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1、无机化学实验补充讲义（工科）化学实验教学中心2016.10目 录实验一 由石灰石制备过氧化钙2实验二 醋酸离解常数的测定3实验三 气相色谱实验补充讲义（归一化法）5实验一 由石灰石制备过氧化钙一、实验目的1、掌握过氧化钙制备的原理和方法；2、了解石灰石综合利用的意义；3、巩固无机制备基本操作。二、实验原理石灰石的主要成分是碳酸钙，同时还含有一定量的MgCO3、SiO2及铁等杂质。实验中首先加HCl溶解石灰石，溶液中除了Ca2+外，还有Fe3+、Mg2+等，通过调节pH至10，可将Fe3+、Mg2+等沉淀为氢氧化物而除去，在滤液中控制低温和碱性条件，加入过氧化氢可制得过氧化钙（CaO2 8H2O
2、）。CaCO32HCl = CaCl2CO2H2O CaCl2H2O22NH3H2O6H2O = CaO28H2O2NH4Cl 从溶液中制得的过氧化钙含有结晶水，其结晶水的含量随制备方法不同而有所变化，最高可达8个结晶水，含结晶水的过氧化钙呈白色，在0时是稳定的，在120下脱水生成米黄色或白色的无水过氧化钙。三、主要试剂石灰石、6 molL-1盐酸、3% H2O2、15% H2O2、1:1氨水四、实验步骤称取5.0g石灰石至150mL烧杯中，慢慢加入1718mL6mol L-1HCl溶液，盖上表面皿，待反应减慢后，溶液加热至反应完全。加入20 mL去离子水稀释，然后滴加3mL3% H2O2溶液
3、，充分搅拌后，用1:1氨水调节溶液的pH值至10，将溶液加热煮沸约10min，趁热过滤，收集滤液（1）。另外量取15mL 15的过氧化氢，加入盛有15mL1:1氨水的小烧杯中，置于冰水中冷却。待溶液充分冷却后，在剧烈搅拌下将上述滤液（1）逐滴滴入，滴加时溶液置于冰水浴内。滴加完后，继续在冰水浴内放置20分钟，观察白色的过氧化钙晶体的生成；抽滤，用少量冰水洗涤23次，将晶体抽干。 将抽干后的过氧化钙晶体放在表面皿上，置于烘箱内，在120下烘30min，取出冷却，称重，称取产量。思考题：1. 用 6mol L-1 盐酸溶解石灰石，为何要缓慢加入？2. 过氧化钙生成的反应为何要在冰水浴内进行？3.
4、根据实验过程，分析产品中可能会有哪些杂质？实验二 醋酸离解常数的测定一、实验目的1、学习通过测量pH值测定弱酸离解平衡常数的原理和方法。2、掌握酸式滴定管和pH酸度计的使用方法。二、实验原理 醋酸在水溶液中存在下列解离平衡：HAc H+ + Ac-其解离平衡常数的表达式为： (1)设醋酸的起始浓度为c，平衡时，代入式(1)，可以得到： (2)在一定温度下，用酸度计测定一系列已知浓度的HAc溶液的pH值，根据换算出，代入式(2)中，可求得一系列对应的值，取其平均值，即为该温度下醋酸的解离平衡常数。三、仪器和试剂 仪器：pHS-3C酸度计 滴定管(酸式) 烧杯(50mL洁净，干燥) 试剂：HAc(
5、0.1mo1L-1标准溶液) 缓冲溶液(pH4.003，pH6.86)四、实验内容1、配制不同浓度的HAc溶液将4只洁净干燥的烧杯编成14号，然后按下表的烧杯编号，用两支滴定管分别准确放入已知浓度的HAc溶液和去离子水。2、酸度计的调节 用pH6.86和pH=4.00的标准缓冲溶液分别对酸度计的“定位”和“斜率”调节。 3、HAc溶液pH值的测定用酸度计由稀到浓测定14号HAc溶液的pH值。将测定数据填入下表。五、数据记录和处理烧杯编号HAc的体积/mLH2O的体积/mLHAc的浓度c/molL-1pH13.0045.0026.0042.00312.0036.00424.0024.00测定时温
6、度 ， HAc标准溶液的浓度_，HAc的离解平衡常数K平均值 。六、思考题 1、改变被测HAc溶液的浓度或温度，则电离度和解离平衡常数有无变化？若有变化，会有怎样的变化。2、配制不同浓度的HAc溶液时，玻璃器皿是否要干燥，为什么？ 3、电离度越大，酸度就越大”。这句话是否正确？根据本实验结果加以说明。4、若HAc溶液的浓度极稀，是否能用求解离平衡常数？为什么？5、测定不同浓度HAc溶液的pH值时，测定顺序应由稀到浓，为什么？6、根据HAc-NaAc缓冲溶液中H+的计算公式：测定K时是否一定先要知道HAc与NaAc的浓度，为什么？请你设计测定方案。7、如何正确使用酸度计？8、试分析测定值与理论值
7、产生偏差的原因。注：pHS-3C酸度计的使用和注意事项1、pHS-3C酸度计的使用（1） 按“模式”键进入温度调节状态（此时温度单位指示灯闪亮），按“”“”键设定温度，然后按“确认”键确认（温度单位指示灯不再闪亮），温度调节完毕。（2） 把用去离子水清洗并擦干后的电极插入pH=6.86的标准缓冲溶液中，按“模式”键，进入定位标定状态（此时液晶显示器下方显示“定位”）， 待读数稳定后，按“确认”键(此时液晶显示器下方显示“测量)，仪器显示该温度下相应标准缓冲溶液的pH值，定位标定完毕。若与标准数据相差太远可重复标定几次直到与标准值相符。（3） 把用去离子水清洗并擦干后的电极插入pH=4.00的标
