设计性实验

鸡蛋壳中钙含量的测定
1.实验原理(酸碱滴定法)
蛋壳中的碳酸盐能与HCl 发生反应：
CaCO 3＋2HCl=CaCl 2＋CO 2十H 2O
过量的酸可用标准NaOH 回滴,根据实际与CaCO 3反应标准HCl 体积求得蛋
壳中CaO 含量,以CaO 质量分数表示。

按下式计算 （质量分数）。

H C l H C l N a O H N a O H C a O 56.082000100%
c V c V G ω⨯=⨯样品（-）
5.4误差分析
由于盐酸不仅能与蛋壳中的Ca 反应，还能与Mg 反应，所以以CaO 的质量分数
来表征蛋壳中的钙的含量，其实是氧化钙与氧化镁的总含量，有一定的误差。

1分析天平仪器老化，灵敏度不高；
2用滴定时，滴定前无气泡，滴定后存在小气泡导致所测浓度偏大；使得HCl ，
NaOH 浓度标定不准确；
3用移液管移取盐酸时存在误差；
4滴定终点颜色没控制好导致结果不准确;
5滴定完毕，滴定管的读数误差。

6用盐酸加热溶解鸡蛋壳时，盐酸部分挥发，用氢氧化钠回滴时，所用体积减小，
使测得的氧化钙含量偏高。

实验原理( 高锰酸钾法)
鸡蛋壳的主要成分为CaCO3,其次为MgCO3、蛋白质、色素以及少量的Fe 、
Al 。

利用蛋壳中的Ca2+与草酸盐形成难溶的草酸盐沉淀，将沉淀经过滤洗涤分
离后溶解，用高锰酸钾法测定224C O -含量，换算出CaO 的含量，反应如下：
222424Ca C O CaC O +-+==↓ 24244224CaC O H SO CaSO H C O +==+
22244225H C O 2MnO 6H 2Mn +10CO 8H O -++++→↑+
某些金属离子（Ba 2+，Sr 2+，Mg 2+，Pb 2+，Cd 2+
等）与224C O -能形成沉淀对测定Ca 2+有干扰。

1.用高锰酸钾滴定草酸根时，应注意哪些事项？
答： 应该在酸性条件下滴定，还有加入适量硫酸锰混合液。

2 .用（NH 4）2C 2O 4沉淀Ca 2+，为什么要先在酸性溶液中加入沉淀剂，然后在
70~80℃时滴加氨水至甲基橙变黄，使Ca 2C 2O 4沉淀？
答：因为蛋壳中的主要成分为CaCO3,其次为MgCO3，蛋白质、色素以及少量的
Fe 、Al.因此，在酸性溶液中可以确保蛋壳完全溶解，即Ca2+完全存在于溶液中。

现在酸性溶液中加入沉淀剂草酸铵，然后在70-80℃时滴加氨水至甲基橙变黄，
中和溶液中过量的酸，形成草酸钙沉淀，避免其他离子的干扰，减小实验误差。

3.为什么沉淀要洗至无Cl -为止？
答：若溶液中有Cl-离子的存在，当用KMn04酸性的草酸钙溶液时，由于酸性
高锰酸钾具有强氧化性，会将Cl-离子氧化为Cl2,消耗KMn04，从而使KMn04
用量增加，造成实验误差。

EDTA 法
苋菜中草酸的提取及含量测定
实验原理
草酸是一种二元羧酸，是植物体内普遍存在的一种组分，在菠菜、苋菜、生菜等许多蔬菜作物体内都有较高的含量。

从环境毒理学和食品营养学角度看，草酸在蔬菜作物可食部位的大量累积会影响到人类的身体健康。

本实验采用灵敏度较高的比色法测苋菜中草酸含量。

采用722型分光光度计法测定，Fe3 +在pH 值1.8 ～2.5 的KCl- HCl 缓冲液中与磺基水杨酸( SSAL) 和草酸均生成络合物，Fe3 + 和草酸的络合物能使Fe3+与磺基水杨酸的紫色络合物颜色变浅，测定Fe3+的磺基水杨酸络合物的吸光度，随着草酸量的增加而降低，据此可计算出样品中草酸根的含量。

