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实践项目六
滴定基本操作

一、目的要求

(1)练习移液管、吸量管和容量瓶的使用。

(2)练习酸式和碱式滴定管的洗涤、检漏、涂油、排气等操作。

(3)练习酸式和碱式滴定管的滴定控制、读数以及摇动锥形瓶操作。

(4)练习滴定终点的判断和控制。

二、基本原理

酸碱中和反应:H + +O(H) - →H 2 O

碱滴定酸:选酚酞作指示剂(pH=8.0~10.0;溶液由无色变为淡粉红色)

酸滴定碱:选甲基橙作指示剂(pH=3.0~4.4;pH>4.4为黄色,pH<3.0为橙色)

三、试剂与仪器

1.试剂
2.仪器

四、基本操作

1.移液管和吸量管的使用

移液管和吸量管都是一种准确量取一定体积液体的精密度量仪器,如图2-10所示。移液管是恒定容量的大肚管,只有一条刻度线,无分度刻度线,所以到了刻度线即为定温下的规定体积。一般容量有1 mL,2 mL,5 mL,10 mL,20 mL,25 mL,50 mL,100 mL等规格。吸量管是一种直线型的带分度刻度的移液管,管上标量为最大容量,一般有0.1 mL,0.2 mL,0.5 mL,1 mL,2 mL,5 mL,10 mL等规格。如5 mL吸量管,最大容量为5.00 mL,其分刻度为5.00,4.50,4.00,…,0,因此,它可移取0~5 mL内任意体积的液体,精度比量筒高。具体使用方法如下:

图2-10 移液管和吸量管

(1)检查

检查移液管的管口和尖嘴有无破损,若有破损则不能使用。

(2)洗涤

先用自来水淋洗后,用铬酸洗涤液浸泡,操作方法如下:

①用右手拿移液管或吸量管上端合适位置,食指靠近管上口,中指和无名指张开握住移液管外侧,拇指在中指和无名指中间位置握在移液管内侧,小指自然放松。

②左手拿洗耳球,持握拳式,将洗耳球握在掌中,尖口向下,握紧洗耳球,排出球内空气,将洗耳球尖口插入或紧接在移液管(吸量管)上口,注意不能漏气。慢慢松开左手手指,将洗涤液慢慢吸入管内。

③吸取1/4移液管容量的酸洗液,然后用手按住,将移液管处于水平,两手托住转动让洗液润湿全部管壁,从上口倒出洗液。

④用自来水洗去残存洗液,然后用蒸馏水洗涤数次。

(3)吸取溶液

①吹去残留水。以左手拿洗耳球,将食指或拇指放在洗耳球的上方,右手手指拿住移液管或吸量管至标线以上的地方,将洗耳球紧接在移液管口上。管尖贴在吸水纸上,用洗耳球打气,吹去残留水。

②待移液润洗。摇匀待吸溶液,将待吸溶液倒小部分于洗净并干燥的小烧杯中,用滤纸将清洗过的移液管尖端内外的水分吸干,并插入小烧杯中吸取溶液,当吸至移液管容量的1/3时,立即用右手食指按住管口,取出,横持并转动移液管,使溶液流遍全管内壁,将溶液从下端尖口处排入废液缸内。如此操作,润洗3~4次后即可吸取溶液。

③吸取溶液。将用待吸溶液润洗过的移液管插入待吸液面下1~2 cm处,用洗耳球按上述操作方法吸取溶液(注意移液管插入溶液不能太深,并要边吸边往下插入,始终保持此深度)。当管内液面上升至标线以上约1~2 cm处时,迅速用右手食指堵住管口(此时若溶液下落至标线以下,应重新吸取),将移液管提出待吸液面,并使管尖端接触待吸液容器内壁片刻后提起,用滤纸擦干移液管或吸量管下端黏附的少量溶液,如图2-11(a)。注意:在移动移液管或吸量管时,应保持垂直,不能倾斜。

图2-11 吸取(a)和放出(b)溶液的操作

(4)调节液面

①左手另取一个干净小烧杯,将移液管管尖紧靠小烧杯内壁,小烧杯倾斜约45°,使移液管保持垂直,刻度线和视线保持水平(左手不能接触移液管)。

②稍稍松开食指(可微微转动移液管或吸量管),使管内溶液慢慢从下口流

出,液面将至刻度线时,按紧右手食指,停顿片刻,再按上法将溶液的弯液面底线放至与标线上缘相切为止,立即用食指压紧管口。将尖口处紧靠烧杯内壁,向烧杯口移动少许,去掉尖口处的液滴。

