滴定分析法概论

无机及分析化学◆学习目的通过本章学习，掌握滴定分析法的基本知识和基本技能，学会滴定分析中各种类型的有关计算，为学习本课程的后续内容和药物分析等专业课程打好基础。第三章滴定分析法概论◆知识要求1.掌握滴定分析法的基本术语及条件、滴定液浓度的表示、滴定液的配制和标定方法、滴定分析的有关计算。2.熟悉滴定分析法的分类和滴定方式以及基准物质的条件。3.了解滴定分析法的特点。◆能力要求正确运用滴定分析的计算公式进行滴定分析法涉及的各种计算,熟练掌握滴定液的配制和标定的操作技能。第三章滴定分析法概论一、滴定分析法概述二、滴定反应的条件和滴定方式三、标准溶液和基准物质四、滴定分析的计算一、滴定分析法概述（一）滴定分析的基本概念（二）滴定分析法的分类（一）滴定分析的基本概念•滴定分析法是将一种已知准确浓度的试剂溶液滴加到被测物质溶液中，直到化学反应定量完成，然后根据所用试剂溶液的浓度和体积计算被测组分含量的分析方法。•滴定分析法快速、准确、仪器设备简单、操作简便，广泛适于常量组分的测定。•标准溶液：已知准确浓度的试剂溶液。•滴定：将标准溶液通过滴定管滴加到试液中的操作。•化学计量点：标准溶液与被测物质正好完全反应时达到化学计量点（等量点）。以sp表示•指示剂：用于指示化学计量点的试剂。（一）滴定分析的基本概念（一）滴定分析的基本概念•滴定终点：指示剂正好发生颜色变化时的转变点。（以ep表示）。•终点误差：滴定终点与化学计量点不一定正好重合而产生的误差。•终点误差是滴定分析的方法误差，选用合适的指示剂，可减小终点误差，提高分析结果的准确性。（二）滴定分析法的分类•酸碱滴定法•配位滴定法•氧化还原滴定法•沉淀滴定法（二）滴定分析法的分类酸碱滴定法：以酸碱反应为基础的滴定分析法反应实质：H++OH-=H2O（质子传递）OH-+HA=A-+H2OH++BOH=B++H2O配位滴定法：以配位反应为基础的滴定分析法Mg2++Y4-=[MgY]2-Ag++2CN-=[Ag(CN)2]-（二）滴定分析法的分类氧化还原滴定法：以氧化还原反应为基础的滴定分析法Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2OI2+2S2O32-=2I-+S4O62-沉淀滴定法：以沉淀反应为基础的滴定分析法Ag++Cl-=AgCl二、滴定反应的条件和滴定方式（一）滴定反应的条件（二）常用的滴定方式（一）滴定反应的条件•反应必须定量完成•反应速度快•有适当的方法确定化学计量点•无干扰，或干扰易消除二、滴定反应的条件和滴定方式•直接滴定法•返滴定法•置换滴定法•间接滴定法（二）常用的滴定方式直接滴定法：满足上述条件的反应，即可用标准溶液直接滴定待测物质。NaOH+HCl=NaCl+H2ONaCl+AgNO3=AgCl↓+NaNO3返滴定法：先向待测物质溶液中加入一种已知准确过量的标准溶液，待反应完成后，再用另一种标准溶液滴定剩余的前一种标准溶液。适用于当试液中待测物质与滴定剂反应很慢、无合适指示剂、用滴定剂直接滴定固体试样反应不能立即完成时。CaCO3+2HCl（准确、过量）=CaCl2+CO2↑+H2OHCl（剩余）+NaOH=NaCl+H2O置换滴定法：滴定反应不按一定反应式进行或伴有副反应时，由于被测物质不能直接滴定，可加入另一种物质与之反应，置换出一定量能被滴定的物质来，然后用适当标准溶液进行滴定的方法。例如：硫代硫酸钠与重铬酸钾的反应Cr2O72-+6I－+14H+→2Cr3++3I2+7H2OＩ2+2S2O32—→2I－+S４O６２－例如：Ca2+的测定Ca2+→CaC2O4→C2O42-用MnO4-测定C2O42-间接滴定法：被测物质不能与标准溶液直接反应，但能通过另一种能与标准溶液反应的物质而被间接测定的方法。