5-蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院-石油化學(xué)工程系

1、蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院　石油化學(xué)工程系,第二章 滴定分析法概論,上 頁,下 頁,教學(xué)指導(dǎo),滴定反應(yīng)的條件與滴定方式,基準(zhǔn)物質(zhì)和標(biāo)準(zhǔn)溶液,標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度的表示方法,滴定分析法計算,蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院　石油化學(xué)工程系,第二章 滴定分析法概論,上 頁,下 頁,教學(xué)目標(biāo)了解滴定反應(yīng)的條件與滴定方式掌握指示劑變色原理、變色區(qū)間掌握指示劑的選擇掌握滴定分析法計算重點(diǎn)與難點(diǎn)滴定反應(yīng)的條件與滴定方式指示劑的

2、選擇滴定分析法計算,蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院　石油化學(xué)工程系,第二章 滴定分析法概論,上 頁,下 頁,滴定分析法是將一種已知準(zhǔn)確濃度的試劑溶液即標(biāo)準(zhǔn)溶液，通過滴定管滴加到待測組分的溶液中，直到標(biāo)準(zhǔn)溶液和待測組分恰好完全定量反應(yīng)為止。這時加入標(biāo)準(zhǔn)溶液物質(zhì)的量與待測組分的物質(zhì)的量符合反應(yīng)式的化學(xué)計量關(guān)系，然后根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度和所消耗的體積，算出待測組分的含量。這一類分析方法稱為滴定分析法。滴加的溶液稱為滴定劑，滴加溶液的操作

3、過程稱為滴定。當(dāng)?shù)渭拥臉?biāo)準(zhǔn)溶液與待測組分恰好定量反應(yīng)完全時的一點(diǎn)，稱為化學(xué)計量點(diǎn)?！　⊥ǔ＠弥甘緞╊伾耐蛔兓騼x器測試來判斷化學(xué)計量點(diǎn)的到達(dá)而停止滴定操作的一點(diǎn)稱為滴定終點(diǎn)。實際分析操作中滴定終點(diǎn)與理論上的化學(xué)計量點(diǎn)常常不能恰好吻合，它們之間往往存在很小的差別，由此而引起的誤差稱為終點(diǎn)誤差。,蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院　石油化學(xué)工程系,第二章 滴定分析法概論,上 頁,下 頁,滴定分析法是分析化學(xué)中重要的一類分析方法，它常用

4、于測定含量≥1%的常量組分。此方法快速，簡便，準(zhǔn)確度高，在生產(chǎn)實際和科學(xué)研究中應(yīng)用非常廣泛?！　〉味ǚ治龇ㄖ饕ㄋ釅A滴定法、配位滴定法、氧化還原滴定法及沉淀滴定法等。滴定反應(yīng)的條件與滴定方式 一、 滴定反應(yīng)的條件 適用于滴定分析法的化學(xué)反應(yīng)必須具備下列條件： (1) 反應(yīng)必須定量地完成即反應(yīng)按一定的反應(yīng)式進(jìn)行完全，通常要求達(dá)到99.9%以上，無副反應(yīng)發(fā)生。這是定量計算的基礎(chǔ)。

5、 (2) 反應(yīng)速率要快對于速率慢的反應(yīng)，應(yīng)采取適當(dāng)措施提高反應(yīng)速率。,蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院　石油化學(xué)工程系,第二章 滴定分析法概論,上 頁,下 頁,(3) 能用比較簡便的方法確定滴定終點(diǎn)。凡能滿足上述要求的反應(yīng)均可用于滴定分析。,二、 滴定方式 由于返滴定法、置換滴定法、間接滴定法的應(yīng)用，更加擴(kuò)展了滴定分析的應(yīng)用范圍。,蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院　石油化學(xué)工程系,第二章 滴定分析法概論,上

6、 頁,下 頁,基準(zhǔn)物質(zhì)和標(biāo)準(zhǔn)溶液　　一、 基準(zhǔn)物質(zhì)　　能用于直接配制或標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)溶液的物質(zhì)，稱為基準(zhǔn)物質(zhì)。在實際應(yīng)用中大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)溶液是先配制成近似濃度，然后用基準(zhǔn)物質(zhì)來標(biāo)定其準(zhǔn)確的濃度?；鶞?zhǔn)物質(zhì)應(yīng)符合下列要求：,,,基準(zhǔn)物質(zhì),足夠的純度? 99.9%,試劑性質(zhì)穩(wěn)定,,物質(zhì)的組成與化學(xué)式相符合,基準(zhǔn)物質(zhì)摩爾質(zhì)量應(yīng)盡可能大,,蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院　石油化學(xué)工程系,第二章 滴定分析法概論,上 頁,下 頁,能夠滿足上述要

