仪器分析经典实验及练习题 超实用.docx

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仪器分析经典实验及练习题超实用

实验报告要求包括以下内容：

一、实验目的

二、实验原理

三、实验用品及仪器

四、实验步骤

五、实验结果分析

实验一：

紫外可见分光光度计测量高锰酸钾溶液

1、KMnO4储备液配制

称取1.6g高锰酸钾固体，置于烧杯中溶解，1000ml的容量瓶中定容，浓度约为0.01mol•L-1。

2、KMnO4标液配置

用吸量管移取上述高锰酸钾溶液1.0、2.0、3.0mL，分别放入三个50mL容量瓶中，加水稀释至刻度，充分摇匀，各溶液KMnO4浓度分别为0.2、0.4、0.6mmol/L。

（教师取xmL放入50mL容量瓶，定容，供学生测定浓度xmmol/L）

3、KMnO4溶液的绘制分子吸收光谱

（1）将配制好的各浓度的KMnO4溶液，用1cm比色皿，以蒸馏水为参比溶液（注意：

测定吸收曲线时，每次改变波长后都要用参比液调T为0，及100）

在440~580nm波长范围内，每隔10nm测一次吸光度，在最大吸收波长附近，每隔5nm测一次吸光度（440，450，……515，520，525，530，535……570，580）。

0.2mmol/L

入

A0.2

A0.4

A0.6

入

A0.2

A0.4

A0.6

入

A0.2

A0.4

A0.6

440

500

535

450

510

540

460

515

550

470

520

560

480

525

570

490

530

580

（3）在坐标纸上，以波长λ为横坐标，吸光度A为纵坐标，绘制A和λ关系的吸收曲线。

从吸收曲线上选择最大吸收波长λmax，并观察不同浓度KMnO4溶液的λmax和吸收曲线的变化规律。

（4）吸收曲线的制作

1）在最大吸收峰处（λmax），测定0.2、0.4、0.6mmol/L的吸光度，绘制浓度与吸光度的吸收曲线。

2）测定未知浓度液体的吸光度值，通过工作线查出浓度值。

实训项目二：

邻二氮菲分光光度法测定微量铁

实训目的：

1、掌握用邻二氮菲显色法测定铁的原理及方法。

2、学习吸收曲线和工作曲线的绘制，掌握适宜测量波长的选择。

3、学习分光光度计的使用方法。

一、原理

1、邻二氮菲（phen）和Fe2+在pH3～9的溶液中，生成一种稳定的橙红色络合物Fe（phen）32+，铁含量在0.1～6μg·mL-1范围内遵守比尔定律。

其吸收曲线如图所示。

显色前需用盐酸羟胺或抗坏血酸将Fe3+全部还原为Fe2+，然后再加入邻二氮菲，并调节溶液酸度至适宜的显色酸度范围。

有关反应如下：

2Fe3++2NH2OH·HC1＝2Fe2++N2↑+2H2O+4H++2C1－

2、用分光光度法测定物质的含量

一般采用标准曲线法，即配制一系列浓度的标准溶液，在实验条件下依次测量各标准溶液的吸光度（A），以溶液的浓度为横坐标，相应的吸光度为纵坐标，绘制标准曲线。

在同样实验条件下，测定待测溶液的吸光度，根据测得吸光度值从标准曲线上查出相应的浓度值，即可计算试样中被测物质的质量浓度。

二、实训内容

（一）溶液的配置

1、铁标准储备液的配置（10ug/ml）

0.1g/L称取0.8634gNH4Fe（SO4）2·12H2O于烧杯中，加少量水和20mL的6MHCl溶液，溶解后，定量转移到1L容量瓶中，加水稀释至刻度，摇匀，得到100ug/ml的储备液，然后再吸取10ml定容100ml容量瓶，就得到10ug/ml的工作液。

