分析化学课件

1第三章滴定分析法概论第一节滴定分析法和滴定方式第二节标准溶液第三节滴定分析中的计算第四节滴定分析中的化学平衡2第三章滴定分析法概论第一节滴定分析法和滴定方式第二节标准溶液第三节滴定分析中的计算第四节滴定分析中的化学平衡3第三章滴定分析法概论第一节滴定分析法和滴定方式一、滴定分析法滴定分析法：又称容量分析法。标准溶液化学计量关系指示剂被测物质酸碱滴定法、配位滴定法氧化还原滴定法、沉淀滴定法标准溶液待测溶液4第三章滴定分析法概论第一节滴定分析法和滴定方式基本术语：滴定：将滴定剂通过滴管滴入待测溶液中的过程滴定剂：浓度准确已知的试样溶液指示剂：滴定分析中能发生颜色改变而指示终点的试剂化学计量点：滴定剂与待测溶液按化学计量sp关系反应完全的那一点（理论）滴定终点：滴定分析中指示剂发生颜色改变ep的那一点（实际）ep5第三章滴定分析法概论第一节滴定分析法和滴定方式二、滴定分析特点、方法、方式及其适用条件特点：简便、快速，适于常量分析or常量组分分析准确度高应用广泛方法：1）酸碱滴定，沉淀滴定，氧化-还原滴定、络合滴定2）非水滴定法：水以外的有机溶剂中进行主要方式：直接法：标液滴定待测物（基本）返滴定法（剩余滴定法）置换滴定法间接法6第三章滴定分析法概论第一节滴定分析法和滴定方式主要方式：1.直接滴定法(directtitration)：用标准溶液直接滴定被测物质溶液要求：（1）反应必须按一定的化学反应式进行。即具有确定的化学计量关系。（2）反应必须定量进行，通常要求反应程度达到99.9%以上。（3）反应速度要快。（4）必须有适当的方法确定终点。7第三章滴定分析法概论第一节滴定分析法和滴定方式主要方式：2.返滴定法(backtitration)：先准确加入过量标准溶液，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8第三章滴定分析法概论第一节滴定分析法和滴定方式返滴定法例：Al3++定过量EDTA标液剩余EDTAZn2+标液，EBT返滴定9第三章滴定分析法概论第一节滴定分析法和滴定方式返滴定法例：固体CaCO3+定过量HCl标液剩余HCl标液NaOH标液返滴定10第三章滴定分析法概论第一节滴定分析法和滴定方式返滴定法例：Cl-+定过量AgNO3标液剩余AgNO3标液NH4SCN标液Fe3+指示剂返滴定淡红色[Fe（SCN）]2+11第三章滴定分析法概论第一节滴定分析法和滴定方式3.置换滴定法(replacementtitration)：先用适当试剂与待测物质反应，定量置换出另一种质，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主要方式：12第三章滴定分析法概论第一节滴定分析法和滴定方式置换滴定法例：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13第三章滴定分析法概论第一节滴定分析法和滴定方式4.间接滴定法(indirecttitration)：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主要方式：14第三章滴定分析法概论第一节滴定分析法和滴定方式间接滴定法例：Ca2+CaC2O4沉淀H2SO4KMnO4标液C2O42-间接测定15第三章滴定分析法概论第二节标准溶液第一节滴定分析法和滴定方式第三节滴定分析中的计算第四节滴定分析中的化学平衡16第三章滴定分析法概论第二节标准溶液一、基准物质和标准溶液1.基准物质(primarystandard)：能用于直接配制或标定标准溶液的物质要求：（1）组成与化学式完全相符。（2）纯度足够高（99.9%以上）。（3）性质稳定。（4）较大的摩尔质量，以减小称量时的相对误差。（5）按滴定反应式定量进行，且无副反应。