无机化学第七章配位反应与配位滴定法

无机化学实验报告【实验名称】实验七：水的总硬度及电导率的测定 【班级】 【日期】 【姓名】 【学号】一、实验目的① 了解硬水，软水及去离子水的概念。

② 学会化学法（配位滴定法）和电导率法两种检验水质的方法。

③ 学习电导率仪和微量滴定管的操作和使用。

二、 实验原理1、配位滴定法测定水的总硬度（1）实验原理 Ca 2+、Mg 2+是生活用水中主要的杂质离子，他们以碳酸氢盐、氯化物、硫酸盐、硝酸盐等形式溶于水中，水中还有微量的Fe 3+、Al 3+等，由于Ca 2+、Mg 2+远比其他几种离子含量高，所以通常用Ca 2+、Mg 2+的总量来计算水的总硬度。

水质的分类法，即在pH=10的碱性缓冲溶液中，用酸性铬兰K-萘酚绿B 混合指示剂（简称K-B 指示剂），以EDTA （Na 2H 2Y ）标准溶液直接滴定水中的Ca 2+、Mg 2+。

滴定反应表示如下。

○1滴定前： Ca 2+、Mg 2+与酸性铬蓝K 形成红色螯合物，在萘酚绿B 的衬托下，溶液呈紫红色K-B + M (Ca 2+、Mg 2+) 10=======pH M -K-B（蓝绿） （紫红）○2滴定开始至化学计量点以前： EDTA 与游离的Ca 2+、Mg 2+配位H 2Y 2- + Ca 2+ ==== CaY 2- +2H + H 2Y 2- + Mg 2+ ==== MgY 2- +2H +○3化学计量点时： EDTA 与酸性铬兰K 的Ca 2+、Mg 2+螯合物反应，溶液由紫红色变为蓝绿色H 2Y 2- + M-K-B ==== MgY 2- + K-B + 2H +（紫红色） （蓝绿）水样中存在微量的杂质离子Fe 3+、Al 3+，可用三乙醇胺进行掩蔽。

（2）水总硬度的计算方法 用mmol/L 表示水的总硬度为：总硬度（毫摩尔每升）==3水样10⨯V V C EE （3—4） 式中 C E ——EDTA 的浓度；E V ——消耗EDTA 的体积的平均数； V 水样——采用水样的体积。

《分析化学》课程教学大纲一、课程简介分析化学是关于研究物质的组成、含量、结构和形态等化学信息的分析方法及理论的一门科学，包括化学分析法和仪器分析法，是药学各专业必修的一门重要的专业基础课程。

