分析化学-滴定分析

下一页返回退出分析化学第三章滴定分析Titrimetry返回上一页下一页返回退出基本内容和重点要求掌握滴定分析法的特点、分类、对化学反应的要求；掌握基准物质的概念和要求，常用的基准物质及其应用；掌握标准溶液的配制方法、浓度的表示方法、滴定度的概念和计算；熟练掌握滴定分析中的各种计算。返回上一页下一页返回退出重点：滴定分析的定义、特点和分类；对滴定反应的要求；标准溶液浓度的表示方法和制备方法；直接、剩余、置换和间接四种滴定方式；滴定分析中的基本关系、基本公式和计算实例。难点：标准溶液的浓度和滴定分析中的计算。上一页下一页返回退出第三章滴定分析§3-1滴定分析概述§3-2滴定分析法分类与滴定反应的条件§3-3标准溶液§3-4标准溶液浓度表示法§3-5滴定分析结果的计算返回上一页下一页返回退出§3-1滴定分析概述一、滴定分析法二、有关术语返回上一页下一页返回退出一、滴定分析法（titrimetry）使用滴定管将一种已知准确浓度的试剂溶液（标准溶液），滴加到被测物质的溶液中，直至被测组分恰好完全反应，即加入标准溶液的物质的量与被测组分的物质的量符合反应的化学计量关系。然后根据标准溶液的浓度和体积，计算出被测组分的含量。返回上一页下一页返回退出2HCl+Na2CO3=2NaCl+H2O+CO2指示剂：甲基橙（MO）颜色变化：黄色→橙色例如：用HCl标准溶液测定纯碱的总碱度返回上一页下一页返回退出二、有关术语标准溶液（standardsolution）：已知准确浓度的试剂溶液，也称“滴定剂”（titrant）。滴定（titration）：将滴定剂从滴定管加到被测溶液中的过程。返回上一页下一页返回退出化学计量点（stoichiometricpoint，sp）：滴定剂与被测物恰好定量反应完全。滴定终点（endpoint，ep）：指示剂产生颜色变化。终点误差（titrationerror，Et）：由于滴定终点与化学计量点不一定恰好吻合造成的分析误差，也称滴定误差。返回有关术语上一页下一页返回退出§3-2滴定分析法分类与滴定反应的条件一、滴定分析对化学反应的要求二、滴定分析法的分类返回上一页下一页返回退出一、滴定分析对化学反应的要求1.反应按化学计量关系定量地进行，反应的平衡常数要足够大，无副反应发生；2.反应速度要快，要求能在瞬间完成。反应慢的，可采用加热或加入催化剂等措施提高反应速率；3.有简便、可靠的确定滴定终点的方法，如有合适的指示剂等。返回上一页下一页返回退出二、滴定分析法的分类1.按滴定反应类型分类a.酸碱滴定法b.络合滴定法c.氧化还原滴定法d.沉淀滴定法2.按滴定方式分类a.直接滴定法b.返滴定法c.置换滴定法d.间接滴定法返回上一页下一页返回退出1.按滴定反应类型分类酸碱滴定法以酸碱反应为基础的滴定分析法，可用来测定酸、碱。其反应式为：H++B-⇌HB返回上一页下一页返回退出络合滴定法以络合反应为基础的滴定分析法，主要是以EDTA作标准溶液测定各金属离子。其反应式为：Mn++Y4-⇌MYn-4返回上一页下一页返回退出氧化还原滴定法以氧化还原反应为基础的滴定分析法，可以测定具有氧化还原性的物质，以及一些能与氧化剂或还原剂起定量反应的物质。如：6Fe2++Cr2O72-+14H+⇌6Fe3++2Cr3++7H2O返回上一页下一页返回退出沉淀滴定法（容量沉淀法）利用沉淀反应进行滴定分析的方法，主要是以AgNO3作标准溶液滴定卤化物。如：Ag++Cl-⇌AgCl返回上一页下一页返回退出2.按滴定方式分类直接滴定法能满足滴定分析要求的反应，可用标准溶液直接滴定待测物质。直接滴定法是滴定分析最常用和最基本的滴定方法，如：HAc+NaOH⇌NaAc+H2O返回上一页下一页返回退出返滴定法反应速率慢、有固体试样参与反应或无合适指示剂指示时，先加一定过量滴定剂，与被测物质反应完成后，再用另一种标准溶液滴定剩余的滴定剂，根据实际消耗的滴定剂的量来计算被测物质的量。