7、求的物質(zhì)稱為基準(zhǔn)物質(zhì)。在滴定分析法中常用的基準(zhǔn)物質(zhì)有鄰苯二甲酸氫鉀(KHC8H4O4)、Na2B4O7·10H2O、無水Na2CO3、CaCO3、金屬鋅、銅、K2Cr2O7、KIO3、As2O3、NaCl等，如表2-1所示。,蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院　石油化學(xué)工程系,第二章 滴定分析法概論,上 頁,下 頁,蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院　石油化學(xué)工程系,第二章 滴定分析法概論,上 頁,下 頁,二、 標(biāo)準(zhǔn)溶液的

8、配制 配制標(biāo)準(zhǔn)溶液的方法一般有兩種，即直接法和間接法。 1.直接法 準(zhǔn)確稱取一定量的基準(zhǔn)物質(zhì)，溶解后定量轉(zhuǎn)移入容量瓶中，加蒸餾水稀釋至一定刻度，充分搖勻。根據(jù)稱取基準(zhǔn)物的質(zhì)量和容量瓶的容積，計算其準(zhǔn)確濃度。 2.間接法 對于不符合基準(zhǔn)物質(zhì)條件的試劑，不能直接配制成標(biāo)準(zhǔn)溶液，可采用間接法。即先配制近似于所需濃度的溶液，然后用基準(zhǔn)物質(zhì)或另一種標(biāo)準(zhǔn)溶液來標(biāo)定它的準(zhǔn)

9、確濃度。例如，HCl易揮發(fā)且純度不高，只能粗略配制成近似濃度的溶液，然后以無水碳酸鈉為基準(zhǔn)物質(zhì)，標(biāo)定HCl溶液的準(zhǔn)確濃度。,蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院　石油化學(xué)工程系,第二章 滴定分析法概論,上 頁,下 頁,標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度的表示方法一、 物質(zhì)的量及其單位—摩爾　　物質(zhì)的量(n)的單位為摩爾(mol)，它是一系統(tǒng)的物質(zhì)的量，該系統(tǒng)中所包含的基本單元數(shù)與0.012 kg C-12的原子數(shù)目相等?！　』締卧梢允窃?、分子、離

10、子、電子及其它基本粒子，或是這些基本粒子的特定組合?！　∥镔|(zhì)B的物質(zhì)的量與質(zhì)量的關(guān)系是：,式中：mB——物質(zhì)的質(zhì)量； MB——物質(zhì)的摩爾質(zhì)量。,(2-1),蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院　石油化學(xué)工程系,第二章 滴定分析法概論,上 頁,下 頁,二、 物質(zhì)的量濃度　　標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度通常用物質(zhì)的量濃度表示。物質(zhì)的量濃度簡稱濃度，是指單位體積溶液所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量。物質(zhì)B的物質(zhì)的量濃度表達(dá)式為：,式中： cB

11、——物質(zhì)的量濃度； nB——物質(zhì)的量； V——溶液的體積。,(2-2),蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院　石油化學(xué)工程系,第二章 滴定分析法概論,上 頁,下 頁,由式(2-2)得出溶質(zhì)的物質(zhì)的量為：nB=cBV 由式(2-1)得出溶質(zhì)的質(zhì)量為：mB=nBMB將式(2-3)代入上式得出溶質(zhì)的質(zhì)量為：mB=nBMB=cBVMB,蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院　石油化

12、學(xué)工程系,第二章 滴定分析法概論,上 頁,下 頁,滴定度是指與1 mL滴定劑溶液相當(dāng)?shù)拇郎y物質(zhì)的質(zhì)量(單位為g)，用T待測物/滴定劑表示。滴定度的單位為g·mL-1?！　≡谏a(chǎn)實際中，對大批試樣進(jìn)行某組分的例行分析，若用T表示很方便，如滴定消耗V(mL)標(biāo)準(zhǔn)溶液，則被測物質(zhì)的質(zhì)量為:m=TV (2-5)如，氧化還原滴定分析中，用K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液測定Fe的含量時，TFe/K C

