大学基础化学实验（非化学专业无机化学部分）

大学基础化学实 验（非化学专业无机化学部分）

实验课学习方法 • 1．认真预习 • 2．做好实验 • 3．写好实验报告

实验报告的格式 • 测定实验 • 元素及化合物性质的实验 • 制备实验 • 综合、设计性实验

测定实验 一、实验目的二、数据记录：按照实验教材的记录内容和格式记录有关实验数据，注意准确保留有效数字。三、数据处理：计算过程及使用的计算公式。四、误差计算与讨论：计算出相对误差值，讨论造成误差的原因及实验中存在的问题。

元素及化合物性质的实验 一、实验目的二、实验内容实验内容现象解释及方程式三、问题与讨论实验中一些尚未很好解决的问题及与本次实验有关的理论知识探讨

制备实验 一、实验目的：二、实验步骤：用方框和箭头表示制备各步骤所加试剂浓度、量，控制的条件和出现的现象。把整个制备过程表示在一张方框图中。例如：试剂氯化钠的制备实验三、实验结果：产品质量、产率（％）、外观、纯度等。四、讨论

实验一仪器的认领、洗涤和干燥 [实验目的] 1、熟悉无机实验室规划和安全守则。 2、清点仪器，熟悉仪器的名称、规格、用途和注意事项。 3、练习玻璃仪器和瓷质仪器的洗涤与干燥方法。

实验室规则和安全守则 一、实验室规则二、安全规则 [基本操作] 1、认领仪器：按仪器单逐个领取和认识无机化学实验中常用的仪器。

减压过滤装置图 1. 吸滤瓶， 2. 布氏漏斗， 3. 安全瓶， 4. 抽气泵，5.自来水龙头头头头

2、玻璃仪器的洗涤： 振荡水洗；内壁附有不易洗掉的物质，可用毛刷刷洗；刷洗后，再用水连续振荡数次，必要时用蒸馏水淋洗三次（洗净后，内壁水珠均匀分布；未洗净时，器壁附着水珠）。 3、仪器的干燥：凉干、烤干、吹干、烘干、气流烘干、快干（有机溶剂法）

实验二氯化钠的提纯 一、实验目的 1. 通过沉淀反应了解提纯氯化钠的方法。 2. 练习台秤、酒精灯的使用以及过滤、蒸发、结晶、干燥等基本操作。

二、实验原理 粗食盐中含有不溶性杂质（如泥沙等）和可溶性杂质（主要是Ca2+、Mg2+、K+和SO42-）。不溶性杂质可用溶解和过滤的方法除去；可溶性杂质可用下列方法除去：在粗食盐中加入稍过量的BaCl2溶液时，即可将SO42-转化为难溶的BaSO4沉淀而除去： Ba2+ + SO42- = BaSO4↓

二、实验原理 将溶液过滤除去BaSO4沉淀，再加入NaOH和Na2CO3溶液，由于发生下列反应： Mg2+ + 2OH- = Mg(OH)2↓ Ca2+ + CO32- = CaCO3↓ Ba2+ + CO32- = BaCO3↓ 食盐溶液中杂质Mg2+、Ca2+以及沉淀SO42-时加入的过量Ba2+便相应转化为难溶的Mg(OH)2、CaCO3、BaCO3沉淀而通过过滤的方法除去。过量的NaOH和Na2CO3可以用盐酸中和除去。少量可溶性杂质（如KCl）由于含量很少，在蒸发浓缩和结晶过程中仍留在溶液中，不会和NaCl同时结晶出来。

三、仪器和药品 仪器：台秤、抽滤装置一套、蒸发皿、烧杯、电加热套、真空泵药品： HCl(2mol·L-1),NaOH(2mol·L-1 ) BaCl2(1mol·L-1 ) ,Na2CO3(1mol·L-1）(NH4)2C2O4(0.5mol·L-1）,粗食盐(s）,镁试剂其他：滤纸,pH试纸

四、实验内容 1．粗食盐的提纯 (1) 在台秤上称取5.0g研细的粗食盐放入小烧杯中,加约20mL蒸馏水,用玻璃棒搅动并加热溶解.溶液沸腾时,搅动下逐滴加入1mol·L-1BaCl2溶液至沉淀完全（约2mL）,继续加热,使BaSO4颗粒长大而易于沉淀和过滤。为了实验沉淀是否完全,可将烧杯从热源上取下,待沉淀沉降后,在上层清液中加入1~2滴BaCl2溶液,观察澄清液中是否还有混浊现象；如果无混浊现象说明SO42-已完全沉淀.

