基础化学--第十二章-滴定分析PPT课件

.,1,第十二章滴定分析,VolumetricAnalysis,.,2,内容提要,滴定分析原理分析结果的误差和有效数字酸碱滴定法酸碱指示剂滴定曲线和指示剂的选择酸碱滴定法的操作过程及应用,.,3,内容提要,氧化还原滴定法高锰酸钾法碘量法配位滴定法沉淀滴定法,.,4,教学基本要求,掌握酸碱指示剂的变色原理、变色点和变色范围；掌握酸碱滴定中指示剂的选择原则；掌握酸碱标准溶液的配制与标定的方法以及酸碱滴定结果的计算方法。熟悉滴定分析法的基本概念；熟悉一元弱酸、一元弱碱滴定的条件。熟悉一级标准物质的概念。了解多元酸多元碱分步滴定的条件。了解氧化还原滴定法、配位滴定法和沉淀滴定法及其应用。,.,5,第一节滴定分析原理,滴定分析(titrimetricanalysis)又称容量分析(volumetricanalysis)容量分析化学分析重量分析光分析仪器分析电分析色谱分析,.,6,第一节滴定分析原理,一、滴定分析的基本概念标准溶液(standardsolution)试样(sample)化学计量点(stoichiometricpoint)滴定终点(endpointoftitration)指示剂(indicator)滴定误差(titrationerror),.,7,试样,被测定物质,滴定剂,标准溶液,已知准确浓度的溶液,计量点,pH、计量表示,指示剂颜色变化、沉淀产生,滴定误差,滴定终点,NaOH+HClNaCl+H2O计量点pH=7指示剂酚酞pH:8.0-9.6,滴定,第一节滴定分析原理,.,8,第一节滴定分析原理,一、滴定分析的基本概念（被测定物质）（已知准确浓度的溶液）试样标准溶液计量点Na2CO3+HCl滴定误差滴定剂滴定终点指示剂NaOH+HClNaCl+H2O滴定误差计量点pH=7指示剂酚酞pH:8.0-9.6,.,9,第一节滴定分析原理,二、滴定分析反应的条件和要求反应必须按化学计量关系完成，而且进行完全（要求达到99.9以上）。反应必须迅速完成。对于速率较慢的反应，有时可通过加热或加催化剂等方法来加速。无副反应发生或可采取适当方法消除副反应。必须有比较简便可靠的方法确定滴定终点。,.,10,第一节滴定分析原理,三、滴定分析的类型和一般过程按滴定方式分类有以下四种方法：直接滴定返滴定法间接滴定法置换滴定法,.,11,第一节滴定分析原理,三、滴定分析的类型和一般过程按化学反应类型分类有以下四种方法：酸碱滴定法氧化还原滴定法配位滴定法沉淀滴定法,.,12,第一节滴定分析原理,三、滴定分析的类型和一般过程滴定分析的一般过程标准溶液的配制直接法（一级标准物质）间接法标准溶液的标定被测物质含量的测定,.,13,第一节滴定分析原理,三、滴定分析的类型和一般过程作为一级标准物质必须具备下列条件：试剂成分应与它的化学式完全符合纯度高（主成分含量99.9）性质稳定反应按化学计量关系进行，无副反应发生最好有较大的摩尔质量,.,14,第一节滴定分析原理,四、滴定分析的计算滴定分析中，标准溶液A与分析组分B发生定量反应AA+BBDD+EE达到计量点时，A与B的物质的量和化学计量数有下列定量关系,.,15,第二节分析结果的误差,一、误差产生的原因和分类系统误差方法误差仪器误差和试剂误差操作误差偶然误差过失,.,16,第二节分析结果的误差,二、分析结果的评价误差与准确度准确度(accuracy)是指测定值(x)与真实值(T)符合的程度，准确度的高低用误差(error)来衡量。绝对误差(E)E=x-T相对误差(Er)Er=100,.,17,第二节分析结果的误差,二、分析结果的评价偏差与精密度精密度(precision)是指几次平行测定结果相互接近的程度，精密度用偏差(deviation)来衡量。绝对偏差(d)是某单次测定值(x)与多次测定的算术平均值()的差,.,18,第二节分析结果的误差,二、分析结果的评价偏差与精密度绝对平均偏差()相对平均偏差(),.,19,第二节分析结果的误差,二、分析结果的评价偏差与精密度标准偏差(s),.,20,第二节分析结果的误差,例：对某溶液浓度进行了4次测定,结果分别为：0.2041,0.2049,0.2039,0.2043mol/L。求其平均偏差和相对平均偏差。