化学分析试验操作规范及溶液的配制

cuinew 2023-05-14 14:56:38 352 0

1 前言

1.1 目的

规范化学分析试验室的试验操作及溶液的配制、标定，保障试验操作的标准化、溶液的有效性及溶液的精准度。

1.2 适用范围

化学分析试验室的各种试验操作流程、溶液的配制以及标定。

1.3 职责

化学分析试验室领班及化验人员负责执行。

2 滴定管及滴定操作

2.1 滴定管的分类

普通具塞(酸式)和无塞滴定管(碱式)；三通活塞自动定零位滴定管；侧边自动定零位滴定管；侧边三通活塞自动定零位滴定管等。常用滴定管容量有1ml、10ml、25ml、50ml、100ml。

(1) 酸式滴定管用来装非碱性物质的溶液；

(2) 碱式滴定管用来装非氧化性的碱性溶液。

2.2 滴定管使用前的准备

2.2.1 滴定管的安装

(1) 酸式滴定管，活塞加橡皮圈；

(2) 碱式滴定管加滴头(橡皮管、玻璃珠及尖嘴玻璃管，橡皮管中的玻璃珠应大小合适)。

2.2.2 滴定管的试漏

装水至零刻度线，并放置2分钟，看是否漏水。对酸式滴定管，看活塞两端是否有水，2分钟后，旋转活塞180度，再看活塞两端是否有水。如果发现漏水，酸式滴定管则应该涂凡士林，碱式滴定管则应换玻璃珠或橡皮管。

2.2.3 滴定管的洗涤

(1) 当滴定管没有明显污染时，可直接用自来水冲洗、或用没有损坏的软毛刷沾洗涤剂水溶液刷洗(不可用去污粉)；

(2) 当用洗涤剂洗不干净时，可用5~10ml铬酸洗液润洗，对酸式滴定管，先关闭活塞，倒入洗液后，一手拿住滴定管上端无刻度部分，另一手拿住活塞下端无刻度部分，边转动边向管口倾斜，使洗液布满全管；反复转动2~3次。

对碱式滴定管，先取下尖嘴玻璃管，倒夹于滴定台上并插入盛铬酸洗液的烧杯中，用一手的大拇指和食指挤压玻璃珠上的橡皮管，以形成通道，一手用吸耳球插入橡皮管，以吸取铬酸洗液，使洗液充满全管后松开大拇指和食指，让其浸泡几分钟(注意，铬酸洗液不要与橡皮管接触）。随后，再用大拇指和食指挤压玻璃珠上的橡皮管，使形成通道，将洗液放回原烧杯中。

使用过的洗液回收到原盛洗液的试剂瓶中。沾有残余洗液的滴定管，用少量的自来水洗后，倒入废液缸中。滴定管再用大量自来水水冲洗，随后用蒸馏水(每次5~10ml)润洗三次即可使用。

2.2.4 酸式滴定管的活塞涂油

当滴定管活塞转动不灵活、或漏水时，活塞应该涂油(凡士林）。先取下活塞上的小橡皮圈，取下活塞，用软布或软纸将活塞擦拭干净，再用软布或软纸卷成小卷，插入活塞槽，来回擦拭，以使内壁擦拭干净。

用手指粘少量凡士林擦在活塞的两头，沿四周各涂一薄层；使活塞孔与滴定管平行并将活塞插入活塞槽中，然后向同一方向转动活塞，直到全部透明为止，并套上小橡皮圈。套橡皮圈时，应该将滴定管放在台面上，一手顶住活塞大头，一手套橡皮圈，以免活塞顶出。

如仍转动不灵活或有纹路，表明涂油不够；如有油从缝挤出，表明涂油太多。遇到这种情况，必须重新涂油。如发现活塞孔或出水口被凡士林堵塞，必须清除。如果是活塞孔堵塞，可以取下活塞，用细铜丝通出；如果是出水口堵塞，则用水充满全管，并将出水口浸入热水中，片刻后打开活塞，使管内的水突然冲下，将熔化的油带出。如这样还不能解决，则可用有机溶剂(四氯化碳)浸溶。如还不能解决，则用导线的细铜丝，如右图操作，将堵塞物带出，操作应十分小心，转动时应轻。