③将移液管或吸量管小心移至承接溶液的容器中。

(5)放出溶液

①将移液管或吸量管直立,接收器倾斜,管下端紧靠接收器内壁,松开右手食指,使溶液自由地沿杯壁流下,如图2-11(b)。

②待液面下降到管尖后,停等15秒钟。将移液管或吸量管尖端靠承接器壁前后小距离滑动几下(或将移液管尖端靠接收器内壁旋转一周)。

③移走移液管(残留在管尖内壁处的少量溶液,不可用外力强使其流出,因校准移液管或吸量管时,已考虑了尖端内壁处保留溶液的体积。除在移液管身上标有“吹”字的,可用洗耳球吹出,不允许保留)。

④洗净移液管,放置在移液管架上。

2.容量瓶的使用

容量瓶是用来把准确称量的物质配成准确浓度的溶液,或是精确地将浓溶液稀释成稀溶液的一种容量玻璃仪器。外形是一种细颈梨形平底玻璃瓶,带有磨口玻璃塞或塑料塞。玻璃塞可用橡皮筋或塑料绳固定在瓶颈上,开启时,塞子可自然挂在瓶颈上。

容量瓶上只有一个刻度,且标有20 ℃字样,通常是在溶液温度为20 ℃左右使用,其规格通常有10 mL、25 mL、50 mL、100 mL、250 mL、500 mL和1000 mL等。容量瓶不可用作反应容器,不可加热,不可互换瓶塞,不宜贮存配好的溶液。容量瓶使用前要先检漏。

(1)检漏

①加水至标线附近,盖好瓶塞后,用左手食指按住塞子,其余手指拿住瓶颈标线以上部分,右手指尖托住瓶底,将瓶倒立2分钟,如不漏水,将瓶直立。

②转动瓶塞180°,再倒立2分钟,如不漏可使用(使用中,玻璃塞不应放在桌面上,以免玷污,操作时可用食指和中指夹瓶塞的扁头,当操作结束后随手将瓶盖盖上,也可用橡皮筋或细绳将瓶塞系在瓶颈上)。

③如果不渗水,先用自来水冲洗,再用蒸馏水洗3次备用。

(2)溶液的配制

①称量溶解。用固体物质配制溶液时,应洗净一只小烧杯,将准确称取的固体物置于烧杯中,加少量纯水或溶剂将固体溶解。若不溶解可适当加热,加速溶解。待完全溶解后转移到容量瓶中。

②转移溶液。定量转移溶液时,右手拿玻璃棒,左手拿烧杯,使烧杯嘴紧靠玻璃棒,玻璃棒的下端靠在瓶颈内壁上,使溶液沿玻璃棒和内壁流入容量瓶中。烧杯中溶液流完后,将烧杯沿玻璃棒向上提,并逐渐竖直烧杯。将玻璃棒放回烧杯,用水或溶剂洗玻璃棒及杯壁,再按上法将洗涤液转入容量瓶,如此重复洗涤,转移5次以上,保证溶液完全转入容量瓶中。

转移溶液时,烧杯口应紧靠玻璃棒,玻璃棒伸向瓶颈靠内壁,上部不要碰瓶口,让溶液沿玻璃棒及内壁流入瓶内,如图2-12(a)。溶液流完后,使烧杯直立,玻璃棒放回烧杯中。

③定容。定量转移完成后再加水或溶剂至容量瓶体积约3/4处,用手指夹住瓶塞,拿起容量瓶。将容量瓶旋转摇动,使溶液混匀。继续加水或溶剂至距标线约1 cm处,改用滴管或洗瓶加水,直至溶液弯液面下缘与容量瓶的标度刻线相切为止,盖紧瓶塞。若玻璃瓶塞未用塑料绳系挂在瓶颈上,则瓶塞均应夹在手指间操作,直至盖回瓶口为止。

④混合均匀。定容后盖上瓶塞,用左手食指按住塞子,其余手指拿住瓶颈标线以上部分,右手指尖托住瓶底,如图2-12(b)。将容量瓶倒转,使气泡上升到瓶顶,振荡瓶身,正立后再次倒转进行振荡,如此反复7~8次,旋转瓶塞180°,继续振荡7~8次,使瓶内溶液混合均匀,如图2-12(c)。

图2-12 容量瓶的使用

(3)定量稀释溶液

用移液管移取一定体积的溶液于容量瓶中,加水至距标线约1 cm处,等1~2分钟,使附在瓶颈内壁的溶液流下后,再用滴管滴加水至弯液面下缘与标线相切,然后盖上瓶塞,摇匀步骤同上。

3.酸式和碱式滴定管的使用

滴定管主要用于精确地放出一定体积的溶液,分酸式和碱式两种,如图2-13。酸式滴定管用玻璃活塞控制液体的流出,碱式滴定管用一段橡胶管里的玻璃珠控制。因此,能腐蚀玻璃的碱性物质不能装在酸式滴定管里,能腐蚀橡胶的强氧化性物质如高锰酸钾、碘和AgNO 3 等溶液也不能装在碱式滴定管里。