13、r O =0.003 489 g·mL-1，欲測定一試樣中的鐵含量，消耗滴定劑為24.75 mL，則該試樣中含鐵的質(zhì)量為m=TV=0.003489 g·mL-1×24.75 mL=0.08635 g　　有時滴定度也可用每毫升標(biāo)準(zhǔn)溶液中所含溶質(zhì)的質(zhì)量(單位為g)來表示。例如TNaOH=0.0040 g·mL-1，即每毫升NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液中含有NaOH 0.0040 g。這種表示方法在配制

14、專用標(biāo)準(zhǔn)溶液時普遍應(yīng)用。,蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院　石油化學(xué)工程系,第二章 滴定分析法概論,上 頁,下 頁,滴定分析法計算 滴定分析是用標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定被測物質(zhì)的溶液，由于對反應(yīng)物選取的基本單元不同，可以采用兩種不同的計算方法?！　〖偃邕x取分子、離子或原子作為反應(yīng)物的基本單元，此時滴定分析結(jié)果計算的依據(jù)為：當(dāng)?shù)味ǖ交瘜W(xué)計量點(diǎn)時，它們的物質(zhì)的量之間關(guān)系恰好符合其化學(xué)反應(yīng)所表示的化學(xué)計量關(guān)系。一、 待測物的物質(zhì)的量n

15、A與滴定劑的物質(zhì)的量nB的關(guān)系　　待測物溶液的體積為VA，濃度為cA，到達(dá)化學(xué)計量點(diǎn)時消耗了濃度為cB的滴定劑的體積為VB，則:,蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院　石油化學(xué)工程系,第二章 滴定分析法概論,上 頁,下 頁,濃度高的溶液稀釋為濃度低的溶液，可采用下式計算：c1V1=c2V2式中：c1、V1——稀釋前某溶液的濃度和體積；　　　c2、V2——稀釋后所需溶液的濃度和體積。　　實際應(yīng)用中，常用基準(zhǔn)物質(zhì)標(biāo)定溶液的濃度

16、，而基準(zhǔn)物往往是固體，因此必須準(zhǔn)確稱取基準(zhǔn)物的質(zhì)量m，溶解后再用于標(biāo)定待測溶液的濃度。,蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院　石油化學(xué)工程系,第二章 滴定分析法概論,上 頁,下 頁,例題：準(zhǔn)確稱取基準(zhǔn)物無水Na2CO3 0.1098 g,溶于20～30 mL水中，采用甲基橙作指示劑，標(biāo)定HCl溶液的濃度，到達(dá)化學(xué)計量點(diǎn)時，用去VHCl20.54 mL,計算cHCl為多少?(Na2CO3的摩爾質(zhì)量為105.99 g·mol-1。

17、)解：滴定反應(yīng)如下：,蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院　石油化學(xué)工程系,第二章 滴定分析法概論,上 頁,下 頁,若滴定反應(yīng)較為復(fù)雜時，應(yīng)注意從總的反應(yīng)過程中找出在滴定反應(yīng)的物質(zhì)的量之間的關(guān)系。例如用K2Cr2O7標(biāo)定Na2S2O3溶液的濃度時，它們之間并不是直接發(fā)生滴定反應(yīng)。在酸性溶液中首先由K2Cr2O7與過量的KI反應(yīng)析出I2，然后用Na2S2O3待標(biāo)定液為滴定劑，滴定析出的I2，從而間接計算cNa S O ?！　?/p>

18、反應(yīng)式：Cr2O72-+6I-+14H+2Cr3++3I2+7H2O　　滴定反應(yīng)：I2+2S2O2-32I-+S4O62-　　在反應(yīng)式中，1 mol K2Cr2O7產(chǎn)生3 mol I2，在滴定反應(yīng)中，1 mol I2和2 mol Na2S2O3反應(yīng)。由此可知，K2Cr2 O7與Na2S2O3是按1∶6摩爾比反應(yīng)的，故nNa S O =6nK Cr O,蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院　石油化學(xué)工程系,第二章 滴定分析

19、法概論,上 頁,下 頁,二、 待測物含量的計算　　若稱取試樣的質(zhì)量為mS，測得待測物的質(zhì)量為mA，則待測物A的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為,由式(2-7)得：,根據(jù)式(2-1),即可求得待測物的質(zhì)量：,蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院　石油化學(xué)工程系,第二章 滴定分析法概論,上 頁,下 頁,則待測物A的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：,式(2-11)是滴定分析中計算被測物含量的一般通式?！　±?稱取工業(yè)純堿試樣0.2648 g，用0.2000 mol