2.3 滴定管的使用及滴定操作

2.3.1 操作溶液的装入

(1) 用操作溶液润洗

装入操作溶液之前，用所用操作溶液润洗三次，每次用液5~10ml。润洗时，先将活塞关好，将试剂瓶中的溶液摇均，直接从试剂瓶倒入溶液，倒入洗液后，一手拿住滴定管上端无刻度部分，另一手拿住活塞下端无刻度部分，边转动边向管口倾斜，使溶液布满全管，然后全部放出润洗液(尽量放净)，随后再润洗第二次，第三次。

(2) 操作液的装入

摇匀操作液，一手拿住滴定管上端无刻度部分，一手拿住试剂瓶，将试剂瓶口对准滴定管上口，倾斜试剂瓶将溶液倒入滴定管中(直接加入溶液，不可借助其他器皿)，直到溶液达到零刻度线上2~3ml为止；等待30s后，打开活塞使溶液充满滴定管尖，并排除气泡，随后调至零刻度。

2.3.2 滴定管的读数

(1) 食拇指，拿上端，臂杠杆，自垂直；眼平视，读取数，高低上下都不行。

(2) 读数时注意有效数字，必须读准到小数点后两位；记录时必须保留有效数字的位数，小数点后无数字时，加零。如22.00ml不能记为22ml；21.50ml不能记为21.5ml。

(3) 浅色溶液读弯月面下边；深色溶液读弯月面的上边。

2.3.3 滴定管的操作

(1) 酸式滴定管的操作

滴定管在铁架台上的高度，以方便操作为准。滴定管尖一般插入三角锥瓶口内1~2cm左右为好。用右手摇锥瓶，用左手把活塞；拇、食、中指包塞拿，不能推，应该轻轻向手心拉住；可先快滴(但不能连成线条），后慢滴；半开塞，挂半滴。近终点时的半滴溶液，轻靠锥形瓶内壁，而后用洗瓶吹洗下去。

(2) 碱式滴定管的操作

滴定管在铁架台上的高度，以方便操作为准。滴定管尖一般插入三角锥瓶口内1~2cm左右为好。用右手摇锥瓶，用左手捏着玻璃株左上角轻轻往里拉，不能推；可先快滴(但不能连成线条），后慢滴；近终点时的半滴溶液，轻靠锥形瓶内壁，而后用洗瓶吹洗下去。

3 移液管、吸量管及其使用

3.1 移液管和吸量管

移液管(单标线吸管)和吸量管都是用来准确移取一定量溶液的量器。移液管是一根细长而中间膨大的玻璃管，在管的上端有一环型标线，膨大部分标有它的体积和标定时的温度。常用的移液管有多种规格，如2ml、5ml、10ml、25ml、50ml等等。当吸入溶液至其弯月面的最低点与标线相切后，使移液管垂直，让溶液自然流出，此时放出溶液的体积等于移液管上所标体积，移液管尖端吸留的一小部分溶液不必强制放出。

吸量管是具有分刻度的玻璃管，主要用于移取所需的不同体积的溶液，常用的吸量管有1ml、2ml、5ml、10ml等规格。

3.2 洗涤

移液管和吸量管的管口比较小，不容易刷洗，应用铬酸洗液进行泡洗。其清洗方法与滴定管相似，洗至内壁和外壁不挂水珠，并用蒸馏水润洗3次。

3.3 移取溶液

(1) 移取溶液之前，先必须用待移取的溶液润洗，方法是：吸取一定量溶液，立即用右手食指按住管口，将管横过来，用两手拿住并转动移液管，使溶液布满全管内壁，将管直立，使溶液由尖嘴放出，反复2~3次，必要时需要使用滤纸擦净外管壁。