常用的基准物质有纯金属和纯化合物，如：Ag，Cu，Zn和NaCl，K2Cr2O7，Na2CO3等17第三章滴定分析法概论第二节标准溶液2.标准溶液(standardsolution)：浓度准确已知的溶液（1）直接配制法：基准物质称量溶解定量转移至容量瓶稀释至刻度根据称量的质量和体积计算标准溶液的准确浓度（2）间接配制法：标定法：利用基准物质确定溶液准确浓度比较法：用一种已知浓度的标液来确定另一种溶液的浓度方法18第三章滴定分析法概论第二节标准溶液二、标准溶液浓度的表示方法1.物质量的浓度:单位体积溶液所含物质的量）或（mmolmolMmnBBB)()/()/(LmmolLmolVMmVnCBBBBBB或(3-3)(3-4)2.滴定度:指每毫升滴定剂溶液相当于待测物的质量TT/B,T指标液，B指待测物)/)(/(BmLmgmLgVmTTT/B或(3-5)19第三章滴定分析法概论第二节标准溶液例：THCl/NaOH=0.003001g/mL表示每消耗1mLHCl标液可与0.003001gNaOH完全反应20第三章滴定分析法概论第三节滴定分析中的计算第一节滴定分析法和滴定方式第二节标准溶液第四节滴定分析中的化学平衡21第三章滴定分析法概论第三节滴定分析中的计算一、滴定分析中的计量关系PtT+bBSP时BTnnbt或TBntbn化学计量数之比物质的量之比22第三章滴定分析法概论第三节滴定分析中的有关计算二、滴定分析中的有关计算1.标准溶液浓度的有关计算（1）直接配置法：BBBMmn（2）间接配置法：TBBTVMmbtcBTTBVVctbc以基准物质标定标准溶液以标准溶液标定另一标准溶液23第三章滴定分析法概论第三节滴定分析中的有关计算二、滴定分析中的有关计算2.物质的量浓度与滴定度之间的换算TBTVTBm1000/MVCBTTBtbm1000MT1000TBTBBT/TctbMbtcT/B或(3-9)!注：TT/B单位为[g/mL]3.被测组分的质量和质量分数（含量）的计算mMVctbBBTTω(3-10)24第三章滴定分析法概论第三节滴定分析中的有关计算三、滴定分析计算实例例：现有0.1200mol/L的NaOH标准溶液200mL，欲使其浓度稀释到0.1000mol/L，问要加水多少mL？解：设应加水的体积为VmL，根据溶液稀释前后物质的量相等的原则，)200(1000.02001200.0V)(401000.0200)1000.01200.0(mLV25第三章滴定分析法概论第三节滴定分析中的有关计算三、滴定分析计算实例例：将0.2500gNa2CO3基准物溶于适量水中后，用0.2mol/L的HCl滴定至终点，问大约消耗此HCl溶液多少毫升？解：2nn32CONaHCl323232CONaCONaCONaHClHClM1000m2n2VC)mL(240.1062.010002500.02VHCl26第三章滴定分析法概论第三节滴定分析中的有关计算三、滴定分析计算实例例：若THCl/Na2CO3=0.005300g/mL，试计算HCl标准溶液物质量的浓度。解：2nn32CONaHCl)L/mol(1000.00.1061000005300.02M1000TbtC3232CONaCONaHClHCl27第三章滴定分析法概论第三节滴定分析中的有关计算三、滴定分析计算实例解：722/Fe7O2Cr2KOCrKFeTVmmgFe0005000215001075...()例：TK2Cr2O7/Fe=0.005000g/mL，如消耗K2Cr2O7标准溶液21.50mL，问被滴定溶液中铁的质量？28第三章滴定分析法概论第四节滴定分析中的化学平衡第一节滴定分析法和滴定方式第二节标准溶液第三节滴定分析中的有关计算29第三章滴定分析法概论第四节滴定分析中的化学平衡一、水溶液中溶质各型体的分布和分布系数（一）几个概念1.