三、标准溶液和基准物质(一)标准溶液(二)标准溶液的配制(三)标准溶液浓度的标定(一)标准溶液•标准溶液：已知准确浓度的试剂溶液。•标准溶液的配制方法有直接配制法和间接配制法，基准物质可直接配制成标准溶液。•基准物质：能直接配成标准溶液的纯净物质。基准物质的条件•纯度足够高•组成与化学式完全一致•性质稳定•有较大的摩尔质量1．物质的量浓度滴定液的浓度常用物质的量浓度表示。单位是mol/L。VncBB滴定液浓度的表示方法BBBMmn2.滴定度滴定度是指每毫升滴定液相当于被测物质的质量，以表示，其单位为g/ml。滴定度与被测物质质量的关系式为：TT/BBVTmT/BT（二）标准溶液的配制1、直接配制法：准确称取一定量的基准物质，溶解后在一定体积的容量瓶中定容。然后根据称取基准物质的质量和容量瓶的体积计算标准溶液的准确浓度。配制过程：计算→称量→溶解→转移→定容→混匀→保存例1：如何配制0.01000mol·L-1K2Cr2O7标准溶液250.0mL?解：m(K2Cr2O7)=n·M=c·V·M=0.01000×0.2500×294.2=0.7354(g)答：准称约0.7354gK2Cr2O7，溶解后定量转移至容量瓶，计算准确浓度。2、间接配制法：先将物质配制成一种近似于所需浓度的溶液，然后确定其准确浓度。标定：用一种基准物质或另一种已知准确浓度的标准溶液来测定用间接法配制的标准溶液准确浓度的过程。注意：间接配制法和直接配制法所使用的仪器有差别。例2．配制1mo1·L-1NaOH溶液5000ml，应称取多少克固体NaOH？答：m=C×V×M＝1×5×40＝200g答：称取200克NaOH，溶解后稀释至5L，标定其准确浓度。(三)标准溶液浓度的标定1.基准物质标定法1）多次称量法2）移液管法2.标准溶液比较法基准物质标定法1）多次称量法：精密称取基准物质3份，分别置于锥形瓶中，加适量溶剂溶解，然后用待标定的滴定液滴定，根据基准物质的质量和待标定滴定液所消耗的体积，即可计算出待标定滴定液的准确浓度，如果该测定结果的误差符合要求，则取其平均值作为待标定滴定液的浓度。基准物质标定法2）移液管法：精密称取基准物质一份于烧杯中，加适量溶剂溶解后，定量转移至容量瓶中，加溶剂稀释至刻度，摇匀。用移液管移取该溶液一定量，置于锥形瓶中，用待标定的滴定液滴定，平行测定3次，计算出待标定滴定液的准确浓度，如果该测定结果的误差范围符合要求，则取其平均值作为该待标定滴定液的浓度。比较法标定用已知浓度滴定液来测定待标定溶液准确浓度的操作过程称为比较法标定。准确量取一定体积的待标定溶液，用滴定液滴定；或准确量取一定体积的滴定液，用待标定的溶液进行滴定。根据两种溶液消耗的体积及滴定液的浓度，可计算出待标定溶液的准确浓度。第三节滴定分析的计算一、滴定分析计算的依据在滴定分析中，设B为被测物质，T为滴定液，其滴定反应可用下式表示：bB+tT=cC+dD被测物滴定液当滴定达到化学计量点时，tmolT物质恰好与bmolB物质完全反应，即被测物质（B）与滴定液（T）的物质的量之比等于各物质的系数之比：即：t:bn:nTBTBntbn二、滴定分析计算的基本公式及应用示例（一）滴定液配制的计算（二）标定滴定液的计算（三）滴定度与物质的量浓度的相互换算（四）被测物质含量的计算（五）估算物质质量的计算（六）估算消耗滴定液体积的计算（一）滴定液配制的计算公式和应用实例根据溶液在配制前后物质的量相等的原则：（配制前）=（配制后）如果配制前物质的状态是固体，则：如果配制前物质的状态是液体，则：TTTTVcMm2211VcVcnnVMmVnc/例1:准确称取120℃干燥至恒重的基准重铬酸钾1.2260g，加适量水溶解后，定量转移到250.0ml容量瓶中，并加水稀释至刻线，摇匀。求该重铬酸钾滴定液的物质的量浓度。