实验八 酸碱反应与缓冲溶液

实验目的

1.进一步理解和巩固酸碱反应的有关概念和原理(同离子效应 盐类水解及其影响因素）

2.学习试管实验的一些基本操作

3.学习缓冲溶液的配制及其PH的的测定，了解缓冲溶液的缓冲性能

4.学习酸度计的使用方法

实验原理

1.同离子效应

强电解质兹水中全部解离。弱电解质在水中部分解离。在一定温度下，弱酸弱碱的竭力平衡如下；

HA(ag）+H2O(l)?H3O+(ag)+A-(ag)

B(ag)+H2O(l)?BH+(ag)+OH-（ag）

在弱电解质溶液中，加入弱电解质含有相同离子的强电解质解离平衡向生成弱电解质的方向移动，是弱电解质的接力度下降。这种现象成为：同离子效应。

2.盐类水解

强酸、强碱盐在水中不水解。强酸弱碱盐（如NH4Cl）水解溶液显酸性，强酸弱碱盐（如NaAc）水解溶液显碱性。弱酸弱碱盐（如NaAc）水解溶液的酸碱性取决于强酸弱碱的相对强弱。例如：

Ac-（ag）+H2O（l）?HAc(ag)+OH-（ag)

NH4+(ag)+Ac-(ag)+H2O(l)?NH3·H2O（ag）+HAc（ag）

水解反应时酸碱中和反应的逆反应。中和反应是放热反应水解反应时吸热反应。因此升高温度有利于盐类的水解

3.缓冲溶液

由弱酸（或弱碱）与弱酸（或弱碱）盐（如HAc-NaAc；NH3·H2O-NH4Cl；H3PO4-NaH2PO4；NaHPO4;NaHPO4-Na3PO4等）组成的溶液具有保持溶液PH相对稳定的性质，这类溶液称为缓冲溶液。

由弱酸弱碱盐组成的缓冲溶液的PH可由下列公式计算:

PH=PKg?（HA)-lgc(HA)/c(A-)

由弱酸-弱碱盐组成的缓冲溶液的PH可用下式计算；

PH=14-PKb?（B）+lgc(B)/c(BH)

缓冲溶液的PH可以用PH试纸来测定

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实验：缓冲溶液

一、实验目的

1、加深对缓冲作用原理及性质的理解；

2、掌握缓冲溶液的配制方法及吸量管的使用方法；

3、学会使用pH试纸测定溶液pH值的方法。

二、实验原理

缓冲溶液的配制，主要是根据缓冲溶液pH值的计算公式：    （1）

由于                   

代入（1）式，得                      （2）

当c_A-=c_HA时，则得                        （3）

利用（2）或（3）式可配制具有一定pH值的缓冲溶液，也可以计算一定浓度和体积的共轭酸及其共轭碱溶液配制成的缓冲溶液的pH值。

由（1）式可知，缓冲溶液的pH值由[A^-]/[HA]（即缓冲比）决定，因此稀释时几乎不影响缓冲溶液的pH值，但稀释也是有一定限度的，过度稀释也会使缓冲溶液的pH值升高。

由于缓冲溶液中有抗酸成分和抗碱成分，故加入少量强酸或强碱，其pH值几乎不变。但所有缓冲溶液的缓冲能力都有一定限度，即各具有一定的缓冲容量，如果加入强酸或强碱的量超过了缓冲溶液的缓冲能力时，则将引起溶液pH值的急剧改变，失去了缓冲作用。

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EDTA标准溶液的配制与标定实验报告

EDTA标准溶液的配制与标定

一、实验目的

（1）、掌握EDTA标准溶液的配制与标定方法。

（2）、掌握铬黑T指示剂的应用条件和终点颜色变化。

二、实验原理

EDTA（Na2H2Y）标准溶液可用直接法配制，也可以先配制粗略浓度，再用金属Zn、ZnO、CaCO3或MgSO4· 7H2O等标准物质来标定。当用金属锌标定时，用铬黑T(H3In)做指示剂，在pH=10的款冲溶液中进行，滴定到溶液呈蓝色时为止。滴定反应式：

