标准溶液浓度计算课件.ppt
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1、标准溶液浓度计算,a.直接配制法 称一定量的基准物质B(mB g)直接溶于一定量(V L)的溶剂配制。cB=nB/V=mB/MBV,b标定法:根据滴定剂和被测物质的比计算求出。bBtT=cC+dDcB=b cTVT/tVB=bmT/tMT VB,第一章 概论,滴定度与物质的量浓度之间的换算bBtT=cC+dDnB=(b/t)nTmB/MB=(b/t)(CTVT)When VT=1mL=10-3L,mB=TSo,TB/T=(b/t)CTMB/103CT=(t/b)(TB/T1000)/MB,准确度与精密度准确度 Accuracy 准确度表征测量值与真实值的符合程度。准确度用误差表示。精密度 Pr
2、ecision精密度表征平行测量值的相互符合程度。精密度用偏差表示。,第三章 误差与数据处理,准确度与精密度的关系,例:A、B、C、D 四个分析工作者对同一铁标样(WFe=37.40%)中的铁含量进行测量,得结果如图示,比较其准确度与精密度。,36.00 36.50 37.00 37.50 38.00,表观准确度高,精密度低,准确度高,精密度高,准确度低,精密度高,准确度低,精密度低,(不可靠),准确度与精密度的关系,结论:,1、精密度是保证准确度的前提。2、精密度高,不一定准确度就高。,系统误差与随机误差的比较,提高分析结果准确度方法,选择恰当分析方法(灵敏度与准确度)减小测量误差(误差要求
3、与取样量)减小偶然误差(多次测量,至少3次以上)消除系统误差,对照实验:标准方法、标准样品、标准加入空白实验校准仪器校正分析结果,绝对偏差di=Xi-X相对偏差dr=di/X 100%平均偏差,标准偏差s(standard deviation),相对标准偏差:RSD(relative standard deviation),也叫变异系数(C V),某一区间包含真值(总体平均值)的概率(可能性)置信区间:一定置信度(概率)下,以平均值为中心,能够包含真值的区间(范围)置信度越高,置信区间越大,平均值的置信区间,记住啊!,可疑数据的取舍 过失误差的判断,4d法 偏差大于4d的测定值可以舍弃步骤:求
4、异常值(Qu)以外数据的平均值和平均偏差 如果Qu-X 4d,舍去,Q 检验法步骤:(1)数据排列 X1 X2 Xn(2)求极差 Xn-X1(3)求可疑数据与相邻数据之差 Xn-Xn-1 或 X2-X1(4)计算:,(5)根据测定次数和要求的置信度,(如90%)查表:,不同置信度下,舍弃可疑数据的Q值表 测定次数 Q90 Q95 Q99 3 0.94 0.98 0.99 4 0.76 0.85 0.93 8 0.47 0.54 0.63,(6)将Q与QX(如 Q90)相比,若Q QX 舍弃该数据,(过失误差造成)若Q QX 保留该数据,(偶然误差所致)当数据较少时 舍去一个后,应补加一个数据。
5、,格鲁布斯(Grubbs)检验法,(4)由测定次数和要求的置信度,查表得G 表(5)比较 若G计算 G 表,弃去可疑值,反之保留。由于格鲁布斯(Grubbs)检验法引入了标准偏差,故准确性比Q 检验法高。,基本步骤:(1)排序:1,2,3,4(2)求和标准偏差s(3)计算G值:,第三章总 结,1.质子条件式2.H+计算3.酸碱滴定 滴定突跃、指示剂的选择 弱酸碱滴定条件及多元酸碱分步滴定条件 滴定终点误差4.酸碱滴定应用,物料平衡(Material(Mass)Balance):各物种的平衡浓度之和等于其分析浓度。,电荷平衡(Charge Balance):溶液中正离子所带正电荷的总数等于负离子
6、所带负电荷的总数(电中性原则)。,质子平衡(Proton Balance):溶液中酸失去质子数目等于碱得到质子数目。,1.质子条件式,n元弱酸HnA,HnAH+Hn-1A-H+HA(n+1)-H+An-,H+n,=,0,H+n+H+n-1Ka1+Ka1 Ka2.Kan,H+n-1 Ka1,=,1,H+n+H+n-1Ka1+Ka1 Ka2.Kan,=,n,H+n+H+n-1Ka1+Ka1 Ka2.Kan,Ka1 Ka2.Kan,分布分数定义物料平衡酸碱解离平衡,2.分布系数,3.酸碱溶液H+的计算(1)强酸碱溶液,强酸(HCl):强碱(NaOH):,cHCl=10-5.0and10-8.0 mo
7、lL-1,pH=?,质子条件:H+cNaOH=OH-最简式:OH-=cNaOH,质子条件:H+=cHCl+OH-最简式:H+=cHCl,(1)Kaca10Kw:但Ca/Ka 100:,(2)ca/Ka 100:但KaCa 10Kw,(3)Kaca 10Kw,Ca/Ka 100:,精确表达式:,(最简式),(2)弱酸(碱)溶液,一元弱酸(HA),多元弱酸溶液,二元弱酸(H2A)质子条件:,H+=HA-+2A2-+OH-,酸碱平衡关系,0.05,可略 近似式:,以下与一元酸的计算方法相同,Ka1ca 10Kw,(忽略二级及以后各步离解),0.05,则:,ca/Ka1 100,二元弱碱,如:NaOH
