山東省職業(yè)院校技能大賽“化學(xué)實驗技術(shù)”賽項競賽樣題

A模塊樣題：樣品中金屬組分（鈷或鎳)含量的測定健康和安全請描述本模塊涉及的健康和安全問題及預(yù)防措施。環(huán)保請描述本模塊可能產(chǎn)生的環(huán)保隱患和所需采取的預(yù)防措施?；驹碓趬A性條件下，以紫脲酸銨為指示劑，用乙二胺四乙酸二鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液對樣品中的金屬組分（鈷或鎳）進(jìn)行定量測定。目標(biāo)配制指定的實驗試劑溶液標(biāo)定乙二胺四乙酸二鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液測定樣品金屬組分（鈷或鎳)的含量完成報告完成工作的總時間是210分鐘。儀器設(shè)備、試劑和解決方案1.儀器設(shè)備、試劑清單主要設(shè)備電子天平（精度0.0001g）玻璃器皿容量瓶（250mL,4只）滴定管（50mL,聚四氟乙烯塞，1支）單標(biāo)線吸量管（5mL、10mL、25mL，各1支）錐形瓶（250mL,8只）量筒（5mL、10mL、25mL、100mL，各1只）燒杯（100mL,6只）實驗室常見其他玻璃器皿試劑和溶液基準(zhǔn)試劑氧化鋅鹽酸溶液乙二胺四乙酸二鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液氨水溶液氨-氯化銨緩沖溶液鉻黑T指示劑含金屬組分(鈷或鎳)的溶液樣品紫脲酸銨指示劑去離子水2.溶液準(zhǔn)備按賽題要求配制指定的實驗試劑溶液。3.實驗（1）用鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定乙二胺四乙酸二鈉溶液減量法稱取所需質(zhì)量的基準(zhǔn)試劑氧化鋅，并用少量蒸餾水潤濕，加入一定體積的鹽酸溶液，攪拌，直到氧化鋅完全溶解，然后定量轉(zhuǎn)移至容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻。記為鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液。移取一定體積的鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液于錐形瓶中，加入一定體積的去離子水，用氨水溶液將溶液pH值調(diào)為適當(dāng)后，加入適量的氨-氯化銨緩沖溶液及鉻黑T指示劑，用待標(biāo)定的乙二胺四乙酸二鈉溶液滴定至溶液由紫色變?yōu)榧兯{(lán)色。平行測定3次，同時做空白試驗。使用以下公式計算乙二胺四乙酸二鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的濃度c(EDTA)，單位mol/L。取3次測定結(jié)果的算術(shù)平均值作為最終結(jié)果，結(jié)果保留4位有效數(shù)字。式中：m——氧化鋅質(zhì)量，單位為克（g）；V——氧化鋅定容后的體積，單位為毫升（mL）；

V1——移取的氧化鋅溶液體積，單位為毫升（mL）；

V2——氧化鋅消耗的乙二胺四乙酸二鈉溶液體積，單位為毫升（mL）；

V3——空白試驗消耗的乙二胺四乙酸二鈉溶液體積，單位為毫升（mL）；

M——氧化鋅的摩爾質(zhì)量，單位為克每摩爾（g/mo1）[M(ZnO)=81.408]。（2）含金屬組分的溶液樣品分析鈷溶液樣品分析：準(zhǔn)確移取一定體積的鈷溶液樣品，加入適量蒸餾水，用鹽酸溶液或氨水溶液調(diào)溶液pH為適當(dāng)后，再用乙二胺四乙酸二鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定，在臨近滴定終點前，加入一定體積氨-氯化銨緩沖溶液及紫脲酸銨指示劑，繼續(xù)滴定至溶液呈紫紅色。平行測定3次。允許預(yù)滴定一次。鎳溶液樣品分析：準(zhǔn)確稱取一定質(zhì)量的鎳溶液樣品，加入適量蒸餾水，再加入一定體積氨-氯化銨緩沖溶液及紫脲酸銨指示劑，然后用乙二胺四乙酸二鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定至溶液呈藍(lán)紫色。平行測定3次。4.結(jié)果處理、分析和報告（1）金屬組分的含量計算按下式計算出樣品中金屬組分的含量，計為濃度ρ，數(shù)值以g/L或g/kg表示。取3次測定結(jié)果的算術(shù)平均值作為最終結(jié)果，結(jié)果保留4位有效數(shù)字。式中：c——乙二胺四乙酸二鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液濃度的準(zhǔn)確數(shù)值，單位為摩爾/升（mol/L）；