8、准缓冲溶液中，按“模式”键，进入斜率标定状态（此时液晶显示器下方显示“斜率”， 待读数稳定后，按“确认”键(此时液晶显示器下方显示“测量)，仪器显示该温度下相应标准缓冲溶液的pH值，斜率标定完毕。若与标准数据相差太远可重复标定几次直到与标准值相符。（4） 特别告知：pHS-3C型pH计的定位、斜率的标定采用上述自动标定，可避免仪器程序混乱出错。2、注意事项（1） pH计采用自动标定法标定仪器，缓冲溶液用完后不要倒掉，请放回原处。（2） 配制溶液时，若烧杯不干须用滤纸擦干。每组使用两根专用滴定管，用完后洗净倒挂。（3） pH值测定要从稀到浓依次测定。测定前，应先打开复合电极上的加液口小盖子，充分
9、搅拌被测溶液1分钟以上，再插入复合电极，待数字稳定后读数。测定时搅拌速度不要太大，以不产生漩涡为准。每次测定时电极插入高度要基本一致，建议电极玻璃球泡的位置约在烧杯的30cm的刻度处。实验结束后烧杯洗尽后用去离子水润洗干净倒扣在盒子里，用过的电极也用去离子水清洗后再用滤纸吸干电极表面的水分后浸泡在盛有饱和KCl溶液的小瓶子里，最后塞好复合电极加液口的小塞子。实验三 气相色谱法分析烷烃混合物的组成及含量一、实验目的1学习气相色谱的原理及气相色谱仪的使用2掌握气相色谱的定性、定量方法二、实验原理气相色谱法是一种现代分离和分析技术。它是以气体为流动相（载体）、液体或固体为固定相（分别称为气液色谱或气
10、固色谱），根据不同物质在气-液相间的分配系数不同或在气-固相间的吸附能力不同，当固定相和流动相作相对运动时，不同物质在两相间反复溶解-挥发或吸附-脱附而得以分离。分离后的各组分经检测器检测，从而实现定性和定量分析。气相色谱的流程如图1所示。1载气钢瓶；2减压阀；3净化干燥管；4针形阀；5稳流阀；6压力表；7进样器和汽化室；8色谱柱；9检测器；10放大器；11色谱工作站图1 气相色谱流程图载气（流动相）经减压阀、净化器后以某一稳定的流量进入汽化室，将注射入汽化室的样品带进色谱柱中分离，不同的成分被分离后先后进入检测器，检测器将各组分的浓度或质量转化成电信号（电压、电流），并将随时间变化的信号强度
11、输出或记录下来，即得组分流出时间和信号强度的关系图气相色谱流出曲线图（简称色谱图）。其示意图如图2所示。图2 气相色谱流出曲线图由色谱流出曲线图可实现物质的定性和定量分析。在恒定条件下，根据保留时间可以对物质进行定性分析，根据峰高或峰面积可进行定量分析。经理论分析和实验证明，当固定相和操作条件严格固定不变时，每种物质都有确定的保留时间，因此保留时间可用作定性鉴定的指标。如待测组分的保留时间与在相同条件下测得的纯物质的保留时间相同，则初步可认为它们是同一物质。定量分析的依据是组分的质量mi与检测器的检测信号（峰面积Ai或峰高hi）成正比，其关系式可表示为：或因此可由组分的峰面积或峰高实现组分含量
12、的计算。组分含量的计算方法有归一化法、外标法和内标法。本实验采用归一化法。 当待测试样中所有组分都能流出色谱柱，并在色谱图中有完整的色谱峰时，可用归一化法定量。计算i组分的质量分数为： （1）式中fi是定量校正因子。当待测试样中各组分的fi很接近时，式中的fi可以相约。例如，同系物中沸点接近的混合组分的各质量分数的测定可简化为： （2） 本实验选择分离条件时，依据试样是烷烃混合物，选用弱极性物质SE-30（甲基聚硅氧烷）作固定液。烷烃与固定相之间作用力主要是色散力，分子质量越大，色散力越大，沸点越高，所以非极性试样的各组分按沸点由低到高依次流出色谱柱。三、试剂和器材1GC-7890T气相色谱仪
13、色谱柱：SE-30，2m2mm填充柱；载气：氮气，3.0圈(约8.0mLmin-1）；温度：柱温80，检测器80，汽化室（进样口）110；检测器：热导池，桥流（量程）80mA。2试剂：（1）纯试剂：己烷、庚烷、辛烷、丙酮（2）待测样品：己烷、庚烷、辛烷混合试样四、实验方法图3 GC-7890T型气相色谱仪载气接口处压力表1连接气路系统逆时针打开载气钢瓶的总阀，顺时针方向旋转减压阀调节螺杆，使分压压力表指示约为0.5MPa，通入载气，检查是否漏气。调压、调节流速：打开净化器截止阀，载气到色谱仪入口处供压为0.3-0.4 MPa，如图3所示。调节稳流阀旋钮到3.0圈（欲知准确流速可用皂膜流量计在热导池出口处测定或查流量关系手册），旋钮上方压力表显示柱前压力值，如图4所示。 2接通电源通入的载气稳定后，接通色谱仪电源，仪器液晶显示屏上有提示信息出现。3设置分析条件温度条件：分别设定柱温80、进样口温度110、热导池检测器温度80；以设定柱温为例，先按控制面板上的“柱温”键，再输入 “8”、“0” 数字键，最后按“输入”键实现柱温的设定，如图5所示。设定完成后，液晶显示屏将显示设定温度（左）和实际温度（右）。检测条件：按“量程”键、数字键及输入键，设定热导电流值为80mA，电流极性由“量程+w”改变。当各温度等条
