分光光度法實驗

鄰二氮菲分光光度法測定鐵（條件實驗）

光度法測定試樣中鐵含量

實驗課時：4學時

實驗類型：綜合性實驗

教學對象：本科生

一、目的與要求

1.掌握鄰二氮菲分光光度法測定微量鐵的方法原理。

2.學會分光光度法中測定條件的選擇方法。

3.了解722型分光光度計的構造和使用方法。

4.學會工作曲線的制作和樣品的測定。

二、方法與原理

鐵的吸光光度法所用的顯色劑較多，有鄰二氮菲（又稱鄰菲啰咻，菲繞林）及其衍生物、

磺基水楊酸、硫制酸鹽、5—Br-PADAP等。其中鄰二氮菲分光光度法的靈敏度高，穩定性

好，干擾容易消除，因而是目前普遍采用的一種方法。

在pH為2?9的溶液中，Fe?+與鄰二氮菲（Phen）生成穩定的橘紅色絡合物

Fe（Phen）32+：

其中lg03=21.3,摩爾吸尤系數￡508=1.1x104LmolcmL當鐵為+3價時，可用鹽酸羥胺

還原：

2Fe^+2NH、OH-HCl=2F尹+N,T+4“'+2HQ+2CK

Cu2+.Co2+.Ni2+、Cd2+>HgA、MM*、ZM，等離子也能與Phen生成檢定絡合物，在

少量情況下，不影響Fe2+的測定，量大時可用EDTA隱蔽或預先分離。

三、內容提要

1.條件試驗

（1）吸收曲線的制作和測量波長的選擇用吸量管吸取0.0mL和1.0mL鐵標準溶液

分別注入兩個5（）mL容量瓶（或比色管）中，各加入1mL鹽酸羥胺溶液，搖勻。再加入2mL

Phen,5mLNaAc,用水稀釋至刻度,搖勻。放置lOmin后,用1cm比色皿,以試劑空白（即

0.0mL鐵標準溶液）為參比溶液,在440?560nm之間，每隔10nm測一次吸光度,在最大

吸收峰附近，每隔5nm測量一次吸光度。在坐標紙上，以波長人為橫坐標，吸光度A為縱

坐標，繪制A與九關系的吸收曲線。從吸收曲線上選擇測定Fe的適宜波長，一般選用最大

吸收波長入max。

（2）溶液酸度的選擇取8個50mL容量瓶（或比色管），用吸量管分別加入1mL

鐵標準溶液，1mL鹽酸羥校，搖勻，再加入2mLPhen,搖勻。用5mL吸量管分別加入0.0mL,

0.2mL,0.5mL,1.0mL,1.5mL,2.0mL,2.5mL和3.0mLImolLNaOH溶液,用水稀釋至

刻度，搖勻。放置lOmin。用1cm比色皿,以蒸儲水為參比溶液,在選擇的波長下測定各溶

液的吸光度。同時，用pH計測量各溶液的pH。以pH為橫坐標，吸光度A為縱坐標，繪

制A與pH關系的酸度影響曲線，得出測定鐵的適宜酸度范圍。

（3）顯色劑用量的選擇取7個50mL容量瓶（或比色管），用吸量管各加入1mL

鐵標準溶液，1mL鹽酸羥胺，搖勻，再分別加入0.1mL,0.3mL,0.5mL,0.8mL,1.0mL,

2.0mL,4.0mLPhen和5mLNaAc溶液,以水稀釋至刻度，搖勻。放置lOmin。用1cm比色

皿，以蒸儲水為參比溶液，在選擇的波長下測定各溶液的吸光度。以所取Phen溶液體積V

為橫坐標，吸光度A為縱坐標，繪制A與V關系的顯色劑用量影響曲線。得出測定鐵時顯

色劑的最適宜用量。

（4）顯色時間在一個50mL容量瓶（或比色管）中，用吸量管加入1mL鐵標準溶