注意事项
1．比色实验的选择：在显色30min后进行比较合适。

2．在比色测定时，都是要以蒸馏水为参比溶液注意不能用1号溶液作为参比。

3．加液时要按顺序加入，分光光度计使用之前要预热。

4．用标准曲线法测草酸含量时注意草酸的浓度要在限行范围内。

5．要使吸光度控制在0.077～0.249，这样才能提高准确度。

6．为了使草酸提取完全，应将苋菜的浆液在70—80℃下水浴加热。

思考题
1. 制草酸待测液时，加入HCl 溶液的目的是什么？
加入盐酸是为了将草酸盐转化为草酸使测量结果更加的准确。

2.为什么要显色30min后才能进行测定？使反应更充分
3.在生活中如何减少蔬菜作物中草酸的含量？
答：只要把菠菜放入开水中煮3分钟，约有80%的草酸溶解在水里，这时捞出菠菜再做菜吃，既可以除去涩味，又能大大减少草酸对人体的危害，菠菜的营养成分损失也不会太大。

4.给实验带来误差的主要因素有哪些？
实验十己二酸的制备
环己醇氧化制备己二酸
实验原理
【操作要点】
1.KMnO4要研细,以利于KMnO4充分反应。

2.环己醇要逐滴加入。

滴加速度不可太快。

否则，因反应强烈放热，使温度急剧升高而难以控制。

3.严格控制反应温度,稳定在43～49℃之间。

4.反应终点的判断：(1)反应温度降至43℃以下。

(2)用玻璃棒蘸一滴混合物点在平铺的滤纸上,若无紫色存在表明已没有KMnO4。

5.用热水洗涤MnO2滤饼时,每次加水量约5～10 ml，不可太多。

6.用浓盐酸酸化时，要慢慢滴加，酸化至pH＝1～3。

7.浓缩蒸发时,加热不要过猛,以防液体外溅。

浓缩至10 ml左右后停止加热，让其自然冷却、结晶。

【注意事项】
1、温度必须控制在规定的范围内，防止氧化反应过于剧烈；
2、无水氯化铝的称量最好在带塞的锥形瓶中进行，操作要迅速，反应要尽量搅拌，使沉在瓶底的氯化铝搅拌起来，与乙酐充分接触，而起到催化剂的作用；
3、酸化过程要充分，使己二酸完全析出。

4、不可用过量的碎冰，因苯乙酮有一定溶解度，用量过多会损失产品；
5、由于最后产品不多，所以可以采用小的蒸馏瓶蒸馏，先用水浴热水蒸出乙醚，再改用加热套蒸苯，最后蒸产品，都应换瓶；
6、滴加乙酐一定要注意，不要过快，由于此反应是放热反应，过快会造成反应物冲出会爆炸等危险，如果反应过急，可停止加料，并用冰水浴冷却，使反应平稳后再滴加；
7.在二氧化锰残渣中含有己二酸钾盐故用碳酸钠溶液把它洗下来。

1制备羧酸采取的都是比较强烈的氧化条件，一般都是放热反应，应严格控制反应温度，否则不但倒影响产率，有时还会发生爆炸事故；
2.环己醇常温下为粘稠液体，可加入适量水搅拌，便于用滴管滴加。

思考题
5、加料时，量过环己醇的量筒能否直接用来量取50%硝酸？
答：量过环己醇的量筒不可直接用来量取50%的硝酸。

因为50%硝酸与残留的环己醇会剧烈反应，同时放出大量的热，这样一来，量取50%硝酸的量不准，而且容易发生意外事故。

6、量过环己醇的量筒为何要加少量温水洗涤？且要将此洗液倒入加料用的滴液漏斗中？
答：实验所用的环己醇的凝固点是21—24℃，因此在室温时是粘稠状的液体，极易残留在量筒里，所以要用温水洗涤量筒，并将其倒入滴液漏斗中，以免造成损失。

另外，环己醇中加少量的水还可以防止滴液漏斗加料时堵塞漏斗的小孔，便于环己醇放尽。

7、用环己醇氧化制备己二酸时，为什么要在回流冷凝管的上端接气体吸收装置？吸收此尾气是用水还是用碱液好？
答：由于环己醇被氧化成己二酸的同时会生成一氧化氮，一氧化氮遇到氧后就转变成有毒的二氧化氮。

