分析化学第三章滴定分析法概论

化学分析第三章滴定分析法概论第三章滴定分析法概论Anintroductiontotitrimetricanalysis化学分析第三章滴定分析法概论滴定分析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，根据所加试剂溶液的浓度和体积，计算出被测物质的量。容量分析(volumetricanalysis)化学分析第三章滴定分析法概论第一节滴定分析法和滴定方式化学分析第三章滴定分析法概论一、滴定曲线及有关概念滴定分析基于下列化学反应:tT+bB=cC+dDT:滴定剂titrant标准溶液standardsolution化学分析第三章滴定分析法概论标准溶液(Standardsolution):滴定分析中具有准确已知浓度的试剂溶液。滴定(Titration):将标准溶液（滴定剂）通过滴定管逐滴加到被测物质溶液中进行测定的过程。化学计量点(计量点)(Stoichiometricpoint,sp):滴定剂的量与被测物质的量正好符合化学反应式所表示的计量关系的一点。1.基本概念化学分析第三章滴定分析法概论指示剂(Indicator):通过颜色的改变来指示化学计量点到达（确定终点）的试剂。一般有两种不同颜色的存在形体。滴定终点(终点)(Titrationendpoint,EP）:指示剂改变颜色(滴定终止)的一点。滴定终点误差(Titrationendpointerror),滴定误差(titrationerror,TE):滴定终点与化学计量点的不完全一致引成的相对误差。化学分析第三章滴定分析法概论2.滴定分析法的分类酸碱滴定法Acid-base沉淀滴定法Precipitation配位滴定法Complexometric(complex-formation)氧化还原滴定法Oxidation-reduction非水滴定法(在水以外的溶剂中进行)Nonaqueoustitration化学分析第三章滴定分析法概论3.滴定曲线和滴定突跃滴定方程:以数学方程描述滴定过程中组分浓度的变化。滴定曲线(Titrationcurve):以作图的方式描述滴定过程中组分浓度的变化。以加入的滴定剂体积（或滴定百分数）为横坐标，溶液的组分浓度或与浓度相关的某种参数(pH,pM,等)为纵坐标绘制的曲线。化学分析第三章滴定分析法概论以溶液中组分的浓度（或浓度的负对数值）或某种参数（性质）对加入的滴定剂体积（或滴定百分数）作图化学分析第三章滴定分析法概论滴定曲线的特点曲线的起点决定于被滴定物质的性质和浓度滴定过程中溶液浓度（参数）的变化：滴定开始时，变化比较平缓；计量点附近，发生突变，曲线变得陡直；之后，又趋于平缓。化学分析第三章滴定分析法概论滴定突跃和突跃范围滴定突跃(abruptchangeintitrationcurve)：在化学计量点附近（计量点前后±0.1%范围内），溶液浓度及其相关参数所发生的急剧变化。突跃范围(therangeofabruptchangeintitrationcurve)：滴定突跃所在的范围。化学分析第三章滴定分析法概论4.指示剂有机化合物在溶液中能以两种（或两种以上）型体存在两种型体具有明显不同的颜色。In+XXIn（X：H+、Mn+等）颜色1颜色2到达滴定终点时，由一种颜色转变为另一种颜色。通过颜色的改变来指示化学计量点的到达化学分析第三章滴定分析法概论指示剂的变色范围（Colorchangeinterval）：由一种型体颜色转变为另一型体颜色的溶液参数变化的范围。[In]/[XIn]≥10,显颜色1;[In]/[XIn]≤1/10,显颜色2，由颜色1变为颜色2，X的浓度变化范围。理论变色点（Theoreticalcolorchangepoint）：[In]=[XIn]，溶液呈现指示剂的中间过渡颜色化学分析第三章滴定分析法概论怎样选择指示剂?–指示剂的变色点尽可能接近化学计量点–指示剂的变色范围全部或部分落在滴定突跃范围内化学分析第三章滴定分析法概论5.滴定终点误差滴定终点误差（Titrationendpointerror）或滴定误差（Titrationerror）:由于滴定终点与化学计量点不相符合产生的相对误差。可用林邦误差公式计算化学分析第三章滴定分析法概论（3-1）TE(%)＝tXppXcK1010×100%pX:滴定过程中发生变化的参数，如pH或pMΔpX＝pXep(终点)–pXsp(计量点)Kt:滴定常数即滴定反应平衡常数c:与计量点时滴定产物的总浓度csp有关强酸强碱滴定：Kt＝1/Kw=1014（25℃）,强酸（碱）滴定弱碱（酸）：Kt=Kb/Kw(Ka/Kw)，c=csp配位滴定：Kt＝，c=cM(sp)2spcc'MYK化学分析第三章滴定分析法概论例1用0.1000mol/LNaOH滴定20.00ml0.1000mol/LHCl，以酚酞（pHep=9.00）或甲基黄（pHep=3.50）为指示剂，计算滴定误差。化学分析第三章滴定分析法概论解：pHsp=7.00，csp=0.05mol/L酚酞为指示剂ΔpH=9.00–7.00=2.00TE%=甲基黄为指示剂ΔpH=3.50–7.00=–3.50TE%=1400.200.21005.01010×100%＝0.02%1450.350.31005.01010×100%＝－0.6%化学分析第三章滴定分析法概论二、滴定方式及其适用条件滴定方式直接滴定directtitration返滴定backtitration间接滴定indirecttitration置换滴定replacementtitration化学分析第三章滴定分析法概论反应:–必须按一定的化学反应式进行，即具有确定的化学计量关系；–必须定量进行，通常要求反应完全程度达到99.9%以上；Kt要足够大–速度要快。必须有适当的方法确定终点。