第3章滴定分析概述

分析化学高职高专化学教材编写组编（第四版）第三章滴定分析法概述“十二五”职业教育国家规划教材第一节滴定反应的条件与滴定方式第二节基准物质和标准溶液第三节标准溶液浓度的表示方法第四节滴定分析法计算知识目标•了解滴定分析方法的特点和分类。•掌握滴定分析有关术语、滴定分析对化学反应的要求及滴定方式。•了解基准物质应该具备的条件，掌握其使用方法。•掌握标准溶液浓度的表示方法。•掌握滴定分析相关计算。学习目标能力目标•能够正确配制、标定标准溶液，计算标准溶液浓度。•能正确计算滴定分析结果。滴定分析法有关术语•滴定分析法：将一种已知准确浓度的试剂溶液即标准溶液，通过滴定管滴加到待测组分的溶液中，直到标准溶液和待测组分恰好完全定量反应为止。这时加入标准溶液物质的量与待测组分的物质的量符合反应式的化学计量关系，根据标准溶液的浓度和所消耗的体积，算出待测组分的含量的分析方法。滴定分析是经典分析方法，适用于含量≥1%的常量组分分析特点：简单、快速、准确（相对误差≤0.2%)、费用低。•标准溶液:在滴定分析中，已知准确浓度的试剂溶液,又叫滴定剂。•滴定:把标准溶液(即滴定剂)从滴定管滴加到被测物质溶液中的过程。•化学计量点:当滴入的标准溶液与被测物质定量反应完全时的这一点。•滴定终点：利用指示剂的颜色突变指示化学计量点到达而停止滴定操作的这一点。•终点误差：滴定终点与化学计量点不一定完全吻合，由此而引起的误差称为终点误差。滴定分析法的分类酸碱滴定法：以质子传递反应为基础的滴定分析方法。主要用于测定物质酸碱度、计算酸碱的含量。配位滴定法：以配位反应为基础的滴定分析方法。主要用于测定金属离子的含量。沉淀滴定法：以沉淀反应为基础的滴定分析方法。主要用于测定卤素及银的含量。氧化还原滴定法：以氧化还原反应为基础的滴定分析方法。主要用于测定氧化还原性物质的含量。1.反应要定量地完成(99.9%以上)2.反应速率要快3.要有简便可靠的方法确定滴定的终点完全满足以上条件的反应可直接用于滴定分析。一、滴定分析法对滴定反应的要求第一节滴定反应的条件与滴定方式二、滴定方式1.直接滴定法：用标准溶液直接滴定待测物质的溶液。例:强酸滴定强碱。2.返滴定：适用于当滴定反应速率较慢或没有合适的指示剂时。先准确地加入过量的标准溶液，待反应完全之后，再用另一种标准溶液返滴剩余的滴定剂。这种方式就称返滴定。ZnEDTAAlnnn例：用配位滴定法测定AlZn2+Zn-EDTA（定量、过量）过量）(3EDTAEDTAAlAlEDTA3.置换滴定：适用于那些不按一定计量关系进行的反应或有副反应发生时。例：用K2Cr2O7标定Na2S2O3722322OCrKOSNa6nn利用被测物质与另一种物质发生反应，置换出一定量的能被滴定的物质来，然后再用适当的滴定剂进行滴定。Cr2O72-+6I-+14H+=2Cr3++3I2+7H2OI2+2S2O32-=2I-+S4O62-4.间接滴定：适用于某些待测组分不能直接与滴定剂反应，但可通过其它的化学反应，间接测定其含量。例：用KMnO4法测定Ca2+含量4242KMnOOCa25nnnC相关反应为：Ca2++C2O42-=CaC2O4↓（白）CaC2O4+H2SO4=CaSO4+H2C2O42MnO4-+5C2O42-+16H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O一、基准物质1.定义能用于直接配制或标定标准溶液的物质2.对基准物质的要求1）物质必须具有足够的纯度，其纯度要求＞99.9％，通常用基准试剂或优级纯物质；2）物质的组成（包括其结晶水含量）应与化学式相符合;3）试剂性质稳定;4）基准物质的摩尔质量应尽可能大。第二节基准物质和标准溶液3.常用基准物质的干燥条件及其应用二、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，溶解后定量转移入容量瓶中，加蒸馏水稀释至一定刻度，充分混匀。