第三章、滴定分析概述课件.ppt

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1、1,第三章 滴定分析,2,常用滴定分析仪器,容量瓶,吸量管,锥形瓶,移液管,酸式滴定管,烧杯,量筒,3,第 一 节 滴定分析法概述,滴定分析法 Titration analyses又叫容量分析法 volumetric，是用滴定的方式测定物质含量的一类分析方法。,4,滴定分析基本过程：进行分析时，先将滴定剂 (titrant) 配制成浓度为已知的标准溶液(standard solutions)，然后用滴定管将滴定剂逐渐加到被测物质的溶液中去进行反应。这个过程称为滴定。,5,当加入的滴定剂与被测物质的量相等时，两者均无过剩，此刻称为化学计量点(equivalence point)。滴定最好能在化学

2、计量点结束。根据滴定剂 A 的浓度和所消耗的体积便可计算被测物 B 的含量。若反应为 A + B = C + DnA = nBCA VA = CB VB,6,化学计量点是由指示剂的变色或其他方法来确定的(如电位)。所以实际上是在指示剂的变色时结束滴定的，此刻称为滴定终点 (end point)，为体积读数V（ml）,7,滴定终点应尽可能与化学计量点一致，但它们之间难免会有一定的误差，称为终点误差（是相对误差）。,8,滴定分析法特点： 是化学分析中重要的一类，方法主要用于常量分析，操作简便，测定快速， 准确度较高，一般情况下相对误差约在0.2 %以内 应用广泛（手段多样），具有很大的实用价值。电

3、导滴定、电位滴定、库仑滴定、光度滴定、极谱滴定,9,一、滴定分析对滴定反应的要求,滴定分析法是以化学反应为基础的，根据滴定反应类型的不同，滴定分析法又可分为酸碱滴定法 (中和反应)配位滴定法沉淀滴定法氧化还原滴定法等，但是，并不是所有的反应都可以用来进行滴定分析的，它对滴定反应有以下要求：,10,有两方面内容一方面，反应必须按一定的反应方程式进行，无副反应，按一定的化学计量关系来计算结果；另一方面，反应必须进行完全，要求化学计量点时，有99.9以上的完全程度。当AB时，终点时，,(一) 反应必须定量地完成,%,9,.,99,A,B,C,C,11,(二) 反应必须迅速完成,如果反应很慢，将无法确

4、定终点，可以通过加热，加催化剂等方法来提高反应速度。,12,(三) 有合适的确定化学计量点的方法，有适合的指示剂或仪器分析方法。,13,二、滴定方式,常见有四类：(一)直接滴定：只要滴定剂和被测物质的反应能满足上面三个要求，可以用直接滴定法进行滴定，如NaOH滴定HAc、HCl，K2Cr2O7滴定Fe2+，AgNO3滴定Cl-。最常用方法。,2022/12/21,被测物与滴定剂之间物质的量的关系：,直接滴定（涉及一个反应） 滴定剂与被测物之间的反应式为： a A + b B = c C + d D 当滴定到化学计量点时，a 摩尔 A 与 b 摩尔 B 作用完全： 则： nA / nB = a

5、/ b ， nA = (a / b) nB (c V )A = (a / b )（c V )B 或：(c V )A = (a / b) (m / M)B,15,(二)返滴定法：,俗称回滴，或剩余量滴定法。当滴定剂和被测物的反应速度较慢或者由于缺乏合适的指示剂等其他原因不能采用直接滴定法时，往往可以用返滴定法，先往被测物溶液中加入已知量，并且过量的某种试剂，与被测物进行反应，待反应完全后，再用另一种合适的滴定剂滴定剩余的试剂，,16,返滴定法,例1 Al3+ + 一定过量EDTA标液 剩余EDTA Zn2+标液，EBT指示剂 返滴定n(EDTA)总 - n(EDTA )过量 = n(Al)( C

6、 V ) (EDTA)总 - (C V )(Zn) = (C V )(Al),17,返滴定法,例2 固体CaCO3 + 一定过量HCl标液 剩余HCl标液 NaOH标准溶液 返滴定,18,(三)置换滴定,有些物质同滴定剂的反应不成化学计量关系，或缺乏指示剂等其他原因不能直接滴定时，可用置换滴定法，,19,置换滴定法 先用适当试剂与待测物质反应，定量置换出另一种物质 ，再用标准溶液去滴定该物质的方法。适用于无明确定量关系的反应。,例4 Na2S2O3+K2Cr2O7 S4O62- +SO42- 无定量关系 K2Cr2O7 + 过量KI 定量生成 I2 （固定量） Na2S2O3 标液 淀粉指示剂

