滴定分析法概述.ppt

滴定反应的条件与滴定方式 基准物质和标准溶液 标准溶液浓度的表示方法 滴定分析法计算 教学指导 教学目标1 熟练掌握滴定分析中的常用术语2 熟悉滴定分析的应用范围 特点 了解滴定反应条件和滴定方式3 掌握标准溶液的配制方法4 掌握滴定分析法的计算 能正确选择基本单元重点与难点滴定反应的条件与滴定方式滴定分析法计算 滴定分析法是将一种已知准确浓度的试剂溶液即标准溶液 通过滴定管滴加到待测组分的溶液中 直到标准溶液和待测组分恰好完全定量反应为止 这时加入标准溶液物质的量与待测组分的物质的量符合反应式的化学计量关系 然后根据标准溶液的浓度和所消耗的体积 算出待测组分的含量 这一类分析方法称为滴定分析法 滴加的溶液称为滴定剂 滴加溶液的操作过程称为滴定 当滴加的标准溶液与待测组分恰好定量反应完全时的一点 称为化学计量点 通常利用指示剂颜色的突变或仪器测试来判断化学计量点的到达而停止滴定操作的一点称为滴定终点 实际分析操作中滴定终点与理论上的化学计量点常常不能恰好吻合 它们之间往往存在很小的差别 由此而引起的误差称为终点误差 滴定分析法是分析化学中重要的一类分析方法 它常用于测定含量 1 的常量组分 此方法快速 简便 准确度高 在生产实际和科学研究中应用非常广泛 滴定分析法主要包括酸碱滴定法 配位滴定法 氧化还原滴定法及沉淀滴定法等 滴定反应的条件与滴定方式一 滴定反应的条件适用于滴定分析法的化学反应必须具备下列条件 1 反应必须定量地完成即反应按一定的反应式进行完全 通常要求达到99 9 以上 无副反应发生 这是定量计算的基础 2 反应速率要快对于速率慢的反应 应采取适当措施提高反应速率 3 能用比较简便的方法确定滴定终点 凡能满足上述要求的反应均可用于滴定分析 二 滴定方式由于返滴定法 置换滴定法 间接滴定法的应用 更加扩展了滴定分析的应用范围 基准物质和标准溶液一 基准物质能用于直接配制或标定标准溶液的物质 称为基准物质 在实际应用中大多数标准溶液是先配制成近似浓度 然后用基准物质来标定其准确的浓度 基准物质应符合下列要求 基准物质 足够的纯度 99 9 试剂性质稳定 物质的组成与化学式相符合 基准物质摩尔质量应尽可能大 能够满足上述要求的物质称为基准物质 在滴定分析法中常用的基准物质有邻苯二甲酸氢钾 KHC8H4O4 Na2B4O7 10H2O 无水Na2CO3 CaCO3 金属锌 铜 K2Cr2O7 KIO3 As2O3 NaCl等 如表2 1所示 常用基准物质的干燥条件及其应用 二 标准溶液的配制配制标准溶液的方法一般有两种 即直接法和间接法 1 直接法准确称取一定量的基准物质 溶解后定量转移入容量瓶中 加蒸馏水稀释至一定刻度 充分摇匀 根据称取基准物的质量和容量瓶的容积 计算其准确浓度 2 间接法对于不符合基准物质条件的试剂 不能直接配制成标准溶液 可采用间接法 即先配制近似于所需浓度的溶液 然后用基准物质或另一种标准溶液来标定它的准确浓度 例如 HCl易挥发且纯度不高 只能粗略配制成近似浓度的溶液 然后以无水碳酸钠为基准物质 标定HCl溶液的准确浓度 标准溶液浓度的表示方法一 物质的量及其单位 摩尔物质的量 n 的单位为摩尔 mol 它是一系统的物质的量 该系统中所包含的基本单元数与0 012kgC 12的原子数目相等 基本单元可以是原子 分子 离子 电子及其它基本粒子 或是这些基本粒子的特定组合 物质B的物质的量与质量的关系是 式中 mB 物质的质量 MB 物质的摩尔质量 2 1 二 物质的量浓度标准溶液的浓度通常用物质的量浓度表示 物质的量浓度简称浓度 是指单位体积溶液所含溶质的物质的量 物质B的物质的量浓度表达式为 式中 cB 物质的量浓度 nB 物质的量 V 溶液的体积 2 2 由式 2 2 得出溶质的物质的量为 nB cBV由式 2 1 得出溶质的质量为 mB nBMB将式 2 3 代入上式得出溶质的质量为 mB nBMB cBVMB 2 3 2 4 例题 21页例1 滴定度是指与1mL滴定剂溶液相当的待测物质的质量 单位为g 用T待测物 滴定剂表示 滴定度的单位为g mL 1 在生产实际中 对大批试样进行某组分的例行分析 若用T表示很方便 如滴定消耗V mL 标准溶液 则被测物质的质量为 m TV 2 5 如 氧化还原滴定分析中 用K2Cr2O7标准溶液测定Fe的含量时 TFe KCrO 0 003489g mL 1 欲测定一试样中的铁含量 消耗滴定剂为24 75mL 则该试样中含铁的质量为m TV 0 003489g mL 1 24 75mL 0 08635g有时滴定度也可用每毫升标准溶液中所含溶质的质量 单位为g 来表示 例如TNaOH 0 0040g mL 1 