5-蘭州石化職業(yè)技術學院-石油化學工程系

1、蘭州石化職業(yè)技術學院　石油化學工程系,第二章 滴定分析法概論,上 頁,下 頁,教學指導,滴定反應的條件與滴定方式,基準物質(zhì)和標準溶液,標準溶液濃度的表示方法,滴定分析法計算,蘭州石化職業(yè)技術學院　石油化學工程系,第二章 滴定分析法概論,上 頁,下 頁,教學目標了解滴定反應的條件與滴定方式掌握指示劑變色原理、變色區(qū)間掌握指示劑的選擇掌握滴定分析法計算重點與難點滴定反應的條件與滴定方式指示劑的

2、選擇滴定分析法計算,蘭州石化職業(yè)技術學院　石油化學工程系,第二章 滴定分析法概論,上 頁,下 頁,滴定分析法是將一種已知準確濃度的試劑溶液即標準溶液，通過滴定管滴加到待測組分的溶液中，直到標準溶液和待測組分恰好完全定量反應為止。這時加入標準溶液物質(zhì)的量與待測組分的物質(zhì)的量符合反應式的化學計量關系，然后根據(jù)標準溶液的濃度和所消耗的體積，算出待測組分的含量。這一類分析方法稱為滴定分析法。滴加的溶液稱為滴定劑，滴加溶液的操作

3、過程稱為滴定。當?shù)渭拥臉藴嗜芤号c待測組分恰好定量反應完全時的一點，稱為化學計量點?！　⊥ǔ＠弥甘緞╊伾耐蛔兓騼x器測試來判斷化學計量點的到達而停止滴定操作的一點稱為滴定終點。實際分析操作中滴定終點與理論上的化學計量點常常不能恰好吻合，它們之間往往存在很小的差別，由此而引起的誤差稱為終點誤差。,蘭州石化職業(yè)技術學院　石油化學工程系,第二章 滴定分析法概論,上 頁,下 頁,滴定分析法是分析化學中重要的一類分析方法，它常用

4、于測定含量≥1%的常量組分。此方法快速，簡便，準確度高，在生產(chǎn)實際和科學研究中應用非常廣泛?！　〉味ǚ治龇ㄖ饕ㄋ釅A滴定法、配位滴定法、氧化還原滴定法及沉淀滴定法等。滴定反應的條件與滴定方式 一、 滴定反應的條件 適用于滴定分析法的化學反應必須具備下列條件： (1) 反應必須定量地完成即反應按一定的反應式進行完全，通常要求達到99.9%以上，無副反應發(fā)生。這是定量計算的基礎。

5、 (2) 反應速率要快對于速率慢的反應，應采取適當措施提高反應速率。,蘭州石化職業(yè)技術學院　石油化學工程系,第二章 滴定分析法概論,上 頁,下 頁,(3) 能用比較簡便的方法確定滴定終點。凡能滿足上述要求的反應均可用于滴定分析。,二、 滴定方式 由于返滴定法、置換滴定法、間接滴定法的應用，更加擴展了滴定分析的應用范圍。,蘭州石化職業(yè)技術學院　石油化學工程系,第二章 滴定分析法概論,上

6、 頁,下 頁,基準物質(zhì)和標準溶液　　一、 基準物質(zhì)　　能用于直接配制或標定標準溶液的物質(zhì)，稱為基準物質(zhì)。在實際應用中大多數(shù)標準溶液是先配制成近似濃度，然后用基準物質(zhì)來標定其準確的濃度。基準物質(zhì)應符合下列要求：,,,基準物質(zhì),足夠的純度? 99.9%,試劑性質(zhì)穩(wěn)定,,物質(zhì)的組成與化學式相符合,基準物質(zhì)摩爾質(zhì)量應盡可能大,,蘭州石化職業(yè)技術學院　石油化學工程系,第二章 滴定分析法概論,上 頁,下 頁,能夠滿足上述要

