分析化學(xué)第三章滴定分析課件

1、第三章 滴定分析3.1 滴定分析概述3.2 滴定分析法的分類 與滴定反應(yīng)的條件3.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液3.4 標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度表示方法3.5 滴定分析結(jié)果的計算講授： 2課時2022/7/161第三章滴定分析本章重點：掌握滴定分析法的特點、分類方法，滴定分析對化學(xué)反應(yīng)的要求；標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制方法、濃度的確定及表示方法，基準(zhǔn)物及直接法配制標(biāo)準(zhǔn)溶液時對基準(zhǔn)物的要求，滴定終點與化學(xué)計量點的差異，滴定分析的四種滴定方式及其計算方法，滴定度的概念及其計算。學(xué)時分配：理論：2；實驗：22022/7/1623.1 滴定分析概述 3.1.1. 滴定分析法術(shù)語1.滴定分析法：通過使用容量器皿（滴定管、移液管、容量瓶）與指示劑

2、來確定試樣的濃度的方法。滴定： 把滴定劑滴加到 待測物的溶液中的過程。滴定管：酸式、堿式。2022/7/1633.1 滴定分析概述2. 標(biāo)準(zhǔn)溶液 滴定分析中，使用一種濃度準(zhǔn)確已知的溶液，根據(jù)滴定過程中該溶液所消耗的準(zhǔn)確體積量來確定被測溶液的濃度，該溶液稱之為標(biāo)準(zhǔn)溶液。標(biāo)準(zhǔn)溶液的有效數(shù)字位數(shù)必須是四位。2022/7/1643.1 滴定分析概述3. 化學(xué)計量點（等當(dāng)點）當(dāng)加入的滴定劑物質(zhì)量與被測物的物質(zhì)量之間剛好滿足化學(xué)反應(yīng)式所表示的化學(xué)計量關(guān)系時，反應(yīng)即達到了化學(xué)計量點，此時兩種物質(zhì)的物質(zhì)量相等。也稱等當(dāng)點。4. 指示劑在化學(xué)計量點附近有顏色變化，指示滴定終點到達的有色物質(zhì)。 2022/7/16

3、53.1 滴定分析概述5. 滴定曲線滴定劑體積與溶液參數(shù)之間的關(guān)系曲線，酸堿滴定中，溶液參數(shù)為pH；配位滴定中，溶液參數(shù)為金屬離子的pM；氧化還原滴定中，溶液參數(shù)為電位。2022/7/1663.1 滴定分析概述6. 滴定終點指示劑發(fā)生顏色變化，停止滴定點。滴定終點與化學(xué)計量點不一定相等。7. 終點誤差滴定終點與化學(xué)計量點不相等，由此所造成的誤差。指示劑選擇不當(dāng)將產(chǎn)生較大的終點誤差2022/7/1673.1 滴定分析概述8. 基準(zhǔn)物質(zhì)純度高、穩(wěn)定、組成確定，用來確定標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度。9. 滴定與標(biāo)定使用基準(zhǔn)物質(zhì)確定標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度的滴定過程常稱之為標(biāo)定；使用標(biāo)準(zhǔn)溶液確定試樣的滴定操作常稱之為滴定。2

4、022/7/1683.1 滴定分析概述滴定分析簡單方便、準(zhǔn)確度高，在常量分析中普遍采用。滴定分析的一些基本操作也是儀器分析操作者所必須具備的，如試樣溶液的配制、轉(zhuǎn)移、標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度的確定，試樣的預(yù)處理等。掌握滴定分析操作及其計算是化學(xué)工作者應(yīng)具備的基本技能。2022/7/1693.1 滴定分析概述3.1.2滴定分析法的特點（1）適合于常量組分的分析 （1）（2）方法準(zhǔn)確： Re% 0.10.2%（3）操作簡便、快速本節(jié)思考題：滴定分析用到哪些容量器皿？滴定終點與化學(xué)計量點是否一致？為什么？2022/7/16103.2 滴定分析法的分類與滴定反應(yīng)的條件3.2.1 滴定分析法分類： 根據(jù)所依據(jù)的反應(yīng)