平衡浓度：在平衡状态时溶液中溶质各型体的浓度，用[]表示。2.分析浓度：溶液中该溶质各种型体平衡浓度的总和，用c表示。30第三章滴定分析法概论第四节滴定分析中的化学平衡例：0.1mol/LHAc和0.1mol/LNaCl溶液cHAc=cNaCl=0.1mol/L但NaCl全部解离：[Na+]=[Cl-]=0.1mol/LHAc部分离解：[HAc]+[Ac-]=cHAc例：cmol/LZn2+在NH3NH4Cl缓冲溶液中逐级生成4种配合物[Zn2+]+[Zn(NH3)2+]+[Zn(NH3)22+]+[Zn(NH3)32+]+[Zn(NH3)42+]=cZn2+31第三章滴定分析法概论第四节滴定分析中的化学平衡（一）几个概念3.分布系数：溶液中某型体的平衡浓度在（分布分数）溶质总浓度中所占的分数。i[i]c说明：i的大小能定量说明溶液中各型体的分布情况由i可求得溶液中各型体的平衡浓度32第三章滴定分析法概论第四节滴定分析中的化学平衡（二）不同体系中各体型的分布分数1.一元弱酸（碱）在溶液中各型体的分布系数例.HAcAc-+H+cHAc=[HAc]+[Ac-][HAc]δHAc=cHAc[H+]=[H+]+KaδHAc[HAc]+[Ac-][HAc]=[HAc][HAc]Ka[HAc]+[H+]=[Ac-][Ac-]δAc-==cHAc[HAc]+[Ac-][H+]+KaKa=δAc-33第三章滴定分析法概论第四节滴定分析中的化学平衡（二）不同体系中各体型的分布分数1.一元弱酸（碱）在溶液中各型体的分布系数分布分数的一些特征[H+]=[H+]+KaδHAδA-=[H+]+KaKaδ仅是pH和pKa的函数，与酸的分析浓度c无关对于给定弱酸，δ仅与pH有关δHA＋δA-＝134第三章滴定分析法概论第四节滴定分析中的化学平衡（二）不同体系中各体型的分布分数1.一元弱酸（碱）在溶液中各型体的分布系数例:计算pH4.00和8.00时HAc的δHAc、δAc-解:已知HAc的Ka=1.75×10-5pH=4.00时δHAc==0.85[H+][H+]+KaδAc-==0.15Ka[H+]+KapH=8.00时δHAc=5.7×10-4,δAc-≈1.035第三章滴定分析法概论第四节滴定分析中的化学平衡1.一元弱酸（碱）在溶液中各型体的分布系数对于给定弱酸，δ对pH作图→分布分数图HAc的分布分数图（pKa=4.76）Ka一定时，δHA和δA-与pH有关pH↓，δHA↑，δA-↓•pH＜pKa，HAc为主•pH=pKa，[HAc]=[Ac-]•pH＞pKa时，Ac-为主pHAc-HAc4.76优势区域图36第三章滴定分析法概论第四节滴定分析中的化学平衡1.一元弱酸（碱）在溶液中各型体的分布系数HF的分布分数图（pKa=3.17）1.00.50.0δ024681012pH3.17HFF-HFF-pKa3.17pH优势区域图37第三章滴定分析法概论第四节滴定分析中的化学平衡1.一元弱酸（碱）在溶液中各型体的分布系数HCN的分布分数图（pKa=9.31）024681012pH1.00.50.0δ9.31HCNCN-HCNCN-pH38第三章滴定分析法概论第四节滴定分析中的化学平衡1.一元弱酸（碱）在溶液中各型体的分布系数HA的分布分数图（pKa）两条分布分数曲线相交于（pka，0.5）pHpKa时，溶液中以HA为主pHpKa时，溶液中以A-为主意义：可通过控制溶液的酸度得到所需要的型体39第三章滴定分析法概论第四节滴定分析中的化学平衡2.二元弱酸（碱）在溶液中各型体的分布系数H2C2O4HC2O4-+H+HC2O4-C2O42-+H+CHCOHCOCO22424242COCH422OCH0422δδ211aaa22KKHKHH211142aaa2a42OHC1KKHKHHKCOHCδδ21121242