V——乙二胺四乙酸二鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液濃度體積的數(shù)值，單位為毫升（mL）；

S——移取的樣品體積，單位為毫升（mL）；或稱取的樣品質(zhì)量，單位為克（g）；M——金屬元素的原子質(zhì)量，單位為克/摩爾（g/mo1）[M(Co)=58.93，M(Ni)=58.69]。（2）誤差分析對結(jié)果的精密度進(jìn)行分析，以相對極差A(yù)（%）表示，結(jié)果精確至小數(shù)點后2位，計算公式如下：式中：X1——平行測定的最大值；X2——平行測定的最小值；QUOTE——平行測定的平均值。（3）撰寫報告請完成一份報告，應(yīng)包括：實驗過程中必須做好的健康、安全、環(huán)保措施；實驗過程中的物料計算和過程記錄、數(shù)據(jù)處理、結(jié)果的評價和問題分析。

B模塊樣題：樣品中鐵含量的測定健康和安全請描述本模塊涉及的健康和安全問題及預(yù)防措施。環(huán)保請描述本模塊可能產(chǎn)生的環(huán)保隱患和所需采取的預(yù)防措施?；驹碓摲椒ɑ谔囟╬H條件下，不同價態(tài)的鐵離子可以與特定顯色劑（1,10-菲啰啉或磺基水楊酸）生成有色配合物，有色配合物在最大吸收波長處測量的吸光度符合朗伯比爾定律(Lambert-Beer)。目標(biāo)配制指定的實驗試劑溶液測定樣品中鐵的濃度（mg/L）完成報告完成工作的總時間是210分鐘。儀器設(shè)備、試劑和解決方案1.儀器設(shè)備、試劑清單主要設(shè)備紫外-可見分光光度計（配備1cm石英比色皿2個）玻璃器皿容量瓶（100mL,14只；250mL,1只）分刻度吸量管（10mL，1支）量筒（5mL、10mL、25mL、100mL，各1只）燒杯（100mL，6只）實驗室常見其他玻璃儀器試劑和溶液乙酸乙酸鈉抗壞血酸溶液氨水氯化銨1,10-菲啰啉溶液磺基水楊酸溶液鐵（III）離子標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液鐵樣品溶液去離子水2.溶液準(zhǔn)備按賽題要求配制指定的實驗試劑溶液。3.實驗（1）工作曲線繪制①配制鐵（III）離子標(biāo)準(zhǔn)溶液系列：首先，用吸量管準(zhǔn)確移取不同體積的鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液（工作曲線繪制專用）至一組容量瓶中；然后，每個容量瓶均按照下列溶液顯色步驟，完成不同濃度鐵（III）離子標(biāo)準(zhǔn)系列溶液的配制。●溶液顯色方法一：1,10-菲啰啉分光光度法。向上述容量瓶中加入適量的抗壞血酸溶液，搖勻后加一定體積的乙酸-乙酸鈉緩沖溶液和1,10-菲啰啉溶液，用水稀釋至刻度，搖勻，靜置一定時間?！袢芤猴@色方法二：磺基水楊酸分光光度法：向上述容量瓶中加入一定體積的磺基水楊酸溶液和氨-氯化銨緩沖溶液，用水稀釋至刻度，搖勻，靜置一定時間。②測定最大吸收波長：以相同方式制備不含鐵（III）離子的溶液為空白溶液，任取一份已顯色的鐵（III）離子標(biāo)準(zhǔn)系列溶液轉(zhuǎn)移到比色皿中，選擇相應(yīng)波長范圍進(jìn)行測量，給出最大吸光度值的波長。③繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線：在最大吸收波長處，測定各鐵（III）離子標(biāo)準(zhǔn)系列溶液的吸光度。以濃度為橫坐標(biāo)，以相應(yīng)的吸光度為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。（2）樣品分析確定試樣溶液的稀釋倍數(shù)，配制待測溶液于所選用的容量瓶中，按照工作曲線繪制時的相同溶液顯色和測定方法，在最大吸收波長處進(jìn)行吸光度測定。平行測定3次。由測得吸光度從工作曲線查出待測溶液中鐵的濃度，求出試樣中的鐵含量。4.結(jié)果處理、分析和報告（1）試樣中鐵含量計算按下式計算出試樣中鐵含量，以質(zhì)量濃度ρ(Fe)計，數(shù)值以mg/L表示。取3次測定結(jié)果的算術(shù)平均值作為最終結(jié)果，結(jié)果保留4位有效數(shù)字。式中：(Fe)——試樣中鐵的濃度，mg/L；x——從工作曲線查得的待測溶液中鐵濃度，mg/L；n——試樣溶液的稀釋倍數(shù)。（2）誤差分析對試樣中鐵含量測定結(jié)果的精密度進(jìn)行分析，以相對極差A(yù)（%）表示，結(jié)果精確至小數(shù)點后2位。計算公式如下：式中：X1——平行測定的最大值；X2——平行測定的最小值；QUOTE——平行測定的平均值。（3）撰寫報告請完成一份報告，應(yīng)包括：實驗過程中必須做好的健康、安全、環(huán)保措施；實驗中的物料計算和過程記錄、數(shù)據(jù)處理、結(jié)果的評價和問題分析。