5、類型不同可分為（1）酸堿滴定法（中和法）H+ + B- = HB（2）沉淀滴定法(容量沉淀法）Ag+ + Cl- = AgCl（3）配位滴定法（絡(luò)合滴定法）M2+ + Y4- = MY2-（4）氧化還原滴定法 MnO4- +5Fe2+8H+ = Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O2022/7/1611四種滴定的共性與差異：共性：都存在化學(xué)平衡，通過滴定曲線描述滴定過程，用指示劑指示滴定終點；差異：每種方法有其特殊性。在酸堿滴定中引入分布系數(shù)；在配位滴定中引入條件穩(wěn)定常數(shù)；在氧化還原滴定中引入條件電極電位。3.2 滴定分析法的分類與滴定反應(yīng)的條件2022/7/16123.2.2滴定分析法對反

6、應(yīng)的要求由于滴定分析中“量”的要求，并不是任意一個化學(xué)反應(yīng)都可用于滴定，可用于滴定分析的化學(xué)反應(yīng)較少，滴定分析對化學(xué)反應(yīng)有哪些要求呢？3.2 滴定分析法的分類與滴定反應(yīng)的條件2022/7/16131.反應(yīng)定量完成（ 99.9） 滴定劑和待測組份按照一定的化學(xué)方程式定量反應(yīng)。定量反應(yīng)： 利于分析結(jié)果計算；反應(yīng)進行完全。滴定分析：Re0.1%反應(yīng)程度： 99.9。3.2 滴定分析法的分類與滴定反應(yīng)的條件2022/7/16142.反應(yīng)速度快 一般滴定過程不需要加熱，但個別滴定過程需要加熱，如高錳酸鉀與草酸間的滴定反應(yīng)，溫度低時，反應(yīng)很慢，需在加熱到一定溫度時進行滴定。3.有比較簡便的方法確定反應(yīng)終點

7、 終點的確定：儀器法、指示劑法。 3.2 滴定分析法的分類與滴定反應(yīng)的條件2022/7/1615 凡能滿足上述要求的化學(xué)反應(yīng)，都可以應(yīng)用于直接滴定法中。如不能同時滿足上述要求，則可以采取如下的滴定方式。間接滴定法、返滴定法和置換滴定法。3.2 滴定分析法的分類與滴定反應(yīng)的條件2022/7/16162.2.3滴定方式 （1）直接滴定法 凡能同時滿足上述要求的化學(xué)反應(yīng)，都可以應(yīng)用于直接滴定法中。 NaOH + HCl = NaCl + H2O Ag+ + Cl- = AgCl Ce4+ + Fe2+ = Fe3+ + Ce3+直接滴定法：滴定分析中最常用的方法3.2 滴定分析法的分類與滴定反應(yīng)的條

8、件2022/7/1617 （2）返滴定法反應(yīng)速度慢、固體試樣、無合適的指示劑Al3+ + Y4- = AlY- 速度慢Al3+Y4-已知過量AlY-Y4-Zn2+ C;VZnY2-Al3+Zn2+Y4-3.2 滴定分析法的分類與滴定反應(yīng)的條件2022/7/16183.2 滴定分析法的分類與滴定反應(yīng)的條件CaCO3: 固體 無合適指示劑 CaCO32HCl = CaCl2 + CO2 + H2O HCl + NaOH = NaCl + H2OCaCO3HCl CaCl2 + CO2 + H2OHClNaOHNaCl + H2O2022/7/1619 （3）置換滴定法有副反應(yīng)發(fā)生以及其它因素置換出

9、金屬離子：Ag+與Y4-不能定量反應(yīng) 2Ag+Ni(CN)42-= 2Ag(CN)2- + Ni2+ Ni2+ + Y4- = NiY2-3.2 滴定分析法的分類與滴定反應(yīng)的條件2022/7/1620Zn2+與Al3+共存時Al3+的測定Y4-Zn2+Al3+ZnY2-AlY-Y4-Zn2+ZnY2-F-AlF63-Y4-Zn2+ZnY2-AlZn3.2 滴定分析法的分類與滴定反應(yīng)的條件2022/7/16213.2 滴定分析法的分類與滴定反應(yīng)的條件 （4）間接滴定法不能與滴定劑直接起反應(yīng)的物質(zhì)PO43-不能與Y4反應(yīng)PO43-Bi3+C,VBiPO4Bi3+Y4C1,V1BiYPO43-CV