指示剂反应 Hln2- + Zn2+ = Znln- + H+

滴定反应 H2Y2- + Zn2+ = ZnY2- + 2H+

终点反应 Znln- + H2Y2- ↔ ZnY2- + Hln2- + H+

二、实验注意事项

（1）、称取EDTA和金属时，保留四位有效数；

（2）、控制好滴定速度；

（3）、加热锌溶解时，用表面皿盖住以免蒸发掉。

三、主要仪器与药品

仪器：酸式滴定管、25ml移液管、250ml容量瓶、250ml锥形瓶、250ml烧杯、表面皿。

药品：EDTA二钠盐、金属锌、1:1的氨水、1:1的HCl 、铬黑T指示剂、氨水—NH4Cl缓冲液（PH=10）

四、实验过程及原始数据记录

（1）、称取分析纯EDTA二钠盐1.9g左右，配制成500ml溶液。

（2）、称取0.15～0.2g金属Zn，加入1:1 HCl 5ml，盖好表面皿，使锌完全溶解，用水冲洗表面皿及烧杯内壁，然后将溶液移入250ml容量瓶中，再加水至刻度摇均，用25ml移液管吸此溶液置于250ml锥形瓶中，滴加1:1 氨水至开始出现Zn(OH)2白色沉淀，再加PH=10的缓冲溶液10ml ，加水稀释至100ml ，加入少许（约0.1g）铬黑T指示剂，用待标定的EDTA溶液滴定至溶液由酒红色变为纯蓝色，即为滴定终点。

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            pH计的使用及溶液pH的测定

                 

一、实验目的

1、熟悉pH构造和测定原理

2、掌握用pH计测定溶液pH步骤

二、实验原理

1、pH计内部构造，如图所示：

 

2、pH计原理：

   玻璃电极使用前，必须在水溶液中浸泡，使之生成一个三层结构，即中间的干玻璃层和两边的水化硅胶层。浸泡后的玻璃膜示意图：

 

水化硅胶层具有界面，构成单独的一相，厚度一般为0.01～10 μm。在水化层，玻璃上的Na+与H+发生离子交换而产生相界电位。

水化层表面可视作阳离子交换剂。溶液中H+经水化层扩散至干玻璃层，干玻璃层的阳离子向外扩散以补偿溶出的离子，离子的相对移动产生扩散电位。两者之和构成膜电位。

将浸泡后的玻璃电极放入待测溶液，水合硅胶层表面与溶液中的H+活度不同，形成活度差，H+由活度大的一方向活度小的一方迁移， 平衡时：

H⁺溶液== H⁺硅胶

E内 = k1 + 0.059 lg( a2 / a2’）

E外 = k2 + 0.059 lg(a1 / a1’）

a1 、 a2   分别表示外部试液和电极内参比溶液的H⁺活度；     

a’1 、 a’2  分别表示玻璃膜外、内水合硅胶层表面的H⁺活度；

k1 、 k2  则是由玻璃膜外、内表面性质决定的常数。

由于玻璃膜内、外表面的性质基本相同，则k1=k2 ， a’1 = a’2

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EDTA标准溶液的标定和水的硬度测定

（四川农业大学生命科学与理学院（625014）应用化学09-2 王雨20096824 ）

【摘 要】本实验利用络合滴定法分别标定了EDTA标准溶液、测定了自来水的硬度。

首先，以CaCO3为基准物质、钙指示剂指示滴定终点标定了EDTA标准溶液的浓度，得到其平均浓度为0.01592 mol·L-1。再以铬黑T为指示剂、用标定后的EDTA测定了水的总硬为12.61±0.01（°），以钙指示剂为指示剂测得水的钙硬为9.46±0.01（°），

则有镁硬为3.15±0.01（°）。

【关键词 】EDTA ；标定 ；水 ；硬度

1引言

EDTA是乙二胺四乙酸或其二钠盐的简称（缩写为H4Y或Na2H2Y·2H2O），由于前者的溶解度小，通常用其二钠盐配制标准溶液。尽管EDTA可制得纯品，但EDTA具有与金属离子配位反应普遍性的特点，即使是水和试剂中的微量金属离子或器壁上溶出的金属离子也会与EDTA反应，故通常仍用间接法配制标准溶液。一般先配成浓度约为0.01mol·L-1的溶液，再用基准物质来标定，常用的基准物质是Zn、ZnO、CaCO3、Bi、Cu、MgSO47H2O、Hg、Ni、Pb等。本实验控制pH在12~13的酸度下，以钙指示剂指示终点滴定，用CaCO3作为基准物质进行滴定。

首先，所加钙指示剂与少量Ca2+反应，形成具有“足够”稳定性的酒红色配合物，滴定过程中滴加的EDTA与游离的Ca2+配位形成更稳定的（与指示剂配合物比较）配合物，最后EDTA再夺取指示剂配合物中的Ca2+而指示剂游离出来，溶液呈现出指示剂自身（在一定pH范围）的纯蓝色而显示终点。其相关反应：

HIn2- （纯蓝色）+ Ca2+CaIn-（酒红色） +H+

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.水泥中MgO、CaO、Al2O3、Fe2O3含量的测定