如：CaCO3(s)+2HCl（过量）⇌CaCl2+H2O+CO2HCl（剩余）+NaOH⇌NaCl+H2OAl3++Y4-（过量）⇌AlY-Y4-（剩余）+Cu2+⇌CuY2-返回上一页下一页返回退出置换滴定法不按一定的计量关系进行或伴有副反应发生的反应，可以通过它与另一种试剂反应，置换出一定量的能被滴定的物质，然后用适当的标准溶液进行滴定。如：K2Cr2O7+Na2S2O3→(S4O62-+SO42-)等Cr2O72-+6I-+14H+=2Cr3++3I2+7H2OI2+2S2O32-=2I-+S4O62-?返回上一页下一页返回退出间接滴定法不与滴定剂直接反应的物质，可以通过另外的反应间接滴定。如：Ca2+——MnO4-Ca2++C2O42-=CaC2O4CaC2O4+2H+=Ca2++H2C2O45H2C2O4+2MnO4-+6H+=2Mn2++10CO2+8H2O返回上一页下一页返回退出滴定分析法的特点：1）用于常量组分的测定2）仪器简单、操作简便3）快速准确4）应用广泛上一页下一页返回退出一、标准溶液的配制方法二、基准物质三、标准溶液的标定§3-3标准溶液返回上一页下一页返回退出一、标准溶液的配制方法直接法用分析天平准确称取一定量的基准物质，溶解后定量转移到容量瓶中，配制成一定体积的溶液，根据物质质量和容量瓶的体积，可计算出该溶液的准确浓度。如0.01000mol·L-1K2Cr2O7标准溶液的配制。返回上一页下一页返回退出标定法（间接法）不能直接配制标准溶液的物质。先粗略称取一定量物质（或量取一定体积溶液），配制成接近于所需浓度的溶液，然后再用基准物质（另一种物质的标准溶液）来测定其准确浓度。这种确定其准确浓度的操作称为标定。如0.25mol·L-1NaOH标准溶液的配制。返回上一页下一页返回退出二、基准物质（Primarystandard）能用于直接配制或标定标准溶液的物质。基准物质应满足：试剂的纯度足够高（99.9%以上）；试剂的组成与化学式完全符合，若含结晶水，结晶水数目应符合化学式；试剂性质稳定，如贮存时不吸湿、不与空气中CO2及O2等反应；试剂摩尔质量尽量大一些，可减少称量误差。返回上一页下一页返回退出许多物质纯度达不到工作基准试剂的纯度要求，或它们在空气中不稳定，即粗略地称取一定量的物质或量取一定体积的溶液，配制成接近所需浓度的溶液，后用另一标准溶液来标定。标定：用基准物质或另一种物质的标准溶液来计算其准确浓度的方法称为标定。(1)用基准物质进行标定(2)与标准溶液进行比较三、标准溶液的标定上一页下一页返回退出标定次数不少于3次，按数据取舍的规则计算标定结果；称取基准物质的量不能太少（0.2g），滴定消耗体积不能太小（20mL）；标定时的操作条件应尽量与测定条件一致，以保证滴定分析的相对误差在0.2%以内。返回上一页下一页返回退出§3-4标准溶液浓度表示法一、物质的量浓度cB二、滴定度返回上一页下一页返回退出一、物质的量浓度cB单位体积溶液所含溶质B的物质的量nB，以符合cB表示cB=nB/VnB—溶质B的物质的量，molV—溶液的体积，LcB—物质的量浓度，mol·L-1返回上一页下一页返回退出直接配制时，VMmVncBBBBcB：溶液的浓度，mol·L-1nB：B的物质的量，molV：溶液的体积，LmB：B的质量，gMB：B的摩尔质量，g·mol-1返回上一页下一页返回退出标定时，aA+bB=cC+dDABBBBAAAnabnVcnVcnBAABAABBVVcabcVcabVc返回上一页下一页返回退出1mL标准溶液B溶液相当于被测物质A的质量（g或mg），用TA/B表示，单位为gmL-1。