10、- C1V12022/7/16223.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液3.3.1標(biāo)準(zhǔn)溶液和基準(zhǔn)物 各種滴定分析都需要使用標(biāo)準(zhǔn)溶液，即濃度準(zhǔn)確已知的溶液，標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度的確定有兩種方法：直接法和間接法。在間接法中，需要使用到基準(zhǔn)物?；鶞?zhǔn)物應(yīng)具備的條件：(1) 必須具有足夠的純度；(2) 組成與化學(xué)式完全相同；(3) 穩(wěn)定；(4) 摩爾質(zhì)量大（可降低稱量誤差）；2022/7/16233.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液 常見的基準(zhǔn)物質(zhì)（基準(zhǔn)試劑）酸堿滴定：Na2CO3;Na2B4O7;C6H4COOHCOOK配位滴定：CaC03;Zn;ZnO,Cu沉淀滴定：KCl;NaCl氧化還原滴定：Na2C2O4;K2Cr2O7; KIO3;As2O

11、3;H2C2O42H2O2022/7/16243.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液3.3.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制1.直接配制法（基準(zhǔn)試劑）用分析天平稱重,容量瓶定容, 直接計算出標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度。如：重鉻酸鉀可直接配制其標(biāo)準(zhǔn)溶液。2022/7/16253.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液2.間接配制（非基準(zhǔn)試劑）當(dāng)不能采用直接法配制標(biāo)準(zhǔn)溶液時，需要按下列步驟進行配制：(1) 配制溶液：粗稱(使用臺稱)或量取一定量物質(zhì)，溶于一定體積的溶劑（水）中；配制成近似所需的濃度。(2) 標(biāo)定：用分析天平準(zhǔn)確稱取一定量基準(zhǔn)物或用另一種已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液來滴定，確定滴定終點所消耗的滴定劑體積。2022/7/16263.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液(3) 確定濃度：由基準(zhǔn)物

12、質(zhì)量（或體積和濃度），計算確定之。如：NaOH（鄰苯二甲酸氫鉀） HCl（Na2B4O7,Na2CO3） KMnO4（Na2C2O4,H2C2O42H2O） 2HCl + Na2CO3 = NaCl + H2O + CO2 配制不含Na2CO3的NaOH：濃堿液稀釋。2022/7/16273.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液2022/7/16283.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液3.3.3標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度的表示 1.物質(zhì)的量濃度 CB、mB體積摩爾濃度CB 0.1000moldm-3質(zhì)量莫爾濃度mB 0.1000moll-1基本單元：分子、原子、離子及其特定組合H2SO4(98.08)， 1/2 H2SO4(49.04) KMnO4

13、(158.04), 1/5KMnO4(31.61)2022/7/16293.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液2.滴定度 T(待測物/滴定劑 g/ml ） 每ml標(biāo)準(zhǔn)溶液相當(dāng)于待測組分的質(zhì)量（g） T(Fe/ KMnO4)=0.005682 g/ml m(Fe)= T(Fe/ KMnO4)V ( V=10.00ml) = 0.005682 10.00 = 0.05682 (g) 特點：計算使用方便。 思考題：0.02718mol/L的重鉻酸鉀對鐵的滴定度為多少？2022/7/16303.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液CB與TA/B的換算aA + bB = cC + DdA:被測物 B:標(biāo)準(zhǔn)溶液 m(質(zhì)量) M(摩爾質(zhì)量)計量點時：2

14、022/7/16313.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液例：H2C2O4 + 2NaOH = Na2C2O4 + 2H2OA: H2C2O4 B: NaOHa=1,b=2,CB=0.1000mol/l MA=90.04g/mol2022/7/16323.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液例：1.求0.2000mol/LNaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液:(1)對HAc的滴定度？(2)對CHCl2COOH的滴定度？M(HAc)=60.04 g/mol M(CHCl2COOH)=128.93 g/mol2. 0.0200mol/LK2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液對Fe2O3的滴定度？ M(Fe2O3)=159.69 g/mol2022/7/16333.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液2