四、实验内容(续上页) 如果仍有混浊现象,则需继续滴加BaCl2,直至上层清液在加入一滴BaCl2后不再产生混浊现象为止。沉淀完全后,继续加热至沸,以使沉淀颗粒长大而易于沉降。减压抽滤,滤液移至一干净烧杯中。

四、实验内容 (2) 在滤液中加入1mL2mol·L-1NaOH和3mL1mol·L-1Na2CO3，加热至沸，待沉淀沉降后，在上层清液中滴加1mol·L-1Na2CO3溶液至不再产生沉淀为止，减压抽滤，滤液移至干净的蒸发皿中。 (3) 在滤液中逐滴加入2mol·L-1HCl，直至溶液呈微酸性为止（pH≈6）。为什么？

四、实验内容 (4) 用水浴加热蒸发皿进行蒸发，浓缩至稀粥状的稠液为止，但切不可将溶液蒸发至干（注意防止蒸发皿破裂）。 (5) 冷却后，将晶体减压抽滤、吸干，将结晶放在蒸发皿中，在石棉网上用小火加热干燥。 (6) 称出产品的质量，并计算产量。

四、实验内容 2．产品纯度的检验取少量（约1g）提纯前后的食盐分别用5mL蒸馏水加热溶解，然后各盛于三支试管中，形成三组，对照检验它们的纯度。

四、实验内容 (1) SO42-的检验：在第一组溶液中分别加入2滴1mol·L-1BaCl2溶液，比较沉淀产生的情况，在提纯的食盐溶液中应该无沉淀产生。 (2) Ca2+的检验：在第二组溶液中，各加入2滴0.5mol·L-1 (NH4)2C2O4溶液，在提纯的食盐溶液中应该无白色难溶的CaC2O4沉淀产生。

四、实验内容 (3) Mg2+的检验：在第三组溶液中，各加入2~3滴1mol·L-1NaOH溶液，使溶液呈碱性（用pH试纸试验），再各加入2~3滴“镁试剂”，在提纯的食盐中应无天蓝色沉淀产生。 (镁试剂是一种有机染料，它在酸性溶液中呈黄色，在碱性溶液中呈红色或紫色，但被Mg(OH)2沉淀吸附后则呈天蓝色，因此可以用来检验Mg2+的存在。)

五、实验注意事项 1.粗食盐要充分加热溶解 2.pH值的检验方法在用pH试纸检验溶液的酸碱性时，应将小块试纸放在干燥的清洁表面皿上，用玻璃棒蘸取检验溶液，滴在试纸上，切不可将试纸投入溶液中检验.

五、实验注意事项 3.抽滤操作 a)本实验过程中三次减压过滤所除去和保留部分必须弄清楚。第一、二次除去滤纸上的不溶性杂质，保留抽滤瓶中的溶液。第三次是保留滤纸上的晶体，除去抽滤中的母液。 b)结晶抽滤在布氏漏斗中的氯化钠晶体，绝对不能用水去冲洗，以保证产率。

实验三弱酸pK值的测定 实验目的 1．了解弱酸电离常数的测定方法。 2．了解pH计（酸度计）的使用方法。 3．学习移液管、容量瓶的使用方法，练习配制溶液。

一、实验原理 醋酸是一元弱酸，在水溶液中存在着下列电离平衡： HAc H＋＋Ac－其电离常数表达式为：（为简洁起见，表达式中略去cΘ） KHAc＝用pH计测定已知浓度的醋酸溶液的pH值，算出[H＋]，即可求出醋酸的电离常数。如以对数表示，则 lg KHAc＝lg ＋lg 或pK HAc＝pH －lg 当时（即配制等浓度的HAc 和NaAc 缓冲溶液），则 pK HAc＝pH 可见，在一定温度下，如果测得醋酸溶液中时的pH 值，即可计算出醋酸的电离常数。

二、pHS－3C 型数字 pH 计的使用 1．前面板 2．显示屏 3．电极梗插座 4．温度补偿调节旋钮 5．斜率补偿调节旋钮 6．定位调节旋钮 7．选择旋钮（pH 或 mv 8．测量电极插座 9．参比电极插座 10．铭牌 11．保险丝 12．电源开关 13．电源插座

pHS－3C 型数字 pH 计可用于测定水溶液的pH 值和电极电位（mv 值）。其测量范围是：pH 值 0～14.00 ；mv 值 0～1999 mv 。其操作步骤如下： • （一）开机前准备 • 1．将电极梗（14）插入电极架插座。 • 2．将电极夹（15）夹在电极梗（14）上。 • 3．将复合电极（16）夹在电极夹（15）上。 • 4．拉下电极（16）前端的电极套（17）。 • 5．用蒸馏水清洗电极，然后用滤纸吸干电极底部的水分。 • （二）开机 • 1．将电源线（18）插入电源插座（13）。 • 2．按下电源开关（12），电源接通后，预热 30 分钟，接着进行标定。