(2) 用移液管移取溶液时，一手拿移液管，一手拿洗耳球；拿移液管的手，拇指与中指拿住移液管上端距管口2~3cm的部位，食指在管口的上方，将移液管插入容量瓶内液面以下1～2cm深度；拿洗耳球的手，排出洗耳球中的空气后，紧靠在移液管上口上，慢慢松开，借助吸力吸取溶液，当管中的液面上升至标线以上时，迅速用食指按住管口并取出(注意药品只出不入的原则)，用母指及中指微微转动管身，使液面缓慢下降至溶液弯液面与管颈标线相切，按紧食指，使溶液不再流出；将移液管流液口靠着容器的内壁，松开食指使溶液自由地沿器壁流下，待下降的液面静止后，再等待2~3s，然后拿出移液管。（注意：在调定零点和排放溶液的过程中，移液管都要保持垂直)。流液口内残留的一点溶液绝不可用外力使其被振出或吹出，可以轻碰器壁去除。

(3) 移液管用完应放在管架上，不要随便放在实验台上，尤其要防止管颈下端被污染。吸量管的使用方法与移液管大致相同。使用吸量管时，通常是使液面从吸量管的最高刻度降低到另一刻度，两刻度之间的体积则恰好为所需的体积。这里要注意的是，平等移取溶液时，应使用同一吸量管的同一部位，而且尽可能使用上面部分。有时候要使吸量管中的溶液全部放出，这时候要注意吸量管上的标示，若上面标有“吹”字的，则要把流液口尖端的残留液吹出，否则，则应该让它留住。

(4) 操作示范

4 容量瓶及其使用

容量瓶是用来准确配制一定体积溶液的量入式容器。它是一种细颈梨形的平底玻璃瓶，通常由无色或棕色玻璃制成，带有磨口玻璃塞，颈上有一标线，在指定温度下，当溶液充满至液面的弯月面与标线相切时，所容纳的溶液体积等于瓶上标示的体积。容量瓶常用的规格有10ml、25ml、50ml、100ml、250ml、500ml及1000ml等。使用容量瓶时应注意以下几点：

4.1 检漏

加水至标线，盖上瓶塞后，一手用食指按住瓶塞，其余手指拿住瓶颈，一手用指尖托住瓶底边缘，来回颠倒10次(每次颠倒过程中要停留在倒置状态10s以上)，不应有水渗出，可用滤纸片检查；将瓶塞旋转180°再检查一次，合格后用皮筋将瓶塞和瓶颈上端栓在一起，一方面防止瓶塞摔碎或与其它瓶塞弄混，另一方面还可避免瓶塞因放在实验台上而引起沾污。

4.2 洗涤

依次用自来水和纯水洗净，使内壁不挂水珠，必要时可以使用铬酸洗液浸泡内壁后再依次用自来水和纯水洗净，使内壁不挂水珠。

4.3 定量转移溶液

定量转移若所配溶液需要定容时，应将溶液“定量转移”至容量瓶中，其操作方法如下图所示。

一手将玻璃棒插入容量瓶内约2～3cm，玻璃棒的下端要靠紧瓶颈内壁，一手拿烧杯，烧杯嘴紧靠搅拌棒，倾斜烧杯，使溶液沿玻璃棒慢慢流入。待溶液流完后，将烧杯嘴紧靠搅拌棒，把烧杯沿搅拌棒向上提起，并使烧杯直立，使附着在烧杯嘴上的少许溶液流入烧杯，再将搅拌棒放回烧杯中，然后，用洗瓶清洗搅拌棒和烧杯内壁，再将溶液按上述方法转移到容量瓶中。重复操作2~3次，以保证定量转移完全。然后加纯水稀释直到溶液的弯液面与标线相切为止，随即盖上瓶塞。一手捏住瓶颈上端，食指压住瓶塞，一手三指托住瓶底，将容量瓶倒转并摇荡，以混匀溶液，再将容量瓶直立，如此重复15次左右，可使溶液充分混匀。