解：,.,21,第二节分析结果的误差,三、提高分析结果准确度的方法避免系统误差方法选择仪器校准空白试验对照试验减小偶然误差增加平行测定次数,.,22,第三节酸碱滴定法,一、酸碱指示剂酸碱指示剂的变色原理能借助其颜色的变化来表示溶液酸碱性的物质称为酸碱指示剂(acid-baseindicator)。酸碱指示剂一般是有机弱酸或弱碱，其共轭酸碱因结构不同而具有不同颜色。当溶液的pH变化时，指示剂得失质子，酸型和碱型相互转变，从而引起颜色变化。,.,23,第三节酸碱滴定法,一、酸碱指示剂酸碱指示剂的变色原理甲基橙：,.,24,第三节酸碱滴定法,一、酸碱指示剂酸碱指示剂的变色原理酚酞：,.,25,第三节酸碱滴定法,一、酸碱指示剂酸碱指示剂的变色范围和变色点(酸式色)(碱式色),.,26,第三节酸碱滴定法,一、酸碱指示剂酸碱指示剂的变色范围和变色点,.,27,第三节酸碱滴定法,一、酸碱指示剂酸碱指示剂的变色范围和变色点指示剂的理论变色范围,.,28,第三节酸碱滴定法,一、酸碱指示剂酸碱指示剂的变色范围和变色点指示剂的理论变色点,.,29,第三节酸碱滴定法,.,30,第三节酸碱滴定法,二、滴定曲线和指示剂的选择强酸、强碱的滴定以0.1000molL-1NaOH滴定0.1000molL-1HCl20.00mL为例滴定前H+0.1000molL-1pH1.00滴定开始至计量点前，如当滴入NaOH溶液19.98mLH+5.0l0-5molL-1pH4.30,.,31,第三节酸碱滴定法,二、滴定曲线和指示剂的选择强酸、强碱的滴定以0.1000molL-1NaOH溶液滴定0.1000molL-1HCl20.00mL为例计量点时pH7.00计量点后，如当滴入NaOH溶液20.02mLOH-5l0-5molL-1pOH4.3pH9.7,.,32,第三节酸碱滴定法,0.1000molL-1NaOH滴定0.1000molL-1HCl20.00mL的滴定曲线,.,33,第三节酸碱滴定法,指示剂的选择指示剂的变色范围部分或全部处于突跃范围内，都可以成为指示滴定终点的指示剂(实际工作中还需考虑人视觉对颜色变化的敏感度),（a）0.1000molL-1NaOH溶液滴定0.1000molL-1HCl溶液20.00mL（b）0.1000molL-1HCl溶液滴定0.1000molL-1NaOH溶液20.00mL,.,34,第三节酸碱滴定法,突跃范围与浓度的关系(1)：pH3.3l0.7(2)：pH4.39.7(3)：pH5.38.7浓度愈大,突跃范围愈大.合适的浓度:0.10.5molL-1,用（1）1.000molL-1（2）0.1000molL-1（3）0.01000molL-1NaOH溶液滴定相应浓度的HCl溶液,.,35,第三节酸碱滴定法,一元弱酸、弱碱的滴定强碱滴定一元弱酸以0.1000molL-1NaOH滴定0.1000molL-1HAc20.00mL为例突跃范围处于碱性区域：指示剂的选择依据,.,36,第三节酸碱滴定法,滴定突跃与弱酸强度的关系Ka愈大,突跃范围愈大；Ka愈小,突跃范围愈小。当Ka104(或Kbi/Kbi+1104)才能进行分级滴定。,.,40,第三节酸碱滴定法,二、滴定曲线和指示剂的选择多元酸和多元碱的滴定例如用0.1000molL-1HCl滴定0.05000molL-1Na2CO3，滴定反应分二步进行：第一计量点时，第二计量点时，,.,41,第三节酸碱滴定法,多元酸和多元碱的滴定用0.1000molL-1HCl滴定0.05000molL-1Na2CO3的滴定曲线,.,42,第三节酸碱滴定法,三、酸碱标准溶液的配制标准溶液的配制直接配制法间接配制法酸标准溶液：HCl和H2SO4，HCl溶液常用标定HCl溶液：无水碳酸钠(Na2CO3)或硼砂(Na2B4O710H2O)；碱标准溶液：NaOH和KOH，NaOH常用标定NaOH溶液：草酸(H2C2O42H2O)或邻苯二甲酸氢钾(KHC8H4O4),.,43,第三节酸碱滴定法,四、酸碱滴定法的应用乙酰水杨酸(C9H8O4)（阿斯匹林）含量的测定,.,44,第三节酸碱滴定法,三、酸碱滴定法的操作过程及应用称取0.4122g乙酰水杨酸样品，加20mL乙醇溶解后，加2滴酚酞指示剂，在不超过10的温度下，用0.1032molL-1NaOH标准溶液进行滴定。滴至终点时消耗21.08mLNaOH溶液，计算该样品中乙酰水杨酸的质量分数。