定量分析概述

1、第第2章章 定量分析概論定量分析概論（包括第（包括第4章章 滴定分析法概述）滴定分析法概述）2-1. 定量分析的過程定量分析的過程2-2. 定量分析結(jié)果的表示定量分析結(jié)果的表示2-3. 滴定分析法概述滴定分析法概述1. 取樣取樣 從大量待測物質(zhì)的總體中取出一小部分樣品的從大量待測物質(zhì)的總體中取出一小部分樣品的過程過程 關(guān)鍵：樣品要有代表性關(guān)鍵：樣品要有代表性 縮分：進一步減小樣品量縮分：進一步減小樣品量 試樣量與粒徑大小有關(guān)試樣量與粒徑大小有關(guān) 經(jīng)驗公式經(jīng)驗公式 mQ kd2 mQ：試樣的最小質(zhì)量（：試樣的最小質(zhì)量（kg） k：縮分常數(shù)，通常為：縮分常數(shù)，通常為0.05 1 kg mm-2 d

2、：試樣的最大粒度或直徑（：試樣的最大粒度或直徑（mm） 通過破碎或研磨減小粒度，減小試樣量通過破碎或研磨減小粒度，減小試樣量2-1. 定量分析的過程定量分析的過程Form cone Pour on apex Flatten Reform cone Pour on apex Flatten Reform corn Pour on apex Repeat as often as necessary 固體取樣：樣品增量逐一混合示意圖固體取樣：樣品增量逐一混合示意圖固體樣品的破碎、過篩、混勻、縮分固體樣品的破碎、過篩、混勻、縮分四分法縮分四分法縮分標準篩的篩號及孔徑的大小標準篩的篩號及孔徑的大小每次縮

3、分取原試樣量的一半每次縮分取原試樣量的一半2. 試樣的分解試樣的分解將樣品中的待測組分轉(zhuǎn)變?yōu)槿芤籂顟B(tài)將樣品中的待測組分轉(zhuǎn)變?yōu)槿芤籂顟B(tài)樣品分解方法樣品分解方法（無機物）（無機物）溶解法溶解法熔融法熔融法要求：溶解完全，不損失，不污染要求：溶解完全，不損失，不污染水溶法水溶法酸溶法（酸溶法（HCl, HNO3, 王水）王水）堿溶法（堿溶法（NaOH）酸熔法（酸熔法（K2S2O7, KHSO4）堿熔法（堿熔法（Na2CO3, NaOH）3. 干擾組分的掩蔽或分離干擾組分的掩蔽或分離4. 測定測定5. 分析結(jié)果的計算及評價分析結(jié)果的計算及評價2-2. 定量分析結(jié)果的表示定量分析結(jié)果的表示 待測組分的化

4、學(xué)表示形式待測組分的化學(xué)表示形式 用待測組分的實際存在形式表示，如：用待測組分的實際存在形式表示，如：CaCO3 存在形式不清楚，可用氧化物（如存在形式不清楚，可用氧化物（如CaO）、）、元素（如元素（如Ca）、或離子（如）、或離子（如Ca2+）來表示）來表示低含量可采用低含量可采用: g g-1 (10-6) ng g-1 (10-9) pg g-1 (10-12)2. 待測組分含量的表示方法待測組分含量的表示方法（1）固體試樣）固體試樣質(zhì)量分數(shù)質(zhì)量分數(shù) sBBmm mB：待測組分的質(zhì)量（：待測組分的質(zhì)量（g）ms：試樣質(zhì)量（：試樣質(zhì)量（g）通常用百分數(shù)表示，如通常用百分數(shù)表示，如 Fe =

5、 6.7%（2）液體試樣）液體試樣物質(zhì)的量濃度物質(zhì)的量濃度: mol L-1或或M質(zhì)量濃度質(zhì)量濃度： B = mB/V 單位體積溶液中物質(zhì)單位體積溶液中物質(zhì)B的質(zhì)量的質(zhì)量 單位：單位：gL-1，gmL-1，或，或mgmL-1 對于微量痕量組分，單位可用對于微量痕量組分，單位可用 gmL-1 (ppm, parts per million, 10-6) ngmL-1 (ppb, parts per billion, 10-9) pgmL-1 (ppt, parts per trillion, 10-12) 化學(xué)分析化學(xué)分析儀器分析儀器分析酸堿滴定酸堿滴定絡(luò)合滴定絡(luò)合滴定沉淀滴定沉淀滴定氧化還原滴

