

开启电磁搅拌器，用0.1000mol/LNaOH标准溶液进行滴定，滴定开始时每点隔1mL读数一次，在12Vep处和化学计量点附近时间隔0.10mL读数一次，记录每个点对应的体积和pH值。

4．数据处理（1）根据记录的体积和pH值数据，计算各点对应的∆V和∆pH值（2）绘制pH－V和（∆pH/∆V）－V曲线，分别确定滴定终Vep。

（4）二级微商法由内插法确定终点Vep。

（5）计算原始试液中醋酸的浓度，以g.L-1表示。

（6）在pH－V曲线上查出体积相当运12Vep的pH值，即为HAc的电离常数pKa,并与文献值比较（aK文献=1.76×510-），分析产生误差的原因。

（5）∆pH，∆V，∆pH／∆V,2∆pH/∆2V可计算或编程处理。

五、注意事项1．pH复合电极在使用前必须在KCl溶液中浸泡活化24h，电极膜很薄易碎，使用时十分小心。

2．切勿把搅拌磁子连同废液一起倒掉。

六、思考与讨论1．用电位滴定法确定终点与指示剂法相比有何优缺点？2． 当醋酸完全被氢氧化钠中和时，反应终点的pH 值是否等于7？为什么？实验二 啤酒总酸的测定一、目的要求：1、了解电位滴定的特点及应用范围2、掌握啤酒总酸的测定方法 二、实验原理：啤酒中含有各种酸类200种以上，这些酸及其盐类物质控制着啤酒的pH 值和总酸的含量。

(总酸度：所有酸性成分的总量，用每100mL 酒样所消耗的NaOH mmol 数来表示。

)啤酒总酸的检验和控制是十分重要的。

“无酸不成酒”，啤酒中含适量的可滴定总酸，能赋予啤酒以柔和清爽的口感；但总量过高或闻起来有明显的酸味也是不行的，它是啤酒可能发生了酸败的一个明显信号。

国标规定啤酒总酸度应＜2.6mmol/100mL 酒样，在实际生产中则控制在＜2.0mmol/100mL酒样。

本实验利用酸碱中和原理，以NaOH 标准溶液直接滴定啤酒样品中的总酸。

但因为啤酒是含磷酸盐的弱酸性溶液，有较强的缓冲能力，所以在化学计量点处没有明显的突越（如图所示），用指示剂指示的话不能看到颜色的明显变化。

可以用pH 计在滴定过程中随时测定溶液的pH 值至pH =9时即为滴定终点。

即使啤酒颜色较深也不妨碍滴定。

图 3NaOH 滴定啤酒总酸滴定曲线三、仪器与试剂：1、仪器 pH S-3C 型酸度计、pH 复合电极、碱式滴定管、磁力搅拌器2、试剂① 浓度大约为0.1mol/LNaOH 标准溶液 ② 市售啤酒 四、实验步骤：p HV(ml)1、酸度计的调试将酸度计预热30min 。

将pH =6.86(25℃时)的标准缓冲溶液置于塑料烧杯中，放入搅拌子，将复合电极插入标准缓冲溶液中，开动搅拌器，对酸度计进行定位。

再用pH =4.00的标准缓冲溶液校核，使仪器读数与该温度下的文献值相差再±0.02单位之内。

2、样品的处理用倾注法将啤酒来回脱气50次准确移取50.00mL 酒样于100mL 烧杯中置于400C 水浴锅中保温30分钟并不时振摇以除去残余的二氧化碳然后冷却至室温。

3、在烧杯中放入搅拌子，以适当的速度进行搅拌。

用NaOH 标准溶液进行滴定，每加1.0mL NaOH 记录一次pH 值，到pH =8.5时，每0.1mL 记录一次数据，用NaOH 标准溶液滴定至pH =9.00时，记录下所用NaOH 的体积V(mL)，继续滴至pH =9.5止。

根据所得数据绘出NaOH 滴定啤酒总酸的滴定曲线。

4、啤酒总酸的测定由定义可知，总酸度(mmol)=NaOH NaOH V C ⋅⋅2（pH ＝9.00），并判断测定啤酒总酸度是否合格。

五、思考题：1、本实验为什么不能用指示剂法指示终点，而可以用电位滴定法？本实验的误差来源有哪些？ 1、 电位滴定有哪些特点？2、 本实验的误差来源有哪些？实验三 氟离子选择性电极测定几种牙膏中游离氟一、目的要求：学习氟离子选择型电极测定微量F -离子的原理和方法 二、实验原理：氟是人体必需的微量元素之一。

