第四章--配位滴定法.doc

第四章 配位滴定法【教学分析】本章主要介绍配位滴定法的基本概念。重点介绍了EDTA配位滴定法的原理以及滴定剂EDTA与金属离子配位具有的特点和酸度对配位滴定的影响。介绍了金属指示剂指示EDTA配位滴定终点的原理。并通过标准溶液的配制和工业用水中Ca2、Mg2总量的测定等介绍了EDTA配位滴定法的应用。学生在学习酸碱指示剂的基础上，又引入了金属指示剂，它的作用原理是教学的难点，好多同学很难接受。实验中，我们要通过具体实验现象，让学生真正明白反应的实质何在。进一步让学生形成“现象本质性质用途”的规律。【教学目的】1.掌握配位滴定法和金属指示剂的基本概念。 2.了解EDTA配位剂的性质。 3.了解酸度对EDTA配位滴定的影响。 4.掌握配位滴定确定化学计量点的方法。 5.掌握工业用水中钙、镁离子总量的测定。 6.掌握EDTA配位滴定法的原理和金属指示剂的作用原理。7.掌握EDTA标准溶液的配制和标定。【教学重点、难点】1.酸度对EDTA配位滴定的影响。 2.水中钙、镁离子总量的测定。 3.配位滴定确定化学计量点的方法。 4.EDTA标准溶液的配制和标定。【教学方法和手段】讲授、演示与实验结合。【总课时】10课时。【教学过程及板书设计】4-1 概述【板书】一、配合物【板书】1.配合物：由一定数量的配体（阴离子或分子）通过配位键结合于中心离子（或中性原子）周围而形成的跟原来组分性质不同的分子或离子。 如：Cu(NH3)4SO4、K3Fe(CN)6。【板书】2.配离子：由过渡元素简单阳离子和中性分子或阴离子结合而成的复杂离子。如：Cu(NH3)42、Fe(CN)63。【板书】3.现以Cu(NH3)4SO4为例说明络合物的组成。中心离子：Cu2+；配位体：NH3；配位数：4；内界：Cu(NH3)42；外界：SO42。内界和外界由离子键结合，中心离子和配位体以配位键结合。【板书】二、配位平衡在配合物的溶液中，存在着解离与配位的平衡。Ag(CN)2Ag2CN K稳= K不稳【板书】三、配位滴定法【板书】1.定义：利用配合物的形成和解离反应进行的滴定。【板书】2.配位滴定反应应该具备的条件：反应完全，生成的配合物稳定性高，一般稳定常数大于108。配位数要固定。 反应速度要快。 终点便于确定。3.配位剂：多选用有机配位剂，有多个原子提供孤电子对，形成多个配位键，空间构型为环状结构（螯合物）。4.EDTA分子中的两个氨基氮和四个羧基氧均可给出电子对与金属离子形成六个配位键，组成多个五元环结构的螯合物。该螯合物的特点：普遍性。（EDTA能与几十种金属离子配位）组成一定，除少数高价金属离子外，一般都形成M：Y4-=1：1的螯合物。稳定性强 易溶于水4-2 EDTA配位滴定法利用配位剂EDTA与金属离子进行配位反应的滴定法。【板书】一、乙二胺四乙酸及其二钠盐【板书】1.乙二胺四乙酸：常用H4Y表示，简称EDTA 或EDTA酸，在水中的溶解度较小，不易选为配位滴定的滴定剂。 HOOCCH2 CH2COOH N-CH2- CH2-N HOOCCH2 CH2COOH 【板书】2.乙二胺四乙酸二钠盐：简称EDTA 或EDTA二钠盐，简写成Na2H2Y2H2O。在水中的溶解度较大，能与许多不同价态的金属离子配位，并能形成1：1的稳定配合物，该配合物的稳定性用K稳或lgK稳表示。【板书】二、EDTA与金属离子配位具有的特点1.配位广泛：几乎与所有的金属离子形成配合物。