1、化学实验化学实验 与分析实训分析实训（一）（一）指指 导导书书能源与动力工程系 应用化学教研室 编沈 阳 工 程 学 院二零一零年- 1 -目 录实验室基础知识与基本要求 2实验一 水中酸度的测定 6实验二 水中碱度的测定 8实验三 水的总硬度的测定：高硬度水测定 10实验四 水的总硬度的测定：低硬度水测定 12实验五 水中钙的测定 14实验六 水中铁的测定 16实验七 水中全固形物测定 18实验八 水中化学耗氧量的测定 20实验九 实际水样水质检查 22- 2 -实验室基础知识与基本要求1. 化学试剂 （1）化学试剂的分类 化学试剂的种类很多，其分类和分类标准也不尽一致。我国化学试剂的标准有
2、国家标准(GB)、化工部标准(HG)及企业标准(QB)。试剂按用途可分一般试剂、标准试剂、特殊试剂、高纯试剂等多种；按组成、性质、结构又可分无机试剂、有机试剂。且新的试剂还在不断产生，没有绝对的分类标准。我国国家标准是根据试剂的纯度和杂质含量，将试剂分为五个等级，并规定了试剂包装的标签颜色及应用范围。（2）化学试剂的取用、存放 实验中应根据不同的要求选用不同级别的试剂。化学试剂在实验室分装时，一般把固体试剂装在广口瓶中，把液体试剂或配制的溶液盛放在细口瓶或带有滴管的滴瓶中，把见光易分解的试剂或溶液(如硝酸银等)盛放在棕色瓶内，每一试剂瓶上都贴有标签，上面写有试剂的名称、规格或浓度(溶液)以及日
3、期，在标签外面涂上一层蜡来保护它。 1）固体试剂的取用规则 用干净的药勺取用，用过的药勺必须洗净、擦干后才能再使用。 试剂取用后应立即盖紧瓶盖。 多取出的药品，不要再倒回原瓶。 一般试剂可放在干净的纸或表面皿上称量。具有腐蚀性、强氧化性或易潮解的试剂不能在纸上称量，应放在玻璃容器内称量。 有毒药品要在教师指导下取用。 2）液体试剂的取用规则 从滴瓶中取用时，要用滴瓶中的滴管，滴管不要触及所接收的容器，以免玷污药品。装有药品的滴管不得横置或滴管口向上斜放，以免液体流人滴管的胶皮帽中。 从细口瓶中取用试剂时，用倾注法。将瓶塞取下，反放在桌面上，手握住试剂瓶上贴标签的一面，逐渐倾斜瓶子，让试剂沿着洁
4、净的瓶口流人试管或沿- 3 -着洁净的玻璃棒注入烧杯中。取出所需量后，将试剂瓶口在容器上靠一下，再逐渐竖起瓶子，以免遗留在瓶口的液体滴流到瓶的外壁。 在试管里进行某些不需要准确体积的实验时，可以估算取用量。如用滴管取，1cm3 相当于多少滴，5cm 3 液体占一个试管容量的几分之几等。倒人试管里的溶液的量，一般不超过其容积的 1/3。 定量取用时，用量筒或移液管取。3）特殊化学试剂(汞、金属钠、钾 )的存放 汞：汞易挥发，在人体内会积累起来，引起慢性中毒。因此，不要让汞直接暴露在空气中，汞要存放在厚壁器皿中，保存汞的容器内必须加水将汞覆盖，使其不能挥发。玻璃瓶装汞只能至半满。 金属钠、钾：通常
5、应保存在煤油中，放在阴凉处，使用时先在煤油中切割成小块，再用镊子夹取，并用滤纸把煤油吸干，切勿与皮肤接触，以免烧伤，未用完的金属碎屑不能乱丢，可加少量酒精，令其缓慢反应掉。2. 实验室安全（1）在进入实验室前必须阅读实验室相关规定。并严格遵守有关规定。（2）了解实验室的主要设施及布局，主要仪器设备以及通风实验柜的位置、开关和安全使用方法。熟悉实验室水、电、气（煤气）总开关的地方，了解消防器材（消火栓、灭火器等） 、紧急急救箱、紧急淋洗器、洗眼装置等的位置和正确使用方法以及安全通道。（3）做化学实验期间必须穿实验服（过膝、长袖） ，戴防护镜或自己的近视眼镜（包括戴隐形眼镜者） 。长发（过衣领）必