（三）标定 仪器使用前，先要标定。若仪器连续使用，则每天标定一次。 • 1．在测量电极插座（8）处拔下Q9 短路插头（19）； • 2．在测量电极插座（8）处插上复合电极（16）； • 3．如不用复合电极，则在测量电极插座（8）处插上电极转换器的插头（20A）；将玻璃电极插头插入转换器插座（20B）处；参比电极插头插入参比电极插座（9）处； • 4．把选择旋钮（7）调到 pH 档； • 5．调节温度旋钮（4），使旋钮白线对准溶液温度值； • 6．把斜率调节旋钮（5）顺时针旋到底（即调到 100％位置）； • 7．把清洗过并用滤纸吸干水的电极插入 pH ＝ 6.86 的缓冲溶液中； • 8．调节定位调节旋钮（6），使仪器显示的读数与标定用的缓冲溶液pH 值相一致； • 9．用蒸馏水清洗电极，再用 pH ＝ 4.00（或 pH ＝ 9.18）的标准缓冲溶液调节斜率旋钮至显示 4.00（或 9.18），重复6～8 动作，直至不用再调节定位或斜率两个调节旋钮也能显示正确数值为止，则仪器已完成标定。

注意：经标定了的仪器定位调节旋钮和斜率调节旋钮不得再有变动。标定的缓冲溶液第一次应用 pH ＝ 6.86 的缓冲溶液，第二次应用接近被测溶液 pH 值的缓冲溶液。如被测溶液为酸性时，应选用 pH ＝ 4.00 的缓冲溶液；如被测溶液为碱性时，应选用 pH ＝ 9.18 的缓冲溶液。一般情况下，在 24 小时内仪器不需要再标定。 • （四）测量 pH 值 • 1．被测溶液与定位溶液温度相同时，测量步骤如下： • ① 定位调节旋钮不变； • ② 用蒸馏水清洗电极头部，用滤纸吸干； • ③ 把电极浸入被测溶液中，用玻璃棒搅拌溶液，使溶液均匀，在显示屏上读取溶液的 pH 值。 • 2．被测溶液和定位溶液温度不同时，测量步骤如下： • ① 定位调节旋钮不变； • ② 用蒸馏水清洗电极头部，用滤纸吸干； • ③ 用温度计测出被测溶液的温度值； • ④ 调节温度调节旋钮（4），使白线对准被测溶液的温度值； • ⑤ 把电极浸入被测溶液中，用玻璃棒搅拌溶液，使溶液均匀，在显示屏上读取溶液的 pH 值。

（五）测量电极电位（mv 值） • 1．把适当的离子选择电极或金属电极和甘汞电极夹在电极架上； • 2．用蒸馏水清洗电极头部，用滤纸吸干； • 3．把电极转换器的插头（20A）插入仪器后部的测量电极插座（8）内；把离子电极（或金属电极）的插头插入转换器的插座（20B）内； • 4．把甘汞电极的插头插入仪器后部的参比电极插座（9）内； • 5．把两种电极同插入被测溶液内，将溶液搅拌均匀后，即可在显示屏上读取该离子选择电极（或金属电极）的电极电位（mv值），还可自动显示“A”极性。 • （六）如果被测信号超出仪器的测量范围，和测量端开路时，显示屏会发出闪光，作超载报警。 • （七）测量工作结束后，将Q9 短路插头（19）插入测量电极插座（8）内，以防止灰尘及水气浸入。应及时将电极保护套套上，套内应放少量补充液（3 mol·L－1 的KCl溶液）以保持电极球部的润湿。

三、实验方法和步骤 • （一）、pH 值法实验步骤： • 1．配制不同浓度的HAc 溶液 • 将4只洁净干燥的小烧杯编成1～4号，将3只干净的容量瓶编成1～3号。用4号烧杯盛已知准确浓度的HAc 溶液约50 ml ，然后用吸量管从烧杯中吸取5.00 ml 、10.00 ml 标准HAc 溶液分别放入1号、2号容量瓶中，用移液管从烧杯中吸取25.00 ml 标准HAc溶液放入3号容量瓶中，分别在3个容量瓶中加入蒸馏水至刻度，充分摇匀，并计算这三种HAc溶液的准确浓度。 • 2．测定不同浓度的HAc 溶液的pH值 • 把以上不同浓度的HAc 溶液按由稀到浓的次序在酸度计上分别测定其pH值。