一、实验目的

1、学习复杂物质分析的方法。

2、掌握尿素均匀沉淀法。

二、实验原理

本实验采用硅酸盐水泥，一般较易为酸所分解。

试样经 HCl 溶液分解、HNO3 氧化后，用均匀沉淀法使 Fe(OH)3，Al(OH)3 与 Ca2+，Mg2+分离。以磺基水杨酸为指示剂，用 EDTA 络合滴定 Fe3+；以 PAN 为指示剂，用 ZnSO4 标准溶液返滴定法测定Al。Fe、Al 含量高时， 对 Ca2+，Mg2+测定有干扰。可以用尿素分离 Fe，Al 后，再用钙指示剂或铬黑T通过络合滴定来测定 Ca2+，Mg2+含量。

三、主要实验试剂和仪器

试剂：EDTA溶液 铜标准溶液（0.02mol/L） 盐酸 浓硝酸 NH4Cl氨水 尿素

指示剂：磺基水杨酸（100g/L） 溴甲酚绿 PAN 铬黑T GBHA

缓冲溶液：氨水—NH4Cl缓冲溶液（PH=10）

六次甲基四胺缓冲溶液（PH=4~5）

仪器：容量瓶 烧杯 锥形瓶 酸性滴定管

四、实验步骤

1、EDTA溶液的标定

移取 10.00ml Cu2+ 标准溶液于250mL锥形瓶中，加入5mLPH为3.5的缓冲溶液和35mL蒸馏水，加热至80℃，加入4滴PAN指示剂，趁热用待标定的EDTA溶液滴定至溶液由红色变为绿色，即为终点，记下消耗EDTA溶液的体积。平行滴定3次，计算 EDTA 的准确浓度。

2、Fe2O3、Al2O3、MgO和CaO的测定

（1）试样处理

准确称取 2 g 水泥试样于 250 mL 烧杯中，加入 8 g NH4Cl，用 一端平头的玻璃棒压碎块状物，仔细搅拌 20 min 搅拌均匀。加入 12 mL 浓 HCl 溶液，使试样全部润湿，再滴加浓 HNO38 滴，搅拌均匀，盖上表面皿，置于电炉上加热30min，直至无黑色或灰色的小颗粒为止。取下烧杯，稍冷后加热水 40 mL，搅拌使盐类溶解。冷却后，连同沉淀一起转移到 500 mL 容量 瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀后放置2 小时，使其澄清。然后用洁净干燥的虹吸管吸取溶液于洁净干燥的 400 mL烧杯中保存，作为测定 Fe、Al、Ca、 Mg 等元素之用。

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分 析 报 告

分析内容：水中物质的检测

及分析方法

分析地点：实验室

一、概述

   工业水中含有各种无机物和有机物，此外还含有悬浮颗粒物，微生物等。地下水中的化学物质的来源可分为天然的和人为的污染的两个方面，大体上来自下列一些渠道： 

   1、地面水溶解大气中的各种气体如：CO₂、SO₂ 、SO₃等 

   2、降水净化了大气，同时将大气中的尘粒，污染气体转移到水中， 另外海风、海雾挟带着海盐粒子吹到大陆，使沿海或海岛降水中NaCl和MgCl₂浓度比内陆降水要高得多。   

   3 现代工农业生产活动及人类的生活活动向水体排放了许多污染物质，这些污染物质有： 

a 耗氧性污染物（有机物和还原性无机物）。 

b 植物营养物（含氮、磷、钾、碳的无机、有机污染物）会造成水体富营养化 。

c 石油类。

d 有毒有机污染物（如酚、卤代烃、氯代苯、有机氯杀虫剂、有机磷杀虫剂等）。

e 有毒无机物(如氰化物、硫化物、重金属等)。

    上述污染物进入水体，其浓度超过了水体本身的自净能力，就会使水质变坏，对膜造成污染，进而影响膜的使用寿命。

    地表水和地下水中的主要成分是Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺、K⁺、SO₄^2-、Cl^-、HCO^3-、SiO₃^2-、即所谓八大基本离子，地表水还含有数十种痕量成分，多数元素浓度在 ppt~ppb 量级。实际上环境水的水质标准比其背景值含量要高得多。

海水所含主要元素是Cl、Na、Mg、S、Ca、K、Br等其余30多个元素的平均含量多在ppm以下,有些元素的浓度也是在ppt~ppb量级。

工业废水和生活污水是在被利用水资源基体成分的基础上，增加了某些污染物质的含量，情况千差万别，我们应充分了解所测水样的性质及含污染物的种类和数量，只有把握了被监测分析水质的化学成分，我们才能估计各个监测分析方法的适应性，以便正确地加以选择， 同时根据资料我们才可能判断测定结果是否合理。

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