分析化学 第3章.ppt

第 3 章 滴定分析法概述,滴定分析法 titrimetric method,将已知准确浓度的试剂溶液通过滴定管滴加到被测物溶液中,直到所加试剂与被测物质按照化学计量关系反应完全，,根据所用试剂溶液的浓度和体积,计算被测组分的含量。,3.1 基本概念,标准溶液 standard solution,由滴定管滴加到被测物质溶液中去 的标准溶液又称为,已知准确浓度的试剂溶液,滴定剂 titrant,滴定 titration,将已知准确浓度的试剂溶液通过滴定管滴加到被测物溶液中的操作过程。,化学计量点 stoichiometric point,滴定终点 titration end-point,终点误差 end point error,标准溶液与被测物质按照化学反应式的计量关系恰好反应完全时。,指示剂变色终止滴定时。,滴定终点与化学计量点不恰好吻合而造成的误差。,例如滴定浓度为 c0、体积为 V0/mL 的 HCl,达滴定终点时用去浓度为 c 的 NaOH 溶液体积为 Vep/mL,终点误差,3.2 滴定分析对化学反应的要求及滴定方式,3.2.1 滴定分析对化学反应的要求,1.反应定量完成（完全程度达 99.9%以上,按一定的反应式进行）,2.反应迅速（能瞬间完成，较慢的反应 能通过加热或催化剂等法使之加速）,3.有适当的确定终点的方法,例如有合适的指示剂或可用仪器测定法(测电势、测电导等),2MnO4-+5C2O42-+16H+=2Mn2+10CO2+8H2O,3.2.2 滴定分析法的滴定方式 1.直接滴定法 direct titration使标准溶液与被测物直接起反应。例如：用 HCl 滴定 NaOH，用 K2Cr2O7 滴定 Fe2+等。适用范围：符合滴定分析对化学反应三项要求的反应可采用直接滴定法。,2.返滴定法 back titration 先用已知量且过量标准溶液（）与被测物反应,反应完全后再用另一标准溶液（）滴定剩余的标准溶液（）。据两个反应的计量关系求得被测物含量。例如：测定石灰石中 CaCO3 的含量。因CaCO3 是固体，反应慢，先加入过量 HCl标准溶液，反应完全后，用 NaOH 标准溶液滴定剩余的 HCl。,又如测定氨水中的 NH3 含量时,因 NH3 易挥发，边滴定边摇动边挥发，致使无法准确测定。先将氨水样品加入过量的 HCl 标准溶液中,再用 NaOH 标准溶液滴定剩余的 HCl。根据 HCl+NH3H2O=NH4Cl+H2O(过量)HCl+NaOH=NaCl+H2O(剩余量)算得 NH3 含量。(由上可理解该法适用范围?),返滴定法适用范围:反应慢、无合适指示剂或被测物易挥发等。3.置换滴定法 displacement titration 先用适当的试剂与被测物反应、置换出某种生成物，再用标准溶液滴定此生成物。例如：用 Na2S2O3 测定 K2Cr2O7 时，因有副反应，致使定量关系不确定。先用过量 KI 与 K2Cr2O7 反应生成 I2，再用 Na2S2O3 滴定 I2。两反应均能定量完成(反应式如下:),置换滴定法适用范围？,置换滴定法适用范围：不符合滴定分析对化学反应的要求(1),即反应不能定量完成。4.间接滴定法 indirect titration 当滴定剂不与被测物起反应时，用既和被测物反应又和标准溶液反应的物质间接测定被测物。例如：用 KMnO4 标准溶液测定 Ca2+（两者不反应）,可将 Ca2+先沉淀为 CaC2O4,将沉淀过滤、洗涤后溶于稀硫酸,用 KMnO4 滴定 H2C2O4,3.3 滴定分析的标准溶液 standard solution一、标准溶液的配制方法,用分析天平,1.