滴定分析概述課件

1、第四章 滴定分析概述概述標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定分析的計算滴定分析中的化學(xué)平衡 1. 概述一、滴定分析法 滴定分析法(titrimetric analysis)：用已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，滴定一定體積的待測溶液，直到化學(xué)反應(yīng)按計量關(guān)系作用完為止，然后根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積和濃度計算待測物質(zhì)的含量，這種靠滴定的方法，來實現(xiàn)待測物含量的分析，稱為滴定分析法,該過程稱為滴定。如圖右為酸滴定堿的示意簡圖基本概念及術(shù)語1.滴定終點(end point of the titration): 滴定分析中，常加入一種指示劑，通過指示劑顏色的變化作為化學(xué)等當(dāng)點到達(dá)的指示信號，停止滴定，這一點稱為滴定終點。2.化學(xué)計量點(stoic

2、hiometric point)：當(dāng)?shù)稳氲臉?biāo)準(zhǔn)溶液的物質(zhì)的量與待測定組分的物質(zhì)的量恰好符合化學(xué)反應(yīng)式所表示的化學(xué)計量關(guān)系時，稱之反應(yīng)到達(dá)了化學(xué)計量點。3.滴定誤差 (end point error) 滴定終點與化學(xué)計量點不一致，由此所造成的誤差。4.指示劑(indicator) 為了能比較準(zhǔn)確地掌握化學(xué)計量點的達(dá)到，在實際滴定操作時，常在被測物質(zhì)的溶液中加入一種輔助劑，借助于它的顏色變化作為化學(xué)計量點到達(dá)的信號，這種輔助試劑稱為指示劑。滴定分析法的特點：1）用于常量組分的測定2）儀器簡單、操作簡便3）快速準(zhǔn)確4）應(yīng)用廣泛滴定分析對化學(xué)反應(yīng)的要求必須具備如下條件：1. 反應(yīng)必須定量完成，即待測物

3、質(zhì)與標(biāo)準(zhǔn)溶液之間的反應(yīng)要嚴(yán)格按一定的化學(xué)計量關(guān)系進(jìn)行，反應(yīng)定量完成的程度要達(dá)到99.9%以上，這是定量計算的基礎(chǔ)。 2. 反應(yīng)必須迅速完成；對于速度較慢的反應(yīng)能夠采取加熱、使用催化劑等措施提高反應(yīng)速度。3. 必須有適宜的指示劑或其它簡便可靠的方法確定終點。分類（按化學(xué)反應(yīng)的類型） 酸堿滴定滴定分析 配位滴定 氧化還原滴定 沉淀滴定(一)酸堿滴定法（acid-base titration）酸堿滴定法: 以質(zhì)子傳遞反應(yīng)為基礎(chǔ)的滴定分析法。例： 用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液測定HAc含量 OH- + HAc Ac- + H2O 主要用于測量酸堿性物質(zhì)的含量 (二)配位滴定法（complexometric ti

4、tration）配位滴定法： 以配位反應(yīng)為基礎(chǔ)的滴定 分析法。例： 用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液測定Ca2+的含量 Y4- + Ca2+ CaY2- 主要用于測定金屬離子的含量。(三)氧化還原滴定法（redox titration） 氧化還原滴定法：以氧化還原反應(yīng)為基礎(chǔ)的滴定分析法。例：用KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液測定Fe2+含量。 MnO4- + 5Fe2+ + 8H+ Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O 主要用于測定氧化、還原性物質(zhì)，以及能與氧化還原性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)的含量。(四)沉淀滴定法（precipitation titration）沉淀滴定法：以沉淀反應(yīng)為基礎(chǔ)的滴定 分析法 。例： 用AgNO

5、3標(biāo)準(zhǔn)溶液測定Cl-的含量 Ag+ + Cl- AgCl （白色） 常用的是銀量法。二、滴定方式 根據(jù)滴定方式的不同滴定分析分為： 1.直接滴定法 2.返滴定法 3.置換滴定法 4.間接滴定法1.直接滴定法 凡是能滿足上述（3條件）要求的反應(yīng)，都可以用標(biāo)準(zhǔn)溶液直接滴定待測物質(zhì)，即直接滴定法。例如，用HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液測定NaOH含量，用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液測定Mg2+含量都屬于直接滴定法。 2.返滴定法 當(dāng)?shù)味ǚ磻?yīng)速率較慢，或反應(yīng)物是固體，或沒有合適的指示劑時，選用返滴定法。返滴定法：先準(zhǔn)確加入過量滴定劑，待反應(yīng)完全后，再用另一種標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定剩余滴定劑；根據(jù)反應(yīng)消耗滴定劑的凈量就可以算出被測物質(zhì)的含量