C模塊樣題：乙酸乙酯的合成及質(zhì)量評價健康和安全請描述本模塊涉及的健康和安全問題及預(yù)防措施。環(huán)保請描述本模塊可能產(chǎn)生的環(huán)保隱患和所需采取的預(yù)防措施?；驹硪宜嵋阴サ暮铣墒腔谝掖寂c乙酸發(fā)生的可逆平衡反應(yīng)——酯化反應(yīng)。采用氣相色譜對合成產(chǎn)物進(jìn)行鑒定。采用內(nèi)標(biāo)法對產(chǎn)物中的乙酸乙酯含量進(jìn)行定量分析。物料的物性常數(shù)表如下所示藥品名稱分子量密度（g/mL）沸點(℃)折光率水溶解度（g/100mL）乙酸60.051.0491181.376易溶于水乙醇46.070.78978.41.361易溶于水乙酸乙酯88.110.900577.11.372微溶于水濃硫酸98.081.84————易溶于水乙酸正丙酯102.130.8878101.61.383微溶于水乙酸乙酯測定的色譜條件色譜柱PEG（聚乙二醇）毛細(xì)管柱柱長/柱內(nèi)徑/液膜厚度50m/0.25mm/0.2μm柱溫140-150℃氣化室溫度200℃檢測器溫度200℃載氣（N2）平均速度50cm/s空氣流量300mL/min氫氣流量30mL/min分流比50:1進(jìn)樣量0.2～1.0μL目標(biāo)根據(jù)流程進(jìn)行乙酸乙酯的制備計算乙酸乙酯的產(chǎn)率（%）準(zhǔn)備標(biāo)準(zhǔn)溶液和內(nèi)標(biāo)溶液測定乙酸乙酯的含量完成報告完成工作的總時間是360分鐘。實際產(chǎn)品鑒定的上機操作均由氣相色譜技術(shù)專家進(jìn)行，選手配制好待測樣品并填寫送樣單（包括編號、進(jìn)樣量、進(jìn)樣順序，不得要求改變色譜條件），由工作人員統(tǒng)一送至氣相色譜分析室。選手應(yīng)仔細(xì)考慮實驗設(shè)計，以適應(yīng)總時間，例如制備哪些溶夜、重復(fù)測量次數(shù)等。儀器設(shè)備、試劑和解決方案1．儀器設(shè)備、試劑清單主要設(shè)備電熱套（100mL，磁力攪拌，可調(diào)溫）升降臺帶十字夾的鐵架臺電子天平（精度0.01g、0.0001g）通風(fēng)設(shè)備氣流烘干器（30孔，不銹鋼）氣相色譜系統(tǒng)（火焰離子化檢測器FID）色譜柱（PEG（聚乙二醇）毛細(xì)管柱）玻璃器皿單口燒瓶（100mL/24#，磨口）三口燒瓶（100mL/24#，磨口）分液漏斗（125mL，聚四氟乙烯旋塞）恒壓長頸滴液漏斗（60mL，磨口）直形冷凝管（200mm/24#，磨口）蒸餾頭（24#，磨口）真空尾接管（24#，磨口）玻璃塞（磨口）玻璃漏斗錐形瓶（50mL/24#，磨口）量筒燒杯試劑和溶液乙醇乙酸（冰醋酸）濃硫酸飽和碳酸鈉溶液飽和氯化鈉溶液飽和氯化鈣溶液無水硫酸鎂乙酸乙酯標(biāo)準(zhǔn)品乙酸正丙酯標(biāo)準(zhǔn)品（內(nèi)標(biāo)物）去離子水2.溶液準(zhǔn)備按賽題要求配制指定的實驗試劑溶液。3.產(chǎn)品合成（1）乙酸乙酯的合成在燒瓶中，加入適量乙醇、濃硫酸，混勻后加入磁力攪拌子。在滴液漏斗內(nèi)加入適量乙醇和冰醋酸并混勻。