6、须扎短或藏于帽内，不准穿拖鞋。（4）严禁将任何灼热物品直接放在实验台上；严禁随意混合化学药品。（5）取用化学试剂必须小心，在使用腐蚀性、有毒、易燃、易爆试剂（特别是有机试剂）之前，必须仔细阅读有关安全说明。使用移液管取液时，必须用洗耳球。（6）使用或产生危险和刺激性气体、挥发性有毒化学品的实验必须在通风柜中进行。- 4 -（7）实验室所有的药品不得携带出室外。用剩的有毒药品要还给指导教师。一切废弃物必须放在指定的废物收集器内。（8）一旦出现实验事故，如灼伤、化学试剂溅撒在皮肤上，应即时用药处理或立即用冷水冲洗，被污染的衣服要尽快脱掉。（9）实验室是大学生进行化学知识学习和科学研究的场所，必须严
7、肃、认真。在化学实验室进行实验不允许嬉闹、高声喧华，也不允许带耳机边听边做实验。禁止在实验室内吃食品、喝水、咀嚼口香糖。实验后，吃饭前，必须洗手。（10）使用玻璃仪器必须小心操作，以免打碎、划伤自己或他人。（11）实验后要将实验仪器清洗干净，关好水、电、气开关和做好清洁卫生。实验室备有公用手套供学生使用。（12）实验结束后，由指导老师签字，方可离开实验室。（13）任何有关实验安全问题，皆可询问指导老师。发生事故，必须立即报告，即时处理。3. 溶液及其配制 （1）一般溶液：一般溶液常用以下三种方法配制。 1）直接水溶法：对一些易溶于水而不易水解的固体试剂，如 KNO3，KCl，NaCl 等，先算
8、出所需固体试剂的量，用台秤或分析天平称出所需量，放人烧杯中，以少量蒸馏水搅拌使其溶解后，再稀释至所需的体积。若试剂溶解时有放热现象，或以加热促使其溶解的，应待其冷却后，再移至试剂瓶或容量瓶，贴上标签备用。 2）介质水溶法：对易水解的固体试剂如 FeCl3、SbCl 3、BiCl 3等，配制其溶液时，称取一定量的固体，加入适量的酸(或碱)使之溶解。再以蒸馏水稀释至所需体积，摇匀后转入试剂瓶。在水中溶解度较小的固体试剂，如固体 I2，可选用 KI 水溶液溶解，摇匀转入试剂瓶。 3）稀释法： 对于液态试剂，如盐酸、硫酸等，配制其稀溶液时，用量筒量取所需浓溶- 5 -液的量，再用适量的蒸馏水稀释。配制
9、硫酸溶液时，需特别注意，应在不断搅拌下将浓硫酸缓缓倒入盛水的容器中，切不可颠倒操作顺序。易发生氧化还原反应的溶液(如 Sn2+、Fe 2+溶液)，为防止其在保存期间失效，应分别在溶液中放人一些 Sn 粒和 Fe 粉。见光容易分解的要注意避光保存，如 AgNO3、KMnO 4、KI等溶液应贮于棕色容器中。（2）标准物质标准物质(reference material，RM)的定义表述为：已确定其一种或几种特性，用于校准测量器具、评价测量方法或确定材料特性量值的物质。目前，中国的化学试剂中只有滴定分析基准试剂和 pH 基准试剂属于标准物质。基准试剂可用于直接配制标准溶液或用于标定溶液浓度。标准物质的
10、种类很多，实验中还会使用一些非试剂类的标准物质，如纯金属、药物、合金等。 （3）标准溶液 标准溶液是已确定其主体物质浓度或其他特性量值的溶液。化学实验中常用的标准溶液有滴定分析用标准溶液、仪器分析用标准溶液和 pH 测量用标准缓冲溶液。其配制方法如下。（4）由基准试剂或标准物质直接配制 用分析天平或电子天平准确称取一定量的基准试剂和标准物质，溶于适量的水中，再定量转移到容量瓶中，用水稀释至刻度。根据称取的质量和容量瓶的体积，计算它的准确浓度。（5）标定法 很多试剂不宜用直接法配制标准溶液，而要用间接的方法，即标定法。先配制出近似所需浓度的溶液，再用基准试剂或已知浓度的标准溶液标定其准确浓度。
11、（6）缓冲溶液 许多化学反应要在一定的 pH 值条件下进行。缓冲溶液就是一种抵御少量强酸、强碱和水的稀释而保持体系 pH 基本不变的溶液。- 6 -实验一 水中酸度的测定（6 学时）1. 实验目的（1）了解甲基橙酸度和酚酞酸度的意义。（2）学会水中酸度的测定的方法。2. 实验基本原理以酚酞作指示剂，用 NaOH 标准溶液滴定至 pH=8.3 的酸度，称为酚酞酸度，又称为总算度；以甲基橙作指示剂，用 NaOH 标准溶液滴定至 pH=4.44.5 的酸度，称为甲基橙酸度。前者包括强酸和弱酸，后者只包括较弱的酸，一般为无机酸。3. 主要实验仪器及药品碱式滴定管、锥形瓶、酚酞指示剂（1%乙醇溶液 m/