7、 深蓝色消失,20,(四) 间接滴定法,被测物不与滴定剂发生反应，可用间接滴定法测定，如Ca2与KMnO4反应，,21,通过另外的化学反应，以滴定法定量进行。适用于不能与滴定剂起化学反应的物质。,例5：Ca2+ CaC2O4沉淀 H2SO4 C2O42- KMnO4标液 间接测定,22,间接滴定法,例6：氧化还原法测定Pb2+ Pb2+ + CrO42- = PbCrO4 HCl Cr2O72-Cr2O72-14H+6Fe2+ 2Cr3+6Fe3+ + H2O,Fe2+滴定,23,四方法比较:扩大了滴定方法范围为避免误差的引入，尽量采用直接法。,24,第二节 滴定分析的标准溶液,已知其准确浓度

8、的一种溶液，称为标准溶液。一、直接法准确称取一定量的纯物质，溶解后定量地转移到容量瓶中，并定容。根据称取纯物质的质量和容量瓶的容积，计算出该标溶液的准确浓度。直接法最大的优点是操作简便，所配制标准溶液不需要用其它办法确定其浓度，就可直接用来滴定。,25,基准物质：能用于直接配制或标定标准溶 液的物质,基准物质 称量 溶解（定量转移） 容量瓶 稀释至刻度，根据称量的质量和体积计算标准溶液的准确浓度。,26,27,例7：配制K2Cr2O7滴定液(0.01667mol/L)：准确称量在120C干燥恒重的K2Cr2O7 4.903克，加适量水溶解后，转移至1000ml的容量瓶中，并稀释到刻度线，摇匀即

9、得。,28,例8 配制0.02000 molL-1 K2Cr2O7标准溶液250.0 ml, 求m = ?,解 m(K2Cr2O7) = nM = cVM = 0.020000.2500294.2 = 1.471 (g),准确称量1.47g (10%) K2Cr2O7基准物质, 于容量瓶中定容, 再计算出其准确浓度：,通常仅需要溶液浓度为0.02 molL-1左右, 做法是:,29,不是什么试剂都可以用来直接配制标准溶液，能用于直接配制标准溶液的物质，称为基准物质或标准物质。 基准物质应符合下列要求：(一)、试剂的组成应与它的化学式完全相符，如草酸，其结晶水的含量应该与化学式完全相符。(二)、

10、试剂的纯度应足够高，在99.9%以上。(三)、试剂在一般情况下应该很稳定，与空气不发生作用，结晶水不易丢失，不易吸湿等。 NaOH不稳定易吸CO2、HCl易挥发。（四）摩尔质量大 为什么？,30,标定HCl时，选用哪一种基准物更合适？,例9 硼砂 Na2B4O710H2O M=381.4 g mol-1 无水碳酸钠 Na2CO3 M=106.0 g mol-1,酸碱滴定中，标准溶液浓度通常为0.1 molL-1，根据滴定剂消耗体积在 2030mL 之间，可计算出称取试样量的范围。,= (1/2)0.1(2030)10-3106.0 = 0.110.16g,= (1/2)0.1(2030)10-

11、3381.4 = 0.380.57g,所以，选用硼砂 Na2B4O710H2O作基准物更合适，可减小称量的相对误差。,31,实验室常用试剂分类,级别 1级 2级 3级 生化试剂中文名 优级纯 分析纯 化学纯英文标志 GR AR CP BR标签颜色 绿 红 蓝 咖啡色,注意标准试剂、高纯试剂、专用试剂的区别,32,33,二、 间接法,基准物质可以直接配制成标准溶液，更多的标准溶液是不能直接配制的，其试剂不属基准物，可先将其配成近似所需浓度的溶液，然后用基准物来标定它的准确浓度(standardization) 。如欲配制0.1 mol/L的NaOH标准溶液， 先称取一定的固体NaOH配成近似0.