（提前配置）

怎么来的？

铁的原子量为55.58，NH4Fe（SO4）2·12H2O的分子量为482.18，这样称量0.08634g的十二水合硫酸铁铵就相当于称量了0.1g的铁；如果六水合或者二十四水合，称量的量就不一样了。

2、盐酸羟胺水溶液或者抗坏血酸溶液（10%）、邻二氮菲（0.15%），醋酸钠1M（现用现配）。

10g/（10+90ml水），0.15g/0.15+100ml水，8.293g/8.293+100ml水。

3、系列铁标准溶液的配置

取6个50ml容量瓶进行编号，分别加入10ug/ml铁标准溶液0、2、4、6、8、10ml（0、0.4、0.8、1.2、1.6、2ug/ml），然后加入1ml盐酸羟胺溶液/抗坏血酸溶液，2ml邻二氮菲溶液，5ml的NaAc溶液，每加入一种试剂都要初步混匀，再加另一种试剂。

然后定容，放置十分钟。

4、教师取xml的铁标准溶液，放入50ml的容量瓶中，分别加入1ml盐酸羟胺/抗坏血酸溶液，2ml邻二氮菲溶液，5ml的NaAc溶液。

定容，放置10分钟待测。

（二）吸收曲线的绘制

在分光光度计上，用1cm吸收池，以试剂空白溶液为参比，在440~560nm之间，以0.4ug/ml（编号2）标准液测定吸收波峰，每隔10nm测定一次待测溶液的吸光度A，（440，450……500、505、510、515，520，525，530，540，550，560nm），以波长为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制吸收曲线，从而选择测定铁的最大吸收波长。

（508nm，520nm）

0.4ug/ml

入

A

入

A

入

A

440

500

535

450

510

540

460

515

550

470

520

560

480

525

570

490

530

580

注意：

测定吸收曲线时，每次改变波长后都要用参比液调T为0，及100。

（三）标准曲线的绘制

以空白为参比，在选定波长下测量各溶液的吸光度。

以铁含量为横坐标，以相应的吸光度为纵坐标，绘制标准曲线。

（四）试样中铁含量的测定

在相同条件下测量吸光度，由标准曲线计算试样中微量铁的质量浓度。

实训项目三：

水溶液pH的测定

一、用NaOH标准溶液对食醋试液进行电位滴定，通过测量工作电池的电动势随加入滴定剂体积的变化情况，绘制批pH–V工作曲线、确定滴定终点。

再根据滴定剂的浓度、终点消耗滴定剂的体积和试液的取用量，求出食醋的总酸度。

二、药品及标准液制备

滴定分析仪器、酸度计、玻璃电极、饱和甘汞电极、电磁搅拌器、草酸标准溶液（0.1000mol•L-1）、NaOH溶液（0.1mol•L-1，准确浓度待标定）、食醋（0.05g•mL-1）。

1、草酸标准溶液的配置

1.2607g（草酸分子量126.07）溶于100ml容量瓶中，得到0.1M的标准液。

2、NaOH溶液的配置

称量0.4g的NaOH（分子量是40），溶于100ml的小烧杯中，得到0.1M的待测液。

3、5.00mL食醋试液→100mL容量瓶→定容→摇匀。

三、操作

1、标定NaOH溶液（0.1mol•L-1，准确浓度待标定），因为氢氧化钠和二氧化碳反应了，或者和二氧化硅反应了。

准确吸取草酸标准溶液5.00mL（0.1M），置于100mL烧杯中，加30mL水，放入搅拌子。

将待标定的NaOH溶液装入滴定管中，液面调至0.00mL处，开动搅拌器，开始滴定。

测量在加入NaOH溶液0、1、2直至10mL后各个点的溶液电位值，判断发生pH突跃时所需NaOH溶液的体积范围，△E1的最大值即为滴定终点。

（草酸为二元弱酸，H2C2O4+2NaOH=Na2C2O4+2H2O）

先粗判：

将NaOH溶液装入滴定管中，液面调至0.00mL处，开动搅拌器，开始滴定。

初步判断发生pH突跃时所需NaOH溶液的体积范围（10ml）。

再精判：

在精测时，开始以每隔0.5ml来计量，快到达突跃的时候以0.10mL（3-4滴）为体积增量来加入NaOH溶液，即测量加入8.00、8.10、8.20…直至10.00、10.10、10.20、10.30mLNaOH溶液时各点的电位值。