7、求的物質(zhì)稱為基準物質(zhì)。在滴定分析法中常用的基準物質(zhì)有鄰苯二甲酸氫鉀(KHC8H4O4)、Na2B4O7·10H2O、無水Na2CO3、CaCO3、金屬鋅、銅、K2Cr2O7、KIO3、As2O3、NaCl等，如表2-1所示。,蘭州石化職業(yè)技術學院　石油化學工程系,第二章 滴定分析法概論,上 頁,下 頁,蘭州石化職業(yè)技術學院　石油化學工程系,第二章 滴定分析法概論,上 頁,下 頁,二、 標準溶液的

8、配制 配制標準溶液的方法一般有兩種，即直接法和間接法。 1.直接法 準確稱取一定量的基準物質(zhì)，溶解后定量轉移入容量瓶中，加蒸餾水稀釋至一定刻度，充分搖勻。根據(jù)稱取基準物的質(zhì)量和容量瓶的容積，計算其準確濃度。 2.間接法 對于不符合基準物質(zhì)條件的試劑，不能直接配制成標準溶液，可采用間接法。即先配制近似于所需濃度的溶液，然后用基準物質(zhì)或另一種標準溶液來標定它的準

9、確濃度。例如，HCl易揮發(fā)且純度不高，只能粗略配制成近似濃度的溶液，然后以無水碳酸鈉為基準物質(zhì)，標定HCl溶液的準確濃度。,蘭州石化職業(yè)技術學院　石油化學工程系,第二章 滴定分析法概論,上 頁,下 頁,標準溶液濃度的表示方法一、 物質(zhì)的量及其單位—摩爾　　物質(zhì)的量(n)的單位為摩爾(mol)，它是一系統(tǒng)的物質(zhì)的量，該系統(tǒng)中所包含的基本單元數(shù)與0.012 kg C-12的原子數(shù)目相等?！　』締卧梢允窃?、分子、離

10、子、電子及其它基本粒子，或是這些基本粒子的特定組合?！　∥镔|(zhì)B的物質(zhì)的量與質(zhì)量的關系是：,式中：mB——物質(zhì)的質(zhì)量； MB——物質(zhì)的摩爾質(zhì)量。,(2-1),蘭州石化職業(yè)技術學院　石油化學工程系,第二章 滴定分析法概論,上 頁,下 頁,二、 物質(zhì)的量濃度　　標準溶液的濃度通常用物質(zhì)的量濃度表示。物質(zhì)的量濃度簡稱濃度，是指單位體積溶液所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量。物質(zhì)B的物質(zhì)的量濃度表達式為：,式中： cB

11、——物質(zhì)的量濃度； nB——物質(zhì)的量； V——溶液的體積。,(2-2),蘭州石化職業(yè)技術學院　石油化學工程系,第二章 滴定分析法概論,上 頁,下 頁,由式(2-2)得出溶質(zhì)的物質(zhì)的量為：nB=cBV 由式(2-1)得出溶質(zhì)的質(zhì)量為：mB=nBMB將式(2-3)代入上式得出溶質(zhì)的質(zhì)量為：mB=nBMB=cBVMB,蘭州石化職業(yè)技術學院　石油化

12、學工程系,第二章 滴定分析法概論,上 頁,下 頁,滴定度是指與1 mL滴定劑溶液相當?shù)拇郎y物質(zhì)的質(zhì)量(單位為g)，用T待測物/滴定劑表示。滴定度的單位為g·mL-1。　　在生產(chǎn)實際中，對大批試樣進行某組分的例行分析，若用T表示很方便，如滴定消耗V(mL)標準溶液，則被測物質(zhì)的質(zhì)量為:m=TV (2-5)如，氧化還原滴定分析中，用K2Cr2O7標準溶液測定Fe的含量時，TFe/K C

