苯甲酸红外吸收光谱 高效液相色谱 库伦滴定法 利用紫外吸收光谱 气相色谱填充柱的柱效 重铬酸甲滴定.docx

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苯甲酸红外吸收光谱高效液相色谱库伦滴定法利用紫外吸收光谱气相色谱填充柱的柱效重铬酸甲滴定

用重铬酸钾电位滴定硫酸亚铁溶液

一、实验目的

1.学习电位滴定的基本原理和操作

2.熟悉酸度计的使用方法

二、实验原理

电位滴定法定义:

是根据滴定过程中指示电极电位的突跃来确定滴定终点的一种滴定分析方法。

与

直接电位法的区别：

定量参数不同；与化学滴定法的区别：

确定滴定终点方法不同。

重铬酸钾

法电位滴定硫酸亚铁铵溶液中亚铁离子含量

测定原理:

用K2Cr2O7滴定Fe2+,其反应式如下

Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr2++6Fe3++7H2O

利用铂电极作指示电极,饱和甘汞电极作参比电极,与被测溶液组成工作电池。

在滴定过程中,随着滴定剂的加入,铂电极的电极电位发生变化。

在化学计量点附近铂电极的电极电位产生突跃,从而确定滴定终点。

实验装置如右图

三、仪器与试剂

酸度计移液管（10ml）磁力搅拌器铂电极

量筒（10ml）饱和甘汞电极酸式滴定管0.010mol/LK2Cr2O7标准溶液硫酸亚铁铵溶液二苯胺

四、实验内容和步骤

用移液管准确移取10ml0.1mol/L硫酸亚铁铵溶液于烧杯中，加入1.5mol/LH2SO4溶液20ml，加水至约50ml，将饱和甘汞电极和铂电极插入溶液中，放入转子，开动搅拌器，然后用K2Cr2O7标准溶液滴定，待到达滴定终点时仪器停止工作，记录仪器最终现实的数据，重复操作两次，计算硫酸亚铁铵溶液的准确浓度。

五、数据记录和结果分析

电位滴定数据记录表

V/ml

9.952

9.991

9.936

E/mV

682.7

659.1

668.5

c/

0.016637

0.016704

0.016610

取平均值c=0.016650

六、思考题

1.为什么氧化还原滴定可以用铂电极作指示电极？

答：

在氧化还原滴定中，Fe2+在阳极发生氧化反应，失去电子，电子通过电极和导线传递到阴极，Cr2O72-在正极得到电子被还原，发生还原反应，所以产生了电流。

在这个过程中铂电极并不参与任何化学反应。

铂的性质极其稳定，不易被氧化，所以用它作指示电极。

2.指示剂的变色与滴定突跃的电位变化是否一致？

答：

在化学滴定中二苯胺的条件电位为0.85V，而滴定反应的滴定突跃范围为0.93~1.34V，实验中用3mol/L的H2SO4溶液降低了Fe3+/Fe2+电对的电位指示剂可以在该范围内变色。

从化学滴定两次平行滴定的数据（4.89ml和4.90ml）可以看出指示剂的变色与滴定突跃的电位变化不是太一致的。

但由于操作较精准使得实验结果数据相差不大，几乎一致。

高效液相色谱柱柱效测定

一、实验目的

1．了解高效液相色谱仪的基本结构和工作原理

2．学习高效液相色谱仪的使用

3．学习、掌握液相色谱柱柱效测定方法

二、基本原理

高效液相色谱法是以液体作为流动相的一种色谱分析法，它亦是根据不同组分在流动相和固定相之间的分配系数的差异来对混合物进行分离的。

气相色谱中评价色谱柱柱效的方法及计算理论塔板数的公式同样适合于高效液相色谱，即：

式中：

tR为组分的保留时间

Y1/2为色谱峰的半峰宽度

Y为色谱峰的峰底宽度

三、仪器和试剂

1．仪器1：

KLC321型高效液相色谱仪（紫外检测器）

2．5μl微量进样器

3．试剂：

①甲苯、萘、联苯、甲醇、正己烷等均为分析纯

②纯水重蒸馏水

4标准贮备液

⑴标准贮备液配制含甲苯苯萘联苯各1000.g/mL的正己烷溶液，备用。

⑵标准溶液用上述贮备液配制含甲苯萘联苯各10g/mL的正己烷溶液，混合备用。

四、实验条件

1．色谱柱1长15cm，内径4.6mm，装填10m的C-18烷基键合固定相

2．流动相甲醇:

水（85:

15），流量1.2ml/min

3．紫外光度检测器波长254nm，灵敏度0.08

4．进样量3ul

五、实验步骤

1．根据实验条件和实验录像指导，按KLC321仪器操作步骤将仪器调节至进样状态，待仪器流路及电路系统达到平衡，色谱工作站之“采样系统”基线平直时，即可进样。

2．分别吸取5μl甲酯、混合液，并用色谱工作站记录色谱数据，同时记录色谱数据文件名。

3．用色谱工作站之“数据处理”系统处理数据文件并记录所需数据。

六、数据记录及处理

单位：

min

已知出峰顺序为甲苯萘联苯

组分

次数

/min

起点时间

落点时间

峰宽Y

n/块*

甲苯

1

4.505

4.355

4.738

0.383

2214

2

4.508

4.348

4.783

0.435

1718

3

4.495

4.050

4.353

0.303

3521

平均值

4.503

4.251

4.623

0.374

2319

萘

1

4.998

4.840

5.315

0.475

1771

2

5.007

4.848

5.343

0.495

1637

3

4.985

4.820

5.330

0.510

1529

平均值

4.997

4.836

5.329

0.493

1644

联苯

1

6.185

5.980

6.455

0.475

2713

2

6.203

5.903

6.443

0.540

2111

3

6.162

5.303

5.837

0.534

2130

平均值

6.183

5.729

6.245

0.516

2297

七、思考题

1、由本实验计算出的各组分理论塔板数说明什么问题？

答：

说明不同物质在同一色谱柱上的理论塔板数不同。

2、紫外光度检测器是否适用于检测所有有机化合物，为什么？

答：

不能，因为不是所有有机物都有紫外吸收。

紫外吸收只针对于有共扼体系的物质，而有机物不都是具有共扼体系。

库仑滴定法标定重铬酸钾溶液的浓度

一、实验目的

1．学习库仑滴定和永停法指示终点的基本原理；

2．学习库仑滴定的基本操作技术。

二、实验原理

化学分析法所用的标准溶液大部分是借助于另一种标准物质作基准，而基准物的纯度、使用前的预处理（如烘干、保干或保湿）、称量的准确度、以及滴定时对终点颜色变化的目视观察等等，无疑对标定的结果都有重要影响。

利用库仑滴定法通过电解产生纯物质与标准溶液反应，不但能对标准溶液进行标定，而且由于利用近代电子技术可以获得非常稳定而精度很高的恒电流，同时，电解时间也易精确记录，因此可以不必使用基准物质，而可避免上述以基准物标定时可能引入的分析误差，提高标定的准确度。

如对Na2S2O3 、KMnO4、KIO3和亚砷酸等标准溶液，都可采用库仑滴定法进行标定。

本实验是在H2SO4介质中，以电解Fe溶液产生的Fe粒子标定K2Cr2O7溶液。

在工作电极上以恒电流进行电解，发生下列反应：

阳极Fe ====Fe2++2e

阴极2H+＋2e ====H2

工作阴极置于隔离室（玻璃套管）内，套管底部有一微孔陶瓷芯，以保持隔离室内外的电路畅通，这样的装置避免了阴极反应对测定的干扰。

阳极产物I2与Na2S2O3溶液发生作用：

3Fe2+＋K2Cr2O7 ====Cr3+＋3Fe3+

由于上述反应，在化学计量点之前溶液中没有过量的I2，不存在可逆电对，因而两个铂指示电极回路中无电流通过，当继续电解，产生的Fe2+全部与的K2Cr2O7作用完毕，稍过量的Fe即可与Fe3+离子形成Fe／Fe3+ 可逆电对，此时在指示电极上发生下列电极反应：