6、定氧化還原滴定光學(xué)分析法光學(xué)分析法可見光吸光光度法可見光吸光光度法電化學(xué)分析法電化學(xué)分析法色譜分析法色譜分析法其它分析方法其它分析方法滴定分析滴定分析重量分析重量分析分析分析化學(xué)化學(xué)2-3. 滴定分析法概述滴定分析法概述1. 滴定分析法的過程滴定分析法的過程滴定反應(yīng)：滴定反應(yīng)：tT + bB = dDT：滴定劑（滴定劑（標準溶液）標準溶液）B：被滴定液被滴定液化學(xué)計量點化學(xué)計量點（stoichiometric point, sp）（等當點）：）（等當點）：btVcVcBBTTNaOH + HCl = H2O + NaCl 滴定終點滴定終點（end point, ep）：）：指示劑顏色的轉(zhuǎn)變點指

7、示劑顏色的轉(zhuǎn)變點終點誤差終點誤差： 滴定終點與化學(xué)計量點不一致造成的誤差滴定終點與化學(xué)計量點不一致造成的誤差滴定分析法的特點：滴定分析法的特點： 準確度高，簡便快速，應(yīng)用廣泛，適用于常量準確度高，簡便快速，應(yīng)用廣泛，適用于常量組分分析組分分析 又稱為又稱為容量分析法容量分析法2. 標準溶液和基準物質(zhì)標準溶液和基準物質(zhì)標準溶液標準溶液：已知準確濃度的溶液：已知準確濃度的溶液標準溶液的配制方法：標準溶液的配制方法：(1) 直接法直接法通過直接稱量基準物質(zhì)配制通過直接稱量基準物質(zhì)配制基準物質(zhì)基準物質(zhì)應(yīng)具備的條件：應(yīng)具備的條件： 純度高純度高（ 99.9%） 實際組成與其化學(xué)式完全相同實際組成與其化學(xué)

8、式完全相同 性質(zhì)穩(wěn)定性質(zhì)穩(wěn)定 具有較大的摩爾質(zhì)量（降低稱量誤差）具有較大的摩爾質(zhì)量（降低稱量誤差）常用的基準物質(zhì)常用的基準物質(zhì) 酸堿滴定：酸堿滴定： Na2B4O7 10H2O（硼砂），（硼砂），Na2CO3，KHP（鄰苯二甲酸氫鉀），（鄰苯二甲酸氫鉀）， H2C2O4 2H2O 絡(luò)合滴定：絡(luò)合滴定：Zn， CaCO3 氧化還原滴定：氧化還原滴定： K2Cr2O7，NaC2O4，H2C2O4 2H2O 沉淀滴定：沉淀滴定：NaCl 例如，欲配制例如，欲配制K2Cr2O7標準溶液。準確稱標準溶液。準確稱取取1.5230 g基準物質(zhì)基準物質(zhì)K2Cr2O7，溶于水后全部轉(zhuǎn)，溶于水后全部轉(zhuǎn)移至移至25

9、0 mL容量瓶中，定容搖勻容量瓶中，定容搖勻V1000Mmc722722722OCrKOCrKOCrK )L/mol(02071. 025010002 .2945230. 1 (2) 標定法（間接法）標定法（間接法） 先粗配，再通過滴定基準物質(zhì)測定其準確濃先粗配，再通過滴定基準物質(zhì)測定其準確濃度度 例如，欲配制例如，欲配制NaOH標準溶液。能否用直接標準溶液。能否用直接法？法？ 只能用標定法。先粗配只能用標定法。先粗配0.1 mol/L NaOH。準。準確稱取基準物質(zhì)確稱取基準物質(zhì)H2C2O42H2O于錐形瓶中于錐形瓶中，溶解，溶解后用后用NaOH滴定至終點滴定至終點 2OH- + H2C2O

10、4 = C2O42- + 2H2O1:2Mm:1000)cV(OH2OCHOH2OCHNaOH24222422 NaOHOH2OCHOH2OCHNaOHV2000Mmc24222422 也可以先粗配，再通過滴定另一種標準溶液也可以先粗配，再通過滴定另一種標準溶液測定其準確濃度測定其準確濃度 例如，欲配制例如，欲配制NaOH標準溶液。先粗配標準溶液。先粗配0.1 mol/L NaOH，再滴定，再滴定HCl標準溶液標準溶液 OH- + H+ = H2ONaOHHClHClNaOHVVcc 無論是直接法還是間接法，其基礎(chǔ)都是基準無論是直接法還是間接法，其基礎(chǔ)都是基準物質(zhì)物質(zhì)3. 滴定分析的方式滴定分

11、析的方式(1)直接滴定法直接滴定法 例如：例如：NaOH滴定滴定HCl OH- + H+ = H2O 直接滴定法對化學(xué)反應(yīng)的要求直接滴定法對化學(xué)反應(yīng)的要求 反應(yīng)定量，按照確定的化學(xué)反應(yīng)方程式進行反應(yīng)定量，按照確定的化學(xué)反應(yīng)方程式進行 反應(yīng)完全，計量點時反應(yīng)的完全度反應(yīng)完全，計量點時反應(yīng)的完全度 99.9% 反應(yīng)速度快反應(yīng)速度快 有適當?shù)姆椒ù_定滴定終點有適當?shù)姆椒ù_定滴定終點(2) 返滴定法返滴定法 用鹽酸滴定碳酸鈣用鹽酸滴定碳酸鈣 CaCO3(s) + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2 反應(yīng)速度慢，不能進行直接滴定反應(yīng)速度慢，不能進行直接滴定 可采用返滴定法可采用返滴定法 在

