分析化學實習

實驗一 以過錳酸鉀滴定法定量碳酸鈣試樣中的氧化鈣

實驗原理&目的 CaCO3 ＋ 2HCl → Ca2﹢ ＋ 2Cl－ ＋ H2O ＋ CO2 Ca2﹢ ＋ C2O42－(來自於草酸銨) → CaC2O4 CaC2O4 ＋ H2SO4 → CaSO4 ＋ H2C2O4 H2C2O4再以KMnO4溶液滴定之 5C2O42－ ＋ 2MnO4－＋ 16H＋ → 2Mn2＋ ＋ 10CO2 ＋ 8H2O 錳酸鉀的莫耳數 ＝ MKMnO4× 草酸根的莫耳數 ＝ 過錳酸鉀莫耳數 ×

鈣(Ca2＋)與C2O42－反應時莫耳數比為1：1 鈣的含量 ＝ 40.08 × 草酸根的莫耳數 氧化鈣含量 ＝ 鈣的含量 × CaO/Ca CaO％ ＝ 氧化鈣含量/碳酸鈣試樣重 × 100％

實驗步驟 精秤約0.3g 碳酸鈣試樣，放入250 mL 燒杯內，加入濃鹽 酸，並加溫使之溶解。 加入少許溴水，加熱以氧化可能存在的亞鐵離子，驅除過 剩的溴後，加入氨水，使溶液呈微鹼性，再加少許稀醋酸 至呈微酸性。(使用pH試紙) 保溫在約80℃下半小時，過濾，丟棄沉澱，收集濾液及洗 液，在加溫下（～100℃），加入熱的5％草酸銨，至沉澱 不再產生為止。

高溫（80～100℃）保持沉澱及母液半小時，過濾， 以熱水洗淨沉澱。 以2M 硫酸溶液將沉澱溶入250mL 錐形瓶，充分洗 淨濾紙，並將洗液混合，加熱至80～100℃，然後以 0.02M 過錳酸鉀溶液滴定，至呈桃紅色，經數分鐘 不褪色為止。

注意事項 溶液中若存在Fe2＋，會與KMnO4溶液作用 影響實驗結果，因此必須加溴水來氧化Fe2＋ 成Fe3＋，再加入氨水使生成氫氧化鐵的棕色 沉澱，此沉澱可藉過濾除去。 加氨水及稀醋酸是用來調節溶液的pH值，如 調節不當，會影響CaC2O4的生成量。 實驗完後廢液請到在重金屬類廢液桶。

實驗二 無機磷酸鹽的比色定量

實驗原理&目的 7PO43－＋12(NH4)6MoO6＋36H2O → 磷酸根 鉬酸銨 磷酸根 鉬酸銨 7(NH4)3PO4‧12MoO3↓＋51NH4＋＋72OH－ 磷鉬酸銨(黃色沉澱) (NH4)3PO4‧12MoO3＋還原劑→鉬藍(molybdenum blue) 在波長660nm下，鉬藍溶液的吸收度與磷酸根的濃度成正比 製作檢量曲線，進而測得，試樣中無機磷酸鹽的含量

實驗步驟 磷酸鹽標準溶液之配製： 檢量線之製作： 精秤約0.18g 之磷酸二氫鉀(KH2PO4)，溶於去離子水配成 500mL。此即為磷酸鹽儲備溶液。取10 mL 儲備溶液稀釋 成100 mL 即為標準標準溶液。 檢量線之製作： (1) 取磷酸標準溶液2, 4, 6, 8, 10mL 分別加入量瓶中，加 入適量去離子水。 (2) 取5mL 鉬酸銨溶液分別加入各量瓶混合，放置數分鐘， 再分別加入5mL之還原劑溶液，並加適量去離子水至刻度， 混合均勻後，靜置30分鐘。 (3) 以分光光度計測定各呈色液於660nm 波長之吸收度。 (4) 以最小平方法計算磷酸根量與吸收度之關係及相關係數。

3. 依操作說明2.之步驟進行空白分析。 4. 定量： 取磷酸鹽試樣適當量，配成溶液後，依同法求出吸收 度，並利用製備之檢量線，求出試樣之磷酸鹽含量 （％） （註：原子量Ｐ＝30.97；Ｋ＝39.09）

注意事項 實驗完畢後，請將廢液倒入無機酸類廢液桶

實驗三 利用雙重指示劑滴定法滴定碳酸鈉及碳酸氫鈉

實驗原理&目的

實驗步驟 精秤約1 克碳酸鹽試樣，以去離子水溶解後稀釋至250.0 mL。 精取50.0 mL 試樣溶液於250 mL 錐形瓶中，加入50 mL 去離 子水及2 滴酚酞指示劑後，以0.1M 鹽酸標準溶液滴定至第一終 點，記錄鹽酸用量。 於上述溶液中，加入2 滴甲基橙指示劑，繼續以0.1M 鹽酸標準 溶液滴定至溶液由黃色變為橙紅後，將此反應液煮沸，除去CO2 置於小水盆中以冷水冷卻，然後再繼續以0.1M 鹽酸標準溶液或 0.1M 氫氧化鈉標準溶液滴定至第二終點，記錄標準酸及標準鹼 之用量。 重複2 次步驟(二)及(三)。 由所得數據計算試樣中所含碳酸鈉及碳酸氫鈉百分率之平均值。

