分析化学滴定分析

第三章滴定分析1、滴定分析法相关名词2、滴定分析对化学反应的要求3、滴定分析分类4、标准溶液的配制及浓度的确定5、标准溶液浓度表示法6、滴定分析中的计算TitrimetricAnalysis第1节滴定分析法相关名词１．定义（１）标准溶液standardsolution：已知准确浓度的试剂溶液（一般达到四位有效数字）（２）滴定titration：用滴定管向待测溶液中滴加标准溶液的操作过程。（３）化学计量点：(stoichiometricpoint,sp)滴加的标准溶液与待测组分恰好反应完全的“点”。（４）滴定终点：(endpoint,ep)指示剂变色，停止滴定的点。（５）滴定误差（终点误差）endpointerror：滴定终点与化学计量点不符合所产生的误差。（6）指示剂indicator：在固定的条件时变色，被利用来指示滴定终点。（7）滴定曲线：描绘出滴定过程中溶液（pH、pM、电极电位φ值）的变化情况，所得的V-（pH、pM、电极电位φ值）关系曲线。（8）滴定分析法：滴定到终点后，根据标准溶液的浓度与所消耗的体积，按化学计量关系算出待测组分的含量的方法。2．特点：（１）测定常量组分含量一般在１％以上；（２）准确度较高，相对误差不大于０.１％；（３）简便快速，可测定多种元素；（4）常作为标准方法使用。第2节、滴定分析对化学反应的要求问题：如果不能满足上述全部三点要求，能否滴定呢？(1)反应定量完成(KMnO4+Na2S2O3)？计量关系明确、无副反应、反应完全（≥99.9%)以满足滴定要求(2)反应速度快(3)有比较简便的方法确定反应终点第3节、滴定分析分类1.按化学反应类型分类(1)酸碱滴定法:(2)配位滴定法（络合滴定法）:(3)沉淀滴定法:(4)氧化还原滴定法：四种滴定的共性与差异？2.按滴定方式分类(1)直接滴定:例:强酸滴定强碱。(2)间接滴定：例：氧化还原法测定钙。(3)返滴定法：例：配位滴定法测定铝。(4)置换滴定法：例：AlYAlF62-+Y4-ZnY返滴定法（剩余滴定法）先准确定量加入过量标准溶液，使与试液中的待测物质或固体试样进行反应，待反应完成以后，再用另一种标准溶液滴定剩余的标准溶液的方法适用：反应较慢或难溶于水的固体试样续返滴定法例1：Al3++定量过量EDTA标液剩余EDTAZn2+标液，EBT返滴定续返滴定法例2：固体CaCO3+定过量HCl标液剩余HCl标液NaOH标液返滴定置换滴定法先用适当试剂与待测物质反应，定量置换出另一种物质，再用标准溶液去滴定该物质的方法适用：无明确定量关系的反应续置换滴定法例4：Na2S2O3+K2Cr2O7S4O62-+SO42-无定量关系K2Cr2O7+过量KI定量生成I2Na2S2O3标液淀粉指示剂深蓝色消失间接法通过另外的化学反应，以滴定法定量进行适用：不能与滴定剂起化学反应的物质例5：Ca2+CaC2O4沉淀H2SO4KMnO4标液C2O42-间接测定直接法间接法第4节、标准溶液的配制及浓度的确定1.标准溶液的配制直接配制法：直接用容量瓶配制，定容。可直接配制标准溶液的物质应具备的条件：(1)必须具备有足够的纯度一般使用基准试剂或优级纯；(2)物质的组成应与化学式完全相等应避免：（1）结晶水丢失；（2）吸湿性物质潮解；(3)稳定——见光不分解，不氧化重铬酸钾可直接配制其标准溶液。间接配制（步骤）：(1)配制溶液配制成近似所需浓度的溶液。(2)标定(standardization)用基准物或另一种已知浓度的标准溶液来滴定。(3)确定浓度由基准物质量（或体积、浓度），计算确定之。2.基准物间接法配制的标准溶液的浓度通过基准物来标定。基准物应具备的条件：(1)必须具有足够的纯度；(2)组成与化学式完全相同；(3)稳定；(4)具有较大的摩尔质量，为什么？（可降低称量误差）。常用的基准物有：K2Cr2O7;NaC2O4;H2C2O4.2H2O；Na2B4O7.10H2O；CaCO3；NaCl；Na2CO3例1欲配制0.10mol·L-1HCl溶液1000mL，应取市售浓盐酸多少毫升？如何操作？例2设计标定上述HCl标准溶液的实验步骤。使用无水NaCO3或硼砂为基准物质。