6、。這樣的滴定方法稱為返滴定法。例如：固體CaCO3的測定，可先加入一定量的過量鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液，加熱使試樣完全溶解，冷卻以后，再用NaOH標(biāo)準(zhǔn)液返滴定剩余的HCl量。 CaCO3+2HCl(過量) CaCl2+CO2 +H2O HCl(剩余) + NaOH NaCl + H2O3.置換滴定法 對于那些不按一定反應(yīng)式進(jìn)行或伴有副反應(yīng)的反應(yīng)，不能直接滴定被測物質(zhì)，可先加入適當(dāng)試劑與被測物質(zhì)起作用，置換出一定量的另一生成物，再用標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定此生成物，這種滴定方式稱為置換滴定法。例如，在酸性條件下，硫代硫酸鈉不能直接滴定重鉻酸鉀及其它氧化劑，因為這些氧化劑將S2O32-氧化成S4O62-及SO42-等的混

7、合物，反應(yīng)沒有定量關(guān)系，無法計算。但是，若在重鉻酸鉀的酸性溶液中加入過量的KI，定量置換出I2，再用S2O32-滴定I2，就可以算出重鉻酸鉀的含量。 Cr2O72- + 6I- + 14H+ 2Cr3+ + 3I2 + 7H2O I2 + 2S2O32- 2I- + S4O62-4. 間接滴定法 當(dāng)被測物質(zhì)不能直接與標(biāo)準(zhǔn)溶液作用，卻能和另一種可與標(biāo)準(zhǔn)溶液作用的物質(zhì)反應(yīng)時，可用間接滴定。例如， Ca2+不能直接與高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液作用，但可與高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液作用的C2O42- 起反應(yīng)，定量生成 CaC2O4 ，可通過間接測定 C2O42- ，而測定 Ca2+ 的含量。 Ca2+ + C2O42-

8、CaC2O4 CaC2O4 + H2SO4 CaSO4 + H2C2O45H2C2O4+2KMnO4+3H2SO4 10CO2 +2MnSO4+K2SO4 + 8H2O 2 標(biāo)準(zhǔn)溶液 一、試劑與基準(zhǔn)物質(zhì)（一）試劑是指化學(xué)實驗中使用的藥品。一般試劑等級及標(biāo)志級別 中文名稱 英文名稱 標(biāo)簽顏色 主要用途一級 優(yōu)級純 GR 綠 精密分析實驗二級 分析純 AR 紅 一般分析實驗三級 化學(xué)純 CP 藍(lán) 一般化學(xué)實驗生物化 生化試劑 BR 咖啡色 生物化學(xué)及學(xué)試劑 生物染色劑 （染色劑：玫紅色） 醫(yī)用化學(xué)實驗（二）基準(zhǔn)物質(zhì)1. 定義：已確定其一種或幾種特性，用于校準(zhǔn)測量工具、評價測量方法或測定材料特性量值

9、的物質(zhì)。(能用于直接配制或標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)溶液的物質(zhì))2.基準(zhǔn)試劑應(yīng)該符合下列條件：1）試劑組成和化學(xué)式完全相符2）試劑的純度一般應(yīng)在99.9%以上，且穩(wěn)定， 不發(fā)生副反應(yīng)。3）試劑最好有較大的摩爾質(zhì)量，可減少稱量誤差。 二、標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制(1) 直接配制法：準(zhǔn)確稱取一定量的工作基準(zhǔn)試劑或純度相當(dāng)?shù)钠渌镔|(zhì)，溶解后定量轉(zhuǎn)移到容量瓶中，稀釋至一定體積，根據(jù)稱取物質(zhì)的質(zhì)量和容量瓶的體積即可計算出該標(biāo)準(zhǔn)溶液準(zhǔn)確濃度。 例如，欲配制 0.01000mol/LK2Cr2O7 溶液1升時，首先在分析天平上精確稱取2.9420 克K2Cr2O7 置于燒杯中，加入適量水溶解后，定量轉(zhuǎn)移到1000mL容量瓶中，再定容即