图2-13 酸式滴定管和碱式滴定管

滴定管常用的规格有25 mL和50 mL。此外,还有容积为10 mL,5 mL,2 mL和1 mL的半微量和微量滴定管。应根据滴定时标准溶液的用量,正确选用不同型号的滴定管。滴定管除无色外,还有棕色,用以装见光易分解的溶液,如高锰酸钾、碘和AgNO 3 等。

在平常的滴定分析中,因为酸式滴定管操作比较灵活、方便,所以除了强碱溶液外,一般均采用酸式滴定管进行滴定。

(1)酸式滴定管的准备

①洗涤

a.用洗涤剂或铬酸洗液洗涤。

b.自来水洗涤。

②涂凡士林,如图2-14。

图2-14 涂抹凡士林的操作

a.取下橡皮圈和活塞。

b.用吸水纸擦干活塞及活塞套。

c.将滴定管平放。

d.蘸取少量凡士林,在活塞两端均匀涂一薄层。

e.将活塞插入活塞套,向一个方向转动,至凡士林层完全透明为止。

③检漏。用自来水充满滴定管,夹在滴定台架上,静止约2分钟,观察有无水滴渗出。将活塞旋转180°,再检查一次。若漏水应重新涂凡士林;若前后两次均无水渗出,活塞转动也灵活,即可使用。需注意还要检验是否堵塞,若堵塞则应擦净凡士林,并把小孔中的凡士林用滤纸和细铁丝除掉,或用洗耳球从管的上端往下吹气,把凡士林吹洗出来。堵塞严重的应把滴定管下端放置在热水中,利用热水把凡士林溶解而除去。

④润洗。用10~15 mL操作溶液将滴定管洗涤2~3次。操作时两手平托滴定管慢慢转动使操作溶液流遍全管,并使溶液从滴定管下端流出,以除去管内残留水分。再装入溶液进行滴定,否则引起操作溶液被稀释。注意应将操作溶液直接从试剂瓶中倒进滴定管,而不要依靠其他仪器(如漏斗,烧杯等)。

⑤赶除气泡。装满溶液后,右手持滴定管上部,使其倾斜30°,左手迅速打开活塞,让溶液流出,将气泡冲走。

(2)碱式滴定管的准备

与酸式滴定管相似。不同之处有两点:一是若漏液,则要更换玻璃珠及胶管;二是赶除气泡时,用左手拇指和食指捏住玻璃珠中间偏上部位,并将乳胶管向上弯曲,出口管斜向上,向一旁挤压玻璃珠,使溶液从管口流出,将气泡赶出,再轻轻使乳胶管恢复伸直,松开拇指和食指,如图2-15。

图2-15 碱式滴定管排气泡操作

(3)读数

在装取或放出溶液后的1~2 min再读数。读数时应拿滴定管上部无刻度部分,并使滴定管绝对垂直(不可拿装有液体的部分,以免液体和玻璃管膨胀,也不可倾斜)。对于无色溶液或浅色溶液,应读取弯液面下缘实线的最低点数值。视线要与最低点在同一水平面上,最好面对光源,如图2-16。读数时也可以用黑白纸板作辅助,这样弯液面界线十分清晰。对于有色溶液(如高锰酸钾、碘等溶液),其弯液面不够清晰,读数时,可读液面两侧最高点,即视线应与液面两侧最高点水平,如图2-17。但初读与终读要一致,否则容易产生误差。注意,只有排除气泡后才可以读数。同时,读数要准确到0.01 mL。

图2-16 滴定管读数视线位置

图2-17 深色溶液读数

(4)滴定操作

①将滴定管装满溶液并将液面调节在“0.00”的位置,记录读数,然后将滴定管夹在滴定管架上。滴定管下端如有悬挂的液滴,也应除去。

②滴定方法:用酸式滴定管时,左手无名指和小指向手心弯曲,控制掌心不接触活塞小端,绝对要注意不能使手心顶着活塞小端,以防活塞顶出造成漏水,拇指、食指、中指三指平行轻拿活塞柄。转动活塞时,不要把食指或中指伸直,防止产生使活塞拉出的力,如图2-18(a)。操作动作要轻缓,手势要自然。活塞“T”字头与滴定管垂直表示关闭,平行则为最大流速,因此滴液速度由“T”字头与滴定管夹角决定。夹角小,滴液速度快,随着夹角增大,滴液速度逐渐减少至零。

③使用碱式滴定管时,应将左手拇指在前,食指在后,挤捏乳胶管(玻璃球的偏上处),使乳胶管与玻璃球之间形成一条缝隙。滴液速度由挤压力的大小控制,注意绝对不能捏在玻璃球的下部,如图2-18(b),否则放手时橡皮管的管尖会产生气泡。