根据称取基准物的质量和容量瓶的体积，计算其准确浓度。准确称取基准物质溶解定容计算准确浓度分析天平烧杯容量瓶例：如何配制250mL0.02000mol/L的K2Cr2O7溶液？查表2-1，K2Cr2O7是常用基准物质的之一，故可采用直接法配制。计算应称取K2Cr2O7质量：置于烧杯中加水溶解后，定量转移至容量瓶，定容，摇匀即可。BBBBBBVMmVnc/(g)1.471294.20.25000.02000722722722722722722OCrKOCrKOCrKOCrKOCrKOCrKMVcMnm2.间接配制法（标定法）先配成接近所需浓度的溶液，然后再用基准物质或用另一种物质的标准溶液来测定它的准确浓度。这种利用基准物质(或用已知准确浓度的溶液)来确定标准溶液浓度的操作过程，称为“标定”。对于非基准物质，如：NaOH：容易吸收空气中的CO2和水分盐酸：易挥发，标称浓度也只是大致浓度KMnO4、Na2S2O3等：均不易提纯，且见光易分解间接法（标定法）配制标准溶液粗略称取物质或量取溶液配成大致体积标定基准物质计算准确浓度台秤或量筒量筒和烧杯滴定管和锥形瓶例：如何配制500mL浓度约为0.1mol/L盐酸标准溶液？c1V1=c2V2500×0.1=12V2V2=4.2mL解：浓HCl浓度大约为12mol/L，非基准物质，间接法配制。因此，用量筒量取4.2mL浓盐酸于烧杯中，加水稀释至500mL,混匀后转入试剂瓶中即可。1.基准物质标定法（1）多次称量法：称取2～4份基准物质，溶解后分别用待标定的标准溶液滴定，根据基准物质的质量和所消耗的待标定标准溶液的体积，即可算出其准确浓度，然后取其平均值作为该标准溶液的浓度。三、标准溶液的标定基准物质标定法（2）移液管法：称取一份基准物质，溶解后定量转移到容量瓶中，稀释至一定体积，摇匀。用移液管分取几份该溶液，用待标定的标准溶液分别滴定，并计算其准确浓度，然后取其平均值作为该标准溶液的浓度。为了确定前例中盐酸标准溶液的准确浓度，需要选取基准物质对其进行标定。查表2-1，可选择硼砂、碳酸钠等。2HCl+Na2CO3=2NaCl+H2CO3322CONaHClnn13-11009.01020.250.1061348.0223232LmolLmolggVMmcHClCONaCONaHCl设称取Na2CO30.1348g，溶解，用HCl滴定，至化学计量点时消耗HCl溶液25.20mL。则HCl溶液浓度可如下计算：2.与标准溶液进行比较准确吸取一定量的待标定溶液，用巳知准确浓度的标准溶液滴定；或者准确吸取一定量的已知准确浓度的标准溶液，用待标定溶液滴定。根据滴定结果计算出待标定溶液的准确浓度。此法不如基准物质标定法精确，但较简便。物质的量nB的单位为摩尔mol，它是一系统的物质的量，该系统中所包含的基本单元数与0.012kgC-12的原子数目相等。注意：基本单元B可以是原子、分子、离子及其它基本粒子这些基本粒子的特定组合一、物质的量及其单位第三节标准溶液浓度的表示方法例如98.08gH2SO4,molnSOH142molnSOH24221物质B的物质的量与质量的关系是：BBBMmn式中：mB——物质B的质量；MB——物质B的摩尔质量。BBBZMZMB11二、物质的量浓度VMmVMmVncBBBBB/B标准溶液的浓度通常用物质的量浓度表示。物质的量浓度简称浓度，是指单位体积溶液所含溶质的物质的量。物质B的物质的量浓度表达式为：例：已知浓盐酸的密度为1.19g·mL－1，其中HCl质量分数为36%，求每升盐酸中所含有的nHCl及盐酸的浓度cHCl各为多少？molmolgmLmLgMmnHClHCl125.3636.0100019.111HCl1120.112LmolLmolVncHClHClHCl解:42SOHc4221SOHc练习：现有密度ρ为1.84g/mL、含量ω为95.6%的浓硫酸，欲取5.00mL稀释至1000mL，计算所配硫酸溶液的浓度，分别用和表示。