10、得。 (2) 間接配制法：許多物質(zhì)純度達(dá)不到工作基準(zhǔn)試劑的純度要求，或它們在空氣中不穩(wěn)定，即粗略地稱取一定量的物質(zhì)或量取一定體積的溶液，配制成接近所需濃度的溶液，后用另一標(biāo)準(zhǔn)溶液來標(biāo)定。標(biāo)定：用配制溶液滴定基準(zhǔn)物質(zhì)計算其準(zhǔn)確濃度的方法稱為標(biāo)定。三、標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度的表示方法（一）物質(zhì)的量濃度 溶液中所含溶質(zhì)B的物質(zhì)的量 除以溶液的體積即為物質(zhì)的量濃度，以符號C（B） 表示 式中 m（B）物質(zhì)B的質(zhì)量，g； M（B） 物質(zhì)B摩爾質(zhì)量， g/mol ； V溶液的體積，單位為L，物質(zhì)量濃度單位為 mol/l ；(二) 滴定度：兩種表示 每ml標(biāo)準(zhǔn)溶液所含溶質(zhì)的克數(shù)表示為： T溶質(zhì)，單位（g/ml）如，T

11、HCl=0.003646g/ml表示1ml HCl溶液有0.003646g HCl 每ml標(biāo)準(zhǔn)溶液A相當(dāng)于被測物質(zhì)B的克數(shù)，表示為：TA/B ，如THCl/NaOH=0.004000g/ml 就是1ml HCl恰能與0.004000g NaOH完全作用。3滴定分析計算一、滴定分析計算的依據(jù)對于任一滴定反應(yīng) tT +aA P T為滴定劑，A為待測物質(zhì)，P為生成物。 對于固體物質(zhì)的質(zhì)量mA和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的關(guān)系： nT =CTVT nA =mA/MA當(dāng)以ml為單位計量，將MA化為MA/1000，單位為g/mmol, 則有：根據(jù)滴定度的定義上式可表為： (二)滴定分析計算實例 1.溶液的稀釋或增濃的計算例

12、2 現(xiàn)有HCl液(0.0976mol/L)4800ml, 欲使其濃度為0.1000mol/L，問應(yīng)加入HCl液(0.5000mol/L)多少？解：設(shè)應(yīng)加入HCl液Vml，根據(jù)溶液增濃前后溶質(zhì)的物質(zhì)的量應(yīng)相當(dāng)，則 0.5000V +0.09764800=0.1000 (4800+V) V=28.80ml2.標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制和標(biāo)定 例3 用Na2CO3標(biāo)定0.2mol/L HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液 時， 若使用25ml滴定管，問應(yīng)稱取基準(zhǔn)Na2CO3多少克？ 解： 2HCl + Na2CO3 2 NaCl +CO2 +H2O用分析天平稱量時一般按10%為允許的稱量范圍，稱量范圍為0.23 0.2310%=0.

13、23 0.02g, 即0.210.25g。例4 稱取鄰苯二甲酸氫鉀(KHP)基準(zhǔn)物質(zhì)0.4925克，標(biāo)定NaOH溶液，終點時用去NaOH溶液23.50ml，求NaOH溶液的濃度。解： NaOH + KHP NaKP + H2O n(NaOH) = n(KHP) C(NaOH)=0.1026mol/L 例5 測定工業(yè)純堿Na2CO3的含量，稱取0.2560克試樣，用0.2000mol/L HCl液滴定，若終點時消耗HCl液22.93ml，問該HCl液對Na2CO3的滴定度是多少？計算試樣中Na2CO3的百分含量。解： 2HCl + Na2CO3 2 NaCl +CO2 +H2O 例6為了標(biāo)定Na

14、2S2O3溶液,精密稱取工作標(biāo)準(zhǔn)試劑K2Cr2O72.4530g，溶解后配成500ml溶液,然后量取K2Cr2O7溶液25.00ml,加H2SO4及過量KI, 再用Na2S2O3待標(biāo)液滴定析出的I2, 用去26.12ml, 求Na2S2O3 的摩爾濃度。解：反應(yīng)過程如下： Cr2O72- + 6I- + 14H+ 2Cr3+ + 3I2 + 7H2O I2 + 2S2O32- 2I- + S4O62- 1Cr2O72- 3I2 6S2O32- 例7 欲測定大理石中CaCO3含量，稱取大理石試樣0.1557克，溶解后向試液中加入過量的NH4C2O4，使Ca2+ 成CaC2O4沉淀析出，過濾、洗滌，將沉淀溶于稀H2SO4，此溶液中的