《工学滴定分析》PPT课件.ppt

第三章滴定分析法概论 3 1滴定分析法简介 3 2标准溶液浓度的表示方法 3 3标准溶液的配制和浓度的标定 3 4滴定分析中的计算 那么水的硬度过高会对我们的生活带来什么危害呢 1长期饮用高硬度的水 会引起心血管 神经 泌尿造血等系统的病变 2烧开的水口感差 且常常造成壶底结垢 严重影响饭菜的味道和质量 3沐浴时 头发 皮肤常有干涩 发紧的感觉 伤害皮肤加速衰老 4洗涤衣物时 浪费洗涤剂 且衣物不易洗净 洗后的衣物发脆发硬 并残存有洗涤剂的味道 5餐具 洁具上常常会出现水渍 斑点 需要经常清洗 水池甚至墙壁上出现水垢等 6热水器随着使用时间的增加而热效率降低 这也是因为积存的水垢增加了 不仅浪费能源还形成了不安全隐患 例1 水总硬度的测定 取水样100mL于250mL锥形瓶中 加入5mL1 1三乙醇胺 若水样中含有重金属离子 则加入1mL2 Na2S溶液掩蔽 5mL氨性缓冲溶液 少量铬黑T EBT 指示剂 0 02mol L 1EDTA标准溶液滴定至溶液由酒红色变为纯蓝色 即为终点 滴定前 滴定中 Ca2 Mg2 In Ca2 Mg2 MgIn Y 终点时 Ca2 MgY MgIn Y Ca2 Mg2 MgIn 酒红色 CaY MgY Mg2 MgIn 酒红色 纯蓝色 CaY MgY Mg2 MgIn 果蔬中维生素C含量的测定 准确称取样品约0 2g于锥形瓶中 加新沸放冷的蒸馏水100mL与稀醋酸10mL使溶解 加淀粉指示剂1mL 立即用0 1mol L碘标准溶液 滴定液 滴定 至溶液显兰色并在30秒内不退 例2 维生素C含量的测定 实验原理 1 硫代硫酸钠标准溶液的配制和标定Cr2O72 14H 6I 3I2 2Cr3 7H2O2S2O32 I2 S4O62 2I 2 I2标准溶液直接滴定维生素CC6H8O6 I2 C6H6O6 2HI 常用滴定分析仪器 第三章滴定分析法概论 3 1滴定分析法使用滴定管将一种已知准确浓度的试剂溶液 标准溶液 滴加到待测物的溶液中 直到待测组分恰好完全反应为止 然后根据标准溶液的浓度和所消耗的体积 算出待测组分的含量 传统分析方法 适用于常量分析 滴定分析法 又称容量分析法 标准溶液 标准溶液 待测溶液 被测物质 指示剂 化学计量关系 酸碱滴定法 络合滴定法氧化还原滴定法 沉淀滴定法 3 2滴定分析基本术语 滴定 Titration 滴加标准溶液的操作过程 化学计量点 Stoichiometricpoint 滴加标准溶液与待测组分恰好完全反应之点 也就是理论终点 A与B按化学计量关系恰好反应完全 指示剂 Indicator 滴定分析中能发生颜色改变而指示终点的试剂终点 Endpoint 指示剂变色之点 终点误差 Errorofendpoint 实际分析操作中指示剂变色点与化学计量点之间的差别 3 3滴定分析法特点 简便 快速 适于常量分析准确度高 相对误差较小 0 2 应用广泛 滴定分析的操作过程 滴定分析的操作过程包括三个步骤 1 标准溶液的配制2 标准溶液的标定3 试样组分含量的测定 终点误差是滴定分析的主要误差来源之一 它的大小主要取决于滴定反应完全的程度和指示剂的选择是否适当 滴定分析的关键 如何选择适当的指示剂 尽可能使理论终点与滴定终点一致 降低或减少终点误差 3 4滴定分析法的分类 滴定分析法 水溶剂滴定 非水滴定 酸碱滴定 配位滴定 沉淀滴定 氧化还原滴定 酸碱滴定法 是以质子传递反应为基础的一种滴定分析法 主要用于测定酸碱物质的含量 酸滴定碱B H B HB 酸碱滴定法应用 铵态氮 蛋白质 纯碱的测定 络合滴定法 是以络合反应为基础的一种滴定分析法 