指示阳极Fe====Fe2++2e

指示阴极2H+＋2e====H2

由于在两个指示电极之间保持一个很小的电位差（约200mV），所以此时在指示电极回路中立即出现电流的突跃，以指示终点的到达。

正式滴定前，需进行预电解，以清除系统内还原性干扰物质，提高标定的准确度。

本实验采用江苏电分析仪器厂生产的KLT-1型通用库仑仪进行测定，仪器装置如图1、图2所示。

其工作原理是：

1．终点方式选择控制电路：

指示电极由用户自己选用，其中有一铂片，电位法和电流法指示时共用，面板设有“电位、电流”“上升、下降”琴键开关，任用户根据需要选择。

指示电极的信号经过放大器进行放大，然后经微分电路输出一脉冲信号到触发电路，推动开关执行电路去带动继电器使电解回路吸合、释放。

2．电解电流变换电路：

由电压源，隔离电路及跟随电路组成。

电解电流大小可通过变换射极电阻大小获得，电解电流共有5mA、10mA、50mA三档，由于电解回路与指示回路的电流是分开的，故不会产生电解对指示的干扰。

3．电量积算电路：

该电路包括电流采样电路、V－f转换电路及整型电路、分频电路等组成部分。

积分精度可达0.2～0.3％，能满足一般通用库仑分析的要求。

4．数字显示电路：

该电路全采用CMOS集成复合块，数码管是4位LED显示。

三、仪器与试剂

1．仪器

1）KLT-1型通用库仑仪（江苏电分析仪器厂）

2）配套电解池

3）磁力搅拌器

4）刻度移液管、量筒、烧杯等

2．试剂

1）电解液Fe＋H2SO4

2）待测K2Cr2O7溶液

四、实验步骤

1．仪器准备

接通电源，打开仪器预热10min。

将电解池清洗干净，量取硫酸铁电解液70mL置于电解池中，放入搅拌磁子，将电解池放在电磁搅拌器上。

2．将电极系统装在电解池上（注意铂片要完全浸入试液中），在铂丝阴极隔离管中用滴管注入电解液至管的2／3部位。

铂片电极接“阳极”（红线），隔离管中铂丝电极接“阴极”（黑线），切勿接错！

启动搅拌器，将指示电极连线夹头接在另一对铂电极的引出线上。

注意使隔离管内的液面略高于电解池中的液面。

3．“量程选择”置10mA档，“工作∕停止”开关置工作状态，按下【电流】和【上升】琴键开关；按下【极化电位】按键，微安表指针应在20，如不符，调节“补偿极化电位”旋钮，使其达到要求，弹起【极化电位】按键。

4．从电解池加液侧管中滴入几滴K2Cr2O7溶液，按下【启动】按键，再按【电解】按钮，电解即开始。

观察数码管显示的消耗电量数值。

当终点指示灯亮，电解停止，数码显示的电量即为此次电解所消耗的电量毫库仑数。

弹起【启动】按键，再滴加1～2滴K2Cr2O7溶液，按下【启动】按键，按【电解】按钮开始电解，“终点指示灯”亮，终点到。

为能熟悉终点的判断，可如此反复练习几次。

5．准确移取待测K2Cr2O7溶液2.00mL从加液侧管中加入到电解池中，按下【启动】按键，按【电解】按钮开始电解，“终点指示灯”亮，终点到。

记下电解库仑值（mQ）。

弹起【启动】按键，

电解液可反复使用多次，不必更换；若电解池中溶液过多，可倒去部分后，继续使用。

6．关闭仪器电源，拆除电极接线，将电解液倒入回收瓶中，洗净电解池及电极（注意清洗铂丝阴极隔离管），并注入蒸馏水，留待下组同学使用。

五、数据处理

实验数据记录三次平衡测量的电量，根据几次测量的结果，用三次误差较小的数据算出毫库仑的平均值。

按法拉第定律以及电荷守恒计算溶液的浓度（mol∕L）。

实验所用K2Cr2O7体积为2ml，三次电荷量分别为：

974mq,862mq,961mq,

经计算K2Cr2O7溶液的浓度为0.000797mol/l.