本课程侧重于化学分析法。

化学分析法中定量分析的基本概念和分析方法是分析化学重要的基础。

化学分析法主要内容包括各类滴定分析法、重量分析法、部分电化学分析法以及误差和分析数据处理等。

重点介绍各种分析方法的基本理论、基本知识和基本计算。

分析化学是一门实践性很强的学科，在实验中严格训练学生定量分析基本操作技能，使学生树立准确量的概念，培养学生分析问题、解决问题的能力，为后续专业课的学习奠定基础。

二、教学目标化学分析法的基础是无机化学的四大平衡理论。

通过本课程的学习，使学生掌握化学平衡理论在分析化学中的应用。

掌握滴定分析、重量分析和电化学分析有关内容的基本原理和方法。

学习定量分析中有关误差分析和数据处理方法，树立准确“量”的概念，对学生后续课的学习、专业能力的培养都将受用终身。

开设此课程的目的在于使学生在学习无机化学的基础上，学习和掌握分析化学法的基本原理、基本知识、基本操作技能和测定方法，正确进行有关的计算。

培养严肃认真、实事求是的科学态度，以及严谨细致地进行科学实验的技能、技巧和创新能力；初步具有分析问题和解决问题的能力，为将来的工作打下良好的基础。

阐述通过本门课程的学习，学生能学到哪方面知识，培养了哪方面能力，并具体说明本门课程着重完成培养要求中哪项基本素质要求和业务培养要求。

三、课程学时分配表备注：教学方法默认为课堂讲授，使用自主式学习—讨论式教学方法等其他方法时，要在“教学方法”栏注明。

四、课程教学内容、基本要求第一章绪论【教学重点和难点】分析方法的分类按原理分类。

【教学内容】1．分析化学的任务和作用；2．分析方法的分类；3．分析化学的发展趋势。

【教学要求】1．掌握分析化学的定义；2．掌握分析方法的分类；3．熟悉分析化学的任务和作用；4．了解分析化学的发展趋势。

第九章 配位反应及配位滴定法配位化合物简称配合物，是一类组成比较复杂的化合物，它的存在和应用都很广泛。

生物体内的金属元素多以配合物的形式存在。

例如叶绿素是镁的配合物，植物的光合作用靠它来完成。

又如动物血液中的血红蛋白是铁的配合物，在血液中起着输送氧气的作用；动物体内的各种酶几乎都是以金属配合物形式存在的。

当今配合物广泛地渗透到分析化学、生物化学等领域。

我国著名科学家徐光宪教授作了如下的比喻：把21世纪的化学比作一个人，那么物理化学、理论化学和计算化学是脑袋，分析化学是耳目，配位化学是心腹，无机化学是左手，有机化学和高分子化学是右手，材料科学是左腿，生命科学是右腿，通过这两条腿使化学科学坚实地站在国家目标的地坪上。

配位化学是目前化学学科中最为活跃的研究领域之一。

本章将介绍配合物的基本概念、结构、性质和在定量分析化学中的应用。

§9－1 配合物的组成与定义一、配合物及其组成例如在硫酸铜溶液中加入氨水，开始时有蓝色Cu 2(OH)2SO 4沉淀生成，当继续加氨水过量时，蓝色沉淀溶解变成深蓝色溶液。

总反应为：CuSO 4 + 4NH 3 = [Cu(NH 3)4]SO 4 (深蓝色)此时在溶液中，除SO 42－和[Cu(NH 3)4]2+外，几乎检查不出Cu 2+的存在。

再如，在HgCl 2溶液中加入KI ，开始形成桔黄色HgI 2沉淀，继续加KI 过量时，沉淀消失，变成无色的溶液。

HgCl 2 + 2KI = HgI 2↓+ 2KCl HgI 2 + 2KI = K 2[HgI 4]象[Cu(NH 3)4]SO 4和K 2[HgI 4]这类较复杂的化合物就是配合物。

配合物的定义可归纳为：由一个中心元素(离子或原子)和几个配体(阴离子或分子)以配位键相结合形成复杂离子(或分子)，通常称这种复杂离子为配离子。

由配离子组成的化合物叫配合物。

在实际工作中一般把配离子也称配合物。

由中心离子和配体以配位键结合成的分子，如[Ni(CO)4]、[Co(NH 3)3Cl 3]也叫配合物。

《无机及解析化学》课程标准课程代码：合用专业：编制单位：《无机及解析化学》课程标准课程代码【】课程肩负单位【】学分【 4 】总课时【56 】编制人【】拟定日期【】审查人【】审查日期【】一、课程性质和定位本课程是系各本科相关专业的专业骨干课程。

本课程是依照系各专业人材培育目标和相关职业岗位（群）的能力要求而设置的，对本专业所面向的高级食品检验工、高级营养师、环境工程师以及制药工程师等所需要的知识、技术、和素质目标的达成起支撑作用。

该课程作为各专业课程的前导课程。

二、课程目标整体目标本课程主要由化学中的“无机化学”及“解析化学”整合而成，与物理化学、构造化学也密不行分。

作为学生必修的一门基础课，主要目的是为学生学好专业基础课、专业课确定坚固的基础，并为基础化学实验实训累积基本理论知识。

1、知识目标使学生全面、系统、深入地认识化学的基根源理，无机及解析化学的基本看法、基础理论和元素的性质，并在此基础上掌握对物质的化学构造和化学构成进行定性和定量解析的基根源理和方法。