液，1mL鹽酸羥胺，搖勻。再加入2mLphen,5mLNaAc溶液，以水稀釋至刻度，搖勾。

立刻用1cm比色皿，以蒸鐲水為參比溶液，在選定的波長下測量吸光度。然后依次測量放

B5min,10min?30min,60min,120min...........后的吸光度。以時間t為橫坐標,吸光度A

為縱坐標，繪制A與I關系的顯色時間影響曲線。得出鐵與鄰二氮菲顯色反應完全所需要的

適宜時間。

2、鄰二氮菲分光光度法測定微量鐵

（1）標準曲線的制作在5支50mL比色管中，分別加入0.20、0.40、0.60、0.80、

1.00mL100g/mL鐵標準溶液，再加入1.00mLIO%鹽酸羥胺溶液，2.00mL0.15%鄰二氮菲

溶液和5.0mLNaAc溶液，以水稀釋至刻度，搖勻。

由繪制的標準曲線，重新查出某?適中鐵濃度相應的吸光度，計算Fe?+—Phen絡合物

的摩爾吸光系數

（2）試樣中鐵含量的測定準確吸取適量試液于50mL容量瓶（或比色管）+，按標

準曲線的制作步驟，加入冬種試劑，測量吸光度。從標準曲線上查出和計算試液中鐵佗含量

（單位為NgmL"）。

四、難點分析

吸光光度法的實驗條件，如測最波長，溶液酸度、顯色劑用最、顯色時間、溫度、

溶劑以及共存離子干擾及其消除等，都是通過實驗為確定的。本實驗在測定試樣中鐵含

量之前，先做部分條件試驗，以便初學者掌握確定實驗條件的方法。

條件試驗的簡單方法是：變動某實驗條件，固定其余條件，測得一系列吸光度值，繪制

吸光度一某實驗條件的曲線，根據曲線確定某實驗條件的適宜值或適宜范圍。

五、教學要點

1.課前準備：掌握朗伯一比耳定律，學習確定實驗條件的方法，預習鄰二氮菲分光光度

法測定微量鐵的方法原理，

2.預習指導：學習如何選擇吸光光度分析的實驗條件（酸度、顯色劑用量、顯色時間），

了解吸收曲線的制作及最大吸收波長的選擇，工作曲線的繪制方法。

3.課堂提問鄰二氮菲分光光度法測定微量鐵時為何要加入鹽酸羥胺溶液？吸收曲線

與標準曲線有何區別？鄰二氮菲與鐵的顯色反應，其主要條件有哪些，如何確定？加各種試

劑的順序能否顛倒？

4.課堂演示

722型分光光度計的操作方法，比色皿的洗滌和使住方法。

5.個別巡回指導

六、思考題

1.本實驗量取各種試劑時應分別采用何種量器較為合適？為什么？

2.試對所做條件實驗進行討論并選擇適宜的測量條件。

3.怎樣用分光光度法測定水樣中的全鐵和亞鐵的含最？

4.制作標準曲線和進行其它條件實驗時，加入試劑的順序能否任意改變？為什么？

答案要點：

1、取Fe3+溶液時必級用吸量管，因為吸量管有刻度，是準確的量器，取不同體積時，

不用頻繁更換。其它試劑也可采用吸量管，因為所取的為積較少，沒有小體積的移液管。

2、最大吸收波長在520nm,2、顯色劑用量選擇在l-2mL.3、顯色的酸度控制在pH4.5-8.78

之間。4、顯色后放置時間lOmin以上。

3、第一，測全鐵時先用鹽酸羥胺還原3價鐵為2價，控制pH值，顯色后測定。

第二，測亞鐵時不用還原，控制pH值，直接顯色測定。

4、不行。因為，只有2價鐵參與顯色反應，加鹽酸羥胺的目的是把試樣中的3價鐵還原

為2價，所以要先加入鹽酸羥胺。

混合堿樣的分析

實驗課時：4學時