利用紫外吸收光谱检查物质的纯度

一、目的要求：

（1）学习利用紫外吸收光谱检查物质纯度的原理和方法；

（2）熟练紫外－可见分光光度计的操作。

二、基本原理：

由于物质的紫外吸收光谱是物质分子中生色团和助色团的贡献，也是物质整个分子的特征表现。

例如具有л键电子的共轭双键化合物、芳香烃化合物等，在紫外光谱区都有强烈吸收，其摩尔吸光系数ε可达104～105数量级，这与饱和烃化合物有明显的不同。

利用这一特性，可以很方便地检查纯饱和烃化合物中是否含有共轭双键、芳香烃等化合物杂质。

  从图10－5的曲线1和曲线2可以看出由于乙醇中含有微量苯，故在波长230～270nm处出现B吸收带而纯乙醇在该波长范围内不出现苯的B吸收带。

因此可利用物质的紫外吸收光谱的不同，检查物质的纯度。

如图10－6所示的蒽醌和邻苯二甲酸酐的紫外吸收光谱，由于在蒽醌分子结构中的双键共轭体系大于邻苯二甲酸酐，因此，蒽醌的吸收带红移比邻苯二甲酸酐大，且吸收带形状及其最大吸收波长各不相同，由此得到鉴定。

三、实验试剂：

1、苯、蒽醌、邻苯二甲酸酐、甲醇、乙醇、正庚烷等均为分析纯

2、苯的正庚烷溶液和乙醇溶液

3、蒽醌的甲醇溶液（0.01g·100mL-1）

4、邻苯二甲酸酐的甲醇溶液（0.01g·100mL-1）。

四、实验步骤：

1、根据实验条件，将730型仪器按操作步骤（见本章10.3.3节）进行调节，若仪器状态正常，即可测定各试液的紫外吸收光谱，如果测得紫外吸收光谱的吸收峰为平头峰或太小，可适当改变试液浓度。

2、使用751G型分光光度计测定时，因751G型仪器无自动波长扫描及记录装置，因此应先测定各试液在不同波长下的吸光度，然后绘制吸光度对波长的曲线，即得紫外吸收光谱。

测定时要求先间隔10nm测量一次吸光度，在峰值吸收附近，间隔逐步改为5nm、2nm、1nm、0.5nm等，以便较准确测绘紫外吸收光谱。

五、数据记录与处理

浓度mg/L

吸光度

0

0.000

5

0.183

10

0.302

20

0.549

40

1.032

吸收峰

269.7nm

利用上述已知浓度和吸光度的关系可作出如图所示，可知为线性关系。

由方程解得X=8.4034，所以未知浓度溶液的浓度为8.4034mg/L

六、思考题

1、哪些情况下可以利用紫外吸收光谱进行物质的纯度检查？

答：

当纯化合物与所含杂质的紫外吸收光谱有差别时，就可以用紫外分光光度法检查物质的纯度。

2）在光度分析中参比溶液的作用是什么？

答：

用分光光度计测量，被测的都为液体，通常是稀释后的，要测的是溶质吸光度，而溶剂也是有影响的，所以要有参比溶液来扣除溶剂的影响。

3）简述紫外可见分光光度计的工作原理。

答：

当一束光平行的单色光通过某一均匀的有色溶液时，溶液的吸光度与溶液的浓度和光程的乘积成正比，这就是琅伯-比尔定律的真正物理意义，它是光度分析中定量分析的最基础、最根本的依据，也是紫外可见分光光度计的基本原理