直接法,准确称取一定量基准物质，,溶于适量水中，,定容，摇匀，,计算出准确浓度。,定量转移到容量瓶中,基准物质 primary standard substance 能用直接法配制标准溶液或标定溶液浓度的物质,基准物质应具备的条件：,1.组成与化学式完全相符(包括结晶水)；,2.纯度高(99.9%以上)；,3.性质稳定；,(比如加热干燥时不分解，称量时不吸湿，不吸收空气中的 CO2,不被空气所氧化。),4.试剂参加滴定反应时按反应式定量进行,无副反应；,5.最好有较大的摩尔质量。(以减小称量的相对误差),常用基准物质及其干燥条件和应用见表 3.1,即：用基准物质测定其准确浓度,2.间接配制法 又称标定法 standardization,先配成近似浓度的溶液(固体试剂用粗天平称取,液体试剂和水用量筒取),标定,或用已知准确浓度的标准溶液测定,因两者准确度不同，所以分别称为:,一级标准,二级标准,二、标准溶液浓度的表示方法,1.物质的量浓度(已熟悉),2.滴定度 titer T(B/A),有两种表示方法：,1 mL 标准溶液 A 所相当的被测组分 B 的 质量/g 例如:T(Fe/K2Cr2O7)=0.005580 gmL-1 表示 1 mL K2Cr2O7 标准溶液相当于 0.005580 g Fe。设滴定含 Fe2+溶液时用去 20.00 mL 此 K2Cr2O7 溶液,则被测物铁的质量为 0.005580 gmL-120.00 mL=0.1116 g（计算结果方便）,当每次测定所取试样的质量固定不变时,滴定度还可用 1 mL 标准溶液相当于被测物的质量分数表示。例如：K2Cr2O7 标准溶液的滴定度按第一种表示方法为 T(Fe/K2Cr2O7)=0.005580 g/mL 时，若测定时称取试样 0.5580 g（即称取试样的质量比每毫升标准溶液相当于被测物的质量大 100 倍时），,则滴定度又可表示为:T(Fe/K2Cr2O7)=0.01000/mL 表示 1 mL K2Cr2O7 标准溶液相当于试样中铁的质量分数为 1.000%，因为 0.005580 g/0.5580 g=0.01000(1.000%)用此标准溶液滴定不同含铁量的样品时，只要称取试样的质量均为 0.5580 g，那么消耗几毫升 K2Cr2O7 标准溶液，则被测物 Fe 的质量分数就是百分之几。（得出测定结果更为方便）,例 1 用 0.1000 mol L-1 Na2S2O3 溶液测定 铜矿石中的铜。问滴定度 T(Cu/Na2S2O3)/g mL-1=？；欲从滴定管上直接读出铜的质量分数/%，问称样应为多少克？（反应式：2Cu2+4I-=2CuI+I2,解（1）T(Cu/Na2S2O3)/g mL-1=0.1000 mol L-1 1.0010-3 L 63.55 g mol-1/1 mL=0.006355 g mL-1,（2）根据反应:2Cu2+4I-=2CuI+I2 可知 n(Na2S2O3)n(Cu)=11 因此根据题意得：,M(Cu),算得:m样=0.6355 g 以上是由物质的量浓度计算欲从滴定管上直接读出铜的质量分数/%时应称取试样的质量。,若已知或已算得滴定度的第一种表示方法/gmL-1,则可根据称样量比每毫升标准液相当于被测物的质量大 100 倍直接得称样量。如本题中已算得 T(Cu/Na2S2O3)=0.006355 gmL-1 则欲从滴定管上直接读出铜的质量分数/%时应称取试样的质量为 0.006635 g 100=0.6635 g。,3.4 滴定分析的计算一、滴定分析计算的基本依据设滴定剂 A 与被测物 B 的反应为 aA+bB=cC+dD 滴定达化学计量点时，A 的物质的量 n(A)和 B 的物质的量 n(B)之比等于其化学计量系数之比：,这就是滴定分析计算的基本依据。