故应接上气体吸收装置，除去此尾气避免造成污染和中毒。

由于酸性的NO2在水中溶解度不大，因此用碱液吸收更好。

8、为什么有些实验在加入最后一个物料之前，都要先加热前面的物料(如己二酸制备实验中就得先预热到50—60℃)？
答：不论是吸热反应还是放热反应都需要活化能。

对活化能较高的一些反应(室温时仍达不到其活化能的)，都需通过外部加热供给能量，使其达到所需要的活化能。

9、制备己二酸实验的操作关键是什么？说明其原因？
答：控制环己醇的滴加速度是制备己二酸实验的关键。

因为此反应是一个强放热的反应，所以必须等先加入反应瓶中的少量环己醇作用完全后才能继续滴加。

若滴加太快，反应过于剧烈，无法控制，会使反应液冲出烧瓶造成事故。

滴加太慢，反应进行的缓慢，需要的时间太长。

所以操作时应控制滴加环己醇的速度，维持反应液处于微沸状态。

10、制备己二酸时，你如何控制反应温度？
答：在未加入最后一个物料环己醇之前，先预热反应瓶中的稀硝酸接近沸腾。

在振摇下，慢慢滴加5—6滴环己醇，反应发生同时放出热量。

这时应控制滴加环己醇的速度，维持反应液呈微沸状态，直至滴加完所有的环己醇。

若反应液出现暴沸时，应及时用冷水浴冷却至微沸状态。

注意不能冷却太久，否则，又得重新加热，才能继续发生反应。

11、用硝酸法制备己二酸时，为什么要用50%的硝酸而不用71%的浓硝酸？
答：若用71%的浓硝酸氧化环己醇，反应太剧烈，不易控制。

同时浓硝酸与空气接触，产生大量有刺激性的酸雾，影响操作，故采用50%的硝酸为好。

12、反应完毕后，为什么要趁热倒出反应液、抽滤后得到的滤饼为何要用冰水洗涤？
答：反应刚结束的时候，反应液容易倒出，若任其冷却至室温的话，己二酸就结晶析出，不容易倒出造成产品的损失。

己二酸在冰水中的溶解度比室温时在水中的溶解度要小得多。

为了洗涤己二酸晶体，又减少损失，所以实验中用冰水洗涤滤饼。

13、制备已二酸时，为什么必须严格控制滴加环已醇的速度和反应的温度？
答：该反应为强放热反应，若环已醇的滴加速度太快，反应温度上升太高，易使反应失控；若环已醇的滴加速度过慢，反应温度太低，则反应速度太慢，致使未作用的环已醇积聚起来。

14、用KMnO4法制备已二酸，怎样判断反应是否完全？若KMnO4过量将如何处理？
答：用玻璃棒蘸取少许反应液，在滤纸上点一下，如果高锰酸钾的紫色完全消失，说明反应已经完全。

若KmnO4过量，可用少量NaHSO3还原。

15、在实验过程中为什么必须控制反应温度和环己醇的滴加速度？
答案：因为该反应为放热反应，控制好反应温度和环己醇的滴加速度，其目的均在于反应能在一个较为理想的条件下进行，若反应温度太高，产物中可能会有其他副产物生成（碳键断裂，形成羧酸）温度太低，又阻碍了反应的进行。

16.为什么有些实验在加入最后一个反应物前要预热，而开始滴加时却又不能滴加的太快？反应开始反而可以适当的加快加料速度，原因何在？
答案：预热是为了提供一个适宜的反应条件；
反应开始时速度较慢，若滴加速度过快，会使环己醇积聚，反应进行过程中又释放出大量的热量，不利于得到单一产物；反应开始后，反应速度较快，可以适当的加快滴加的速度，此时环己醇能及时的反应。

3,5-二硝基苯甲酸乙酯的制备
二、实验原理
3,5-二硝基苯甲酸[1]是重要的有机合成中间体，从乙醇析出的3,5-二硝基苯甲酸为淡黄色单斜棱柱状晶体, 熔点205～207℃，几乎不溶于水,微溶于热水(1kg溶于53g沸水)，极易溶于乙醇和冰乙酸，部分溶于乙醚、二硫化碳和苯，易升华。

稳定，有强酸性，腐蚀性等。

高度易燃，要注意远离火源。

3,5-二硝基苯甲酸与乙醇在酸性环境下加热发生酯化反应生成3,5-二硝基苯甲酸乙酯。

也可以使用盐酸，对甲基苯磺酸或氯化亚砜做催化剂来完成酯化。

O2N
NO2
O
O
OH
H2SO4O2N
NO2
O
O
H2O
100o C
三、实验步骤
称取4.5g的3,5-二硝基苯甲酸于干燥的100ml的圆底烧瓶内，加入4.0ml乙醇，再加入几滴浓硫酸，放入几粒沸石，加热至沸，反应回流一小时左右后，反应结束后，冷却至室温，撤去装置。

将馏出物导入冰水中冷却，用碳酸钠溶液调节pH，最后干燥，烘干算产率。

四、思考题
1.加入浓硫酸的作用是什么?
答：催化剂和脱水剂可使反应向生成物的方向移动。