2、技术目标能够掌握并运用重要化学基础原理如溶液胸怀、化学热力学知识、阿仑尼乌斯公式，能斯特方程等，并熟练对物质、能量等进行量化运算。

掌握化学定性定量解析的重要方法和原理，并能够在相关的实验实训课程中正确运用。

3、素质养成目标经过基础化学理论知识的学习，培育学生观察问题、解析问题、解决问题的能力和创新能力，通过对溶液构成、化学热力学知识，化学速率与均衡、元素周期性质、物质构造、酸碱均衡、积淀均衡等重要知识的学习，形成科学思想能力，为后续基础课程和实验实训打下优异基础。

同时培养学生严格认真的科学态度和优异的工作习惯。

4、证书目标能够获得食品检验工高级工或助理食品安全师职业技术或资格证书。

三、设计思路无机及解析化学是检验科学与技术系本科各个相关专业的基础专业知识，依据专业岗位群技术要求，从而确定教课内容、教课时数和教课方法。

本门课程设计侧重理论基础知识教课，在内容上承接实践课程，对知识目标描述使用“认识、理解、掌握”等目标动词，对能力的描述使用了“掌握、运用、知道”等目标动词，在教课内容选择上本着基础知识以“必要、够用”为度，在教课方法上侧重学生自主学习能力的培育，增强应用能力和创新意识培育。

滴定分析法整理一、酸碱滴定法摘要：酸碱滴定法是以酸碱反应为基础的滴定分析法。

在酸碱滴定中，标准溶液一般是强酸或强碱，用酸碱指示剂确定滴定终点。

关键词：酸碱指示剂、突跃范围、终点误差、应用内容：酸碱指示剂通常是有机弱酸或有机弱碱，他们的酸式与其共轭碱式具有明显不同的颜色。

当溶液的PH变化时，指示剂失去质子由酸式转变为碱式，或得到质子由碱式转变为酸式，从而引起颜色的变化。

在分析化学中，吧化学计量点附近相对误差在-0.1%~+0.1%范围内的溶液PH 的急剧变化称为酸碱滴定的突跃范围。

酸碱滴定的突跃范围是选择指示剂的依据，凡在滴定的突跃范围内能发生颜色变化的指示剂，即指示剂的变色范围全部或部分落在滴定突跃范围之内，都可以在滴定中使用。

强酸滴定强碱或强碱滴定强酸：强酸滴定强碱或强碱滴定强酸的滴定突跃范围，与强酸、强碱溶液的浓度有关。

强酸、强碱溶液的浓度越大，滴定突跃范围就越大；强酸、强碱溶液的浓度越小，滴定突跃范围就越小。

如果强酸、强碱溶液的浓度相同，当他们的浓度减小到为原浓度的1/10时，则滴定突跃范围就缩小2；当它们的的浓度增大到原浓度的10倍时，则滴定突跃范围就增加2。

强碱滴定一元弱酸：强碱滴定一元弱酸的滴定突跃范围，既与弱酸、强碱的浓度有关，还取决于一元弱酸的标准解离常数。

强碱滴定多元弱酸：多元酸大多数为弱酸，在水溶液中分步解离，每一个多元酸分子可以解离出两个或两个以上的H3O+。

在多元酸滴定中要解决的问题是，每一步解离出的H3O+是否都能被准确滴定，能形成几个比较明显的PH突跃范围，能否分布进行滴定，如何选择指示剂确定终点等。

酸碱滴定的终点误差是由于酸碱指示剂不在化学计量点上变色，而使滴定终点与化学计量点不符合引起的相对误差，也称滴定误差。

酸碱滴定法主要应用于烧碱中NaOH和Na2CO3质量分数的测定、凯氏定氮法。

参考文献：《无机化学与分析化学》二、沉淀滴定法摘要：沉淀滴定法是以沉淀反应为基础的一种滴定分析法。

第三节配位滴定法教学目的：1、了解配合物概念及结构特征。

2、掌握乙二胺四乙酸（EDTA）配位剂特点及其在分析测定中的应用。

3、掌握溶液pH对配位滴定的影响。

4、了解金属指示剂的作用原理及需要条件。

教学重点：掌握配位滴定分析法的基本原理、金属指示剂的原理、常用的EDTA在分析应用方面的特性。

教学内容：一、方法简介复习无机化学内容：Cu(NH3)4 SO4配位键和离子键命名：硫酸四氨合铜配位体：NH3配位数：4 配位原子：N1、配位滴定法（coordinative titration）：以配位反应为基础的滴定分析法。