主要用于测定金属离子的含量如EDTA滴定法 M Y MY 配位滴定法应用 水硬度的测定 氧化还原滴定法 是以氧化还原反应为基础的一种滴定分析法 主要用于测定氧化还原性物质的含量 沉淀滴定法 是以沉淀反应为基础的一种滴定分析法 如银量法 Ag Cl AgCl 白 氧化还原滴定法应用 铁 有机质 COD Vc 铜量的测定 可溶性氯化物中氯的测定 例如天然水中氯含量的测定 饲料中氯含量的测定等 沉淀滴定法应用 3 5滴定分析反应的条件和滴定方式 3 5 1滴定分析反应的条件反应必须具有确定的化学计量关系反应定量地完成 99 9 反应速度要快无副反应能用比较简便的方法确定滴定终点 3 5 2滴定方式 1 直接滴定法 涉及一个反应 完全满足滴定分析反应的条件可用直接滴定法滴定剂与被测物之间的反应式为 aA bB cC dD滴定到化学计量点时 a摩尔A与b摩尔B作用完全如HCl标准溶液滴定等量NaOH溶液或NaOH溶液 等量HAc 例如 NaOH HCl NaCl H2O 适用 符合滴定分析对化学反应的要求 2 返滴定法 先准确加入过量标准溶液 使与试液中的待测物质或固体试样进行反应 待反应完成以后 再用另一种标准溶液滴定剩余的标准溶液的方法 适用于反应较慢或难溶于水的固体试样 如EDTA滴定Al3 NaOH标准溶液测定CaCO3 返滴定法 例 Al3 一定过量EDTA标液剩余EDTAZn2 标液 EBT返滴定n EDTA 总 n EDTA 过量 n Al c V EDTA 总 c V Zn c V Al 返滴定法 例 固体CaCO3 一定过量HCl标液剩余HCl标液NaOH标准溶液返滴定 例如 CaCO3 s 2HCl 过量 CaCl2 H2O CO2 NaOH HCl 剩余 NaCl H2O 返滴定法 例 Cl 一定过量AgNO3标准溶液剩余AgNO3标准溶液NH4SCN标准溶液Fe3 指示剂返滴定淡红色 Fe SCN 2 3 间接滴定法通过另外的化学反应 以滴定法定量进行 适用于不能与滴定剂起化学反应的物质 例 Ca2 CaC2O4沉淀H2SO4C2O42 KMnO4标液间接测定 例 KMnO4法测Ca2 Ca2 C2O42 过量 CaC2O4 过滤 洗涤后溶于H2SO4CaC2O4 2H Ca2 H2C2O4用标准KMnO4溶液滴定5H2C2O4 2MnO4 6H 2Mn2 10CO2 8H2O 间接滴定法 如氧化还原法测定Pb2 Pb2 CrO42 PbCrO4HClCr2O72 Cr2O72 14H 6Fe2 2Cr3 6Fe3 H2O 4 置换滴定法先用适当试剂与待测物质反应 定量置换出另一种物质 再用标准溶液去滴定该物质的方法 适用于无明确定量关系的反应 Na2S2O3 K2Cr2O7S4O62 SO42 无定量关系K2Cr2O7 过量KI定量生成I2Na2S2O3标液淀粉指示剂深蓝色消失 Cr2O72 6I 过量 14H 2Cr3 3I2 7H2O2S2O32 I2 2I S4O62 标准溶液 3 6标准溶液 1 定义 2 用途 用于测定被测物质含量 所谓标准溶液 就是指已知准确浓度的溶液 在滴定分析中 不论采取何种滴定方法 都离不开标准溶液 否则就无法计算分析结果 常量组分测定中 标准溶液的浓度一般为0 01 1mol L 1 微量组分的测定 标准溶液的浓度为0 001mol L 1 已知准确浓度的溶液 3 6 1标准溶液配制 在滴定分析中 所得的分析结果是标准溶液的浓度和其体积决定的 如何准确的配制标准溶液和标定标准溶液 关系到分析结果的准确 两种方法 1 直接配制法直接准确称取基准物质或优级纯物质 溶解后用容量瓶配制 定容 