现代仪器分析实验目录三种固体酸溶液的自动电位滴定气相色谱法定性鉴定蜜蜂信息素（2-庚酮）一苯甲酸高效液相色谱法测定饮料中的防腐剂一电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）-同时测定中药中的Cu、Fe、Zn....1高准确度自动旋光仪测定牛奶中乳糖.14差热-热重分析一草酸钙的热分解测定18液相色谱-质谱联用仪（LC-MS）的定性分析-一维生素BI片分子量和分子式的测定....25溶出伏安法测定重金属离子镉301/31
1 / 31 现代仪器分析实验 目录 三种固体酸溶液的自动电位滴定.2 气相色谱法定性鉴定蜜蜂信息素（2-庚酮）.7 高效液相色谱法测定饮料中的防腐剂——苯甲酸.9 电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）——同时测定中药中的 Cu、Fe、Zn.11 高准确度自动旋光仪测定牛奶中乳糖.14 差热-热重分析—草酸钙的热分解测定 .18 液相色谱-质谱联用仪（LC-MS）的定性分析——维生素 BII 片分子量和分子式的测定 .25 溶出伏安法测定重金属离子镉.30
三种固体酸溶液的自动电位滴定一、目的要求1.掌握强碱滴弱酸的基本原理；2.学习标准溶液的配制和标定：3.熟悉电位滴定仪的使用方法以及复合电极的pH值校正。二、实验原理1.酸碱滴定以化学反应为基础，将某一已知浓度的试剂滴加到含有样品的反应容器内：在滴加过程中，样品和试剂的浓度不断变化，某一处产生剧烈的变化（此处即为化学计量点（SP）），也称等当点(EP)。根据滴加的试剂的量和当量公式，计算出样品量。CoVo未知样品浓度即为：Cx=Vx2电位滴定的工作原理（1）电位分析是通过在零电流条件下测定两电极间的电位差（电池电动势），设法求出待测物质含量的分析方法，可分为直接电位法和电位滴定法。AE=E.-E_+E液接电位电位分析的理论基础基于能斯特方程，即电极电位与溶液中待测离子间的定量关系。测定时，参比电极的电极电位保持不变，电池电动势随指示电极的电极电位而变，而指示电极的电极电位随溶液中待测离子活度而变。装置：参比电极、指示电极、电位差计：当测定时参比电极的电极电位保持不变，电池电动势随指示电极的电极电位而变，而指示电极的电极电位随溶液中待测离子活度而变电位分析的理论基础：能斯特方程（电极电位与溶液中待测离子间的定量关系）。对于氧化还原体系：Ox+ne=Red,RTin -0rE = Eox/Red +nF"aRed对于金属电极（还原态为金属，活度定为1）：RTE=EeInam"M"IMnF（2）电位滴定法是用电位测量装置指示滴定分析过程中被测组分的浓度变化，通过记录或绘制滴定曲线来确定滴定终点的分析方法。和直接电位法相比，电位滴定法不需要准确的测量电极电位值，因此，温度、液体接界电位的影响并不重要，其准确度优于直接电位法。在电位滴定实验中每滴加一次滴定剂，溶液体系平衡后自动测量电动势。随着滴定剂的加入，由于发生化学反应，被测离子浓度不断变化，指示电极的电位也相应地变化。在等当2 /31
2 / 31 三种固体酸溶液的自动电位滴定 一、目的要求 1．掌握强碱滴弱酸的基本原理； 2．学习标准溶液的配制和标定； 3．熟悉电位滴定仪的使用方法以及复合电极的pH值校正。 二、实验原理 1．酸碱滴定 以化学反应为基础，将某一已知浓度的试剂滴加到含有样品的反应容器内；在滴加过程 中，样品和试剂的浓度不断变化，某一处产生剧烈的变化（此处即为化学计量点（SP））， 也称等当点(EP)。根据滴加的试剂的量和当量公式，计算出样品量。 未知样品浓度即为： Vx CoVo Cx 2．电位滴定的工作原理 （1）电位分析是通过在零电流条件下测定两电极间的电位差（电池电动势），设法求出 待测物质含量的分析方法，可分为直接电位法和电位滴定法。 