记录每次加入滴定剂后的总体积V和对应的电位值E，计算出连续增加的电位值△E1和△E1之间的差值△E2。

△E1的最大值即为滴定终点，终点后再继续记录一、二个电位值。

记录

V/mL

pH

V/mL

pH

V/mL

pH

计算NaOH标准滴定溶液的浓度：

c（NaOH）=

式中c（NaOH）——NaOH标准滴定溶液的实际浓度mol·L-1；

V——标定消耗NaOH溶液的体积mL；0.1000——草酸标准溶液浓度mol·L-1；5.00——草酸标准溶液的体积mL。

2、NaOH标准液标定食醋的浓度

5.00mL食醋试液→100mL容量瓶→定容→摇匀

吸取试液10.00mL→100mL烧杯→30mL蒸馏水→电位滴定

先粗判：

将NaOH溶液装入滴定管中，液面调至0.00mL处，开动搅拌器，开始滴定。

初步判断发生pH突跃时所需NaOH溶液的体积范围。

再精判：

在精测时，开始以每隔0.5ml来计量，快到达突跃的时候以0.10mL（3-4滴）为体积增量来加入NaOH溶液。

V/mL

E/mV/pH

V/mL

E/mV/pH

V/mL

E/mV/pH

计算食醋的总酸度（以HAc的质量浓度计）

ρ（HAc）=

，式中

c（NaOH）——NaOH标准滴定溶液的实际浓度mol·L-1；

V——测定消耗NaOH标准滴定溶液的体积L；60.06—HAc的摩尔质量g/mol；

——食醋试液的体积mL。

问题：

（1）在标定NaOH溶液浓度和测定食醋的总酸度时，为什么都采用了粗测和精测两个步骤？

为什么在离化学计量点较远时，每次加入较多的滴定剂，而接近化学计量点时，每次仅加入0.10mL滴定剂？

（2）试以计算法求出滴定终点时消耗滴定剂的体积，并与滴定曲线法比较其准确性？

第一章紫外-可见分光光度法

概念:

1分子吸收光谱、Lamber-Beer定律、原子吸收光谱

1、分子吸收光谱：

若用一连续的电磁辐射照射样品分子，将照射前后的光强度变化转变为电信号并记录下来，就可得到光强度变化对波长的关系曲线，即为分子吸收光谱。

吸收曲线可以作为物质定性分析的依据之一。

2、Lamber-Beer定律：

当一束单色光通过含有吸光物质的溶液后，溶液的吸光度A与吸光物质的浓度C及吸收层厚度L成正比。

3、原子吸收光谱：

蒸气中基态原子对光源发出的该原子的特征窄频辐射产生共振吸收，其吸光度在一定范围内与蒸气中基态原子数相关。

填空题：

紫外可见分光光度计部件组成，如何调零

1、紫外可见分光光度计：

光源-----单色器-----样品室-----检测器-----显示。

2、将空白液及待测液分别导入比色杯3／4处，用擦镜纸擦干净外币，放入样品室，将空白管对准光路。

在暗箱盖开启状态下调节零点调节器，使读数盘指针指向“0”处。

盖上暗箱盖调节“100”调节器，读数盘指针指向“100”处，指针稳定后逐步拉出样品滑竿分别读出测定管的光密度值，并记录。

3、每次改变波长/入射波长后都要用空白液调节透光率，用KMnO4溶液的绘制分子吸收光谱，以蒸馏水为空白溶液。

4、运用紫外可见分子吸收光谱时，在最大吸收波长处溶液的吸光度对浓度的变化反映最明显，所以往往在最大吸收波长处运用朗伯比尔定律进行浓度分析，研究结果相对误差小。

5、邻二氮菲分光光度法测定微量铁，显色前需用盐酸羟胺或抗坏血酸将Fe3+全部还原为Fe2+，然后再加入邻二氮菲显色，进行测定。

简述题：

一、偏离Lambert--BeerLaws的原因（溶液的吸光度A与吸光物质的浓度C之间是通过原点的一条直线，但是当溶液浓度较高时，会出现弯曲现象）

1.由于非单色光引起的偏离，仪器越精密，单色光越好。

2.溶液本身的化学和物理因素引起的偏离

（1）溶液介质不均匀引起的，乳浊液、胶体、悬浊液。

（2）溶液中的副反应发生而引起的，反应条件影响显色反应。

（3）当浓度C>10^-2mol/L，粒子之间会发生作用，导致偏离。

二、原子吸收发光谱法与紫外-可见分光光度法的比较

1．相同点：

（1）都属于吸收光谱；

（2）遵守郎伯-比尔定律A=KC；（3）仪器基本组成相同：

光源、单色器、吸收池、检测器；（4）测量过程基本相同。

2．不同点：

（1）吸收机理不同

（2）光源不同；（3）仪器各部件排列顺序不同。

辨析题：

1、邻二氮菲分光光度法测定微量铁，用蒸馏水做空白液。

（）

2、如果仅待测物与显色剂的反应产物有色，而待测物与显色剂均无色，可用纯溶剂（或蒸馏水）作参比溶液。

（）

3、紫外分光光度计用氢灯做光源，可见分光光度计用阴极灯做光源。

（）

4、当一束平行光通过含有吸光物质的溶液后，溶液的吸光度A与吸光物质的浓度C及吸收层厚度L成正比。

（）

第二章电化学分析技术

概念:

电位分析法、直接电位法、电位滴定法、电位滴定法、参比电极、指示电极

1、电位分析法：

利用一个指示电极（其电位与被测物质浓度有关）和参比电极（其电位保持恒定），与试液组成电池，根据电池的电动势或电极电位来分析待测物质浓度（活度）的方法，称为电位分析。

包括直接电位法和电位滴定法。

2、直接电位法：

根据被测物的浓度与电位的关系，直接测量电池的电动势对浓度进行分析，根据能斯特方程，计算待测物质的含量。

通过测量滴定过程中电池电动式的突变确定滴定终点。

3、电位滴定法：

在滴定过程中通过测量电位变化以确定滴定终点的方法，和直接电位法相比，电位滴定法不需要准确的测量电极电位值。

4、参比电极：

与被测物质无关，电位已知且稳定，提供测量电位参考的电极，称为参比电极。

5、指示电极：

在电化学分析过程中，电极电位随溶液中待测离子活（浓）度的变化而变化，并指示出待测离子活（浓）度的电极称为指示电极。

填空题：

1、电位分析法包括直接电位法和电位滴定法。

2、在电化学分析过程中，利用指示电极和参比电极组成电池。

3、在利用酸度计标定NaOH溶液浓度和测定食醋的总酸度时，采用了粗测和精测两个步骤。

简述题：

在标定NaOH溶液浓度和测定食醋的总酸度时，为什么都采用了粗测和精测两个步骤？

先粗测，大致确定所需标准液体的体积范围。

再精测，在离化学计量点较远时，每次加入较多的滴定剂，记录E值，或者pH值，而接近化学计量点时，每次仅加入0.10mL滴定剂就需要记录E，这样确定出来的滴定终点更加准确。