8、 滴定H2C2O4或H2CO3至酚酞终点,产物为Na2C2O4 或Na2CO3,均为二元弱碱。,Kb1cb 10Kw,则:,0.05,cb/Kb1 100,忽略二级离解,最简式,pH=14-pOH,P164,15题,两性物质溶液,两性物质:在溶液中既起酸(给质子)、又起碱(得质子)的作用,多元酸的酸式盐 Na2HPO4,NaH2PO4,NaHCO3 弱酸弱碱盐 NH4Ac氨基酸,质子条件:H+H2A=A2-+OH-,精确表达式:,酸碱平衡关系式,酸式盐 NaHA,若:Ka1Ka2,HA-c(pKa3.2),近似计算式:,如果 c 10Ka1,则“Ka1”可略,得 最简式:,若Ka2c 10Kw
9、 则 Kw可忽略,起点公式,弱酸弱碱盐 NH4Ac,CH2ClCOONH4,质子条件式:H+HAc=NH3+OH-,Kac 10Kw,c 10 Ka,酸碱平衡关系NH4+Ac-c,Ka NH4+Ka HAc,例 计算 0.0010 mol/L CH2ClCOONH4 溶液的pH,CH2ClCOOH:Ka=1.410-3,NH3:Kb=1.810-4 Ka=5.610-10,Kac 10Kw,c10Ka,pH=6.24,pH 6(酸性),略去OH-,pH 8(碱性),略去H+,若ca 20H+;cb 20H+,或ca 20OH-;cb 20OH-,最简式,共轭酸碱体系组成的缓冲体系,计算方法:(
10、1)先按最简式计算OH-或H+。(2)再计算HA或A-,看其是否可以忽略.如果不能忽略,再按近似式计算。,通常情况下,由共轭酸碱对组成的缓冲溶液可以用最简式直接计算pH,缓冲溶液的选择原则,不干扰测定 例如:EDTA滴定Pb2+,不用HAc-Ac-有较大的缓冲能力,足够的缓冲容量 较大浓度(0.011molL-1);pHpKa 即cacb11 HAc NaAc:pKa=4.76(45.5)NH4OHNH3:pKb=4.75(810)(CH2)6N4(CH2)6N4H+:pKb=8.87(4.56),指示剂变色范围(Transition range of indictor),HIn H+In-,
11、KHIn=,In-/HIn 10,显示 In-色In-/HIn 0.1,显示 HIn 色,理论变色范围:pH=pKHIn 1,HIn,H+In-,理论变色点:pH=pKHIn,甲基橙MO甲基红MR酚酞 PP,3.1 4.4,4.4 6.2,8.0 9.6,4.0,5.0,9.0,常用单一酸碱指示剂,百里酚酞:无色 9.4-10.0(浅蓝)-10.6蓝,0.1000molL-1 NaOH滴定20.00mL 0.1000molL-1 HCl,12.52,20.00,2.000,40.00,11.68,2.00,1.100,22.00,sp后:OH-=cNaOH(过量),10.70,0.20,1.0
12、10,20.20,9.70,0.02,1.001,20.02,7.00,0.00,0.00,1.000,20.00,sp:H+=OH-=10-7.00,4.30,0.02,0.999,19.98,3.00,0.20,0.99,19.80,sp前:H+=cHCl(剩余),2.28,2.00,0.90,18.00,滴定前:H+=cHCl,1.00,20.0,0.00,0.00,H+计算,pH,过量NaOHmL,剩余HClmL,a,NaOHmL,突跃,酸碱滴定基本原理,浓度对滴定突跃的影响,0 1 2,pH12108642,10.79.78.77.05.34.33.3,0.01molL-1 0.1m
13、olL-1 1molL-1,浓度增大10倍,突跃增加2个pH单位。,5.38.7,4.39.7,3.310.7,强碱滴强酸,0.1000 mol/LNaOH滴定0.1000 mol/LHA(pKa=4.76),11.68,A-+OH-,1.100,22.00,10.70,A-+OH-,1.010,20.20,10.00,A-+OH-,1.002,20.04,9.70,A-+OH-,1.001,20.02,8.72,A-,1.000,20.00,7.76,HA+A-,0.999,19.98,7.46,HA+A-,0.998,19.96,6.67,HA+A-,0.99,19.80,5.71,HA+