E E E E液接电位 电位分析的理论基础基于能斯特方程，即电极电位与溶液中待测离子间的定量关系。测 定时，参比电极的电极电位保持不变，电池电动势随指示电极的电极电位而变，而指示电极 的电极电位随溶液中待测离子活度而变。装置：参比电极、指示电极、电位差计；当测定时， 参比电极的电极电位保持不变，电池电动势随指示电极的电极电位而变，而指示电极的电极 电位随溶液中待测离子活度而变。 电位分析的理论基础：能斯特方程（电极电位与溶液中待测离子间的定量关系）。 对于氧化还原体系： Ox + ne- = Red， d Ox Ox d a a nF RT E E Re / Re ln 对于金属电极（还原态为金属，活度定为 1）： n M n M M a nF RT E E ln / （2）电位滴定法是用电位测量装置指示滴定分析过程中被测组分的浓度变化，通过记 录或绘制滴定曲线来确定滴定终点的分析方法。和直接电位法相比，电位滴定法不需要准确 的测量电极电位值，因此，温度、液体接界电位的影响并不重要，其准确度优于直接电位法。 在电位滴定实验中每滴加一次滴定剂，溶液体系平衡后自动测量电动势。随着滴定剂的 加入，由于发生化学反应，被测离子浓度不断变化，指示电极的电位也相应地变化。在等当
点附近发生电位的突跃。因此测量工作电池电动势的变化，即可确定滴定终点。实验的关键是要确定滴定反应的化学计量点时，所消耗的滴定剂的体积，快速滴定寻找化学计量点所在的大致范围。突跃范围内每次滴加体积控制在0.1mL。记录每次滴定时的滴定剂用量（V)和相应的电动势数值（E），作图得到滴定曲线。通常采用三种方法来确定电位滴定终点：E4E4V(mV)(c)(b)(a)V(mL)V(mL)(a)E-V曲线法，如图（a)简单，准确性稍差。(b)AE/△V-V曲线法，如图（b)阶微商由电位改变量与滴定剂体积增量之比计算之。曲线上存在着极值点，该点对应着E-V曲线中的拐点。(c)A'EI△V?.V曲线法，如图（c)EI△?二阶微商。AEE计算公式：EAVALAV2AV（3）pH玻璃电极玻璃电极使用前，必须在水溶液中浸泡，生成三层结构，即中间的干玻璃层和两边的水化硅胶层：外水合硅胶层外部试液内部缓冲溶液内水合硅胶层千玻璃层210.01~10μma20.01~10μm80~100mH-NaINatH+H+NH+E外E内E膜水化硅胶层厚度：0.01～10μm。在水化层，玻璃上的Na与溶液中H发生离子交换而产生相界电位。水化层表面可视作阳离子交换剂。溶液中H经水化层扩散至干玻璃层，干玻璃层的阳离子向外扩散以补偿溶出的离子，离子的相对移动产生扩散电位。两者之和构成膜电位。三、仪器与试剂809Metrohm自动电位滴定仪，电子天平，移液枪（10mL）、250mL容量瓶（2只），100mL容量瓶（3只），250mL烧杯（2只），100mL烧杯（6只），药匙（4把），称量纸3/31
3 / 31 点附近发生电位的突跃。因此测量工作电池电动势的变化，即可确定滴定终点。实验的关键 是要确定滴定反应的化学计量点时，所消耗的滴定剂的体积，快速滴定寻找化学计量点所在 的大致范围。突跃范围内每次滴加体积控制在 0.1mL。记录每次滴定时的滴定剂用量（V） 和相应的电动势数值（E），作图得到滴定曲线。 通常采用三种方法来确定电位滴定终点： (a)E-V 曲线法，如图（a） 简单，准确性稍差。 (b)ΔE/ΔV - V 曲线法，如图（b） 一阶微商由电位改变量与滴定剂体积增量之比计算之。 曲线上存在着极值点，该点对应着 E-V 曲线中的拐点。 (c)Δ2 E/ΔV 2 - V 曲线法，如图（c） Δ 2 E/ΔV 2 二阶微商。 计算公式： （3）pH 玻璃电极 玻璃电极使用前，必须在水溶液中浸泡，生成三层结构，即中间的干玻璃层和两边的水 化硅胶层： 水化硅胶层厚度：0.01～10 μm。