2、作为配位滴定的反应必须符合的条件：①生成的配合物要有确定的组成，即中心离子与配位剂严格按一定比例化合。

②生成的配合物要有足够的稳定性。

③配位反应速度要足够快。

④有适当的反映理论终点到达的指示剂或其它方法。

二、EDTA及其分析应用方面的特性1、EDTA的性质：EDTA：Ethlene-diamine tetraacetic acid 乙二胺四乙酸分子结构：H6Y2+ H5Y+ H4Y H3Y H2Y2-HY3- H++ H5Y+H++ H4YH++ H3Y-H++ H2Y2-H++ HY3-H++ Y4-Ka1 = 10-0.9Ka2 = 10-1.6Ka3 = 10-2.0Ka4 = 10-2.67Ka5 = 10-6.16Ka6 = 10-10.26含两个氨基（—N＜）；含四个羧基（—COOH）的氨羧配位剂，用H4Y表示。

EDTA物理性质：①溶于水，22℃时的溶解度为0.02g/100mL；②难溶于酸和一般有机试剂；③易溶于氨溶液、苛性碱溶液中，生成相应的盐；④乙二胺四乙酸二钠盐（Na2H2Y·2H2O）习惯上也称为EDTA。

Na2H2Y·2H2O：白色结晶状粉未，无臭无味，无毒，稳定。

室温下饱和溶液的浓度为0.3mol/L，中性，pH = 4.7。

电离过程：H6Y2+ H++ H5Y+在酸性溶液中H6Y2+就相当于六元酸，有六级离解平衡。

配位滴定法练习题一、选择题1、某溶液主要含有Ca2+、Mg2+及少量Fe3+、Al3+，今在pH=10的加入三乙醇胺，以EDTA滴定，用铬黑T为指示剂，则测出的是（）A、Mg2+量B、Ca2+量C、Ca2+、Mg2+总量D、Ca2+、Mg2+、Fe3+、Al3+总量2、准确滴定单一金属离子的条件是（）A、lgc M K′MY≥8B、lgc M K MY≥8C、lgc M K′MY≥6D、lgc M K MY≥63、在配位滴定中，直接滴定法的条件包括（）A、lgcK'MY≤ 8B、溶液中无干扰离子C、有变色敏锐无封闭作用的指示剂D、反应在酸性溶液中进行4、EDTA 滴定Zn2+时，加入NH3-NH4Cl可（）A、防止干扰B、控制溶液的pH值C、使金属离子指示剂变色更敏锐D、加大反应速度5、取水样100mL，用C（EDTA）=0.02000mol/L,标准溶液测定水的总硬度，用去4.00毫升，计算水的总硬度是( )（用CaCO3 mg/L表示）A、20mg/LB、40 mg/LC、60 mg/LD、80mg/L6、配位滴定终点所呈现的颜色是（）A、游离金属指示剂的颜色B、EDTA与待测金属离子形成配合物的颜色C、金属指示剂与待测金属离子形成配合物的颜色D、上述A与C的混合色7、在EDTA配位滴定中，下列有关酸效应系数的叙述，正确的是（）A、酸效应系数越大，配合物的稳定性愈大B、酸效应系数越小，配合物的稳定性愈大C、pH值愈大，酸效应系数愈大D、酸效应系数愈大，配位滴定曲线的pM突跃范围愈大8、以配位滴定法测定Pb2+时，消除Ca2+、Mg2+干扰最简便的方法是（）A、配位掩蔽法B、控制酸度法C、沉淀分离法D、解蔽法9、EDTA的有效浓度[Y]与酸度有关，它随着溶液pH值增大而（）A、增大B、减小C、不变D、先增大后减小10、EDTA法测定水的总硬度是在pH=( )的缓冲溶液中进行，钙硬度是在pH ＝( )的缓冲溶液中进行。