14、A-,0.90,18.00,4.76,HA+A-,0.50,10.00,2.88,HA,0.00,0.00,H+计算式,pH,组成,a,NaOHmL,-0.1%:pH=pKa+3,sp后:OH-=cNaOH(过量),sp前,滴定前,sp,浓度:增大10倍,突跃增加1个pH单位(上限)Ka:增大10倍,突跃增加1个pH单位(下限),影响滴定突跃的因素,滴定突跃:pKa+3-lgKw/cNaOH(剩余),弱酸准确滴定条件:cKa10-8对于0.1000molL-1 的HA,Ka10-7才能准确滴定,(3)多元酸能分步滴定的条件:,被滴定的酸足够强,cKan10-8相邻两步解离相互不影响,lgKa足
15、够大,若pH=0.3,允许Et=0.5%,则需lgKa5(即Ka1/Ka2 105),1)Ka1/Ka2105,Csp1Ka2 10-8才能分步,并能滴定第二步;2)Ka1/Ka2105,Csp1Ka2 10-8 能分步,滴定到HA-,但第二步不能滴定;3)Ka1/Ka2105,Csp1Ka2 10-8不能分步,只能一次将 H2A A2-,如草酸,滴定化学计量点的pH值的计算,以H3A为例:前提:可以分步滴定 sp1:H2A-按酸式盐计算 pH=1/2(pKa1+pKa2)sp2:HA2-按酸式盐计算 pH=1/2(pKa2+pKa3)sp3:A3-按多元碱计算,应用,重点掌握混合碱的分析双指
16、示剂法,1.若 0,0,则试样中有2.若 0,0,则试样中有3.若 0,则试样中有4.若 0,则试样中有 若 0,则试样中有 例1:烧碱(NaOH的俗称)中 的测定酚酞 V1,甲基橙 V2W()100W()100例2.纯碱(的俗称)中 的测定,W()100W()100,第四章总结:,络合平衡 副反应系数 Y(H)Y(N)M 条件稳定常数 KMYpMsp 和pMep(pMt)及 Et滴定酸度控制共存离子分步滴定滴定方式及应用,逐级稳定常数 Ki,K 表示相邻络合物之间的关系,M+L=ML,ML+L=ML2,MLn-1+L=MLn,累积稳定常数,表示络合物与配体之间的关系,1.络合平衡,M+Y=M
17、Y 主反应,副反应,OH-,L,H+,N,H+,OH-,MOH,MHY,MOHY,NY,HY,M(OH)n,ML,MLn,H6Y,M,Y,MY,副反应系数,副反应系数:为未参加主反应组分的浓度X 与平衡浓度X的比值,用表示。,a.酸效应系数 Y(H)(acid effect coefficient):,Y,aY(H)=,Y,=(1+1H+2H+2+6H+6),Y,Y+HY+H2Y+H6Y,=,aY(H)1,b.共存离子效应系数(coexistence ion effect coefficient)Y(N),Y,aY(N)=1+KNYN,Y,Y,Y+NY,Y,aY(N)=1+KN1YN1+KN2
18、YN2+KNnYNn=aY(N1)+aY(N2)+aY(Nn)-(n-1),Y,Y,Y+N1Y+N2Y+NnY,多种共存离子,c.Y的总副反应系数(overall side reaction coefficient of Y)Y,2.金属离子的副反应系数 M,M(OH)=1+1OH-+2OH-2+nOH-n,M(L)=1+1L+2L2+nLn,多种络合剂共存,M(L)=1+1L+2L2+nLn,M=M(L1)+M(L2)+M(Ln)-(n-1),(2)金属离子的总副反应系数,注意:L为L的平衡浓度,条件稳定常数,重要公式,pMep=lgKMIn=lg KMIn-lgIn(H)-lg M(考虑指
19、示剂的酸效应和金属离子的副反应),计量点时金属离子浓度,终点时金属离子浓度,滴定突跃,sp前,-0.1,按剩余M浓度计算,sp后,+0.1,按过量Y浓度计算,M=0.1%cMsp 即:pM=3.0+pcMsp,Y=0.1%cMsp,MY cMsp,pM=lgKMY-3.0,影响突跃大小的因素:(1)KMY 越大,突跃越大,见P186 图6-8。而KMY由KMY,M,Y决定.a.KMY越大,KMY越大,pM突越越大.b.pH越小,Y(H)越大,KMY越小,pM突越越小c.缓冲剂或辅助剂浓度越大,M(L)越大,KMY越小,pM突越越小,另外,随着滴定反应(例如)的进行,溶液H+增加,滴定剂的酸效应
20、lgY(H)增加,所以 KMY 渐小并且,金属离子与OH-反应生成沉淀,且指示剂需要一定的pH值因此一般在络合滴定中使用缓冲溶液,使体系的pH基本不变(2)CM 越大,滴定曲线起点越低,pM突跃越大。见P187 图6-9,掌握终点误差的计算,Et,注意:pM=pMep pMsp,等浓度滴定时,Csp=C0/2,P193,例12,13,浓度:增大10倍,突跃增加1个pH单位(下限)KMY:增大10倍,突跃增加1个pH单位(上限),影响滴定突跃的因素,滴定突跃pM:pcMsp+3.0 lgKMY-3.0,络合滴定准确滴定条件:lgcMspKMY6.0 对于0.0100molL-1 的M,lgKMY
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