希望消耗HCl溶液体积20~40mL。称取无水NaCO3的质量范围称取硼砂的质量范围（381.37）用何种精度的天平mLx3.8LmolLmolmLx/12/10.010000.4~0.8g分析天平0.1~0.2g第5节、标准溶液浓度表示法1.物质的量浓度——单位体积溶液中所含溶质的物质的量。c=n/V单位mol/L应指明基本单元：原子、分子、离子、电子等。2.滴定度——与每毫升标准溶液相当的待测组分的质量。表示法：T待测物/滴定剂单位：g/mL例：用0.02718mol/L的高锰酸钾标准溶液测定铁含量，其浓度用滴定度表示为：TFe/KMnO4=0.007590g/mL即：表示1mLKMnO4标准溶液相当于0.007590克铁。测定时，根据滴定所消耗的标准溶液体积可方便快速确定试样中铁的含量：mFe=TFe/KMnO4VKMnO4通式：TA/B=(a/b)·cB·MA·10-3第6节、滴定分析中的计算被测物与滴定剂之间物质的量的关系：1.直接滴定（涉及一个反应）滴定剂与被测物之间的反应式为：aA+bB=cC+dD当滴定到化学计量点时，a摩尔A与b摩尔B作用完全：则：nA/nB=a/b，nA=(a/b)·nB(c·V)A=(a/b)·（c·V)B或：(c·V)A=(a/b)·(W/M)B酸碱滴定中，标准溶液浓度通常为：0.1mol/L左右，滴定剂消耗体积在20～30mL之间，由此数据可计算称取试样量的上限和下限。例：配位滴定法测定铝。先加入准确体积的、过量的标准溶液EDTA，加热反应完全后，再用另一种标准溶液（Zn2+），滴定过量的EDTA标准溶液。反应1：Al3++Y4-（准确、过量）=AlY反应2：Zn2++Y4-=ZnY(nEDTA)总-(nEDTA)过量=(nAl)(nEDTA)过量=(a/b)nZn；a/b=1(cV)EDTA总-(cV)Zn=(cV)Al2.返滴定（涉及到两个反应）3.间接滴定（涉及到多个反应）例：以KBrO3为基准物，测定Na2S2O3溶液浓度。(1)KBrO3与过量的KI反应析出I2：BrO3-+6I-+6H+=3I2+Br-+3H2On(BrO3-)=1/3n(I2)相当于：(2)用Na2S2O3溶液滴定析出的I22S2O32-+I2=2I-+S4O62-n(I2)=1/2n(S2O32-)(3)KBrO3与Na2S2O3之间物质的量的关系为：n(BrO3-)=1/3n(I2)=1/6n(S2O32-)(cV)S2O32-=6(W/M)BrO3-n(BrO3-)3n(I2)例：氧化还原法测钙2MnO4-+5C2O42-+16H+=2Mn2++10CO2+8H2OCa2+CaC2O4↓过滤洗涤酸解C2O42-滴定n(Ca2+)=n(C2O42-)=5/2n(MnO4-)（W/M)(Ca2+)=5/2(cV)(MnO4-)练习题1、下列物质中，可以作为基准物质的是A硫酸B氢氧化纳C硫代硫酸钠D重铬酸钾E浓盐酸F氯化钠G高锰酸钾H无水碳酸钠答案：2、以下试剂能作为基准物的是A干燥过的分析纯CaOB分析纯SnCl2·2H2OC光谱纯Fe2O3D99.99%金属铜答案：D，F，HD3、用邻苯二甲酸氢钾（KHC8H4O4)为基准物，标定0.1mol·L-1NaOH溶液，每份基准物的称取质量范围宜为[M(KHC8H4O4)=204.2]A0.8-1.6gB0.4-0.8gC0.2-0.4gD0.2g左右答案：确定称量范围须考虑两个问题：（1）天平称量误差：分析天平绝对误差±0.0001g，两次称量最大绝对误差为±0.0002g，为使测量时的相对误差在0.1%以下，根据试样质量必须在0.2g以上。B（2）滴定剂的体积滴定分析中，滴定管的读数有0.01mL的误差，一次滴定需要两次读数，可造成0.02mL的误差，为使测量相对误差小于0.1%，消耗体积须在20mL～40mL范围内，最好在30mL左右。该反应式为4、硼砂作为基准物质用于标定盐酸溶液的浓度，若事先将其置于干燥器中保存，对所标定盐酸溶液浓度的结果有何影响？A偏高B偏低C无影响D不能确定答案：B原因：反应及HCl浓度计算公式2HCl＋Na2B4O7＋5H2O=4H3BO3＋2NaCl