直接滴定必须具备的条件化学分析第三章滴定分析法概论返滴定应用：当待测物质与滴定剂反应很慢（如Al3+与EDTA的反应、用HCl滴定固体CaCO3），或没有合适的指示剂时（如在酸性溶液中用AgNO3滴定Cl–）方法：先加入定量、过量标准溶液，使与试液中的待测物质或固体试样进行反应，待反应完全后，再用另一种标准溶液滴定剩余的标准溶液。化学分析第三章滴定分析法概论应用：反应没有确定的计量关系如Na2S2O3与K2Cr2O7的反应方法：用适当试剂与待测组分反应，使其定量地置换为另一种物质，而这种物质可用适当的标准溶液滴定。置换滴定化学分析第三章滴定分析法概论应用：待测组分不能与滴定剂直接反应如KMnO4标准溶液间接测定Ca2+方法：采用另外的化学反应，间接滴定间接滴定化学分析第三章滴定分析法概论第二节标准溶液化学分析第三章滴定分析法概论一、标准溶液和基准物质1.基准物质（primarystandard）用于直接配制标准溶液或标定标准溶液浓度的物质常用纯金属和纯化合物化学分析第三章滴定分析法概论基准物质必须符合以下要求：–组成与化学式完全相符–纯度足够高（主成分含量在99.9%以上）–性质稳定–有较大的摩尔质量–按滴定反应式定量进行反应化学分析第三章滴定分析法概论直接法：准确称取一定量的基准物质，直接溶解定容至一定体积。标定法（standardization）：（没有适合于直接配制的基准物质）–配制浓度近似于所需浓度的溶液–用基准物质或已经用基准物质标定过的标准溶液来确定它的准确浓度2.标准溶液的配制化学分析第三章滴定分析法概论二、标准溶液浓度的表示方法物质的量浓度(molarconcentration,molarity),简称浓度(concentration）滴定度（titer）化学分析第三章滴定分析法概论单位体积标准溶液中所含溶质B的物质的量(cB)1.物质的量浓度cB=nB/V（3-2）nB=mB/MB（3-3）cB=mB/(VMB)（3-4）化学分析第三章滴定分析法概论例1已知浓盐酸的密度(m/V)为1.19kg/L，其中HCl含量为37%(m/m)，求每升浓盐酸中所含溶质HCl的的摩尔数n和质量及溶液的浓度。化学分析第三章滴定分析法概论解：根据式（3-3）和（3-4）得：mol)(.%.HClHClHCl124636371000191Mmnmol/L)(HClHClHCl12Vnc)(..HClHClHClHClHClHClgMnMVcm210404463612化学分析第三章滴定分析法概论例2.称取基准物K2Cr2O71.502g，溶解并稀释于250.0ml-量瓶中,计算K2Cr2O7标准溶液的浓度。2.294722OCrKML)/l0.02042(mo294.20.25001.502722OCrKMVmc解：化学分析第三章滴定分析法概论每毫升标准溶液相当于被测物质的质量（g或mg）TT/B＝mB/VT（3-5）每毫升K2Cr2O7溶液恰能与0.005000gFe2+反应,则：ml/0.005000g2722/FeOCrKT2.滴定度（Titer）化学分析第三章滴定分析法概论第三节滴定分析中的计算化学分析第三章滴定分析法概论一、滴定分析中的计量关系化学反应：tT+bB=cC+dD化学计量关系(摩尔比)：nT:nB=t:bor（3-6）BTnnbtTBnntb化学分析第三章滴定分析法概论（3-8）（3-7）1.以标准溶液T标定另一标准溶液B2.以基准物质B标定溶液TBTTBVVctbcTBBTVMmbtc二、滴定分析法的有关计算化学分析第三章滴定分析法概论例1用基准物质硼砂Na2B4O7∙10H2O标定HCl溶液，称取0.5342g硼砂，滴定至终点时消耗HCl27.98ml，计算HCl溶液的浓度。化学分析第三章滴定分析法概论381.4g/molO10HOBNa2742M解：已知Na2B4O7+2HCl+5H2O=4H3BO3+2NaCl/L)0.1001(mol381.41027.9820.534223HClOH10OBNaHCl2742MVmc化学分析第三章滴定分析法概论或3.物质的量浓度与滴定度之间的换算BT/B3T10MTbtc3BTT/B10MctbTbtnnMTcBTBT/B3T10/（3-9）化学分析第三章滴定分析法概论例2要加多少毫升水到5.000×102ml0.2000mol/LHCl溶液中，才能使稀释后的HCl标准溶液对CaCO3的滴定度为g/ml105.005-3HCl/CaCO3T？化学分析第三章滴定分析法概论解：已知mol/100.09g3CaCOM，HCl与CaCO3的反应为/L)0.1000(mol100.0921000551021033CaCOHCl/CaCO3HCl33.MTc0.2000×5.000×102=0.1000×（5.000×102+V）V=500.0mlCaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑将稀释后HCl溶液的滴定度换算为物质的量浓度：化学分析第三章滴定分析法概论质量分数：=mB/mmMVctbwBTTB（3-10）4.被测组分的质量和质量分数（或含量）的计算（3-7）mB：BwBBMVctbmTTmB＝TT/B·VT（3-5）化学分析第三章滴定分析法概论解：已知mol.5g231mol55.85g43OFeFe/,/MM滴定反应为：6Fe2++Cr2O72–+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2Oml0.005022g/FeOCrK722/T43722O/FeOCrKT用滴定度计算可以不写反应式例3K2Cr2O7标准溶液的。测定0.5000g含铁试样时，用去该标准溶液25.10ml。计算和试样中铁以Fe、Fe3O4表示时的质量分数(%)。化学分析第三章滴定分析法概论/ml)0.006938(g55.853231.50.0050223FeOFe/FeOCrKO/F