在水化层，玻璃上的 Na+与溶液中 H +发生离子交换而 产生相界电位。 水化层表面可视作阳离子交换剂。溶液中 H +经水化层扩散至干玻璃层，干 玻璃层的阳离子向外扩散以补偿溶出的离子，离子的相对移动产生扩散电位。 两者之和构 成膜电位。 三、仪器与试剂 809 Metrohm 自动电位滴定仪，电子天平，移液枪（10 mL）、250 mL 容量瓶（2 只）， 100 mL 容量瓶（3 只），250 mL 烧杯（2 只），100 mL 烧杯（6 只），药匙（4 把），称量纸 V V E V E V E 2 1 2 2 ( ) ( )
（75mm×75mm，一包），洗液瓶（2只），玻璃棒（4支）氢氧化钠（AR），邻苯二甲酸氢钾（AR），草酸（AR），酒石酸（AR），柠檬酸（AR）蒸馏水四、实验步骤1．滴定剂NaOH标准溶液的配制滴定剂是标准溶液，即含确定量反应剂的溶液。一般，碱用邻苯二甲酸氢钾标定。（1）0.1mol/LNaOH溶液的配制：称取约1.1gNaOH颗粒置于烧杯中，加入少量蒸馏水，稍微蜗旋搅拌一下以便溶解表面的Na2CO3，倒掉这少量的溶液。剩余的NaOH用无CO2蒸馏水溶解后，转移到一个250mL容量瓶中，定容，混匀。将蒸馏水煮沸，或通氮气可以去除蒸馏水中的二氧化碳。（2）0.1mol/LNaOH溶液的标定：将邻苯二甲酸氢钾放入105℃的烘箱中烘过夜，然后置于干燥器中冷却至少1小时。注意滴定必须在恒定温度下进行。一般测定3次取平均值。精密称取约200mg邻苯二甲酸氢钾（精确到0.1mg）到滴定杯中，加入约50mL无COz蒸馏水溶解，立即用配好的NaOH溶液滴定到出现第一个终点。（3）NaOH溶液浓度的计算：1mL0.1mol/L的NaOH溶液相当于20.423mg邻苯二甲酸氢钾。所以，滴定剂NaOH的浓度c(NaOH)=mo/20.423/V（EP,）*0.1(mol/L)。mo:邻苯二甲酸氢钾重量，mgV(EPi)：终点1，NaOH消耗的体积，mL2.待测液的配制（1）称取约1.2607g草酸固体颗粒，溶于50mL的烧杯中，充分溶解后于100mL容量瓶中定容备用：用移液管准确量取5mL草酸待测溶液于50mL烧杯中，滴加蒸馏水稀释至20mL。（2）称取约0.3752g酒石酸固体颗粒，溶于50mL的烧杯中，充分溶解后于100ml容量瓶中定容备用：用移液管准确量取10mL酒石酸待测溶液于50mL烧杯中，滴加蒸馏水稀释至20mL。（3）称取约0.5254g柠檬酸固体颗粒，溶于50mL的烧杯中，充分溶解后于100mL容量瓶中定容备用：用移液管准确量取10mL柠檬酸待测溶液于50mL烧杯中，滴加蒸馏水稀释至20mL（3）用蒸馏水清洗电极和滴定管，用吸水纸轻轻吸掉水滴。把电极、滴定管和搅拌器插入待测溶液中，置25℃的恒温液中恒温5min，待滴定。注：不要碰到电极。3.自动电位滴定仪的仪器操作（1）开启设备4 /31
4 / 31 （75 mm×75 mm，一包），洗液瓶（2 只），玻璃棒（4 支） 氢氧化钠（AR），邻苯二甲酸氢钾（AR），草酸（AR），酒石酸（AR），柠檬酸（AR）， 蒸馏水 四、实验步骤 1． 滴定剂 NaOH 标准溶液的配制 滴定剂是标准溶液，即含确定量反应剂的溶液。一般，碱用邻苯二甲酸氢钾标定。 （1）0.1mol/L NaOH 溶液的配制： 称取约 1.1g NaOH 颗粒置于烧杯中，加入少量蒸馏水，稍微蜗旋搅拌一下以便溶解表 面的 Na2CO3，倒掉这少量的溶液。剩余的 NaOH 用无 CO2 蒸馏水溶解后，转移到一个 250 mL 容量瓶中，定容，混匀。将蒸馏水煮沸，或通氮气可以去除蒸馏水中的二氧化碳。 （2）0.1mol/L NaOH 溶液的标定： 将邻苯二甲酸氢钾放入 105℃ 的烘箱中烘过夜，然后置于干燥器中冷却至少 1 小时。 注意滴定必须在恒定温度下进行。一般测定 3 次取平均值。