注意事項 酚酞指示劑(P.P),滴定時溶液由紅色 → 很淺 的粉紅色，即滴定終點。 甲基橙指示劑(M.O)，滴定時溶液由黃色 → 橙紅色，即為滴定終點。 實驗完後廢液請到在鹼類廢液桶。

實驗四 試液中鐵的比色定量

實驗原理&目的 2. 最大吸收波長必須由實驗實際測得 1. 2.　最大吸收波長必須由實驗實際測得 3.　實驗中加入的氫氯化羥胺(NH2OH‧HCl， hydroxyamine)是作為還原劑 4 Fe3+ + 2 NH2OH → 4 Fe2+ + N2O + 4H+ + H2O 4.　檸檬酸鈉來調整溶液的pH值

實驗步驟 配製標準溶液，製作吸收曲線及檢量線，由此定量 試樣中鐵的含量。 1. 鐵標準溶液之配製 精秤約0.15g 硫酸亞鐵銨，溶於10mL 0.5M H2SO4 溶液中，加去離子水稀釋至250ml。 2. 還原劑溶液之配製 取2g 氫氯化羥胺，溶於10mL 去離子水，加微量 固體檸檬酸鈉，以pH 試紙試之，至pH 約4.5，再 加去離子水成20mL。

3. 吸收曲線之製作 (1)吸取2mL 鐵標準溶液於燒杯中。 (2)滴定管中裝入檸檬酸鈉溶液，然後逐滴加入 上 述燒杯中，至溶液之pH約 3 3. 吸收曲線之製作 (1)吸取2mL 鐵標準溶液於燒杯中。 (2)滴定管中裝入檸檬酸鈉溶液，然後逐滴加入 上 述燒杯中，至溶液之pH約 3.5，記下所需 檸檬酸鈉溶液體積(a mL)。 (3)取0.5，1.0，1.5，2.0，2.5，3.0mL 的鐵標 準溶液於編號1 至6 的100mL量瓶中。

(4)分別於各量瓶加入 1mL 還原劑溶液， 2mL 二氮菲溶液，a mL 檸檬酸鈉溶液，再加去離 子水稀釋至刻度，混合均勻，靜置20 分鐘。 (5)取5 號量瓶之溶液於比色管，在460～ 490nm（間隔10nm），490 ~ 520nm（間 隔5nm），520～560nm（間隔10nm），分 別測其吸收度，由此找出最大吸收波長。

4. 檢量線之製作 於最大吸收波長下，測定各濃度標準溶液的 吸收度，並以最小平方法計算鐵濃度與吸收 度之關係及相關係數。 5. 依操作說明3 4. 檢量線之製作 於最大吸收波長下，測定各濃度標準溶液的 吸收度，並以最小平方法計算鐵濃度與吸收 度之關係及相關係數。 5. 依操作說明3.之步驟進行空白實驗。

6. 試樣中鐵的定量 首先將試樣稀釋2～5 倍，再取適當稀釋試 樣（如0. 5mL～3 6. 試樣中鐵的定量 首先將試樣稀釋2～5 倍，再取適當稀釋試 樣（如0.5mL～3.0mL）於編號 8,9 的 100mL量瓶中，依照步驟(三)-4 於最大吸收 波長測其吸收度，由檢量線求其濃度及平均 值。

注意事項 1.鐵標準溶液之配製須小心溶解 硫酸亞鐵胺,二氮菲 2.分光光度計使用 3.廢液回收

實驗五 試樣中鈣含量之測定

實驗原理&目的 (一) 過錳酸鉀溶液之標定 1.以草酸鈉做為標定劑，在酸性熱溶液中，草酸鈉 (C2O42-)會與過錳酸鉀(MnO4-)進行下例之反應： 2MnO4- + 5C2O42- + 16H+ → 2Mn2+ + 10CO2 + 8H2O 2.實驗中加入的深紫色KMnO4會被Na2C2O4還原成極 淺粉紅色的亞錳離子(Mn2+)，但滴定至當量點時，一 滴過量的KMnO4，即可使溶液呈現明顯的粉淺紅色。 3.實驗一開始反應會很慢(即 KMnO4的紫色不易退掉)， 所以先加入定量的過錳酸鉀(約為總用量的80-90%)， 使產生的Mn2+量較多，那麼反應的速率自然會加快， 之後再以KMnO4溶液慢慢滴定終點。

3.反應時KMnO4與Na2C2O4的莫耳比為2：5， 即草酸鈉的莫耳數 = 過錳酸鉀的莫耳數 × 草酸鈉之莫耳數 = = MKMnO4 × × ， W Na2C2O4：草酸鈉的重 M Na2C2O4：草酸鈉的分子量 MKMnO4：過錳酸鉀的體積莫耳濃度 V' KMnO4：所需過錳酸鉀溶液大約的用量(mL) W Na2C2O4為秤得的重量，M Na2C2O4為134，代入 KMnO4約略的濃度0.02，由上式可求得V' KMnO4