12、在 CaCO3中加入中加入準確計量的過量準確計量的過量的的HCl 反應(yīng)完畢后，反應(yīng)完畢后，用用NaOH標準溶液滴定剩余標準溶液滴定剩余的的HCl CaCO3實際消耗的實際消耗的HCl的量：的量： cHClVHCl cNaOHVNaOH(3) 間接滴定法間接滴定法 用硫代硫酸鈉滴定重鉻酸鉀（標定用硫代硫酸鈉滴定重鉻酸鉀（標定Na2S2O3 ） S2O32 被被Cr2O72 氧化的產(chǎn)物有多種，反應(yīng)不能氧化的產(chǎn)物有多種，反應(yīng)不能按照確定的反應(yīng)式進行，故不能進行直接滴定按照確定的反應(yīng)式進行，故不能進行直接滴定 可采用間接滴定法（置換滴定法）可采用間接滴定法（置換滴定法） 在在 K2Cr2O7中加入中加

13、入過量過量的的KI，生成與，生成與K2Cr2O7計量相當?shù)挠嬃肯喈數(shù)腎2 Cr2O72- + 6I +14H+ = 2Cr3+ + 3I2 + 7H2O 用用Na2S2O3溶液滴定生成的溶液滴定生成的I2 I2 + 2S2O32 = 2I- + S4O62 計量關(guān)系：計量關(guān)系：K2Cr2O7 3I2 6Na2S2O3 欲用高錳酸鉀法測定溶液中欲用高錳酸鉀法測定溶液中Ca2+濃度濃度 Ca2+不能被不能被KMnO4氧化，不能進行直接滴定氧化，不能進行直接滴定 可采用間接滴定法可采用間接滴定法 在在 溶液中加入溶液中加入過量過量的的Na2C2O4 Ca2+ + C2O42 = CaC2O4 （白）

14、（白） 過濾洗滌后用過濾洗滌后用H2SO4溶解溶解CaC2O4 CaC2O4 + 2H+ = Ca2+ + H2C2O4 用用KMnO4 滴定生成的滴定生成的H2C2O4 2MnO4 + 5H2C2O4 + 6H+ = 2Mn2+ + 10CO2 + 8H2O 計量關(guān)系：計量關(guān)系：2KMnO4 5H2C2O4 5CaC2O4 5Ca2+(2) 滴定度滴定度T 1 mL某標準溶液相當于某種被測組分的質(zhì)量某標準溶液相當于某種被測組分的質(zhì)量（g），單位），單位g mL-1 滴定度是一種特殊的濃度表示方法滴定度是一種特殊的濃度表示方法 專門用來表示標準溶液的濃度專門用來表示標準溶液的濃度 針對某種特殊

15、的被測組分針對某種特殊的被測組分4. 溶液濃度的表示方法溶液濃度的表示方法(1) 物質(zhì)的量濃度，單位物質(zhì)的量濃度，單位mol L 1或或M 用用AgNO3標準溶液滴定標準溶液滴定Cl-（沉淀滴定法）（沉淀滴定法） Ag+ + Cl- = AgCl 消耗了消耗了21.50 mL的的AgNO3 若若AgNO3的滴定度的滴定度則待測則待測Cl-的質(zhì)量的質(zhì)量mL/g003545. 0T3AgNO/Cl )g(07622. 0)mL(50.21)mL/g(003545. 0VT33AgNOAgNO/Cl 5. 滴定分析的計算滴定分析的計算 例例2-1 計算計算0.02000 molL 1 K2Cr2O7

16、溶液對溶液對Fe2+的滴定度的滴定度解：解：6Fe2+ + Cr2O72- +14 H+ = 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2OFeFeOCrKFeM/mn6n722 FeOCrKFeOCrKFeM1000c6Mn6m722722 1 mL K2Cr2O7標準溶液相當于標準溶液相當于Fe2+的質(zhì)量的質(zhì)量mL/g006702. 0100085.5502000. 06M1000c6TFeOCrKOCrK/Fe7227222 例例2-2 取鈣鹽溶液取鈣鹽溶液 25.00 mL，加入過量的，加入過量的Na2C2O4使鈣離子以使鈣離子以 CaC2O4 形式沉淀完全，過濾、洗滌后用形式沉淀完全，過濾、洗滌后用 H2SO4 溶解沉淀，然后用溶解沉淀，然后用 0.1000 mol/L KMnO4 標準溶標準溶液滴定