精密称取约 200 mg 邻苯二甲酸 氢钾（精确到 0.1 mg）到滴定杯中，加入约 50 mL 无 CO2蒸馏水溶解，立即用配好的 NaOH 溶液滴定到出现第一个终点。 （3）NaOH 溶液浓度的计算： 1mL 0.1mol/L 的 NaOH 溶液相当于 20.423 mg 邻苯二甲酸氢钾。所以，滴定剂 NaOH 的浓度 c(NaOH)=m0 /20.423/V（EP1）*0.1 (mol/L)。 m0: 邻苯二甲酸氢钾重量，mg V(EP1)：终点 1，NaOH 消耗的体积，mL 2．待测液的配制 （1） 称取约 1.2607 g 草酸固体颗粒，溶于 50 mL 的烧杯中，充分溶解后于 100mL 容 量瓶中定容备用；用移液管准确量取 5 mL 草酸待测溶液于 50 mL 烧杯中，滴加蒸馏水稀释 至 20 mL。 （2）称取约 0.3752 g 酒石酸固体颗粒，溶于 50 mL 的烧杯中，充分溶解后于 100ml 容 量瓶中定容备用；用移液管准确量取 10 mL 酒石酸待测溶液于 50 mL 烧杯中，滴加蒸馏水 稀释至 20 mL。 （3）称取约 0.5254 g 柠檬酸固体颗粒，溶于 50 mL 的烧杯中，充分溶解后于 100 mL 容量瓶中定容备用；用移液管准确量取 10 mL 柠檬酸待测溶液于 50 mL 烧杯中，滴加蒸馏 水稀释至 20 mL。 （3）用蒸馏水清洗电极和滴定管，用吸水纸轻轻吸掉水滴。把电极、滴定管和搅拌器 插入待测溶液中，置 25℃的恒温液中恒温 5min，待滴定。 注：不要碰到电极。 3．自动电位滴定仪的仪器操作 （1）开启设备
连接好主机和电脑，接通电源，双击桌面上的tiamo图标，自动电位滴定仪会自动与电脑连接，打开仪器操作界面。（2）配置界面Confinguration点击Confinguration，进入配置界面，见图。配置界面中，显示4个窗口。左上角窗口显示设备信息，即主机信息及状态，status显示ok时，表明主机与电脑已正确连接。（3）手动操作平台Manualcontrol在窗口上方工具栏中选择Tools—Manualcontrol，进入手动操作平台，可进行手动加液、排空、搅拌等操作。点击左侧DosingDevice，进入加液单元控制界面。使用滴定剂将仪器管路及加液单元进行清洗，当显示为Ready，点击Start即开始。如果未完全清洗或加液单元、管路中存在气泡，可点击Empty，进行排空，然后再Prepare一次。（4）方法编辑Method①复合玻璃电极的校正点击主界面左侧Method，进入方法编辑界面，在主界面上方工具栏中，选择File—new，跳出newmethod对话框，在方法模板中选择Calibration中的CalibrationpH项，点击ok即建立电极校正方法。在校正方法程序中双击CALLOOPpH"，把缓冲溶液数设为3，同样方法把"CALMEASPH"中把搅拌器速度设为O，即在进行电极校正的时候搅拌器不需要工作。在"REPORTOUTPUT"中根据实际情况选择对应打印机以及实验结果报告以PDF格式存在的保存地址。数据库“DATABASE”选择一个即可。校正方法建立好后，选择File-Saveas，并以一个易懂的名称保存。一般校正曲线的斜率要达到99%。②酸碱滴定方法的建立在方法编辑界面中建立酸碱滴定程序。在跳出的方法模板中，选择Titration中的等量滴定（DynamictitrationpH，简称DET）模式，点ok确认，进行方法编辑；双击第二个框，进行滴定设置，基本设置，Devicename选择809_1，Dosingdevice选择2，搅拌速度stirringrate一般选择5、6即可。开始条件Startconditions设置，根据需要设置开始条件，一般Pause设为10s。