直接配制法 称取基准物质 溶解 定容 1 物质必须具有足够的纯度 99 9 2 物质组成与化学式应完全符合 3 稳定 4 具有较大的摩尔质量 为什么 对基准物质的要求 常用的基准物有 无水Na2CO3 KHC8H4O4 Na2B4O7 10H2OCaCO3K2Cr2O7 NaC2O4 H2C2O4 2H2ONaCl 基准物质 组成与化学式相同 纯度高 99 9 稳定 摩尔质量相对较大 酸碱滴定 络合滴定 氧化还原滴定 沉淀滴定 标定碱 KHC8H4O4 H2C2O4 2H2O 标定酸 Na2CO3 Na2B4O7 10H2O 标定EDTA Zn Cu CaCO3 标定氧化剂 As2O3 Na2C2O4 标定还原剂 K2Cr2O7 KIO3 标定AgNO3 NaCl 常用基准物质 基准物质称量溶解定量转移至容量瓶稀释至刻度 根据称量的质量和体积计算标准溶液的准确浓度 溶解 转移 洗涤 定容 摇匀 例 准确称取1 4710克K2Cr2O7基准物 溶于适量水后 完全转入250 00mL容量瓶中 加水稀释至刻度 问此K2Cr2O7标准溶液的浓度为多少 2 间接配制法 标定法 物质本身的浓度不固定 易挥发 易潮解 易吸湿 易吸收空气中的CO2或含有其它杂质 配制方法 粗略称取一定量的物质或量取一定体积的溶液配制成接近于所需浓度的溶液 标定法 称取物质 配制成适宜浓度 准确浓度 标定 间接配制 NaOH HCl EDTA KMnO4 Na2S2O3 I3 等 间接配制 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 配制浓度约为0 10mol L的NaOH溶和HCl溶液各500ml 计算所需NaOH的质量m cVMm NaOH 0 10 0 500 39 997 2 0 g 台秤称取 溶解后稀释至500ml c 浓HCl V 浓HCl c 稀HCl V 稀HCl V 浓HCl 0 1 500 12 4 2ml 用小量筒量取 缓缓地加入到200ml水中 稀释至500ml 间接法配制的溶液其准确浓度须用基准物质或另一标准溶液来测定 这种确定其浓度的操作 称为标定 准确称取 分析天平 一定量的基准物质 溶解 指示剂 用所需标定的溶液滴定到终点 1 用基准物质标定 2 与标准溶液进行比较 用已知准确浓度的标准溶液来确定另一标准溶液浓度的过程 象这种用标准溶液来测定待标定溶液准确浓度的操作过程叫做 比较 显然 这种方法不及直接标定的方法好 因为标准溶液的浓度不准确就会直按影响待标定溶液浓度的准确性 因此 标定时应尽量采用直接标定法 标定溶液浓度的有关计算两类计算问题 1 估算基准物的称取量 2 计算标定溶液的浓度 aA bB cC dD基准物标准溶液基本公式 mA MA a b CBVB 标定HCl时 选用哪一种基准物更合适 硼砂Na2B4O7 10H2OM 381 4g mol 1无水碳酸钠Na2CO3M 106 0g mol 1 酸碱滴定中 标准溶液浓度通常为0 1mol L 1 根据滴定剂消耗体积在20 30mL之间 可计算出称取试样量的范围 1 2 0 1 20 30 10 3 106 0 0 11 0 16g 1 2 0 1 20 30 10 3 381 4 0 38 0 57g 所以 选用硼砂Na2B4O7 10H2O作基准物更合适 可减小称量的相对误差 要求在标定时用去0 20mol L 1NaOH溶液20 25mL 问应称取基准试剂邻苯二甲酸氯钾 KHP 多少克 如果改用二水草酸作基准物质 又应称取多少克 解 1 KHP NaOH KNaP H2O 2 H2C2O4 2NaOH