三节定量分析基础PPT课件.pptVIP

第三章定量分析基础 3 1分析化学的任务和作用3 2分析方法的分类3 3定量分析的一般过程3 4滴定分析法概述3 5误差和数据处理 2020 1 7 1 基本要求 1 了解滴定分析的基本概念及分类 了解滴定分析对化学反应的要求及滴定分析的方式 2 掌握标准溶液的配制 熟悉溶液浓度的表示方法 掌握滴定分析结构的计算 2020 1 7 2 3 4滴定分析法概述 一 滴定分析法的特点二 滴定分析法对化学反应的要求和滴定方式三 基准物质和标准溶液四 溶液浓度的表示方法五 活度和活度系数六 滴定分析结果的计算 2020 1 7 3 一 滴定分析法的特点 滴定分析法 将一种已知准确浓度的滴定剂 即标准溶液 滴加到被测物质的溶液中 直到所加的滴定剂与被测物质按一定的化学计量关系反应为止 然后依据所消耗标准溶液的浓度和体积 计算被测物质的含量 滴加标准溶液的操作过程称为滴定 滴加的标准溶液与待测组分恰好反应完全的这一点 称为化学计量点 在化学计量点时 往往没有外部特征为我们所察觉 所以一般必须借助于指示剂的变色来确定 在滴定时 指示剂刚好发生变化的转变点称为滴定终点 实际分析操作中滴定终点与理论上的化学计量点往往不能恰好符合 由此而引起的误差称为终点误差 2020 1 7 4 滴定分析法的特点 操作简便 快速 所用仪器设备又很简单 测定结果的准确度也很高 在一般情况下相对误差为2 左右 因此 在科研和生产中滴定分析法应用得较为广泛 2020 1 7 5 反应定量完成 即反应按一定的反应式进行 2 无副反应 3 反应完全 99 9 4 反应速度快 5 有比较简便的方法确定反应终点 二 滴定分析法对化学反应的要求和滴定方式 2020 1 7 6 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 硫代硫酸钠溶液滴定重铬酸钾溶液时加入过量碘化钾 滴定分析法分类 2020 1 7 7 1 直接滴定法 用标准溶液直接滴定被测物质 直接滴定法是滴定分析法中最常用和最基本的滴定方式 2 返滴定法 由于反应较慢或反应物是固体 加入相当的滴定剂的量但反应不能立即完成 这时可以先加过量滴定剂 待反应完成后 用另一种标准溶液滴定剩余的滴定剂 有时采用返滴定法是由于某些反应没有合适的指示剂 2020 1 7 8 如硫代硫酸钠不能直接滴定重铬酸钾及其它氧化剂 因氧化剂将S2O32 氧化为S4O62 或SO42 没有确定的计量关系 故不能直接滴定 但在酸性的K2Cr2O7溶液中加入过量KI 反应产生的I2则可用Na2S2O3溶液滴定 4 间接滴定法 不能与滴定剂直接反应的离子 可以通过另外的反应间接地测定 如氧化还原法测定钙 将Ca2 沉淀为CaC2O4后 用H2SO4溶解 然后用KMnO4标准溶液滴定Ca2 结合的C2O42 从而间接地测得钙的含量 3 置换滴定法 对于没有定量关系或伴有副反应的反应 可以先用适当的试剂与待测物反应 转换成一种能被定量滴定的物质 然后再用适当的标准溶液进行滴定 2020 1 7 9 1 基准物标准溶液的浓度通过基准物来确定 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 Na2C2O4 H2C2O4 2H2O Na2B4O7 10H2O CaCO3 NaCl Na2CO3 三 标准溶液和基准物 2020 1 7 10 2 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 2020 1 7 11 间接配制 有些物质 由于不易提纯 组成不定或容易分解等原因 不能直接配制标准溶液 则应采用间接法 或称标定法 步骤 1 配制溶液 配制成近似所需浓度的溶液 2 标定 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 例如 需要0 1mol L 1标准盐酸溶液时 先配成浓度大约0 1mol L 1的盐酸溶液 然后用基准碳酸钠或氢氧化钠标准溶液标定 即可求得盐酸溶液的准确浓度 2020 1 7 12 2020 1 7 13 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 四 溶液浓度的表示方法 2020 1 7 14 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 2020 1 7 15 五 活度和活度系数 活度 离子在化学反应中起作用的有效浓度 活度与浓度的比值称为活度系数 用表示 如果以 代表离子的活度 c代表其浓度 则活度系数为 或活度系数的大小表示溶液中离子间作用力影响的大小 因此它不仅与溶液中离子的总浓度有关 还与离子的电荷数有关 时 是将实际溶液作为理想溶液处理 2020 1 7 16 1 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 nBcA VA a b cB VB 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 六 滴定分析结果的计算 溶液稀释的计算中 溶液稀释后 浓度虽然降低 但所含溶质的物质的量没有改变 所以c1V1 c2V2c1 V1 稀释前溶液的浓度和体积 c2 V2 稀释后溶液的浓度和体积 2020 1 7 17 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 Al 2 返滴定 涉及到两个反应 2020 1 7 18 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 3n BrO3 n I2 2020 1 7 19 例 氧化还原法测钙 2MnO4 5C2O42 16H 2Mn2 10CO2 8H2O Ca2 CaC2O4 过滤 洗涤 酸解 C2O42 滴定 n Ca2 n C2O42 5 2n MnO4 2020 1 7 20 2 有关被测组分含量的计算 aA bB cC dDnA nB a b nA a b nBcA VA a b nBmB nB MB 即可求得被测物的质量mB 若称取试样的质量为G 测得被测物的质量为m 则被测物在试样中的百分含量x为 x m G 100于是 2020 1 7 21 3 计算示例 例 22 59mLKOH溶液 能中和纯草酸 H2C2O4 2H2O 0 3000g 求该KOH溶液的浓度 解 滴定反应为 H2C2O4 2OH C2O42 2H2O所以n KOH 2n H2C2O4 2H2O n H2C2O4 2H2O m H2C2O4 2H2O M H2C2O4 2H2O c KOH n KOH V KOH 2n H2C2O4 2H2O V KOH 2m H2C2O4 2H2O M H2C2O4 2H2O V KOH 2 0 3000g 126 1g mol 1 22 59 10 3L 0 2106mol L 1 2020 1 7 22 例 已知某KMnO4标准溶液的浓度为0 02010mol L 1 试计算此标准溶液的滴定度 解 滴定反应是5Fe2 MnO4 8H 5Fe3 Mn2 4H2On Fe2 5n MnO4 n Fe2 2n Fe2O3 n Fe2O3 2 5n MnO4 TFe2O3 KMnO4 m Fe2O3 V MnO4 2 5n MnO4 M Fe2O3 V MnO4 2 5c MnO4 V MnO4 10