图2-18 玻璃活塞(a)及玻璃珠(b)的控制

(5)滴定速度

在锥形瓶的被滴溶液中滴入几滴指示剂。按照实验规程,滴定管中的液体要逐滴滴下,每滴一滴都要摇动锥形瓶,摇动锥形瓶时,应微动腕关节,使溶液向同方向旋转,要使溶液旋转出现旋涡,但不能前后摇动,如图2-19。滴定时,左手不能离开活塞,不能任溶液自流。当指示剂变色时,停止放液,读出滴定管读数。前后两个读数相减即为所用溶液体积。

图2-19 滴定操作法

(6)半滴滴加操作

当观察到颜色接近终点时,每加一滴摇几下锥形瓶,最后每加半滴,摇几下锥形瓶,直到溶液出现明显的颜色变化为止。滴加半滴溶液时,使溶液悬挂在滴定管出口嘴上,用锥形瓶内壁将其靠落,再用洗瓶吹洗。滴定到了加半滴溶液阶段时,说明已接近终点,应用洗瓶将溅在内壁上的溶液吹洗下去。滴定结束后,滴定管内的溶液应弃去,不要倒回原瓶中,以免玷污操作溶液。

五、滴定终点练习

1.以酚酞为指示剂,用NaOH滴定HCl

(1)用0.1 mol·L -1 HCl溶液和NaOH溶液分别润洗酸式、碱式滴定管,再分别装满溶液,赶去气泡,调好零点。

(2)用酸式滴定管放出20.00 mL HCl溶液于已洗净的250 mL锥形瓶中,加入50 mL蒸馏水、2滴酚酞指示剂,用0.1 mol·L -1 NaOH溶液滴定至溶液由无色变为浅粉红色,30 s不褪色即为终点,记录读数于表2-14,准确至0.01 mL。

表2-14 用NaOH溶液滴定HCl溶液

(3)再往锥形瓶中放入HCl溶液2.00 mL(共22.00 mL),继续用NaOH溶液滴定。注意NaOH溶液应逐滴或半滴滴入,挂在瓶壁上的NaOH溶液可用洗瓶中的蒸馏水吹洗下去,直至被滴定溶液呈现浅粉红色。如此重复操作5次,记录每次滴定的终点读数。

(4)计算每次滴定体积比V(HCl)/V(NaOH)及其相对平均偏差,其相对偏差应不超过0.2%,否则要重新滴定。

2.以甲基橙为指示剂,用HCl滴定NaOH

(1)用碱式滴定管放出20.00 mL NaOH溶液于已洗净的250 mL锥形瓶中,加入50 mL蒸馏水、2滴甲基橙指示剂,用0.1 mol·L -1 HCl溶液滴定至溶液由黄色变为橙色,记录读数于表2-15,准确至0.01 mL。

表2-15 用HCl溶液滴定NaOH溶液

(2)再往锥形瓶中放入NaOH溶液2.00 mL(共22.00 mL),继续用HCl溶液滴定。注意HCl溶液应逐滴或半滴滴入,挂在瓶壁上的HCl溶液可用洗瓶中蒸馏水吹洗下去,直至被滴定溶液呈现橙色。如此重复操作5次,记录每次滴定的终点读数。

(3)计算每次滴定体积比V(NaOH)/V(HCl)及其相对平均偏差,其相对偏差应不超过0.2%,否则要重新滴定。

3.酸碱体积比测定

(1)以酚酞为指示剂:用25 mL移液管移取HCl溶液25.00 mL于锥形瓶中,加入50 mL蒸馏水、2滴酚酞指示剂,用NaOH溶液滴定至溶液由无色变为粉红色,30 s不褪色即为终点,记录读数于表2-16。如此重复4次,求出NaOH溶液体积的平均值,计算V(HCl)/V(NaOH)。

表2-16 酸碱体积比测定

(2)以甲基橙为指示剂:用25 mL移液管移取NaOH溶液25.00 mL于锥形瓶中,加入50 mL蒸馏水、2滴甲基橙指示剂,用HCl溶液滴定至溶液由黄色变为橙色,即为终点,记录读数于表2-17。如此重复4次,求出HCl溶液体积的平均值,计算V(HCl)/V(NaOH)。

表2-17 酸碱体积比测定

六、数据记录与处理

七、注意事项

(1)滴定开始前和停顿后滴定管尖嘴不能悬挂液滴。

(2)记录数据准确至小数点后第二位,即使最后一位或两位都是“0”。

八、思考题

(1)酸式滴定管的活塞应如何涂油?

(2)碱式滴定管漏液应如何处理?

(3)滴定管尖嘴内的气泡如何赶除?

(4)在滴定开始前和停止后,尖嘴外留有的液体各应怎样处理? 4tJEH5NCbbWeYll9eK2QM2oeD87F1CAnTOviSos50NC4OqdEaHbc6VhMTsWf1j2x

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