实验三滴定操作练习一、实验原理0.1 M HCI和0.1M NaOH的相互滴定H+ + OH- = H2O滴定的突跃范围：pH=4.3-9.7指示剂：甲基橙（pH=3.1-4.4）或酚酞（pH=8.0-9.6）红黄无红当指示剂一定时，用一定浓度的HCI和NaOH相互滴定，指示剂变色时，所消耗的体积比V HCI/V NaOH不变，与被滴定溶液的体积无关。

借此可检验滴定操作技术和判断终点的能力。

本实验以酚酞为指示剂，用NaOH溶液分别滴定HCl和HAc，当指示剂由无色变为淡粉红色，即表示已达到终点。

如果酸（A）与碱（B）中和反应为a A+b B=c C+dH2O当反应到化学计量点时，则A的物质的量n A与B的物质的量n B之比为：n A/n B=a/b又因为n A=c A·V A则可由下面公式求出酸和碱的浓度：C A·V A=a/b C B·V B式中C A、C B分别为A、B的浓度（mol·L-1）；V A，V B分别为A，B的体积（L或mL）。

由此可见，酸碱溶液通过滴定，确定他们中和时所需要的体积比，即可确定他们的浓度比。

二、实验材料仪器：碱式滴定管，25ml移液管试计：0.1mol·L-1HCL标准溶液（准确浓度已知）0.1mol·L-1NaOH溶液（浓度待标定）酚酞溶液（w为0.01）三、实验步骤NaOH溶液浓度的标定用0.1mol·L-1NaOH溶液操作液荡洗已洗净的碱式滴定管，每次10mL 左右，荡洗液从滴定管两端分别流出弃去，共洗三次。

然后再装满滴定管，赶出滴定管下面的气泡。

调节滴定管内溶液的弯月面在“0”刻度以下。

静置1min，准确读书，并记录。

将已洗净的用于盛放HCl标准溶液的小烧杯和25mL移液管用0.1moL/L，HCl标准溶液荡洗三次后（每次用10~15mL溶液），准确移取25.00mL的HCl 标准溶液于250mL锥形瓶中。

无机及分析化学(Inorgaic and Analytical Chemistry )一、简要说明：本课程为我校蜂学、植物保护、中药资源与开发、农学、动科等专业本科生的必修基础课。

该课程全面、系统地介绍了化学的基础知识，为学生进一步学习后续专业基础课和专业课打下基础。

每年秋季开课，周学时为4。

二、课程的性质、地位和任务本课程主要介绍对其他化学课程和专业课有普遍意义的基本化学理论，是化学科学的导论。

作为农学类、生物类本科学生化学的入门课程，其教学目的就是通过教学使学生掌握化学的基本原理、规律及研究方法，一方面为进一步学好后续课程打下必要的理论基础，另一方面也让学生懂得如何运用普遍的化学原理去解决广泛的化学实际问题。

三、课程教学的基本要求和方法1、教学方法：以教师授课内容为主要教学材料，参考其他书目，来组织教学内容；以Powerpoint为主要教学手段；以课堂讲授和习题讨论、讲解相结合的教学方式；部分章节加“*”定为选学或自学内容。

2、成绩评定：：课程总成绩的评定权重为：期末考试（闭卷）：60% 出勤：10% 平时作业：10% 半期考试：20%四、授课教材及主要参考书目授课教材：《无机及分析化学》蒋疆等主编，厦门大学出版社，2012.5主要参考书：1.《无机及分析化学》南京大学无机及分析化学编写组。

第四版，高等教育出版社2006.2.《无机化学》（第四版）大连理工大学无机化学教研室编。

高等教育出版社2001.63. 《分析化学》上册（第三版）北京师范大学、华中师范大学编。

高等教育出版社2001.6五、学分和学时分配：本课程共78学时，分上下两学期完成：上学期46学时，下学期32学时，共5学分六. 课程教学大纲及学时分配（重点*，难点#，自学△）无机及分析化学I（46学时）绪论（1学时）了解“无机及分析化学”课程的主要内容及其相互关系，掌握“无机及分析化学”课程的学习方法。

第一章物质结构基础（11学时）1、目的要求：（1）了解电子的运动特性、测不准原理的意义和电子波粒二象性的统计解释，理解波函数、量子数的物理意义，掌握量子数的取值规则。