13、r O =0.003 489 g·mL-1，欲測定一試樣中的鐵含量，消耗滴定劑為24.75 mL，則該試樣中含鐵的質(zhì)量為m=TV=0.003489 g·mL-1×24.75 mL=0.08635 g　　有時滴定度也可用每毫升標準溶液中所含溶質(zhì)的質(zhì)量(單位為g)來表示。例如TNaOH=0.0040 g·mL-1，即每毫升NaOH標準溶液中含有NaOH 0.0040 g。這種表示方法在配制

14、專用標準溶液時普遍應用。,蘭州石化職業(yè)技術學院　石油化學工程系,第二章 滴定分析法概論,上 頁,下 頁,滴定分析法計算 滴定分析是用標準溶液滴定被測物質(zhì)的溶液，由于對反應物選取的基本單元不同，可以采用兩種不同的計算方法。　　假如選取分子、離子或原子作為反應物的基本單元，此時滴定分析結果計算的依據(jù)為：當?shù)味ǖ交瘜W計量點時，它們的物質(zhì)的量之間關系恰好符合其化學反應所表示的化學計量關系。一、 待測物的物質(zhì)的量n

15、A與滴定劑的物質(zhì)的量nB的關系　　待測物溶液的體積為VA，濃度為cA，到達化學計量點時消耗了濃度為cB的滴定劑的體積為VB，則:,蘭州石化職業(yè)技術學院　石油化學工程系,第二章 滴定分析法概論,上 頁,下 頁,濃度高的溶液稀釋為濃度低的溶液，可采用下式計算：c1V1=c2V2式中：c1、V1——稀釋前某溶液的濃度和體積；　　　c2、V2——稀釋后所需溶液的濃度和體積?！　嶋H應用中，常用基準物質(zhì)標定溶液的濃度

16、，而基準物往往是固體，因此必須準確稱取基準物的質(zhì)量m，溶解后再用于標定待測溶液的濃度。,蘭州石化職業(yè)技術學院　石油化學工程系,第二章 滴定分析法概論,上 頁,下 頁,例題：準確稱取基準物無水Na2CO3 0.1098 g,溶于20～30 mL水中，采用甲基橙作指示劑，標定HCl溶液的濃度，到達化學計量點時，用去VHCl20.54 mL,計算cHCl為多少?(Na2CO3的摩爾質(zhì)量為105.99 g·mol-1。

17、)解：滴定反應如下：,蘭州石化職業(yè)技術學院　石油化學工程系,第二章 滴定分析法概論,上 頁,下 頁,若滴定反應較為復雜時，應注意從總的反應過程中找出在滴定反應的物質(zhì)的量之間的關系。例如用K2Cr2O7標定Na2S2O3溶液的濃度時，它們之間并不是直接發(fā)生滴定反應。在酸性溶液中首先由K2Cr2O7與過量的KI反應析出I2，然后用Na2S2O3待標定液為滴定劑，滴定析出的I2，從而間接計算cNa S O 。　　

18、反應式：Cr2O72-+6I-+14H+2Cr3++3I2+7H2O　　滴定反應：I2+2S2O2-32I-+S4O62-　　在反應式中，1 mol K2Cr2O7產(chǎn)生3 mol I2，在滴定反應中，1 mol I2和2 mol Na2S2O3反應。由此可知，K2Cr2 O7與Na2S2O3是按1∶6摩爾比反應的，故nNa S O =6nK Cr O,蘭州石化職業(yè)技術學院　石油化學工程系,第二章 滴定分析

19、法概論,上 頁,下 頁,二、 待測物含量的計算　　若稱取試樣的質(zhì)量為mS，測得待測物的質(zhì)量為mA，則待測物A的質(zhì)量分數(shù)為,由式(2-7)得：,根據(jù)式(2-1),即可求得待測物的質(zhì)量：,蘭州石化職業(yè)技術學院　石油化學工程系,第二章 滴定分析法概論,上 頁,下 頁,則待測物A的質(zhì)量分數(shù)為：,式(2-11)是滴定分析中計算被測物含量的一般通式?！　±?稱取工業(yè)純堿試樣0.2648 g，用0.2000 mol