托瓶手要尽量减少与瓶身的接触面积，以免体温对溶液温度的影响。如用容量瓶来稀释溶液，则用移液管移取一定体积的溶液于容量瓶中，然后，再按前述方法稀释、混匀溶液。

4.4 存放

对容量瓶材质有腐蚀作用的溶液，尤其是碱性溶液，不可在容量瓶中久存，配好以后应转移到其它容器中密闭存放。

5 其他操作规范

5.1 玻璃仪器的连接

“左手持口大，右手持插入，先润湿，稍用力转动插入就可以”。即左手持口大的仪器，右手握在靠近待插入仪器的那部分，先将其润湿，然后稍稍用力转动，使其插入。将橡皮塞塞进试管口时，应慢慢转动塞子使其塞紧。塞子大小以塞进管口的部分为塞子的1/3为合适。拆时应按与安装时的相反方向稍用力转动拨出。

5.2 量筒的使用

使用量筒时应根据需量取的液体体积，选用能一次量取即可的最小规格的量筒。操作要领是"量液体，筒平稳；口挨口，免外流；改滴加，至刻度；读数时，视线与液面最低处保持水平"。若不慎加入液体的量超过刻度，应手持量筒倒出少量于指定容器中，再用滴管滴至刻度处。

5.3 胶头滴管的使用

(1) 夹持时

用无名指和中指夹持在橡皮胶头和玻璃管的连接处，不能用拇指和食指(或中指)夹持，这样可防止胶头脱落。

(2) 吸液时

先用大拇指和食指挤压橡皮胶头，赶走滴管中的空气后，再将玻璃尖嘴伸入试剂液中，放开拇指和食指，液体试剂便被吸入，然后将滴管提起。禁止在试剂内挤压胶头，以免试剂被空气污染而含杂质。吸完液体后，胶头必须向上，不能平放，更不能使玻璃尖嘴的开口向上，以免胶头被腐蚀；也不能把吸完液体后的滴管放在实验桌上，以免沾污滴管。

5.4 烧瓶的握持

“三指握两指拳”。即大拇指、食指、中指握住试管，无名指和小指握成拳，和拿毛笔写字有点相似。手指握在试管中上部。

6 试样溶解及沉淀操作

6.1 相关知识介绍

(1) 滤纸的规格

滤纸使用：有灰滤纸定性用，无灰滤纸定量用；

过滤速度：松快密中紧变慢，快蓝中白慢红橙；

滤纸选配：滤纸大小有尺寸，漏斗尺寸紧跟随。

(55、70、90、110、125、150)