气相色谱填充柱的柱效测定

一、实验目的

1．了解气相色谱仪的基本结构和工作原理

2．学习气相色谱仪的使用

3．学习、掌握色谱柱的柱效测定方法

二、基本原理

色谱柱的柱效能是色谱柱的一项重要指标，可用于考察色谱柱的制备工艺操作水平以及估计该柱对试样分离的可能性。

在一定色谱条件下，色谱柱的柱效可用有效塔板数n有效及有效塔板高度h有效来表示。

塔板数越多，塔板高度越小，色谱柱的分离效能越好。

有效塔板数及有效塔板高度的计算公式如下：

式中：

为组分的保留时间。

为组分的调整保留时间。

为空气的保留时间（死时间）。

Y1/2为色谱峰的半峰宽度。

Y为色谱峰的峰底宽度。

L为色谱柱的长度。

由于不同组分在固定相和流动相之间的分配系数不同，因而同一色谱柱对不同组分的柱效也不相同，所以在报告n有效时，应注明对何种组分而言。

三、仪器和试剂

1．气相色谱仪（热导检测器）

2．填充色谱柱

3.微量进样器：

1μl

4.氮气钢瓶

5.试剂：

正己烷、正庚烷、正辛烷均为分析纯，将三种试剂以体积比1：

1：

1混合即为式样

四、实验步骤

1．开启仪器，设定实验操作条件。

按气相色谱仪器操作步骤开启仪器。

设定柱温为80℃，汽化室温度为160℃，检测器温度为110℃，载气流量为10-15ml/min。

2．开启色谱工作站，进入数据采集系统。

按照色谱工作站操作步骤开启计算机，进入色谱工作站，监视基线，待仪器上的电路和气路系统达到平衡，基线平直时，即可进样，同时记录数据文件名。

3.测定死时间

吸取0.6

空气进样，并重复三次。

4.测定试样。

用微量进样器吸取0.6μl试液进样，记录试样色谱图文件名。

重复三次。

5.数据记录。

按照色谱工作站操作步骤进入色谱工作站数据处理系统，依次打开色谱图文件并对色谱图进行处理，同时记录下各色谱峰的保留时间和半峰宽。

6．实验完毕后，用乙醚抽洗微量进样器数次，并按仪器操作步骤关闭仪器及计算机。

5、数据记录及处理

测空气数据为0.1770.1980.200平均值为

=0.199

舍弃差距较大的数据求平均值

组分

保留时间

起点时间

落点时间

峰底宽度Y

正己烷

0.297

0.223

0.450

0.227

0.098

2.982

0.671

0.293

0.047

0.338

0.291

0.094

1.670

1.198

0.282

0.133

0.382

0.249

0.083

1.777

1.125

平均值

1.724

1.162

正庚烷

0.543

0.450

0.887

0.437

0.344

9.915

0.202

0.542

0.388

0.733

0.345

0.343

15.815

0.126

0.528

0.382

0.727

0.345

0.329

14.550

0.137

平均值

15.183

0.132

正辛烷

1.103

0.887

1.693

0.806

0.904

20.127

0.099

1.097

0.733

1.605

0.872

0.898

16.968

0.118

1.080

0.727

1.575

0.848

0.881

17.270

0.116

平均值

17.119

0.117

六、思考题

本实验测得的有效塔板数可说明什么问题？

答：

可以说明色谱分离系统的分离性能的好坏。

有效塔板数越多分离效果越好，反之越差。

2．试比较测得得苯和甲苯得的n有效值，并说明为什么用同一根色谱柱分离不同组分时，n有效不同。

答：

由于各分离组分在固定相与流动相中的分配系数不同，因此分离系统对他们的分离能力也不相同，柱效也不一样，有效塔板数也不一样。

苯甲酸红外吸收光谱的测绘

——KBr晶体压片法制样

一、目的要求

（1）学习用红外吸收光谱进行化合物的定性分析，

（2）掌握用压片法制作固体试样晶片的方法；

（3）熟悉红外分光光度仪的工作原理及其使用方法。

二、基本原理

在化合物分子中，具有相同化学键的原子基团，其基本振动频率吸收峰（简称基频峰）基本上出现在同一频率区域内，例如，CH3（CH2）5CH3、CH3（CH2）4C≡N和CH3（CH2）5CH=CH2等分子中都有-CH3，-CH2-基团，它们的伸缩振动基频峰与图1CH3（CH2）6CH3分子的红外吸收光谱中-CH3，-CH2-基团的伸缩振动基频峰都出现在同一频率区域内，即在＜3000cm-1波数附近，但又有所不同，这是因为同一类型原子基团，在不同化合物分子中所处的化学环境有所不同，使基频峰频率发生一定移动，例如-C＝O基团的伸缩振动基频峰频率一般出现在1850～1860cm-1范围内，当它位于酸酐中时，C=O为1820~1750cm-1、在酯类中时，为1750~1725cm-1；在醛中时，为1740~1720cm-1；在酮类中时，为1725～17l0cm-l;在与苯环共轭时，如乙酞苯中C=O为1695～1680cm-1，在酰胺中时，C=O为1650cm-1等。