12、1 mol/LNaOH，然后准确称取一定量的基准物邻苯二甲酸氢钾进行标定。,2022/12/21,间接配制（步骤）：,(1) 配制溶液 配制成近似所需浓度的溶液。(2)标定 用基准物或另一种已知浓度的标准溶液来滴定。(3)确定浓度 由基准物质量（或体积、浓度），计算确定之。,35,例10：亚铁盐中亚铁含量的测定 6 Fe2+ + Cr2O72 + 14 H+ = 6 Fe3+ + 2 Cr3+ + 7 H2O滴定时，每消耗1 ml K2Cr2O7标准溶液，与铁0.005321 克反应。滴定度( T )1 ml滴定剂溶液相当于被测物质的重量(g)。表示：滴定剂写在T下标的前面。例11：一次滴定中

13、消耗K2Cr2O7标准溶液 21.50 ml，溶液中铁的重量就能算出：m Fe = T Fe / K2Cr2O7 V K2Cr2O70.00532121.50= 0.1144 克,三、滴定度（标准溶液浓度的另一种表示方法）,36,滴定度与摩尔浓度的关系：,TB/A指每毫升滴定剂（A）溶液相当于待测物（B）的质量,37,滴定剂的量浓度与滴定度的换算,例12：THCl= 0.003001 g/ml表示1 ml HCl标液中含有0.003001 g HClTHCl / NaOH = 0.003001 g/ml表示每消耗1 ml NaOH 标液可与0.003001 g HCl完全反应,38,第 四 节

14、 滴定分析法的有关计算,39,C标 V标 (ml) = C未 V未 (ml) = 毫摩尔数。 (1:1)V为毫升数，C为摩尔浓度；例13： 用0.1019 mol/L AgNO3标准溶液，滴定25.00 ml含Cl- 的未知试液，用去标准溶液30.17 ml，计算试液中Cl-的摩尔浓度？解：Ag+ + Cl- = AgCl ,40,一、 换算因数法,41,(二) 基本单元法,在酸碱和氧化还原滴定中，滴定剂与被测物的反应不一定是按1:1的摩尔关系进行，此时用基本单元关系计算就很方便了。,42,在直接滴定法中，设被测物A与滴定剂B的反应为：a A + b B c C + d D当滴定到达化学计量点

15、时a mol A恰好与b mol B作用完全。任何反应中，有关物质的量相等，即等物质的量规则： nA nBCA VA = CB VB,43,例14:,H2SO4 + 2 NaOH = Na2SO4 + 2 H2O,H2SO4 的基本单元: NaOH 的基本单元: NaOH等物质的量规则:,44,MnO4-的基本单元: Fe2+的基本单元: Fe2+等物质的量规则:,例15 MnO4- + 5Fe2+ + 8H+ = Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O,45,如氧化剂KMnO4在不同的反应中得到不同的电子数，生成不同的还原产物：MnO4- + e = MnO42- 基本单元KMnO4/1Mn

16、O4- + 4H+ + 3e = MnO2 + 2H2O 基本单元KMnO4/3MnO4- + 8H+ + 5e = Mn2+ + 4H2O 基本单元KMnO4/5,46,例16：在酸性溶液中，用H2C2O4 作为基准物质标定KMnO4溶液的浓度时，滴定反应为：,47,例17：氧化还原法测钙,2 MnO4- + 5 C2O42- +16 H+ = 2 Mn2+ + 10 CO2 + 8 H2O,Ca2+,CaC2O4 ,过滤,洗涤,酸解,C2O42-,滴定,n(Ca2+) = n(C2O42- ) = 5/2 n(MnO4- ) （m/M)(Ca2+) = 5/2 (cV)(MnO4- ),4

17、8,例18：以 KBrO3 为基准物，测定 Na2S2O3 溶液浓度 (1)KBrO3 与过量的 KI 反应析出 I2 ： BrO3- + 6 I- + 6H+ = 3 I2 + Br- + 3H2O n(BrO3-) = 1/3 n(I2) 相当于：,(2) 用Na2S2O3 溶液滴定析出的 I2 2 S2O32- + I2 = 2 I- + S4O62- n(I2 ) = 1/2 n(S2O32-) ( 3) KBrO3 与 Na2S2O3之间物质的量的关系为： n(BrO3-) = 1/3 n(I2 ) = 1/6 n(S2O32-) (cV)S2O32- = 6(m/M)BrO3 -,