（二）、缓冲溶液pH法实验步骤： • 1．配制不同浓度的HAc 溶液 • 将4只洁净干燥的小烧杯编成1～4号，将3只干净的容量瓶编成1～3号。用4号烧杯盛已知准确浓度的HAc 溶液约50 ml ，然后用吸量管从烧杯中吸取5.00 ml 、10.00 ml 标准HAc 溶液分别放入1号、2号容量瓶中，用移液管从烧杯中吸取25.00 ml 标准HAc溶液放入3号容量瓶中，分别在3个容量瓶中加入蒸馏水至刻度，充分摇匀，并计算这三种HAc溶液的准确浓度。 • 2．制备等浓度的HAc 和 NaAc 混合溶液并测定其pH值 • 从1号容量瓶中用吸量管吸取10.00 ml 已知准确浓度的HAc 溶液于1号烧杯中，加入1滴酚酞溶液，然后用滴管逐滴加入0.1 mol·L－1 NaOH溶液（注意：一边滴一边搅拌），至酚酞变粉红色且半分钟内不褪色为止。再从1号容量瓶中吸取10.00 ml HAc溶液加入到1号烧杯中，用玻棒搅拌均匀，即得等浓度的HAc 和 NaAc 混合溶液，用pH 计测定该混合溶液的 pH 值。 • 3．分别用2号、3号容量瓶中的已知准确浓度的 HAc 溶液，重复上述操作，并分别测定所得混合溶液的 pH 值。

数据的处理 通过上述实验所测得的HAc的三个 pK 值，由于实验误差可能不完全相同，可用下列方法处理，求得 pK平均和标准偏差S 。 pK平均： pK平均＝误差 Δi ： Δi ＝ pK平均－ pK实验标准偏差 S ： S ＝

实验四：由胆矾精制五水硫酸铜 【实验目的】 1、巩固托盘天平的使用。 2、了解重结晶提纯物质的原理。练习常压过滤、减压过滤、蒸发浓缩和重结晶等基本操作。

【实验原理】 （1）用过滤法出去胆矾中的不溶性杂质。（2）用过氧化氢将溶液中的硫酸亚铁氧化为硫酸铁，并使三价铁在pH≈4.0时全部水解为Fe(OH)3沉淀而除去。（3）溶液中的可溶性杂质可根据 CuSO4·5H2O 的溶解度随温度升高而增大的性质，用重结晶使它们留在母液中，从而得到较纯的无水硫酸铜晶体。

【仪器和药品】 （1）仪器：托盘天平 pH试纸滤纸（2）药品：工业硫酸铜 NaOH(2mol/L) H2O2[3％(m)] H2SO4(2mol/L) 乙醇[95％(m)]

【实验步骤】 • 一、初步提纯 • 称取15.0g粗硫酸铜于烧杯中，加入约60mL水，加热、搅拌至完全溶解，减压过滤以除去不溶物。 • 滤液用2mol/L NaOH调节至pH≈4.0，滴加入3％(m)H2O2（约2mL，若Fe3+含量高需多加些）。如果溶液的酸度提高，需再次调整pH值。加热溶液至沸腾，数分钟后趁热常压过滤。 • 将滤液转入蒸发皿内，加入2～3滴2mol/L H2SO4使溶液酸化。水浴加热，蒸发浓缩到适量体积（学生自行计算）。冷至室温，减压过滤，抽干，称重。

二、重结晶 （1）将上述产品放于烧杯中，按每克产量加1.2mL蒸馏水的比例加入蒸馏水。（2）加热，使产品全部溶解。（3）趁热常压过滤。滤液冷至室温，再次减压过滤。（4）用少量乙醇洗涤晶体1～2次。（5）取出晶体，晾干，称重。然后放入干燥留待用。

实验五：硫酸亚铁铵的制备 实验目的 • 了解复盐的一般特性和制备方法; • 掌握高锰酸钾法测定Fe(Ⅱ)和硫氰盐目视比色法测定Fe(Ⅲ)的原理和方法; • 进一步熟练减压过滤、蒸发结晶、滴定等基本操作.

实验原理 • 硫酸亚铁铵的制备铁屑与稀硫酸反应制取硫酸亚铁溶液: Fe + H2SO4  FeSO4 + H2 在硫酸亚铁溶液中加入与硫酸亚铁等物质量的硫酸铵,经蒸发浓缩、冷却结晶,得到产物： FeSO4+ (NH4)2SO4+6H2O  (NH4)2SO4·FeSO4·6H2O

实验流程 铁屑净化(1mol·L-1NaCO3) 分离干净铁屑酸溶 (3mol·L-1H2SO4) 过滤 FeSO4溶液合成[(NH4)2SO4] 蒸发浓缩冷却结晶过滤 (NH4)2SO4·FeSO4·6H2O 晶体计量

大 学 基 础 化 学 实 验 （非化学专业无机化学部分）