實驗類型：綜合性實驗

教學對象：本科生

一、目的與要求

1.了解混合堿分析的原理及方法：

2.學會利用V,和V2的數值判斷混合堿的組成；

2、終點顏色的判斷。

3、接近終點時滴定速度一定要慢，終點變化最好的控制半滴。

七、思考題

1.混合堿組成判斷的依據是什么？

2.在搞清楚混合堿樣的組成后，如何進行各組分含量的計算？

水的總硬度的測定

實驗課時：4學時

實驗類型：綜合性實驗

教學對象：本科生

一、目的與要求

1.掌握絡合滴定法的原理及其應用。

2.熟悉絡合滴定法中的直接滴定法、滴定條件的選擇及指示劑的應用。

3.了解水的硬度的概念及其表示方法。

二、方法與原理

水的總硬度是指水中鈣鎂高子的總量。測定水的硬度常采用配位滴定法，用EDTA溶液

滴定水中Ca、Mg總量，然后換算為相應的硬度單位。

用EDTA滴定鈣鎂離子總量時，一般是在pH=10的NH3-NH4C1緩沖溶液中進行，以

銘黑T（EBT）為指示劑。化學計量點前，Mg2+與輅黑T形成酒紅色絡合物，滴入EDTA后，

金屬離子逐步被絡合，當達到反應化學計量點時，己與有示劑絡合的金屬離子被EDTA奪

出，游離出指示劑，使溶液由酒紅色變為純藍色。滴定過程反應如下：

滴定前：EBT+Mg2+=Mg-EBT

（藍色）（酒紅色）

滴定時：EDTA+Ca2+=Ca-EDTA

（無色）

EDTA+Mg2+=Mg-EDTA

（無色）

終點時：EDTA+Mg-EBT=Mg-EDTA+EBT

（酒紅色）（藍色）

若水樣中存在Fe3+,AF+等微量雜質時，可用三乙陋胺進行掩蔽，Cu2+、Pb\Zn2+

等重金屬離子可用Na2s或KCN掩蔽。

水硬度的測定分為水的總硬度以及鈣-鎂硬度，前者是測定Ca、Mg總吊，后者是分別

測定Ca、Mg分量。如測定鈣硬度，可控制pH介于12?13之間，選用鈣指示劑進行測定。

鎂硬度可由總硬度減去鈣硬度求出。

三、內容提要

1.EDTA溶液的配制

天平稱取計算量的EDTA二鈉鹽于200ml燒杯中，加水溫熱溶解，冷卻。

2.EDTA的標定

用CaCC）3為基準物質，格黑T為指示劑標定EDTA

3.水總硬度的測定

取水樣100mL于錐形瓶中，加HC11?2滴酸化水樣，煮沸數分鐘以除去CO2,冷卻后

加入5mLi:1三乙醇胺（若水樣中含有重金屬離子，則加入lmL2%Na2s溶液掩蔽），5mL氨

性緩沖溶液，2?3滴輅黑T（EBT）指示劑，用EDTA標準溶液滴定至溶液由酒紅色變為純藍

色即為終點。

注意接近終點時應慢滴多搖。平行測定三次，計算水的總硬度，以度（。）和mmol-L-'兩

種方法表示分析結果。

附：鈣硬度和鎂硬度的測定

取水樣100mL于250mL錐形瓶中，加入2mL6mo卜L-lNaOH溶液，搖勻，再加入0.01g

鈣指示劑，搖勻后用0.005molL-lEDTA標準溶液滴定至溶液由酒紅色變為純藍色即為終點。

計算鈣硬度。由總硬度和鈣硬度求出鎂硬度。

四、難點分析

絡合反應受到各種因素的影響，如酸度、共存陽離了?等，這些因素直接影響絡合反應的

完全程度。同時:金屬指示劑在使用中也可能由于干?擾離子的存在出現封閉或儲化現象。因