晶型对慢速，无定型对中速，胶体对快速。

(2) 各种漏斗介绍

短颈漏斗：向小口容器中注入或过滤用的普通的漏斗。

长颈漏斗：颈很长的漏斗，主要用于固体和液体在锥形瓶中反应时添加液体药品，不能用于过滤。

筋纹漏斗：内壁有若干凹筋，可以用来提高过滤速度。

柱式漏斗：呈圆柱形的漏斗，其有着较好的分离过滤效果。

砂芯漏斗：有良好的抗酸腐蚀能力，可以过滤酸液和用酸类处理。

布式漏斗：与吸滤瓶配套使用，可加快过滤速度，用于无机制备中晶体或粗颗粒沉淀的减压过滤。

瓷板漏斗：又称赫希漏斗，主要用于进行抽滤，收集结晶物。

环颈安全漏斗：也称为安全环形漏斗，颈部有一个环形弯管，弯管可以起到液封作用，当内部气压过大时又会适当放出部分气体，起到减压的作用，从而保证了整套装置的安全性。

单球安全漏斗：与环颈安全漏斗作用差不多，单球起到缓冲作用，加液时使液体缓缓流下，同时在管与球中可以积留更多的体液。

双球安全漏斗：与环颈安全漏斗作用差不多，双球有更好的缓冲及液封作用，加液时使液体缓缓流下，同时在管与球中可以积留更多的体液，安全效果更加好。

过滤漏斗种类较多，如玻璃漏斗、砂芯漏斗及布氏漏斗等，这里就不一一举例了。

制备合成用布氏漏斗，氧化腐蚀用砂芯漏斗。

(3) 坩埚介绍

坩埚的种类有：瓷坩埚、砂芯坩埚、铁坩埚、镍坩埚、银坩埚、铂坩埚、聚四氟乙烯坩埚等。

6.2 操作示范

(1) 样品溶解操作

在溶解样品时，溶剂用适量(约1/5体积即可)，轻轻地搅拌，不要触碰烧杯壁、不研磨不捣底。试样溶解盖表玻，分解完后洗凸面(如下图)。

(2) 沉淀操作

加沉淀剂的操作：在搅拌下，滴加沉淀剂。

晶型沉淀的沉淀操作：稀、热、慢、搅、陈。

无定形沉淀的沉淀操作：浓、热、搅、电、快

(趁热过滤、不陈化)

(3) 漏斗与滤纸的配合：大小、折叠、水柱

(4) 过滤操作

滤纸折叠：选好滤纸先对折，二次折叠与锥合；三层边对斜口；滤纸外侧撕小角。做水柱:堵出口，注满水；压边缘，紧密合。松出口，水柱留；无水柱，重复做。

① 倾泄法操作(如下图)

② 转移沉淀到漏斗操作(如下图)

③ 洗烧杯，并进一步转移洗杯液。淀帚和小纸角擦洗。

(5) 沉淀洗涤操作

洗涤液的选择：晶型沉淀用冷的、稀的沉淀剂溶液；胶体沉淀用热的含少量电解质的溶液；溶解度小且不易生成胶体的用蒸馏水；易水解的沉淀用有机沉淀剂作洗液。

洗涤原则：少量多次；

洗涤方法：从上向下旋洗。

(6) 滤纸的包装及转入坩埚

晶型沉淀：用药铲或尖头玻棒掀起三层边，用手取出并打开成半园形，上向下折三分之一，自右向左卷成小筒，放入坩埚时多层纸向上(如下图)。

无定形沉淀：用扁头玻棒将滤纸边挑起，向中间折叠，称入坩埚时三层纸向上方(如下图)。

(7) 炭化、灼烧

炭化：低温炭化，在电炉上半盖盖，使C→CO2挥发。

灼烧：高温灼烧，在马弗炉或氧化焰上进行，灼烧至恒重，稍冷后移入干燥器中。

(8) 干燥器的搬移及开启(如下图)。

7 标准溶液的配制与标定

7.1 标准溶液

已知准确浓度的溶液叫标准溶液，标准溶液浓度的准确度直接影响分析结果的准确度，因此，正确配制标准及准确标定其浓度，对于提高滴定分析是具要非常重要意义的。

7.2 基准物质

能用于直接配制或标定标准溶液的物质称之为基准物质。

7.3 化学试剂的等级及选用

(1) 一级品：优级纯(符号G.R.)

又称保证试剂，我国产品用绿色标签作为标志，这种试剂纯度很高，适用于精密分析，亦可作基准物质用。

(2) 二级品：分析纯(符号A.R.)

又称分析试剂，我国产品用红色标签作为标志，纯度较一级品略差，适用于多数分析，如配制滴定液，用于鉴别及杂质检查等。

(3) 三级品：化学纯(符号C.P.)

我国产品用蓝色标签作为标志，纯度较二级品相差较多，适用于工矿日常生产分析。

(4) 四级品：实验试剂(符号L.R.)

杂质含量较高，纯度较低，在分析工作常用辅助试剂(如发生或吸收气体，配制洗液等)。

(5) 基准试剂(符号P.T.)