因此，掌握各种原子基团基频蜂的频率及其位移规律，就可应用红外吸收光谱来确定有机化合物分子中存在的原子基团及其在分子结构中的相对位置。

苯甲酸分子中各原子基团的基频峰如下图：

原子基团的基本振动形式

基频峰的频率/cm-1

＝C-H（Ar上）

3077,3012

C=C（Ar上）

1600,1582,1495,1450

＝C-H（Ar上邻接五氢）

715,690

O-H（形成氢键二聚体）

3000~2500（多重峰）

O-H

935

C=O

1400

C-O-H（面内弯曲振动）

1250

本实验用溴化钾晶体稀释苯甲酸试样，研磨均匀后，压制成晶片，测绘试样的红外吸收光谱。

三、仪器

1．7560型双光束红外分光光度计

2．压片机压片模具

3．玛瑙研钵

4．红外干燥灯、试样勺、镊子等

四、试剂

1．溴化钾苯甲酸标样

2．苯甲酸试样

五、实验条件

压片压力：

kPa

六、实验步骤

1．开启空调机，使室内温度控制在18~20℃，相对湿度≤65％。

2．苯甲酸试样的制作取预先在110℃下烘干48h以上，并保存在干燥器内的溴化钾10mg左右和0.1mg苯甲酸，置于洁净的玛瑙研钵中，研磨成均匀、细小的颗粒，然后转移到压片模具上压片。

注意事项

制得的晶片，必须无裂痕，局部无发白现象，如同玻璃般完全透明，否则应重新制作。

晶片局部发白，表示压制的晶片厚薄不匀，晶片模糊，表示晶体吸潮，水在光谱图3450cm-1和1640cm-1处出现吸收峰。

3．将苯甲酸晶片置于主机的试样窗口上。

4．根据实验条件，将红外分光光度计按仪器操作步骤进行调节，测绘红外吸收光谱。

七、数据及处理

1．记录实验条件。

室温：

20摄氏度压强：

721.95毫米汞柱

2．在苯甲酸试样红外吸收光谱图上，标出各特征吸收峰的波数，并确定其归属。

特征波长

1602.00

1448.00

1418.00

1322.00

1290.00

932.00

704.00

3．将苯甲酸试样光谱图与其标样光谱图进行对比，如果两张图谱上的备特征吸收海及其吸收强度一致，则可认为该试样是苯甲酸。

理论数据：

原子基团的基本振动形式

基频峰的频率/cm-1

C=C（Ar上）

1600,1582,1495,1450

＝C-H（Ar上邻接五氢）

715,690

O-H（形成氢键二聚体）

3000~2500（多重峰）

O-H

935

C=O

1400

C-O-H（面内弯曲振动）

1250

对比实验记录数据和理论数据，由以上结果可以认为式样是苯甲酸。

高效液相色谱柱柱效测定

一、实验目的

1．了解高效液相色谱仪的基本结构和工作原理

2．学习高效液相色谱仪的使用

3．学习、掌握液相色谱柱柱效测定方法

二、基本原理

高效液相色谱法是以液体作为流动相的一种色谱分析法，它亦是根据不同组分在流动相和固定相之间的分配系数的差异来对混合物进行分离的。

气相色谱中评价色谱柱柱效的方法及计算理论塔板数的公式同样适合于高效液相色谱，即：

式中：

tR为组分的保留时间

Y1/2为色谱峰的半峰宽度

Y为色谱峰的峰底宽度

三、仪器和试剂

1．仪器1：

KLC321型高效液相色谱仪（紫外检测器）

2．5μl微量进样器

3．试剂：

①甲苯、萘、联苯、甲醇、正己烷等均为分析纯

②纯水重蒸馏水

4标准贮备液

⑴标准贮备液配制含甲苯苯萘联苯各1000.g/mL的正己烷