18、n(BrO3- ) 3 n(I2 ),49,例19: 以K2Cr2O7为基准物质,采用析出I2的方法标定0.020molL-1Na2S2O3溶液的浓度,需称多少克K2Cr2O7?如何做才能使称量误差不大于0.1%?,n ( K2Cr2O7) = n (Na2S2O3),解: Cr2O72- + 6 I- + 14 H+ = 2 Cr3+ + 3 I2+7 H2O I2 + 2 S2O32- = 2 I- + S4O62-,50,m( K2Cr2O7 ) = n( K2Cr2O7) M( K2Cr2O7)= c(Na2S2O3) V(Na2S2O3) M(K2Cr2O7)= 0.0200.025

19、294.18/6 = 0.025(g) （？）,如何配制才能使称量误差 0.1%?,51,例20：,病人血钙的检验：取2.00mL血液，稀释后用(NH4)2C2O4 处理，使Ca2+生成CaC2O4 沉淀，沉淀过滤后溶解于强酸中，然后用,的KMnO4溶液滴定，用去1.20 mL， 试计算此血液中钙的质量浓度 (gL-1).,52,1 Ca2+ 1 H2C2O4 5 H2C2O4 2 KMnO4,n(Ca2+)=n(H2C2O4)= n(KMnO4),2 MnO4- + 5 H2C2O4 + 6 H+ = 2 Mn2+10 CO2 (g) + 8 H2O,解:,53,滴定分析计算实例,例21：现

20、有0.1200 mol/L 的NaOH标准溶液200 ml，欲使其浓度稀释到0.1000 mol/L，问要加水多少ml？解：设应加水的体积为 V mL，根据溶液稀释前后物质的量相等 的原则，,54,续滴定分析计算,例22：将0.2500 g Na2CO3基准物溶于适量水中后，用0.2 mol/L的HCl滴定至终点（甲基橙），问大约消耗此HCl溶液多少毫升？,解：,55,续滴定分析计算,例23：若TNa2CO3/HCl = 0.005300 g/mL ，试计算HCl标准溶液物质量的浓度。,解：,56,续滴定分析计算,例24：TFe/K2Cr2O7 =0.005000 g/mL，如消耗K2Cr2O

21、7标准溶液21.50毫升，问被滴定溶液中铁的质量？,解:,57,例25 ： 一含铁试样0.2420 g，经处理后以T(K2CrO7/Fe)=0.002500 g/ml的K2CrO7标准溶液滴定，须用30.20ml，试计算试样中Fe的百分含量。解：铁的含量,58,续滴定分析计算,例26：测定药用Na2CO3的含量，称取试样0.1230 g，溶解后用浓度为1006 mol/L的HCl标准溶液滴定，终点时消耗该HCl标液23.50 ml，求试样中Na2CO3的百分含量。,解：,59,续滴定分析计算,例27：精密称取CaO试样0.06000 g，以HCl标准溶液滴定之，已知TCaO/HCl=0.005

22、600 g/ml，消耗HCl10 ml，求CaO的百分含量？,解：,60,例28：(1)用Na2C2O4标定KMnO4溶液浓度时，称取Na2C2O40.2287克，滴定时，消耗KMnO4溶液35.04ml，计算KMnO4溶液的基本单元浓度； (2) 用上述KMnO4标准液在中性溶液中滴定Mn2+，以测定锰的含量。 2MnO4- + 3Mn2+ + 4OH- = 5MnO2 + 2H2O 如果试样重0.4674克，耗去KMnO4标准液34.10ml，计算试样中锰的百分含量。,61,解： (1) KMnO4与Na2C2O4的反应为： 2MnO4- + 5C2O4216H+ 2Mn2+10CO28H2O H2C2O4=2CO2+2H+2e反应中1摩尔H2C2O4给出2摩尔电子， 基本单元为：Na2C2O4/2 =134.00/2, 所以,C0.09742 这个浓度数据只有在MnO4-还原成Mn2+时，才正确。,62,(2) Na2C2O4标定KMnO4时，KMnO4的基本单元为 KMnO4 / 5，在中性时，基本单元为KMnO4 / 3，基本单元浓度必须换算： 0.09742 3 / 5 = 0.05845C Mn2+的基本单元为Mn/2，所以锰的毫克基本单元数为： (WMn/Mn/2)1000=0.09742(3/5)34.10,