•解：01667.01000/0.2502.298/2260.1/VMmVnc1Lmol（二）标定滴定液的计算公式和应用实例用基准物质标定滴定液的计算公式：用比较法标定滴定液的计算公式：TTBBVctbMmTTBBVctbVc例2：称取基准物Na2CO30.1580g，标定HC1溶液的浓度，消耗VHCL24.80ml，计算此HC1溶液的浓度为多少？解：2HCl＋Na2CO3＝2NaCl＋2H2CO321Mm23232000NaCONaCOHClmMV1Lmol0.120280.24106.01580.02000CcVTTBBVctbMm例3．用硼砂（Na2B4O7·10H2O）0.4709g标定HCl溶液，滴定至化学计量点时，消耗VHCl25.20ml，求CHCl为多少？解：Na2B4O7+2HC1=4H3BO3+2NaC1+5H2O12MmVcM2m13Lmol09799.01020.25381.44709.02cVMmcVVcM2m13Lmol09799.01020.25381.44709.02TTBBVctbMm例4.将25.00mlNaOH溶液，用0.1013mol·L-1H2SO4标准溶液进行比较滴定，计用去H2SO4溶液24.06ml，求NaOH标准溶液的准确浓度。解：2NaOH+H2SO4=Na2SO4+2H2O2125.00c1Lmol1950.025.0006.240.10132c06.241013.0TTBBVctbVc（三）滴定度与物质的量浓度的相互换算公式和应用实例当消耗滴定液为1ml时，所计算得到的被测物的质量，即为滴定液对被测物质的滴定度：BTTBMVctbm3BTT/B10MctbT例5.用0.1mol·L-1HCl滴定液测定氧化钙含量，计算每1ml0.1mol·L-1HCl溶液滴定液相当于被测物质氧化钙的质量THCl/CaO。解：2HCl+CaO＝CaCl2+2H2O3BTT/B10MctbT)/(002804.01008.561.021T3HCl/CaOmlg例6.已知HCl溶液对氧化钙的滴定度为0.005608g/ml，计算HCl溶液的物质的量浓度。解：2HCl+CaO＝CaCl2+2H2O3BTT/B10MctbT)/(2000.008.561000005608.0210002LmolMTc（四）被测物质含量的计算公式和应用实例被测物质的含量用质量分数表示。质量分数是指供试品中所含纯物质的质量，用表示，其公式为：为供试品中纯物质的质量，单位为g；为供试品取样量，单位为g。sBBmmBmSmB1．利用被测物质的摩尔质量计算被测物质质量分数体积的单位为ml时：×10－3质量分数的值也可用百分数表示，则：sBTTBmMVctb100%10mMVctb3sBTTBsBTTBmMVctb例5：滴定0.1560g草酸的试样，用去0.1011mol·L-1NaOH溶液22.60mL。求草酸试样中H2C2O4·2H2O的质量分数。解：H2C2O4+2NaOH=Na2C2O4+2H2Oω(H2C2O4·2H2O)%35.92%1000.15601000/1.12660.221011.021例6：称取烧碱试样26.8300克，加水溶解，转入250毫升的容量瓶中定容。吸取25.00毫升该溶液，用0.9918mol•L-1HCl溶液滴定至终点，计用去盐酸20.32毫升，求试样中氢氧化钠的百分含量。%05.30%1000.250/00.258300.261000/00.4032.209918.0%NaOH解：例7：称取碳酸钙试样0.3000g，加入浓度为0.2500mol·L-1的HC1标准溶液25.00mL，用0.2012mol·L-1的NaOH溶液返滴定过量的HC1溶液，消耗NaOH溶液5.84mL，计算试样中CaCO3的质量分数。解：2HCl＋CaCO3＝2CaCl2＋2H2CO3ω(CaCO3)%67.84%1000.30001000/1.100)84.52012.000.25(0.2500212．利用滴定度计算被