20、3;L-1的HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，用甲基橙為指示劑，消耗VHCl24.00 mL，求純堿的純度為多少?解:,蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院　石油化學(xué)工程系,第二章 滴定分析法概論,上 頁,下 頁,根據(jù)式(2-11)得出：,蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院　石油化學(xué)工程系,第二章 滴定分析法概論,上 頁,下 頁,例 稱取鐵礦石試樣0.1562 g，試樣分解后，經(jīng)預(yù)處理使鐵呈Fe2+狀態(tài)，用0.012 14 mol·L-

21、1 K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，消耗VK Cr O 20.32 mL，試計算試樣中Fe的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為多少?若用Fe2O3表示，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為多少?解：,蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院　石油化學(xué)工程系,第二章 滴定分析法概論,上 頁,下 頁,假如選取分子、離子或這些粒子的某種特定組合作為反應(yīng)物的基本單元，這時滴定分析結(jié)果計算的依據(jù)為：滴定到化學(xué)計量點(diǎn)時，被測物質(zhì)的物質(zhì)的量與標(biāo)準(zhǔn)溶液的物質(zhì)的量相等。例如，對于質(zhì)子轉(zhuǎn)移的酸堿反

22、應(yīng)，根據(jù)反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的質(zhì)子數(shù)來確定酸堿的基本單元，即以轉(zhuǎn)移一個質(zhì)子的特定組合作為反應(yīng)物的基本單元。例如H2SO4與NaOH之間的反應(yīng)：,在反應(yīng)中NaOH轉(zhuǎn)移一個質(zhì)子，因此選取 NaOH作基本單元，H2SO4轉(zhuǎn)移兩個質(zhì)子，選取 H2SO4作基本單元，1 mol酸與1 mol堿將轉(zhuǎn)移1 mol 質(zhì)子，參加反應(yīng)的硫酸和氫氧化鈉的物質(zhì)的量分別為：,蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院　石油化學(xué)工程系,第二章 滴定分析法概論,上 頁,下 頁

23、,由于反應(yīng)中H2SO4給出的質(zhì)子數(shù)必定等于NaOH接受的質(zhì)子數(shù)，因此根據(jù)質(zhì)子轉(zhuǎn)移數(shù)選取基本單元后，就使得酸堿反應(yīng)到達(dá)化學(xué)計量點(diǎn)時兩反應(yīng)物的物質(zhì)的量相等。,蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院　石油化學(xué)工程系,第二章 滴定分析法概論,上 頁,下 頁,氧化還原反應(yīng)是電子轉(zhuǎn)移的反應(yīng)，其反應(yīng)物基本單元的選取應(yīng)根據(jù)反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)，例如KMnO4與Na2C2O4的反應(yīng)：,反應(yīng)中MnO4-得到五個電子，C2O42-失去兩個電子，因此，應(yīng)選取

24、 KMnO4和 Na2C2O4分別作為氧化劑和還原劑的基本單元，這樣1 mol氧化劑和1 mol還原劑反應(yīng)時就轉(zhuǎn)移1 mol的電子，由于反應(yīng)中還原劑給出的電子數(shù)和氧化劑所獲得的電子數(shù)是相等的，因此在化學(xué)計量點(diǎn)時氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量也相等。,蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院　石油化學(xué)工程系,第二章 滴定分析法概論,上 頁,下 頁,例 稱取0.1500 g Na2C2O4基準(zhǔn)物，溶解后在強(qiáng)酸溶液中用KMnO4溶液滴定，

25、用去20.00 mL，計算該溶液的濃度c KMnO 。　　解：分別選取 KMnO4、 Na2C2O4作基本單元，反應(yīng)到達(dá)化學(xué)計量點(diǎn)時，兩反應(yīng)物的物質(zhì)的量相等，則,故,蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院　石油化學(xué)工程系,第二章 滴定分析法概論,上 頁,下 頁,由上述可知，選擇基本單元的標(biāo)準(zhǔn)不同，所列計算式也不相同?？傊?，如取一個分子或離子作為基本單元，則在列出反應(yīng)物A、B的物質(zhì)的量nA與nB的數(shù)量關(guān)系時，