三、滴定度滴定度是指lmL滴定剂溶液相当于待测物质的质量（单位为g），用T待测物/滴定剂表示。滴定度的单位为g·mL-1。在生产实际中，对大批试样进行某组分的例行分析，若用T待测物/滴定剂表示很方便，如滴定消耗V（mL）标准溶掖，则被测物质的质量为：滴定剂滴定剂待测物待测物VTm/例：TFe/K2Cr2O7=0.003489g·mL-1即：每消耗1mLK2Cr2O7标准溶液相当于被测样品中含铁0.003489g。若测定某一试样中铁含量，消耗K2Cr2O7标准溶液24.75mL，则该试样中含铁质量为：mFe=0.003489g·mL-1×24.75mL=0.08635g滴定分析是用标准溶液滴定被测物质的溶液，由于对反应物选取的基本单元不同，可以采用两种不同的计算方法。若选取分子、离子或原子作为反应物的基本单元，则滴定分析结果计算的依据为：当滴定到化学计量点时，滴定剂与被测物质的量之间恰好符合其化学反应所表示的化学计量关系。若选择分子、原子或离子的特定组合为基本单元，则滴定分析结果计算的依据为：滴定剂与被测物质的量之间符合等物质的量规则。第四节滴定分析计算一、滴定分析的化学计量关系在滴定分析法中，设待测物质A与滴定剂B直接发生作用，则反应式如下：aA(待测物)+bB(滴定剂)=cC+dD设：待测物溶液的体积为VA，浓度为cA，滴定到化学计量点时消耗了浓度为cB的滴定剂的体积为VB，则：bannBABBAAVcbaVc即：例：准确移取25.00mLH2SO4溶液，用0.09026mol·L-1NaOH溶液滴定，到达化学计量点时，消耗NaOH溶液的体积为24.93mL，问H2SO4溶液的浓度为多少？解：H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2ONaOHNaOHSOHSOHVcVc2142421104500.000.25293.2409026.024242LmolmLmLLmolVVccSOHNaOHNaOHSOHNaOHSOHnn2142二、待测物含量的计算若称取试样的质量为ms，其中待测物的质量为mA，制成溶液后，待测物质A与滴定剂B按以下反应式直接发生作用：%100SBBBAmMVcba该式是滴定分析中计算待测物含量的一般通式。aA(待测物)+bB(滴定剂)=cC+dD则待测物A的质量分数为：例：称取工业纯碱试样0.2468g，用0.2000mol·L-1的HCl标准溶液滴定，用甲基橙为指示剂，消耗VHCl24.00mL，求纯碱的纯度为多少？解：2HCl+Na2CO3=2NaCl+H2CO3%100213232SCONaHClHClCONamMVc%06.96%1002648.099.1051000.242000.021131gmolgLLmolHClCONann2132例：称取铁矿石试样0.1562g，试样分解后，经预处理使铁呈Fe2+状态，用0.01214mol·L-1K2Cr2O7标准溶液滴定，消耗20.32mL，试计算试样中Fe的质量分数为多少？若用Fe2O3表示，其质量分数为多少？解：Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O722OCrK6nnFe%1006722722SFeOCrKOCrKFemMVc%92.52%1001562.085.551032.2001214.06131gmolgLLmol%66.75%1001562.07.1591032.2001214.03%100313172272232gmolgLLmolmMVcSFeOCrKOCrKOFe72232OCrK3nnOFe2）计算依据：等物质的量规则选择分子、原子或离子的特定组合为基本单元进行计算1）基本单元选取原则：酸碱反应——以给出或接受1个质子为基本单元氧化还原反应——以给出或接受1个电子为基本单元BAnn例：称取