即每毫升NaOH标准溶液中含有NaOH0 0040g 这种表示方法在配制专用标准溶液时普遍应用 227 滴定分析法计算滴定分析是用标准溶液滴定被测物质的溶液 由于对反应物选取的基本单元不同 可以采用两种不同的计算方法 假如选取分子 离子或原子作为反应物的基本单元 此时滴定分析结果计算的依据为 当滴定到化学计量点时 它们的物质的量之间关系恰好符合其化学反应所表示的化学计量关系 一 待测物的物质的量nA与滴定剂的物质的量nB的关系待测物溶液的体积为VA 浓度为cA 到达化学计量点时消耗了浓度为cB的滴定剂的体积为VB 则 aA bB cC dD 例题 23页例2 浓度高的溶液稀释为浓度低的溶液 可采用下式计算 c1V1 c2V2式中 c1 V1 稀释前某溶液的浓度和体积 c2 V2 稀释后所需溶液的浓度和体积 实际应用中 常用基准物质标定溶液的浓度 而基准物往往是固体 因此必须准确称取基准物的质量m 溶解后再用于标定待测溶液的浓度 例题 准确称取基准物无水Na2CO30 1098g 溶于20 30mL水中 采用甲基橙作指示剂 标定HCl溶液的浓度 到达化学计量点时 用去VHCl20 54mL 计算cHCl为多少 Na2CO3的摩尔质量为105 99g mol 1 解 滴定反应如下 若滴定反应较为复杂时 应注意从总的反应过程中找出在滴定反应的物质的量之间的关系 例如用K2Cr2O7标定Na2S2O3溶液的浓度时 它们之间并不是直接发生滴定反应 在酸性溶液中首先由K2Cr2O7与过量的KI反应析出I2 然后用Na2S2O3待标定液为滴定剂 滴定析出的I2 从而间接计算cNaSO 反应式 Cr2O72 6I 14H 2Cr3 3I2 7H2O滴定反应 I2 2S2O32 2I S4O62 在反应式中 1molK2Cr2O7产生3molI2 在滴定反应中 1molI2和2molNa2S2O3反应 由此可知 K2Cr2O7与Na2S2O3是按1 6摩尔比反应的 故nNaSO 6nKCrO 223227 223 二 待测物含量的计算若称取试样的质量为mS 测得待测物的质量为mA 则待测物A的质量分数为 由式 2 7 得 根据式 2 1 即可求得待测物的质量 则待测物A的质量分数为 式 2 11 是滴定分析中计算被测物含量的一般通式 例称取工业纯碱试样0 2648g 用0 2000mol L 1的HCl标准溶液滴定 用甲基橙为指示剂 消耗VHCl24 00mL 求纯碱的纯度为多少 解 根据式 2 11 得出 例称取铁矿石试样0 1562g 试样分解后 经预处理使铁呈Fe2 状态 用0 01214mol L 1K2Cr2O7标准溶液滴定 消耗VKCrO20 32mL 试计算试样中Fe的质量分数为多少 若用Fe2O3表示 其质量分数为多少 解 227 假如选取分子 离子或这些粒子的某种特定组合作为反应物的基本单元 这时滴定分析结果计算的依据为 滴定到化学计量点时 被测物质的物质的量与标准溶液的物质的量相等 例如 对于质子转移的酸碱反应 根据反应中转移的质子数来确定酸碱的基本单元 即以转移一个质子的特定组合作为反应物的基本单元 例如H2SO4与NaOH之间的反应 在反应中NaOH转移一个质子 因此选取NaOH作基本单元 H2SO4转移两个质子 选取H2SO4作基本单元 1mol酸与1mol碱将转移1mol质子 参加反应的硫酸和氢氧化钠的物质的量分别为 12 由于反应中H2SO4给出的质子数必定等于NaOH接受的质子数 因此根据质子转移数选取基本单元后 就使得酸碱反应到达化学计量点时两反应物的物质的量相等 氧化还原反应是电子转移的反应 其反应物基本单元的选取应根据反应中转移的电子数 例如KMnO4与Na2C2O4的反应 反应中MnO4 得到五个电子 C2O42 失去两个电子 因此 应选取KMnO4和Na2C2O4分别作为氧化剂和还原剂的基本单元 这样1mol氧化剂和1mol还原剂反应时就转移1mol的电子 由于反应中还原剂给出的电子数和氧化剂所获得的电子数是相等的 因此在化学计量点时氧化剂和还原剂的物质的量也相等 15 12 例称取0 1500gNa2C2O4基准物 溶解后在强酸溶液中用KMnO4溶液滴定 用去20 00mL 计算该溶液的浓度cKMnO 解 分别选取KMnO4 Na2C2O4作基本单元 反应到达化学计量点时 两反应物的物质的量相等 则 故 4 15 15 12 由上述可知 选择基本单元的标准不同 所列计算式也不相同 总之 如取一个分子或离子作为基本单元 则在列出反应物A B的物质的量nA与nB的数量关系时 要考虑反应式的系数比 若从反应式的系数出发 以分子或离子的某种特定组合为基本单元 如H2SO4 KBrO3 则nA nB 12 16