我国产品用红色标签作为标志，它的纯度相当于或高于保证试剂，通常专用作容量分析的基准物质。称取一定量基准试剂稀释至一定体积，一般可直接得到所需要浓度，不需标定，基准品如标有实际含量，计算时应加以校正。

7.4 配制

7.4.1直接配制法

用分析天平准确地称取一定量的物质，溶于适量水后定量转入容量瓶中，稀释至标线，定容并摇匀。根据溶质的质量和容量瓶的体积计算该溶液的准确浓度。能用于直接配制标准溶液的物质，称为基准物质或基准试剂，它也是用来确定某一溶液准确浓度的标准物质。

作为基准物质必须符合下列要求：

(1) 试剂必须具有足够高的纯度，一般要求其纯度在99.9%以上，所含的杂质应不影响滴定反应的准确度。

(2) 物质的实际组成与它的化学式完全相符，若含有结晶水(如硼砂Na₂B₄O₇·10H₂O），其结晶水的数目也应与化学式完全相符。

(3) 试剂应该稳定。例如，不易吸收空气中的水分和二氧化碳，不易被空气氧化，加热干燥时不易分解等。

(4) 试剂最好有较大的摩尔质量，这样可以减少称量误差。常用的基准物质有纯金属和某些纯化合物，如Cu、Zn、Al、Fe和K₂Cr₂O₇、Na₂CO₃、MgO、KBrO₃等，它们的含量一般在99.9%以上，甚至可达99.99%。

需要用来配制标准溶液的许多试剂不能完全符合上述基准物质必备的条件，例如：NaOH极易吸收空气中的二氧化碳和水分，纯度不高；市售盐酸中HCl的准确含量难以确定，且易挥发；KMnO₄和Na₂S₂O₃等均不易提纯，且见光分解，在空气中不稳定等，因此这类试剂不能用直接法配制标准溶液。

7.4.2 间接配制法

用不符合基准物质必备条件的试剂，先配制成接近于所需浓度的溶液，然后再用基准物质(或另一种物质的标准溶液)来测定其准确浓度的配制方法称为间接配制法，这种确定其准确浓度的操作称为标定。例如：欲配制0.1mol/L的盐酸(HCl)标准溶液，先用一定量的浓HCl加水稀释，配制成HCl浓度约为0.1mol/L的稀溶液，然后用该溶液滴定经准确称量的无水Na₂CO₃基准物质，直至两者定量反应完全，再根据滴定中消耗HCl溶液的体积和无水Na₂CO₃的质量，计算出HCl溶液的准确浓度。大多数标准溶液的准确浓度是通过标定的方法确定的。在常量组分的测定中，标准溶液的浓度大致范围为0.01mol/L至1mol/L，通常根据待测组分含量的高低来选择标准溶液浓度的大小。

为了提高标定的准确度，标定时应注意以下几点：

(1) 标定应平行测定3~4次，至少重复三次，并要求测定结果的相对偏差不大于0.1%。

(2) 为了减少测量误差，称取基准物质的量不应太少，最少应称取0.2g以上。同样滴定到终点时消耗标准溶液的体积也不能太小，最好在于20ml以上。

(3) 配制和标定溶液时使用的量器，如滴定管，容量瓶和移液管等，在必要时应校正其体积，并考虑配制场所环境温度的影响。

(4) 标定好的标准溶液应该妥善保存，避免因水分蒸发而使溶液浓度发生变化；有些不够稳定，如见光易分解的AgNO₃和KMnO₄等标准溶液应贮存于棕色瓶中，并置于暗处保存；能吸收空气中二氧化碳并对玻璃有腐蚀作用的强碱溶液，最好装在塑料瓶中，并在瓶口处装一碱石灰管，以吸收空气中的二氧化碳和水。对不稳定的标准溶液，久置后，在使用前还需重新标定其浓度。