此實驗中要注意緩沖溶液的使用和干擾離子的掩蔽。指示劑變化的pMep應盡量與化學計量

點的pMsp一致。

五、教學要點

1.課前準備：預習實驗，理解絡合滴定的基本原理，了解各種副反應對滴定的影響，計

算滴定突躍，掌握金屬指示劑的選擇原則及消除指示劑封閉的方法，熟悉準確滴定和分別滴

定的判別式。

2.預習指導：副反應對絡合滴定的影響，緩沖溶液的選擇和使用，各種水樣的處理以及

總硬度和鈣鎂分硬度的測定方法。

3.課堂提問絡合滴定中副反應（如酸效應、絡合效應、共存離子效應等）對主反應有

何影響？絡合滴定中為什么需要使用緩沖溶液，如何選擇？鈣鎂測定的適宜酸度范圍？其他

干擾離子如鐵、鋁、鋅、鋅等如何掩蔽？為什么不直接用乙二胺四乙酸H?Y配制EDTA標

準溶液而是使用其二鈉鹽？

4.課堂演示

移液管的使用：移液管的洗滌、潤洗、洗耳球的正確使用，刻度的觀察和溶液的轉移。

滴定管的使用：滴定管的洗滌、潤洗、讀數、調零、活塞上油、活塞的操作要點、滴定

速度的控制。

5.個別巡回指導

六、思考題

1.闡述Mg?+-EDTA能夠提高終點敏銳度的原理.

2.滴定為什么要在緩沖溶液中進行？如果沒有緩沖溶液存在，將會導致什么現象發生？

答案要點:

1.輅黑T與Mg2+能形成穩定的絡合物，顯色很靈敏，但與Ca?+形成的絡合物不穩定，顯色

靈敏度低，為此在pH=10的溶液中用EDRA滴定Ca?+時，常于溶液中先加入少量MgY,使

之發生置換反應，置換出Mg2+：

MgY+Ca2>==CaY+Mg2+,

置換出的Mg2+與輅黑T顯出很深的紅色：Mg2++EBT=Mg-EBT（紅色）

但EDTA與Ca?+的絡合能力比Mg2+強，滴定時，EDTA先與Ca?+絡合，當達到終點時，

EDTA奪取Mg-EBT中的Mg2+,形成MgY,

Y+Mg-EBT=MgY+EBT（藍色）

游離出的指示劑顯藍色，變色很明顯，在這里，滴定前的MgY與最后生成的MgY物質

的量相等，故不影響滴定結果。

2.在絡合滴定過程中，隨著絡合物的生成，不斷有H-釋出：

M+H2Y=MY4-2H*

因此，溶液的酸度不斷增大，酸度增大的結果，不僅降低了絡合物的條件穩定常數，使

滴定突躍減小，而且破壞了指示劑變色的最適宜酸度范圍，導致產生很大的誤差。因此在絡

合滴定中，通常需要加入溶液來控制溶液的pH值。

離子選擇電極法測定天然水中F-離子的含量

實驗課時：3學時

實驗類型：綜合性實驗

教學對象：本科生

一、目的與要求

I.掌握電位法的基本原理。

2.學會使用離子選擇電極的測顯方法和數據處理的方法。

二、方法與原理

氟離子選擇電極是以瓶化錮單晶片為敏感膜的指示電極，對溶液中的瓶離子有良好的選

擇性響應。氟電極與參比電極組成的電池電動勢與試樣溶液中廣有如關系：

“電池=K-0.05921g（試液）

但在實際分析中要測量的是離子濃度，不是活度。所以必須控制試樣溶液的離子強度，

如果試祥溶液的離子強度維持一定，則

E電池=K'—°.05921ga尸（試液）

因F?存在狀態與試樣溶液酸度有關，酸度過大易形成印；，影響廣的活度；酸度過小,

易引起單晶膜中L/+水解，形成I.a（OH）3沉淀,影響電極的響應.最適宜的酸度是pH=SS6S.