例如，用来测定Fe的K2Cr2O7标准溶液，其滴定度表示为TFe/K2Cr2O7；用来测定MgO的EDTA标准溶液，其滴定度表示为TMgO/EDTA。返回二、滴定度（titer）上一页下一页返回退出§3-5滴定分析结果的计算一、被测物的物质的量nA与滴定剂的物质的量nB的化学计量关系二、滴定度TA/B与滴定剂的物质的量浓度cB的换算三、被测物百分含量的计算四、计算示例返回上一页下一页返回退出一、化学计量关系滴定剂B与被测物质A之间的计量关系aA+bB=cC+dDABnabnBAnban注：多个反应式时确定计量关系返回BBAABBAAVcMbamVcbaMmABBABBAAVVcbacVcbaVc:或固体溶液上一页下一页返回退出例3用草酸标准溶液标定高锰酸钾溶液O8HMn2CO1016H2MnOOC522242422:5:4242MnOOCnn24244242OCMnOMnOOC5225nnnn返回上一页下一页返回退出氟硅酸钾法测定SiO2时，先将SiO2处理成可溶性H2SiO3，在酸性介质中加入KF，过量KCl存在下，形成K2SiF6沉淀，沉淀在沸水中水解，生成HF，用NaOH标液滴定生成的HF，从而确定SiO2含量。返回例4上一页下一页返回退出NaOHSiO32223226226232414molNaOH~4molHF~SiO1molH~1molSiOOHNaFNaOHHF2KFSiOH4HFO3HSiFKO3HSiFK4H2K6FSiOH2nn返回上一页下一页返回退出二、滴定度与物质的量浓度的换算aA+bB=cC+dDVcMbamVcbaMmnbanBAABAABAV=1mL时：)(1013/mLgcMbaTBABA返回上一页下一页返回退出三、被测物百分含量的计算100%100100%/sBBAsABBsAsAAABBAAAmVTAmMVcbammAmmwMVcbaMnm或：百分含量：质量分数：计算时注意单位的换算aA+bB=cC+dD返回上一页下一页返回退出四、计算示例例5准确称取基准物质K2Cr2O71.471g，溶解后定量转移至250.0mL容量瓶中，求此K2Cr2O7溶液的浓度为多少？解：常见化合物的摩尔质量查表13102000.0100.2502.294471.12.294722722LmolcmolgMOCrKOCrK已知：注意结果有效数字的保留返回上一页下一页返回退出例6欲配制0.1000mol·L-1的Na2CO3标准溶液500.0mL，问应称取基准Na2CO3多少克？解：gMVcmmolgMCONaCONaCONaCONaCONa300.50.106100.5001000.00.106313232323232已知：注意学会一步列式计算返回上一页下一页返回退出例7有0.1035mol·L-1NaOH标准溶液500.0mL，欲使其浓度恰好为0.1000mol·L-1，问需加水多少毫升？解:设应加水的体积为VmL，据稀释前后物质的量相等，有mLVV50.171000.00.500)1000.01035.0(1000.0)0.500(0.5001035.0返回上一页下一页返回退出例8为标定HCl，称取Na2B4O7·10H2O0.4710g，用HCl溶液滴定至化学计量点，消耗21.20mL，求HCl溶液的浓度？解：131010103327421165.01020.2136.3814710.02222452274227422742LmolVMmcnnNaClBOHOHHClOBNaHClOHOBNaOHOBNaHClOHOBNaHCl返回上一页下一页返回退出例9称取铁矿石试样0.5000g，将其溶解，使全部铁还原为Fe2+，用0.01500mol·L-1K2Cr2O7标准溶液滴定至化学计量点时，用去K2Cr2O7标准溶液23.45mL，求试样中Fe和Fe2O3的质量