15、022/7/16343.4 滴定分析結(jié)果的計算 確定被測物與滴定劑之間物質(zhì)的量的關(guān)系。計算依據(jù)： 以分子、原子、離子作為基本單元時：當(dāng)?shù)味ǖ交瘜W(xué)計量點時，它們的物質(zhì)的量之間關(guān)系恰好符合其化學(xué)反應(yīng)所表示的化學(xué)計量關(guān)系。分析結(jié)果表示： mol/l;mmol/l;g/l;mg/l;ug/l; ppm,ppb,% 1ppm=1mg/l 1ppb=1ug/l 2022/7/16353.4 滴定分析結(jié)果的計算3.4.1直接滴定（涉及一個反應(yīng)） 滴定劑與被測物之間的反應(yīng)式為：a A + b B = c C + d D當(dāng)?shù)味ǖ交瘜W(xué)計量點時，a 摩爾 A 與 b 摩爾 B 作用完全：則： nA / nB = a

16、 / b ， nA = (a / b) nB (c V )A = (a / b )(c V )B或：(c V )A = (a / b)(m / M)B2022/7/16363.4 滴定分析結(jié)果的計算酸堿滴定中，標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度通常為：0.1 mol/L 左右，滴定劑消耗體積在 2030mL 之間，由此數(shù)據(jù)可計算稱取試樣量的上限和下限。2022/7/16373.4 滴定分析結(jié)果的計算3.4.2 返滴定（涉及到兩個反應(yīng)）例：配位滴定法測定鋁離子濃度。 準(zhǔn)確取一定量含鋁溶液，先加入準(zhǔn)確體積的、過量的標(biāo)準(zhǔn)溶液EDTA，加熱反應(yīng)完全后，再用另一種標(biāo)準(zhǔn)溶液（Zn2+ ）滴定過量的EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液。反應(yīng)1： A

17、l3+ + Y4-(已知過量) = AlY-反應(yīng)2： Zn2+ + Y4- = ZnY2-2022/7/16383.4 滴定分析結(jié)果的計算試樣中鋁摩爾數(shù)為：（ nAl ）= （ nEDTA）總 - （ nEDTA ）過量 (nEDTA)過量 =(a / b)nZn ；a / b = 1（cV）nAl = （cV）EDTA總 （cV）Zn 將測定數(shù)據(jù)代入上式即可求出Al3+濃度。2022/7/16393.4 滴定分析結(jié)果的計算3.4.3間接滴定（涉及到多個反應(yīng)）例1:以 KBrO3為基準(zhǔn)物，標(biāo)定 Na2S2O3 溶液的濃度。1. 一定量KBrO3 與過量的 KI 反應(yīng)： BrO3- + 6I-

18、+ 6H+ = 3 I2 + Br- + 3H2O KBrO3 與析出 I2 之間的關(guān)系為： n(BrO3-) = 1/3 n(I2)2022/7/16403.4 滴定分析結(jié)果的計算2. 用Na2S2O3 溶液滴定反應(yīng)析出的 I2， 發(fā)生的反應(yīng)為：2 S2O32- + I2 = 2 I- + S4O62-兩者之間的關(guān)系為：n(I2 ) = 1/2 n(S2O32-)3.KBrO3與Na2S2O3 物質(zhì)的量的關(guān)系為：n(BrO3-) = 1/3 n(I2 ) = 1/6 n(S2O32-)所以：(cV)S2O32- = 6(m/M)BrO3-2022/7/16413.4 滴定分析結(jié)果的計算例2：氧化還原法測鈣。將鈣試樣處理配制成含鈣離子的溶液， 通過均相沉淀法制備草酸鈣沉淀：將CaC2O4過濾洗滌酸解轉(zhuǎn)變成 C2O42- 溶液,用高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定之：反應(yīng)方程式： 2 MnO4- + 5 C2O42- +16 H+ = 2 Mn2+ + 10 CO2 + 8 H2O2022/7/1642