故通常用pH=6.0的檸檬酸鹽緩沖溶液來控制溶液的pH值，檸檬酸鹽還可消除AP+和Fe3+

的干擾。

三、內容提要

1.將氟電極和甘汞電極分別與pH/mV計相接，開啟儀器開關，預熱儀器。

2.清洗電極

取蒸儲水（或去離子水）50-60mL,放入100mL燒杯中，放入攪拌磁子，插入氟電極和甘

汞電極，開啟攪拌器2-3min后，若讀數大于-200mV,則更換蒸儲水，繼續清洗，直至讀數

小于-200mVo

3.工作曲線法測定F-

準確移取5.00mL0.100mol?f的廣標準溶液于50mL容量瓶中，加1.0mol?5檸

檬酸鈉緩沖液5.00mL,用水定容，搖勻。用逐級稀釋法配成濃度為1.00X10-2mol-L-',1.00

X10-3mol?L-\1.00XKT4mol?L11.00XW5mol?L~1,1.00X10^mol?L1的一組標準

溶液，逐級稀釋時，只需添加4.5mL檸檬酸鈉溶液。

將標準溶液分別倒入塑料燒杯中，放入攪拌磁子；插入經洗凈的電極，攪拌2min,停

止攪拌后，讀取電位值，按順序從低濃度至高濃度溶液依次測量，每測量I份試樣溶液，無

需清洗電極，只需用濾紙沾去電圾上的水珠。

取水樣25.00mL置于50mL容量瓶中，加入1.0mol?L7檸檬酸鈉緩沖液5.00mL,用

水定容并搖勻，按上述操作測定，記錄電位值。

4.一次標準溶液加入法

準確移取水樣25.00mL置于100mL干的燒杯中，加入1.0mol?L-,檸檬酸鈉緩沖液

5.00mL,去離子水20.00mL,放入攪拌磁子，插入清洗干凈的電極，攪拌2min,停止攪拌，

讀取穩定的電位值；再準確加入1.00X10-3mol?尸標準溶液1.00mL,同樣測量出穩定的

電位值,計算出兩次測定的電位差值（△￡二%一。2八

5.數據記錄與處理

列表記錄實驗數據，在坐標紙上繪制“一出。尸曲線。根據水樣測得的電位值，在校正

曲線上查得其對應的濃度，計算水樣中廣的含量（以mg-L-表示）。根據一次標準溶液加入

法所得的AE和從校正曲線上計算所得的電極響應斜率（S）代入方程式

計算水樣中F的含量。式中心和匕分別為標推溶液的濃度和體積：心和匕分別為試材溶液

中廣的濃度和體積。

四、難點分析

離子選擇性電極是一類對溶液中特定離子有選擇性電位響應的電化學傳感器。本實驗采

用該方法測定水樣中F-的含量，由于測定受影響因素較多，如溶液的離子強度和酸堿度、

儀器的穩定性等，須嚴格規范操作才能保證實驗成功。

五、教學要點

1.課前準備：查閱常見緩沖溶液的pH范圍，指導學生選擇合適的緩沖溶液。估計水樣

中F含量的范圍，設計工作曲線。完成pH酸度計的校正。

2.預習指導：離子選擇性電極分析法的基本原理？pH酸度計的使用方法以及儀器的維

護。電極的使用、維護及注意事項。

3.課堂提問指名回答問題，電位分析法的基本原理？緩沖溶液的選擇依據？電極的清

洗需要注意些什么問邈？

4.課堂演示

pH酸度計的使用：使用前的準備、電極的清洗、電極電位的測量方法，儀器使用

完后的維護。

5.個別巡回指導

六、注意事項

1.氟電極浸入待測液中，應使單晶膜外不要附著水泡，以免干擾讀數。

2.測定時攪拌速度應緩慢而穩定。

七、思考題

1.F■選擇電極在使用時應注意哪些問題？

2.為什么要清洗F電極使其響應電位讀數小于-200mV0

3.檸檬酸鈉在測量中起哪些作用？

