环境监测-容量法、重量法培训

2020/9/16容量分析2020/9/16概念容量分析法又称为滴定分析法，是将一种已知准确浓度的试剂（即标准溶液）滴加到被测物质的溶液中，或者是将被测物质的溶液滴加到标准溶液中，直到所加的试剂与被测物质按化学计量关系定量反应完为止，然后根据标准溶液的浓度和用量，计算被测物质的含量。1、标准溶液的配制及标定2、滴定管的正确操作3、滴定终点的准确判定。2020/9/16容量分析涉及的基本概念有以下七个：1.滴定分析——由滴定剂的浓度和体积，计算被测组分的含量，这种分析方法称之为滴定分析。（计算基础－化学反应）2.滴定——滴加标准溶液的操作过程，称之为滴定。3.标准溶液——已知其准确浓度的溶液。4.化学计量点－滴入的标准溶液和待测组分恰好完全反应之点。5.指示剂－化学计量点前后发生颜色变化的试剂。6.滴定终点（ep)－指示剂变色之点。7.终点误差－由化学计量点和滴定终点不一致引起的误差。2020/9/162、滴定分析对化学反应的要求(1)反应定量完成(2)无副反应(3)反应完全(4)反应速度快(5)有比较简便的方法确定反应终点2020/9/16容量分析的误差来源•1、滴定终点与等当点不完全符合所致的滴定误差•2、滴定条件不当所致的滴定误差•3、滴定管的误差•4、操作者的习惯误差2020/9/16c2020/9/16三配位滴定法（络合滴定）•配合物具有极大的普遍性。溶液中的配位反应实际上是配位体与溶剂分子间的交换，以配位反应为基础进行滴定分析的方法即“配位滴定法”。•配位滴定法是以配位反映为基础的滴定分析方法。通常指的配位滴定或络合滴定是指EDTA滴定法。配位反应在分析化学中应用非常广泛，许多显色剂、萃取剂、沉淀剂、掩蔽剂等都是配位剂2020/9/16配位反应注意事项1、配位反应进行的速度较慢，不象酸碱反应能在瞬间完成，所以滴定时加入EDTA的速度不能太快，在室温低时应尤其注意。在接近终点时，应逐滴加入，充分振摇。2、配位滴定中，加入指示剂的量对终点的判断影响很大，应在实践中总结经验。2020/9/163、EDTA与金属离子的配合物及其稳定性金属离子与EDTA的配位反应，略去电荷，可简写成：M+Y=MY稳定常数：KMY=[MY]/[M][Y]2020/9/164配位滴定指示剂——金属指示剂一、金属指示剂的作用原理金属指示剂是一种配位试剂，与被测金属离子配位前后具有不同颜色。利用配位滴定终点前后，溶液中被测金属离子浓度的突变造成的指示剂两种存在形式（游离和配位）颜色的不同，指示滴定终点的到达。2020/9/16金属指示剂变色过程（举例说明）：例：滴定前，Mg2+溶液（pH8～10）中加入铬黑T后，溶液呈酒红色，发生如下反应：铬黑T(■)+Mg2+=Mg2+-铬黑T(■)滴定终点时，滴定剂EDTA夺取Mg2+-铬黑T中的Mg2+，使铬黑T游离出来，溶液呈兰色，反应如下：Mg2+-铬黑T(■)+EDTA=铬黑T(■)+Mg2+-EDTA使用时应注意金属指示剂的适用pH范围，如铬黑T不同pH时的颜色变化：2020/9/16金属指示剂应具备的条件a.在滴定的pH范围内，游离指示剂与其金属配合物之间应有明显的颜色差别b.指示剂与金属离子生成的配合物应有适当的稳定性；c.指示剂与金属离子生成的配合物应易溶于水。2020/9/16指示剂封闭与指示剂僵化指示剂封闭——指示剂与金属离子生成了稳定的配合物而不能被滴定剂置换；指示剂僵化——如果指示剂与金属离子生成的配合物不溶于水、生成胶体或沉淀，在滴定时，指示剂与EDTA的置换作用进行的缓慢而使终点拖后变长。2020/9/16常用金属指示剂——铬黑T铬黑T：黑色粉末，有金属光泽，适宜pH范围9～10滴定Zn2+、Mg2+、Cd2+、Pb2+时常用。单独滴定Ca2+时，变色不敏锐，常用于滴定钙、镁合量。铬黑T属O，O’-二羟基偶氮类染料，简称EBT或BT，其化学结构是：2020/9/16四、常用金属指示剂简介指示剂适用pHMInIn直接滴定的离子封闭备注铬黑TEBT10.0红蓝MgZnCdPbMn和稀土等离子CoNiCuFeAlTi(ⅳ)钙指示剂NN12~13酒红纯蓝Ca同上二甲酚橙XO6.0紫红黄ZrBiThPbZnCdHgLaAlFeNiCoCuPAN1.9~12.2紫红黄CuMIn的水溶性差。加乙醇或加热CuY+PAN紫红黄绿AlCaCd等金属离子磺基水杨酸SSA1.5~2.5紫红亮黄Fe2020/9/16二、络合滴定中消除干扰离子的措施（1）控制酸度进行混合离子的选择滴定（2）利用掩蔽法对共存离子进行分别测定a.