開始加熱，當(dāng)溫度升至約120℃時，開始滴加乙醇和冰醋酸的混合液，調(diào)節(jié)滴液速度，使滴入速度與餾出乙酸乙酯的速度大致相等。反應(yīng)結(jié)束后，停止加熱，保留粗產(chǎn)品。滴液蒸餾裝置示意圖蒸餾裝置示意圖（2）乙酸乙酯的精制洗滌：在粗品乙酸乙酯中加入飽和碳酸鈉溶液洗滌至中性，然后將此混合液移入分液漏斗中，充分振搖，靜置分層后，分出水層。接著用飽和氯化鈉溶液洗滌，分出水層。再用飽和氯化鈣溶液洗滌酯層，分出水層。干燥：將酯層倒入錐形瓶中，并放入一定質(zhì)量的無水硫酸鎂，配上塞子，充分振搖至液體澄清透明，再放置干燥。蒸餾：將干燥后的乙酸乙酯用漏斗經(jīng)脫脂棉過濾至干燥的蒸餾燒瓶中，加入磁力攪拌子，搭建好蒸餾裝置，加熱進(jìn)行蒸餾。按要求收集乙酸乙酯餾分，記錄精制乙酸乙酯的產(chǎn)量。4.產(chǎn)物分析（1）相對質(zhì)量校正因子的測定含內(nèi)標(biāo)物的標(biāo)準(zhǔn)溶液配制：準(zhǔn)確稱取一定質(zhì)量的待測組分（乙酸乙酯）標(biāo)準(zhǔn)品于樣品瓶中，然后加入一定質(zhì)量的內(nèi)標(biāo)物（乙酸正丙酯標(biāo)準(zhǔn)品），具塞備用。相對質(zhì)量校正因子的測定：將上述配好的內(nèi)標(biāo)物溶液混合均勻，填寫送樣單，送樣至氣相色譜室分析，根據(jù)所得色譜圖獲取對應(yīng)峰的峰面積。平行測定3次。（2）產(chǎn)物樣品的測定含內(nèi)標(biāo)物的產(chǎn)物樣品溶液制備：采用上述方法，準(zhǔn)確稱取一定質(zhì)量的合成產(chǎn)物（乙酸乙酯產(chǎn)品），然后加入一定質(zhì)量的內(nèi)標(biāo)物（乙酸正丙酯標(biāo)準(zhǔn)品），具塞備用。產(chǎn)物樣品溶液測定：將上述配好的樣品溶液混合均勻后，填寫送樣單，送樣至氣相色譜室分析，根據(jù)所得色譜圖獲取對應(yīng)峰的峰面積。平行測定3次。5.結(jié)果處理、分析和報告（1）根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)溶液的色譜圖，分析并記錄內(nèi)標(biāo)物和待測物的保留時間（tR），計算峰面積（A）。測量結(jié)果總結(jié)在表中，并用于識別樣品峰。（2）計算內(nèi)標(biāo)物的相對質(zhì)量校正因子（QUOTE），結(jié)果精確至小數(shù)點后2位，公式如下：式中：Ai——乙酸乙酯標(biāo)準(zhǔn)品的峰面積；mi——乙酸乙酯標(biāo)準(zhǔn)品的質(zhì)量；As——內(nèi)標(biāo)物（乙酸正丙酯標(biāo)準(zhǔn)品）的峰面積；ms——內(nèi)標(biāo)物（乙酸正丙酯標(biāo)準(zhǔn)品）的質(zhì)量。（3）計算產(chǎn)物中乙酸乙酯的含量（wi），取3次測定結(jié)果的算術(shù)平均值作為最終結(jié)果，結(jié)果精確至小數(shù)點后1位，公式如下：式中：Ai——產(chǎn)物樣品中乙酸乙酯的峰面積；m——產(chǎn)物樣品的質(zhì)量；As