估計用量80%所加KMnO4溶液體積 = × 80% = MKMnO4 × × = 估計用量80%所加KMnO4溶液 體積+滴定所加KMnO4溶液體積－空白滴定 所加KMnO4溶液體積 W Na2C2O4為秤得的重量， M Na2C2O4為134， 代入上式可求得MKMnO4

(二) 試樣中鈣含量之測定原理及計算同實驗一 ”以過錳 酸鉀滴定法定量碳酸鈣試樣中的 氧化鈣”

實驗步驟 1. 過錳酸鉀溶液之標定 (1) 精秤約0.2 克之乾燥草酸鈉置於500mL 燒杯中， 以約250mL 之0.9M 硫酸溶解。 (2) 取約0.02M 過錳酸鉀溶液之80-90%估計用量， 在室溫下一次加入。 (3) 靜置，待溶液澄清後加熱至60℃左右，再以過 錳酸鉀緩慢加入滴定，至完成滴定。(粉紅色能 維持30 秒不消失時即是滴定終點) (4) 以250mL 之0.9M 硫酸溶液以相同步驟做一空 白滴定。

2. 試樣中鈣含量之測定 (1) 精秤約0.25 克乾燥未知試樣，置於250mL 燒杯中，以錶玻璃蓋住，小心加入10mL 濃 鹽酸(避免液滴濺出)。溶解後過濾並以去離子 水稀釋50.0mL。 (2) 精取上述溶液20.0mL，加熱至沸騰，並加 入40mL 熱的草酸銨溶液。加入1-2 滴甲基紅， 逐漸加入6M 氨水，使草酸鈣沉澱至溶液呈 黃色為止。

(3) 靜置至少半小時後過濾，並以10mL 去離子 水清洗沉澱物數次。 (4) 將沉澱物移入燒杯中，加入30mL 去離子水 及0.9M 20mL 硫酸使沉澱物溶解。 (5) 加熱至60℃左右，以標定後之過錳酸鉀溶 液滴定。

注意事項 1. KMnO4滴定至溶液呈粉紅色並維持秒不消失 2.廢液回收

實驗六 利用PH計進行酸鹼滴定並畫出滴定曲線

實驗原理&目的 (一) 0.1M HCl 溶液的標定 使用碳酸鈉當標定劑。 Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + H2CO3 每滴加一定量HCl 溶液時，就利用pH計來測 定溶液的pH值，(在滴定終點附近時，每滴 加一定量的HCl溶液的體積應少量)，由這些 數據，以pH值對HCl的體積繪製滴定曲線， 然後找出滴定終點時HCl 溶液的用量VHCl

為秤得的重量， 為106， VHCl為實驗所獲得的數據，代入上式，即可 求得MHCl。 ：碳酸鈉的重 ：碳酸鈉的分子量 MHCl：HCl溶液的體積莫耳濃度 VHCl：HCl溶液的體積(mL) 為秤得的重量， 為106， VHCl為實驗所獲得的數據，代入上式，即可 求得MHCl。

(二)鹼試樣(NaOH)之滴定 鹼試樣以HCl 標準溶液來滴定 NaOH + HCl → NaCl + H2O 每滴加一定量HCl 溶液時，就利用pH計來 測定溶液的pH值，(在滴定終點附近時，每 滴加一定量的HCl溶液的體積應少量)，由這 些數據，以pH值對HCl的體積繪製滴定曲線， 然後找出滴定終點時HCl 溶液的用量VHCl

M試樣 × V試樣 = MHCl × VHCl M試樣：試樣的體積莫耳濃度 V試樣：試樣的體積(mL或L) MHCl：HCl溶液的體積莫耳濃度 VHCl：HCl溶液的體積(mL或L) V試樣與 VHCl的單位應一致 V試樣為25mL，MHCl在步驟(二)已測得，VHCl 為實驗獲得的數據，代入公式，可求得M試樣。

實驗步驟 1. pH 計之調整與校正： (1) 以去離子水洗滌pH 計之電極。 (2) pH 計接上電源，依操作步驟調整。 (3) 以標準緩衝溶液行pH 計之校正。

2. 標準0.1M HCl 溶液之配製及標定。 (1) 量取495mL 去離子水於500mL 試劑瓶中， 並以吸量管吸取濃鹽(12M)約4.2mL 溶入試 劑瓶中之去離子水，加蓋搖幌數次，使溶液 混合均勻，貼上標籤備用於標定。 (2) 精秤基準級碳酸鈉0.1 ~ 0.15g，置於 250mL 燒杯中並溶於100.0mL 去離子水， 利用pH 計作酸鹼滴定，以標定新配製之鹽酸。

3. 試樣之滴定： 取試樣25. 0mL 於250mL 燒杯中，加入去離 子水50 3. 試樣之滴定： 取試樣25.0mL 於250mL 燒杯中，加入去離 子水50.0mL，利用pH 計以標定後之鹽酸溶 液滴定。重覆1 次實驗，並計算平均值。

注意事項 1.詳細確實記錄數據 2.廢液回收