辨析题：

1、离子选择性电极是常用的指示电极也称为膜电极，以测量或指示溶液中的离子活度（浓）的电极。

发生的反应是离子交换过程，不是氧化还原反应。

（）

2、参比电极与被测物质浓度有关，电位随着待测物浓度的变化而变化。

（）

计算题：

1、玻璃电极｜H+（α=X）‖饱和甘汞电极构成电池，当缓冲液电池溶液pH=4，25℃用毫伏计测得此溶液的电动势为0.209V。

当缓冲溶液由三种未知溶液代替时，测得电位值

（1）0.312V、

（2）0.088V、（3）-0.017V，试计算每种未知液的pH。

（提示：

应用公式E=K+0.0592pH）

2、玻璃电极｜H+（α=X）‖饱和甘汞电极构成电池，当缓冲液电池溶液pH=4，25℃用毫伏计测得此溶液的电动势为0.209V，当缓冲液电池溶液pH=5.74，25℃用毫伏计测得此溶液的电动势为0.312V，当缓冲液的电位值为

（1）0.088V、

（2）-0.017V，试计算每种未知液的pH。

（提示：

应用公式E=K+a*pH，毫伏计的指示探头可能老化，a为未知数）。

色谱法技术

概念:

基线、色谱峰、（色谱）峰高、峰宽

1、基线：

只有纯的流动相（没有样品）经过检测器时记录下的信号-时间曲线称为基线。

稳定的基线是一条水平直线。

2、峰高：

从色谱峰顶到基线的垂直距离用h表示，高度与组分的浓度相关，是定量的依据。

3、峰宽：

色谱峰两侧拐点之间的距离称为峰宽W，峰高一半处峰的宽度称为半峰宽W1/2。

4、峰面积A：

色谱峰与基线之间所围成的面积称为峰面积，用A表示，是色谱定量分析的基本依据。

填空题：

1、流动相是气体，称为气相色谱法；流动相是液体，称为液相色谱法；流动相是超临界流体，称为超临界流体色谱法。

2、理想峰的面积A=1.065*h*W1/2（近似等腰三角形）。

3、色谱峰两侧拐点之间的距离称为峰宽W，峰高一半处峰的宽度称为半峰宽W1/2。

简述题：

色谱法的特点

1、分离效率高。

例如毛细管气相色谱柱30--50m其理论塔板数可以到7万--12万。

而毛细管电泳柱一般都有几十万理论塔板数的柱效，至于凝胶毛细管电泳柱可达上千万理论塔板数的柱效。

分离效率远远高于其他分离技术如蒸馏、萃取、离心等方法。

2、应用范围广。

他几乎可用于所有化合物的分离和测定，无论是有机物、无机物、低分子或高分子化合物，甚至有生物活性的生物大分子也可以进行分离和测定。

3、分析速度快。

一般在几分钟到几十分钟就可以完成一次复杂样品的分离和分析。

近来的小内径、薄液膜、短毛细管柱比原来的方法提高速度5--10倍。

4、样品用量少。

用极少的样品就可以完成一次分离和测定。

5、灵敏度高。

例如可以分析几纳克的样品，FID可达10^-12g/s，ECD达10^-13g/s；检测限为10^-9g/L和10^-12g/L的浓度。

6、分离和测定一次完成。

可以和多种波谱分析仪器联用。

7、易于自动化，可在工业流程中使用。

辨析题：

1、在相同色谱条件下，如果标准物质与被测样品中某色谱峰的保留值一致，可初步判断二者可能是同一种物质。

（）

2、在色谱分析中，可在样品中加入已知标准物质：

若某一峰明显增高，可认为此峰代表该物质。

（）

3、无纯物质进行对照分析时，可利用文献中相同条件下的相对保留值进行比较进行定性分析。

（）

4、fi绝对校正因子在实际应用中很难，因为同一检测器对等量的不同物质具有不同的响应值，相同量的同一物质在不同的检测器上响应信号也不相同。

（）

5、fi绝对校正因子在实际应用中很难，引入fi/相对校正因子，相对校正因子，它能把混合物中不同组分的锋面面积校正为相当于某一标准物质的峰面积。

（）