2.配位比简单：无论金属离子为几价，均按1：1配位。3.配合物的稳定性好：五元环、六元环。 4.终点便于确定，大多数配合物无色。 5.配合物易溶于水。【板书】三、酸度对EDTA配位滴定的影响【板书】1.EDTA是一个四元弱酸，在水溶液中存在五种形体，随着PH值的不同，五种形体所占比例也不同，具体如下：PH值2.02.02.672.676.166.1610.2610.26主要存在形体H4YH3YH2Y2HY3Y4【板书】其中：Y4最容易与金属离子直接配合，PH值越大，Y4占的比例越大，EDTA的配位能力越强，形成的配合物越稳定。2.EDTA的浓度是各种形体浓度的总和：Y总H4YH3YH2Y2HY3+Y43.滴定不同金属离子所允许的PH值范围：不是PH值越大越好，应根据不同的金属离子而确立不同的PH值范围来进行滴定。4.溶液的酸度会随配位反应的进行不断提高，改变滴定条件，不利于配位反应的进行，必须加入适当的缓冲溶液，以保证滴定过程自始至终溶液的PH值恒定。4-3 金属指示剂（In）【板书】一、定义 利用一种能与金属离子生成有色配合物的有机染料来指示滴定过程中金属离子浓度变化的显色剂。【板书】二、作用原理金属指示剂也是一种有机配位剂，它与金属离子（M）生成的有色配合物（MIn）的颜色与指示剂游离态（In）的颜色不同，用EDTA（Y）作滴定剂滴定金属离子（M）到达滴定终点时，由于EDTA就会夺取配合物（MIn）中的金属离子（M），而置换出金属指示剂，使溶液由B色转为A色来指示滴定终点。M In MIn lgK稳MY lgK稳MIn Y MIn MY + In (A色) （B色） （B色） (A色) 即金属指示剂的特点：一是配位，二是显色。【板书】三、金属指示剂必备条件1.在滴定的PH值范围内，金属指示剂配合物的颜色必须与指示剂本身的颜色有明显的区别，以便于终点的确定。（In与MIn的颜色差别明显）2.金属指示剂配合物必须有一定的稳定性，并且KMIn还要小于KMY。3.指示剂要有一定的选择性。4.反应灵敏迅速。5.指示剂应稳定，易溶与水，便于储存和使用。【板书】四、常用的金属指示剂1.铬黑T：简称BT或EBT，用NaH2In表示，偶氮燃料，黑褐色粉末，有金属光泽，终点溶液由酒红色变为纯蓝色，适宜的PH值范围是9.010.5。2.二甲酚橙：简称XO，终点溶液由红紫色变为黄色，只能在PH值小于6.3的酸性溶液中使用。3.钙指示剂：简称NN或钙红， 偶氮燃料，紫黑色粉末，终点溶液由红色变为纯蓝色，适宜的PH值范围是1213。4.PAN：适宜的PH值范围是1.912.2，本身呈黄色，与金属离子的配合物为红色。4-4 EDTA配位法的应用【板书】一、标准溶液的配制和标定【板书】1.配制：称取EDTA二钠盐Na2H2Y2H2O配制所需浓度的溶液，保存在聚乙烯塑料瓶中。【板书】2.标定：基准物质有金属锌、ZnO、CaCO3 或MgSO47H2O 等。准确吸取一定体积的锌标准溶液，加PH=10的NH3-NH4Cl 缓冲溶液，以铬黑T 为指示剂，用EDTA滴至酒红色变为纯蓝色为终点。 C(EDTA)=【板书】二、水中钙镁含量的测定 钙镁含量的测定在土壤，灌溉水、饲料、动植物体分析中都有广泛应用。【板书】1.钙镁总量的测定准确移取水样VmL，用NH3-NH4Cl缓冲溶液将水样调至PH=10，以铬黑T为指示剂，用EDTA标准溶液滴定至酒红色变为纯蓝色为终