Na2C2O4 2H2O 18 用Na2B4O7 10H2O标定HCl溶液的浓度 称取0 4806g硼砂 滴定至终点时消耗HCl溶液25 20ml 计算HCl溶液的浓度 解 Na2B4O7 2HCl 5H2O 4H3BO3 2NaCl 17 标准溶液浓度的大小 如果标准溶液较浓 V耗小 测量误差大 如果标准溶液太稀 V耗大 测量费时 常用的标准溶液的浓度为 0 05 0 2mol L 而以0 1000mol L的溶液较多 在微量分析时也采用0 00100mol L的标准溶液的 分析结果的准确程度与标准溶液的浓度有关 标准溶液的浓度是否准确与标定有关 标定时应注意 1 标定最少应重复三次 误差应在0 1 0 2 2 用分析天平称取的重量不低于0 2克 3 被标定溶液或所使用的标准溶液的消耗量应不小于20ml 4 滴定体积 不应超出滴定管的容量 也不要滴过化学计量点 因为操作越复杂 所产生误差的机会就越多 2 6 2标准溶液浓度表示方法 1 物质量的浓度 单位体积溶液所含物质的量 应指明基本单元 原子 分子 离子 电子等 2 滴定度 TA 指每毫升标准溶液含有溶质的质量 TB A 指每毫升滴定剂 A 溶液相当于待测物 B 的质量 滴定剂的量浓度与滴定度的换算 例 THCl 0 003001g mL表示1mLHCl标液中含有0 003001gHClTHCl NaOH 0 003001g mL表示每消耗1mLNaOH标液可与0 003001gHCl完全反应 滴定度在滴定分析中的计算 式中 V 所消耗滴定液的体积 mL T 滴定度 g mL m 样品质量 g V T被测物质百分含量 100 m 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 通式 TA T a t cT MA 10 3 物质的量浓度与滴定度间的换算滴定度是指每毫升标准溶液所含溶质的质量 所以TA 1000为1L标准溶液中所含某溶质的质量 此值再除以某溶质 A 的 摩尔质量 MA 即得物质的量浓度 即TA 1000 MA cA或TA cA MA 1000例设HCl标准溶液的浓度为0 1919mol L 试计算此标准溶液的滴定度为多少 解 THCl 0 1919 36 46 1000 0 006997g ml Cr2O72 6Fe2 14H 2Cr3 6Fe3 7H2O 例试计算0 02000mol LK2Cr2O7溶液对Fe和Fe2O3的滴定度 同理可得 解 例如 有一高锰酸钾溶液 1毫升相当于0 005682g铁 则可表示为TKMnO4 0 005682g mL TKMnO4换算为物质的量浓度 0 02034mol L 换算方法如下 根据反应式MnO4 5Fe2 8H Mn2 5Fe3 4H2O化学计量点时nFe 5nKMnO4 标准溶液浓度的计算 液 液标定 用基准物标定 直接配制 V mL 3 7滴定分析结果的计算 3 7 1滴定分析计算依据 滴定分析法中要涉及到一系列的计算问题 如标准溶液的配制和标定 标准溶液和被测物质间的计算关系 以及测定结果的计算等等 滴定分析就是用标准溶液去滴定被测物质的溶液 按照反应物之间是按化学计量关系相互作用的原理 当滴定到计量点 化学方程式中各物质的系数比就是反应中各物质相互作用的物质的量之比 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 若被测物是溶液 其浓度和体积分别为c B 和V B 在计量点时用去浓度为c A 的滴定剂的体积为V A 则有 若被测物是固体 其质量和摩尔质量分别为m B 和M B 在计量点时用去浓度为c