定量分析概述

第2章 定量分析概论 （包括第4章 滴定分析法概述）,2-1. 定量分析的过程,2-2. 定量分析结果的表示,2-3. 滴定分析法概述,1. 取样 从大量待测物质的总体中取出一小部分样品的过程 关键：样品要有代表性 缩分：进一步减小样品量 试样量与粒径大小有关 经验公式 mQ kd2 mQ：试样的最小质量（kg） k：缩分常数，通常为0.05 1 kg mm-2 d：试样的最大粒度或直径（mm） 通过破碎或研磨减小粒度，减小试样量,2-1. 定量分析的过程,固体取样：样品增量逐一混合示意图,固体样品的破碎、过筛、混匀、缩分,标准筛的筛号及孔径的大小,每次缩分取原试样量的一半,2. 试样的分解,将样品中的待测组分转变为溶液状态,样品分解方法 （无机物）,溶解法,熔融法,要求：溶解完全，不损失，不污染,水溶法 酸溶法（HCl, HNO3, 王水） 碱溶法（NaOH）,酸熔法（K2S2O7, KHSO4） 碱熔法（Na2CO3, NaOH）,3. 干扰组分的掩蔽或分离 4. 测定 5. 分析结果的计算及评价,2-2. 定量分析结果的表示,待测组分的化学表示形式 用待测组分的实际存在形式表示，如：CaCO3 存在形式不清楚，可用氧化物（如CaO）、元素（如Ca）、或离子（如Ca2+）来表示,低含量可采用: gg-1 (10-6) ngg-1 (10-9) pgg-1 (10-12),2. 待测组分含量的表示方法,（1）固体试样,质量分数,mB：待测组分的质量（g） ms：试样质量（g）,通常用百分数表示，如Fe = 6.7%,（2）液体试样,物质的量浓度: molL-1或M,质量浓度： B = mB/V 单位体积溶液中物质B的质量 单位：gL-1，gmL-1，或mgmL-1 对于微量痕量组分，单位可用 gmL-1 (ppm, parts per million, 10-6) ngmL-1 (ppb, parts per billion, 10-9) pgmL-1 (ppt, parts per trillion, 10-12),化学分析,仪器分析,酸碱滴定 络合滴定 沉淀滴定 氧化还原滴定,光学分析法可见光吸光光度法 电化学分析法 色谱分析法 其它分析方法,滴定分析 重量分析,分析 化学,2-3. 滴定分析法概述,1. 滴定分析法的过程,滴定反应：tT + bB = dD,T：滴定剂（标准溶液） B：被滴定液,化学计量点（stoichiometric point, sp）（等当点）：,NaOH + HCl = H2O + NaCl,滴定终点（end point, ep）：,指示剂颜色的转变点,终点误差： 滴定终点与化学计量点不一致造成的误差,滴定分析法的特点： 准确度高，简便快速，应用广泛，适用于常量组分分析 又称为容量分析法,2. 标准溶液和基准物质,标准溶液：已知准确浓度的溶液,标准溶液的配制方法： (1) 直接法 通过直接称量基准物质配制,基准物质应具备的条件： 纯度高（ 99.9%） 实际组成与其化学式完全相同 性质稳定 具有较大的摩尔质量（降低称量误差）,常用的基准物质 酸碱滴定： Na2B4O710H2O（硼砂），Na2CO3，KHP（邻苯二甲酸氢钾）， H2C2O42H2O 络合滴定：Zn， CaCO3 氧化还原滴定： K2Cr2O7，NaC2O4，H2C2O42H2O 沉淀滴定：NaCl,例如，欲配制K2Cr2O7标准溶液。准确称取1.5230 g基准物质K2Cr2O7，溶于水后全部转移至250 mL容量瓶中，定容摇匀,(2) 标定法（间接法）,先粗配，再通过滴定基准物质测定其准确浓度,例如，欲配制NaOH标准溶液。能否用直接法？ 只能用标定法。先粗配0.1 mol/L NaOH。准确称取基准物质H2C2O42H2O于锥形瓶中，溶解后用NaOH滴定至终点,2OH- + H2C2O4 = C2O42- + 2H2O,也可以先粗配，再通过滴定另一种标准溶液测定其准确浓度,例如，欲配制NaOH标准溶液。先粗配0.1 mol/L NaOH，再滴定HCl标准溶液,OH- + H+ = H2O,无论是直接法还是间接法，其基础都是基准物质,3. 滴定分析的方式,(1)直接滴定法 例如：NaOH滴定HCl OH- + H+ = H2O 直接滴定法对化学反应的要求 反应定量，按照确定的化学反应方程式进行 反应完全，计量点时反应的完全度 99.9% 反应速度快 有适当的方法确定滴定终点,(2) 返滴定法 用盐酸滴定碳酸钙 CaCO3(s) + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2 反应速度慢，不能进行直接滴定 可采用返滴定法 在 CaCO3中加入准确计量的过量的HCl 反应完毕后，用NaOH标准溶液滴定剩余的HCl CaCO3实际消耗的HCl的量： cHClVHCl cNaOHVNaOH,(3) 间接滴定法 用硫代硫酸钠滴定重铬酸钾（标定Na2S2O3 ） S2O32被Cr2O72氧化的产物有多种，反应不能按照确定的反应式进行，故不能进行直接滴定 可采用间接滴定法（置换滴定法） 在 K2Cr2O7中加入过量的KI，生成与K2Cr2O7计量相当的I2 Cr2O72- + 6I +14H+ = 2Cr3+ + 3I2 + 7H2O 用Na2S2O3溶液滴定生成的I2 I2 + 2S2O32 = 2I- + S4O62 计量关系：K2Cr2O7 3I2 6Na2S2O3,欲用高锰酸钾法测定溶液中Ca2+浓度 Ca2+不能被KMnO4氧化，不能进行直接滴定 可采用间接滴定法 在 溶液中加入过量的Na2C2O4 Ca2+ + C2O42 = CaC2O4（白） 过滤洗涤后用H2SO4溶解CaC2O4 CaC2O4 + 2H+ = Ca2+ + H2C2O4 用KMnO4 滴定生成的H2C2O4 2MnO4 + 5H2C2O4 + 6H+ = 2Mn2+ + 10CO2 + 8H2O 计量关系：2KMnO4 5H2C2O4 5CaC2O4 5Ca2+,(2) 滴定度T 1 mL某标准溶液相当于某种被测组分的质量（g），单位g mL-1 滴定度是一种特殊的浓度表示方法 专门用来表示标准溶液的浓度 针对某种特殊的被测组分,4. 溶液浓度的表示方法,(1) 物质的量浓度，单位molL1或M,用AgNO3标准溶液滴定Cl-（沉淀滴定法） Ag+ + Cl- = AgCl 消耗了21.50 mL的AgNO3 若AgNO3的滴定度,则待测Cl-的质量,5. 滴定分析的计算,例2-1 计算0.02000 molL1 K2Cr2O7溶液对Fe2+的滴定度,解：,6Fe2+ + Cr2O72- +14 H+ = 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O,1 mL K2Cr2O7标准溶液相当于Fe2+的质量,例2-2 取钙盐溶液 25.00 mL，加入过量的Na2C2O4使钙离子以 CaC2O4 形式沉淀完全，过滤、洗涤后用 H2SO4 溶解沉淀，然后用 0.1000 mol/L KMnO4 标准溶液滴定生成的