配位掩蔽法b.氧化还原掩蔽法c.沉淀掩蔽法d.解蔽作用（3）选用其他滴定剂2020/9/16络合滴定的方式和应用（一）直接滴定法（二）返滴定法（三）置换滴定法（四）间接滴定法2020/9/16四氧化还原滴定法氧化还原滴定法（RedoxTitration）是滴定分析中应用最广泛的方法之一。氧化还原反应是基于氧化剂和还原剂的电子转移的反应，氧化剂和还原剂发生电子转移时由于价态改变而引起电子层结构、化学键及组成变化，反应历程比较复杂，反应常是分步进行的，需要一定时间才能完成。因此，从平衡的观点判断反应的可能性外，还应考虑反应机理、反应速率、反应条件及滴定条件的控制问题。2020/9/16在氧化还原滴定中，通常要对待测组分进行预处理，目的是将待测组分转变为能用氧化剂或还原剂标准溶液滴定的价态。氧化还原滴定方法一般以滴定剂的名称来命名，常用的氧化还原滴定法如高锰酸钾法、重铬酸钾法、碘量法、铈量法、溴酸盐法、钒酸盐法等。2020/9/16氧化还原反应进行的速度及影响因素影响反应速度的主要因素有：(1)反应物浓度增加反应物浓度可以加速反应的进行；(2)催化剂改变反应过程，降低反应的活化能；(3)温度通常，温度每升高10度,反应速度可提高2-3倍。反应机理复杂,需要综合考虑各种因素。2020/9/16（二）检测终点（等当点）的方法（1）氧化还原指示剂氧化还原指示剂的氧化态和还原态具有不同颜色。滴定中，化学计量点附近的电位突跃使指示剂由一种形态转变成另一种形态，同时伴随颜色改变。氧化还原指示剂本身的氧化还原作用也要消耗一定量的标准溶液。虽然这种消耗量是很小的，一般可以忽略不计，但在较精确的测定中则需要作空白校正。(2)自身指示剂利用标准溶液或被滴物本身颜色指示滴定终点，称为自身指示剂。(3)专属指示剂可溶性淀粉与游离碘生成深蓝色络合物；淀粉为碘法的专属指示剂.2020/9/16氧化还原法滴定前的预处理为了能成功地完成氧化还原滴定,在滴定之前往往需要将被测组分处理成能与滴定剂迅速、完全,并按照一定化学计量起反应的状态，或者处理成高价态后用还原剂进行滴定，或者处理成低价态后用氧化剂滴定。滴定前使被测组分转变为一定价态的步骤称为滴定前的预处理。预处理时，所用的氧化剂或还原剂应符合下列要求：（1）反应进行完全而且速度要快;（2）过量的氧化剂或还原剂易于除去；（3）反应具有一定的选择性。2020/9/16氧化还原滴定法应用1.高锰酸钾法a、要注意滴定条件b、要对标准溶液进行配制与标定（间接法配制）高锰酸钾溶液标定时的注意点：注意点：(三度一点）①速度②温度③酸度④滴定终点2020/9/162.重铬酸钾法（废水中有机物的测定）化学耗氧量(COD)是衡量水污染程度的一项指标，反映水中还原性物质的含量，常用K2Cr2O7法测定。测定方法：在水样中加入过量K2Cr2O7溶液，加热回流使有机物氧化成CO2，过量K2Cr2O7用硫酸亚铁铵标准溶液返滴定，用亚铁灵指示滴定终点。本方法在银盐催化剂存在下，直链烃有85～95%被氧化，芳烃不起作用，因此所得结果不够严格。2020/9/16化学需氧量的测定又称化学耗氧量(COD)，是表示水体受污染程度的重要指标。它是指一定体积的水体中能被强氧化剂氧化的还原性物质的量，以氧化这些有机还原性物质所需消耗的O2的量来表示。高锰酸钾法适合于地表水、饮用水和生活用水等污染不十分严重的水体，而重铬酸钾法适用于工业废水的分析。2020/9/16碘量法(1)碘量法的特点碘量法是基于I2氧化性及I－的还原性所建立起来的氧化还原分析法。I3－+2e=3I－，EＩ2／Ｉ－＝0.545VI2是较弱的氧化剂，I－是中等强度的还原剂；用I2标准溶液直接滴定还原剂的方法是直接碘法；利用I－与强氧化剂作用生成定量的I2，再用还原剂标准溶液与I2反应，测定氧化剂的方法称为间接碘法(亦称碘量法)。常用于硫化物、硫化氢的测定。2020/9/16六重量分析法重量分析法分为沉淀重量法、气化重量法（挥发法）和电解重量法。常用的沉淀重量法就是将待测组分以难溶化合物从溶液中沉淀出来，沉淀经过陈化，过滤、洗涤、干燥或灼烧后，转化为称量形式称重，最后通过化学计量关系计算得出分析结果。2020/9/16重量法•环境监测中用的很少。2020/9/16•SS、全盐•PM10PM2.5TSP•颗粒物、苯可溶物•采样方法对采样的量、滤膜质量、采样时间、样品的保存•样品的预处理•称量（环境条件、天平精度、恒重）