火焰原子吸收光譜法測定鐵（標準曲線法）

實驗課時：4學時

實驗類型：綜合性實驗

教學對象：本科生

一、目的與要求

1.加深理解火焰原子吸收光譜法的原理和儀器的構造。

2.掌握火焰原子吸收光譜儀的基本操作技術。

3.掌握標準曲線法測定元素含量的分析技術。

二、方法與原理

金屬銘和其他雜質元素對鐵的原子吸收光譜法測定，基本上沒有干擾情況，樣品經鹽酸

分解后，即可采用標準曲線法進行測定。

標準曲線法是原子吸收光譜分析中最常用的方法之一，該法是在數個容量瓶中分別加入

成一定比例的標準溶液，用適當溶劑稀釋至一定體積后，在一定的儀器條件下，依次測出它

們的吸光度，以加入標推溶液的質量（ug）為橫坐標，相應的吸光度為縱坐標，繪出標準曲

線。

試樣經適當處理后，在與測定標準曲線吸光度的相司條件下測定其吸光度（?般采用插

入法測定，即將試樣穿插進測定標準溶液中間進行測量），根據試樣溶液的吸光度，通過標

準曲線即可查出試樣溶液的含量，再換算成試樣的含量（％）。

三、內容提要

1.試樣的處理（平行三份）

準確稱取o.2g試樣于100mL燒杯中，加入1+1鹽酸5mL,微熱溶解，移入50mL容量

瓶并稀釋至刻度，搖勻備測。

2.標準系列溶液的配制

取6個潔凈的50mL容量瓶，各加入1+1鹽酸5mL,再分別加入0.0,2.0,5.0,10.0,

15.0,20.0mL鐵標準溶液（工作液），用蒸儲水稀釋至刻度，搖勻備測。

3.儀器準備

在教師指導下，按儀器的操作程序將儀器各個工作參數調到下列測定條件，預熱2C'min：

分析線：271.9nm燈電流：8mA

狹縫寬度:0.1inm燃器高度:5mm

空氣壓力:1.4kg/cm2乙塊流量：1.IL/min

空氣流量:5L/min乙快壓力：O.5kg/cm2

4.測定標準系列溶液及試樣倍液的吸光度。

當儀器在測定鐵的工作條件下正常工作時，依次測定鐵標準系列溶液與試樣溶液的吸

光度，每次測定前必須用蒸儲水校正儀器的吸光度為0。

5.數據記錄與處理

四、難點分析

由于火焰原子吸收光譜法測定的結果與儀器的穩定性緊密相關，學生初次接觸往往掌握

不好。須要監督學生調整好儀器參數，保證儀器預熱時間，使測定結果真實可靠。

五、教學要點

1.課前準備：完成原子吸收分光光度計的調試，配置好鐵標準溶液（儲備液）。

2.預習指導:標準曲線法測定元素含最的原理。火焰原子吸收光譜法的原理和應用領域。

原子吸收分光光度計使用過程中的注意事項。

3.課堂提問：指名回答問題，容量瓶定容時應該注意些什么？什么樣的試樣才能采用標

淮曲線法進行分析？

4.課堂演示：原子吸收分光光度計的基本操作。

5.個別巡回指導

六、注意事項

儀器穩定后方可進行測定，測定時先測空白再測試液，試液的測定，應從低含量開始

往高含量進行。

七、思考題

1.是否在任意濃度范圍內的標準曲線都是直線？

2.儀器條件是如何影響測定結果的？

氣一固色譜法測定空氣中I組分的含量

實驗課時：3學時

實驗類型：綜合性實驗

教學對象：本科生

一、目的與要求

1.了解氣相色譜儀的簡要工作原理，

2.初步學會正確使用氣相色譜儀。

3.學習氣體分析的方法。

4.學習歸一化法定量的基本原理及測定方法。

二、方法與原理

混合氣體的分離，是利用每種組分氣體在固定相上的吸附系數不同。在?定條件下，它

們各有一定的吸附平衡常數，這弊平衡常數的微小差異，