,二、由基本依据得出的基本公式及应用,根据物质的量 n 和溶液的浓度 c、体积 V 及物质的质量 m 之间的关系,可得:,被测物(B)溶液的c(B)V(B),B 的,滴定剂(A)的,计算被测物 B 的质量分数时，w(B)=,熟练掌握以上关系是进行滴定分析各种计算的关键！,=,=,例 2 标定 HCl 溶液时，称取硼砂(Na2B4O7 10H2O)0.4703 g，消耗 HCl25.20 mL,求 HCl 的浓度。,解 由 Na2B4O7+2HCl+5H2O=4H3BO3+2NaCl,例 3 测定铁矿中铁，将样品溶于酸，并将Fe3+还原为 Fe2+，用 K2Cr2O7 滴定。已知铁矿含铁约为 70%，K2Cr2O7 溶液浓度为0.01643 mol L-1，若要使消耗的 K2Cr2O7在 40 mL 之内,问最多称取样品多少克？,解 先根据反应，计算所需纯铁的质量：,Cr2O72-+6Fe2+14H+=2Cr3+6Fe3+7H2O,称取铁矿样品的质量最多为 0.22 70%=0.31(g),若本题改为“若要使消耗的 K2Cr2O7 在 20 30 mL 之间”，如何计算？,例 4 不纯的 K2CO3 样品 0.5000 g，用0.1064 mol L-1 的 HCl 27.31 mL 滴定至终点，计算 w(K2CO3)和 w(K2O),解,算出 w(K2CO3)后，也可按下法换算为w(K2O)：由于 1 mol K2CO3 与 1mol K2O 消耗的 HCl 体积相同,称取样品的质量也相同,因此有:w(K2O)w(K2CO3)=M(K2O)M(K2CO3),称为“换算因数”或“化学因数”,使用换算因数时应注意掌握如下规律：化学因数的分子、分母应乘以适当的系数，使分子、分母中某一主要元素的原子个数相等。例如上一例题的换算因数中的主要元素是钾：,又如 若将 w(K2CO3)换算为 w(K)：因为 1 mol K2CO3 相当于 2 mol K，故化学因数是,主要元素是铁,主要元素是钾,第3章小结：1.掌握化学计量点、滴定终点、终点误差等基本概念；2.掌握滴定分析对化学反应的要求;3.了解滴定方式及其应用；4.掌握标准溶液的配制方法、基准物质的用途及其应 符合的条件；了解常用基准物质及其应用；5.掌握标准溶液浓度的表示方法(T（B/A）、cB)；6.掌握滴定分析的定量计算依据及各种类型的计算。,例 5 1.00 克过磷酸钙试样在 250 毫升容量瓶中溶解定容，取该溶液25.00毫升，将其中的磷沉淀为钼磷酸喹啉：(C9H7N)3 H3P(Mo3O10)4沉淀用35.0毫升0.200molL-1NaOH溶解,反应如下：,剩余的NaOH用标准HCl溶液回滴，计用去0.1000molL-1 HCl 20.0毫升,计算试样中的w(P2O5)和w(P)。,解 由上反应式可知 1 mol(C9H7N)3 H3P(Mo3O10)4 相当于1 mol P 相当于 26 mol OH-相当于 1/2 molP2O5，,所以:,第 3 章习题:(P4647)计算题的第（3）题，第（4）题的 0.1372 molL-1 NaOH溶液，用于 滴定 HClO4、CH3COOH。第（6）题，第（8）题，第（11）题。,第 3 章习题参考答案（3）(0.24mol/L的HCl)0.65L(0.98mol/L的HCl)0.35L（4）(HClO4)0.01379(CH3COOH)0.008239（6）KHC8H4O4 0.4g Er=0.05%H2C2O42H2O 0.1g Er=0.2%（8）0.1752（11）w(CaCO3)0.6632 w(CaO)0.3716,第 3 章习题解答,