12、V）、甲基橙指示剂（0.1%水溶液）、氢氧化钠标准溶液（0.1 mol/L）等。4. 基本内容（1）水中甲基橙酸度的测定；（2）水中酚酞酸度的测定。5. 实验步骤（1）水中甲基橙酸度的测定取适量水样（一般 1025 mL）置于 250 mL 锥形瓶，用无 CO2水稀释至 100 mL，加2 滴甲基橙指示剂，用 NaOH 标准溶液滴定至溶液由橙红变为桔黄为终点，记录 NaOH 标准溶液的用量 V1。（2）水中酚酞酸度的测定- 7 -另取适量水样置于 250 mL 锥形瓶，用无 CO2水稀释至 100 mL，加4 滴酚酞指示剂，用 NaOH 标准溶液滴定至溶液刚变为浅红色为终点，记录 NaOH 标
13、准溶液的用量 V2。6. 数据处理水中甲基橙酸度、酚酞酸度（即总酸度）w 1和 w2（mmol/L）按下式计算：w1=（cV 1*1000）/Vw2=（cV 2*1000）/V式中：c-NaOH 标准溶液的浓度，mol/L；V1甲基橙指示剂时，消耗 NaOH 标准溶液的体积，mL；V2酚酞指示剂时，消耗 NaOH 标准溶液的体积，mL；V水样体积，mL。7. 实验注意事项（1）水样中含有 Fe、Mn、Al 等可氧化或易水解离子时，反应速率低，且易生成沉淀，导致滴定终点时指示剂褪色，故应在加热后滴定。（2）水样中游离氯会使甲基橙指示剂褪色，可在滴定前加入少量 0.1 mol/L 硫代硫酸钠溶液加
14、以去除。- 8 -实验二 水中碱度的测定（6 学时）1. 实验目的（1）了解酚酞碱度和全碱度的意义。（2）学会水中碱度第一法和第二法测定的方法。2. 实验基本原理以酚酞作指示剂，用 H2SO4标准溶液滴定至 pH=8.3 的酸度（由红色到无色），称为酚酞碱度。以甲基橙（或甲基红-亚甲基蓝）作指示剂，第一法以酚酞（第一终点）和甲基橙（第二终点）作指示剂；第二法以酚酞（第一终点）和甲基红-亚甲基蓝（第二终点）作指示剂测得碱度，称为全碱度。甲基橙终点为pH=4.44.5；甲基红-亚甲基蓝终点为 pH=5.0。3. 主要实验仪器及药品酸式滴定管、锥形瓶、移液管、酚酞指示剂（1%乙醇溶液 m/V）、甲基
15、橙指示剂（0.1%水溶液）、甲基橙-亚甲基蓝指示剂（0.125 g 甲基红和 0.085 g亚甲基蓝研细混匀溶于 100 mL95%乙醇）、H 2SO4标准溶液（0.05 mol/L）等。4. 基本内容（1）水中碱度的测定（第一法）；（2）水中碱度的测定（第二法）。5. 实验步骤（1）第一法1）取 100 mL 水样置于 250 mL 锥形瓶，加 23 滴酚酞指示剂，此时若无色，按- 9 -下一步进行。若显红色，用硫酸标准溶液滴定至恰好无色，记录硫酸标准溶液的用量 a。2）在上述锥形瓶中加2 滴甲基橙指示剂，继续用硫酸标准溶液滴至橙黄色为止，记下第二次硫酸消耗体积 b（不包括 a）。（1）第二
16、法1）取 100 mL 水样置于 250 mL 锥形瓶，加 23 滴酚酞指示剂，此时若无色，按下一步进行。若显红色，用硫酸标准溶液滴定至恰好无色，记录硫酸标准溶液的用量 a。2）在上述锥形瓶中加2 滴甲基橙-亚甲基蓝指示剂，继续用硫酸标准溶液滴至由绿色变为紫色为止，记下第二次硫酸消耗体积 b（不包括 a）。6. 数据处理水中酚酞碱度和全碱度 w1和 w2（mmol/L）按下式计算：w1=（c H2SO4*2*a*1000）/Vw2= cH2SO4*2*(a+b)*1000/V式中：a第一终点时消耗硫酸标准溶液的体积，mL；b第二终点时消耗硫酸标准溶液的体积，mL；V水样体积，mL。7. 实验注意事项（1）如不特殊说明，通常所说碱度指全碱度 AT。