结束条件Stopconditions设置，设置滴定停止的条件，建议“stopvolume"设定为"off"，“stopmeasuredvaluepH"设定为"12”，“stopEP"设定为"2”，选择VolumeafterEP设置到达滴定终点后，继续滴定5mL的滴定剂，停止滴定。滴定速度"Fillingrate设定为"maximum”设置好后，点击ok确认。双击CALC框，对结果进行编辑，点击new，新建编辑，下一步，点击next，进入公式编辑对话框，点击右侧[-]符号，进行公式编辑，根据测试要求，编辑结果所需公式，编辑完成后，点击ok确认，回到上一个对话框中，选择结果单位（Uint），结果有效位数（Decimal5 /31
5 / 31 连接好主机和电脑，接通电源，双击桌面上的 tiamo 图标,自动电位滴定仪会自动与电脑 连接，打开仪器操作界面。 （2）配置界面 Confinguration 点击 Confinguration，进入配置界面，见图。 配置界面中，显示 4 个窗口。左上角窗口显示设备信息，即主机信息及状态，status 显 示 ok 时，表明主机与电脑已正确连接。 （3）手动操作平台 Manual control 在窗口上方工具栏中选择 Tools—Manual control，进入手动操作平台，可进行手动加液、 排空、搅拌等操作。 点击左侧 Dosing Device，进入加液单元控制界面。使用滴定剂将仪器管路及加液单元 进行清洗，当显示为 Ready，点击 Start 即开始。如果未完全清洗或加液单元、管路中存在 气泡，可点击 Empty，进行排空，然后再 Prepare 一次。 （4）方法编辑 Method ①复合玻璃电极的校正 点击主界面左侧 Method，进入方法编辑界面，在主界面上方工具栏中，选择 File—new， 跳出 new method 对话框，在方法模板中选择 Calibration 中的 Calibration pH 项，点击 ok 即 建立电极校正方法。 在校正方法程序中双击“CAL LOOP pH”，把缓冲溶液数设为 3，同样方法把“CAL MEAS pH”中把搅拌器速度设为 0，即在进行电极校正的时候搅拌器不需要工作。在“REPORT OUTPUT”中根据实际情况选择对应打印机以及实验结果报告以 PDF 格式存在的保存地址。 数据库“DATABASE”选择一个即可。 校正方法建立好后，选择 File-Save as，并以一个易懂的名称保存。 一般校正曲线的斜率要达到 99%。 ②酸碱滴定方法的建立 在方法编辑界面中建立酸碱滴定程序。在跳出的方法模板中，选择 Titration 中的等量滴 定（Dynamic titration pH，简称 DET）模式，点 ok 确认，进行方法编辑；双击第二个框， 进行滴定设置，基本设置，Device name 选择 809_1，Dosing device 选择 2，搅拌速度 stirring rate 一般选择 5、6 即可。开始条件 Start conditions 设置，根据需要设置开始条件，一般 Pause 设为 10s。结束条件 Stop conditions 设置，设置滴定停止的条件，建议“stop volume”设定为“off”， “stop measured value pH”设定为“12”，“stop EP”设定为“2”，选择 Volume after EP 设置到达滴 定终点后，继续滴定 5mL 的滴定剂，停止滴定。滴定速度“Filling rate”设定为“maximum”， 设置好后，点击 ok 确认。 双击 CALC 框，对结果进行编辑，点击 new，新建编辑，下一步，点击 next，进入公 式编辑对话框，点击右侧[÷]符号，进行公式编辑，根据测试要求，编辑结果所需公式，编 辑完成后，点击 ok 确认，回到上一个对话框中，选择结果单位（Uint），结果有效位数（Decimal