20、3;L-1的HCl標準溶液滴定，用甲基橙為指示劑，消耗VHCl24.00 mL，求純堿的純度為多少?解:,蘭州石化職業(yè)技術學院　石油化學工程系,第二章 滴定分析法概論,上 頁,下 頁,根據(jù)式(2-11)得出：,蘭州石化職業(yè)技術學院　石油化學工程系,第二章 滴定分析法概論,上 頁,下 頁,例 稱取鐵礦石試樣0.1562 g，試樣分解后，經(jīng)預處理使鐵呈Fe2+狀態(tài)，用0.012 14 mol·L-

21、1 K2Cr2O7標準溶液滴定，消耗VK Cr O 20.32 mL，試計算試樣中Fe的質(zhì)量分數(shù)為多少?若用Fe2O3表示，其質(zhì)量分數(shù)為多少?解：,蘭州石化職業(yè)技術學院　石油化學工程系,第二章 滴定分析法概論,上 頁,下 頁,假如選取分子、離子或這些粒子的某種特定組合作為反應物的基本單元，這時滴定分析結果計算的依據(jù)為：滴定到化學計量點時，被測物質(zhì)的物質(zhì)的量與標準溶液的物質(zhì)的量相等。例如，對于質(zhì)子轉移的酸堿反

22、應，根據(jù)反應中轉移的質(zhì)子數(shù)來確定酸堿的基本單元，即以轉移一個質(zhì)子的特定組合作為反應物的基本單元。例如H2SO4與NaOH之間的反應：,在反應中NaOH轉移一個質(zhì)子，因此選取 NaOH作基本單元，H2SO4轉移兩個質(zhì)子，選取 H2SO4作基本單元，1 mol酸與1 mol堿將轉移1 mol 質(zhì)子，參加反應的硫酸和氫氧化鈉的物質(zhì)的量分別為：,蘭州石化職業(yè)技術學院　石油化學工程系,第二章 滴定分析法概論,上 頁,下 頁

23、,由于反應中H2SO4給出的質(zhì)子數(shù)必定等于NaOH接受的質(zhì)子數(shù)，因此根據(jù)質(zhì)子轉移數(shù)選取基本單元后，就使得酸堿反應到達化學計量點時兩反應物的物質(zhì)的量相等。,蘭州石化職業(yè)技術學院　石油化學工程系,第二章 滴定分析法概論,上 頁,下 頁,氧化還原反應是電子轉移的反應，其反應物基本單元的選取應根據(jù)反應中轉移的電子數(shù)，例如KMnO4與Na2C2O4的反應：,反應中MnO4-得到五個電子，C2O42-失去兩個電子，因此，應選取

24、 KMnO4和 Na2C2O4分別作為氧化劑和還原劑的基本單元，這樣1 mol氧化劑和1 mol還原劑反應時就轉移1 mol的電子，由于反應中還原劑給出的電子數(shù)和氧化劑所獲得的電子數(shù)是相等的，因此在化學計量點時氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量也相等。,蘭州石化職業(yè)技術學院　石油化學工程系,第二章 滴定分析法概論,上 頁,下 頁,例 稱取0.1500 g Na2C2O4基準物，溶解后在強酸溶液中用KMnO4溶液滴定，

25、用去20.00 mL，計算該溶液的濃度c KMnO 。　　解：分別選取 KMnO4、 Na2C2O4作基本單元，反應到達化學計量點時，兩反應物的物質(zhì)的量相等，則,故,蘭州石化職業(yè)技術學院　石油化學工程系,第二章 滴定分析法概論,上 頁,下 頁,由上述可知，選擇基本單元的標準不同，所列計算式也不相同?？傊缛∫粋€分子或離子作為基本單元，則在列出反應物A、B的物質(zhì)的量nA與nB的數(shù)量關系時，