适量的氟可增强牙齿钙的抗酸性，抑制细菌发酵产生酸，能够坚固骨骼和牙齿，预防龋齿；但氟浓度过高，又会影响牙齿和骨骼的发育，出现氟斑牙、氟骨病等慢性氟中毒，甚至会出现恶心、呕吐、心率不齐等急性氟中毒。

如果人体每公斤含氟量达到32~64 mg 就会导致死亡。

含氟牙膏中氟含量较高，且为游离态，所以牙膏中游离氟的检测非常必要。

根据GB8372-2001该标准规定：含氟牙膏总氟量要大于等于牙膏总重的0.04%，并小于等于0.15%；可溶氟或游离氟则必须大于等于0.04%。

氟离子选择性电极是一种以LaF 3单晶膜为敏感膜、NaF+NaCl 为内参比溶液、Ag-AgCl 为内参比电极的电化学传感器。

以氟电极作指示电极，饱和甘汞电极(SCE)为参比电极，同时浸入含氟待测液中组成工作电池Hg ，Hg 2Cl 2|KCl(饱和)||F -待测液|LaF 3|NaF ，NaCl |AgCl ，Ag在待测溶液中加入TISAB ，控制待测溶液离子强度恒定时，电池的电动势与溶液中氟离子浓度的对数呈线性关系。

25℃时，本实验采用GB8372-2001的方法进行测定。

本方法测定的是游离的氟离子浓度，某些高价阳离子(例如三价铁、铝、和四价硅)及氢离子能与氟离子络合而有干扰，应在塑料烧杯内进行测量。

三、仪器与试剂：1、仪器 pH S-3C 型酸度计、氟离子选择性电极、饱和甘汞电极、磁力搅拌器、离心机2、试剂(1) 95mg/L F -离子标准溶液：将分析纯NaF 在1200C 烘干2h ，并冷却。

准确称取NaF （Mr ＝41.99）0.2100g ，用去离子水溶解，移入1L 容量瓶，稀释至刻度，得到95mg/L F -离子标准溶液。

然后存在聚乙烯瓶中待用。

(2) 总离子强度调节缓冲溶液TISAB ：于1000 mL 烧杯中加入500 mL 水和57 mL 冰醋酸，58g NaCl ，12g 二水合柠檬酸钠，搅拌至溶解。

继续滴加50％NaOH 溶液，至溶液pH 值5.0-5.5之间，冷却至室温，并稀释至1000 mL 。

(3) 含氟牙膏3支 四、实验步骤： 1、样品制备从含氟牙膏中称取牙膏50g(精确至0.001g)置于50mL 塑料烧杯中，逐渐加入去离子水搅拌使溶解，转移至250mL 容量瓶中，稀释至刻度，摇匀，分别倒入2个具有刻度的10mL 离心管中，使其重量相等。

在离心机上以2000r/min 的速度离心30min ，冷却至室温。

取其上清液备用。

2、标准溶液的配制分别准确吸取95 mg/L F -离子储备溶液0.50 mL 、1.00 mL 、1.50 mL 、2.00 mL 、2.50 mL ，置于25mL 容量瓶中，加入TISAB2.5mL ，用水稀释至刻度得标准溶液。

3、标准曲线的绘制将配制的标准溶液按浓度由低到高的顺序逐一转移至塑料小烧杯中，将氟离子选择性电极和饱和甘汞电极浸入液面下，并放入搅拌子。

开动搅拌器，调节至合适的速度，搅拌2~3min ，至读数稳定时，读取各溶液的电动势值。

测量结果列表记录。

4、牙膏中游离氟的测定吸取步骤1中所制上清液0.50mL （根据情况而定）置于50mL 容量瓶中，加TISAB 5.0mL ，用去--=F C FRTK Εln --=F C K Εlg 0592.0离子水稀释至刻度，摇匀，转入塑料小烧杯中，以相同的速度进行搅拌，读数稳定后读取其电位值。

五、数据处理：1. 将配制的系列标准溶液所测定的数据，用计算机处理有关数据，以lgc 或为横坐标 ，相应的电位值为纵坐标，绘制标准曲线。

也可在普通坐标纸上作E(m V )－lgC 图.2. 根据牙膏样品所测得的电位值，根据标准曲线的线性方程，计算样品溶液的浓度值，并计算出相应牙膏中游离氟的含量（以质量百分含量表示），并判断各样品中牙膏含氟量是否合格。