解n(C9H8O4)n(NaOH)c(NaOH)V(NaOH),.,45,第四节氧化还原滴定法,氧化还原滴定法(oxidation-reductiontitration)是以氧化还原反应为基础的滴定分析方法。满足下列要求的反应才能用于氧化还原滴定。被滴定物质须处于适合的氧化态或还原态。反应须定量进行，平衡常数足够大，K106，若电子转移数n=1，一般要求E0.4V。必须有较快的反应速率。必须有适合的指示剂指示滴定终点。,.,46,第四节氧化还原滴定法,一、高锰酸钾法MnO4-8H+5e-Mn2+4H2OMnO4-/Mn2+1.491V应以H2SO4调节酸度，H2SO4的适宜浓度为0.51molL-1。避免以下副反应MnO4-2H2O3e-MnO24OH-,.,47,第四节氧化还原滴定法,一、高锰酸钾法应用举例KMnO4溶液的标定常用的一级标准物质有：Fe、Na2C2O4（常用）、(NH4)2C2O4、(NH4)2SO4FeSO46H2O等，反应为2KMnO4+5Na2C2O4+8H2SO4MnSO4+10CO2+K2SO4+5Na2SO4+8H2O滴定条件加热（90草酸分解）自催化剂：Mn2+酸性介质：H2SO4（0.51molL-1，1molL-1，KMnO4分解）指示剂：过量KMnO4,.,48,第四节氧化还原滴定法,一、高锰酸钾法应用举例市售双氧水中H2O2含量的测定2KMnO4+5H2O2+3H2SO42MnSO4+K2SO4+5O2+8H2O滴定条件自催化剂：Mn2+酸性介质：H2SO4（0.51molL-1）指示剂：过量KMnO4,.,49,第四节氧化还原滴定法,二、碘量法直接碘量法（碘滴定法）：标准电极电位比(I2/I-)低的还原性物质适用，即直接用I2标准溶液滴定。I2+2e2I-=0.5355V间接碘量法（滴定碘法）：标准电极电位比(I2/I-)高的氧化性物质适用，先使其与过量I-作用，使部分I-被定量的氧化成I2，然后用Na2S2O3标准溶液滴定所生成的I2量。I22S2O32-2I-S4O62-,.,50,第四节氧化还原滴定法,二、碘量法应用举例碘标准溶液标定：常用Na2S2O3标准溶液标定，或用一级标准物质As2O3（砒霜，剧毒）标定I2+2Na2S2O32NaI+Na2S4O6硫代硫酸钠标准溶液的标定：可用碘标准溶液或一级标准物质K2Cr2O7标定K2Cr2O7+6KI+14HCl2CrCl3+3I2+8KCl+7H2OI2+2Na2S2O32NaI+Na2S4O6,.,51,第四节氧化还原滴定法,二、碘量法直接碘量法测定维生素C的含量滴定条件：HAc酸性介质进行n(C6H8O6)=n(I2),.,52,第四节氧化还原滴定法,二、碘量法用间接法测定次氯酸钠含量NaClO+2HClCl2+NaCl+H2OCl2+2KII2+2KClI2+2Na2S2O32NaI+Na2S4O6计量关系：n(NaClO)=n(Cl2)=n(I2)=n(2Na2S2O3),.,53,第五节配位滴定法,配位滴定法(complexometrictitrations)是以配位化学反应为定量基础的滴定分析法利用多齿配体与金属离子间的作用所进行的滴定分析方法称为螯合滴定法(chelatometrictitration)，常用的螯合剂是乙二胺四乙酸二钠盐(Na2H2Y)，它与乙二胺四乙酸一起，称为EDTA，故又称EDTA滴定法。,.,54,第五节配位滴定法,EDTA滴定反应的特点是：形成的螯合物十分稳定金属与EDTA总是以1:1螯合M+Y=MYKS(MY)形成的螯合物易溶于水与无色金属原子结合可生成无色螯合物，与有色金属原子结合所生成的螯合物颜色更深。,.,55,第五节配位滴定法,一、滴定时干扰因素的控制MY的稳定性除决定于KS外，还与溶液酸度有关。,.,56,第五节配位滴定法,一、滴定时干扰因素的控制溶液中其它金属离子的影响：M（非待测）+Y=MY调节溶液pH、或加入掩蔽剂等方式排除干扰。溶液中其它配体的影响：L+M(待测)=ML可通过调节溶液pH或其他方法控制配位效应的影响。,.,57,第五节配位滴定法,二、滴定终点的判断金属指示剂(metallochromicindicator)是一类能与金属离子形成有色配合物的水溶性有机染料。金属指示剂必须具备下列条件：配合物的(MIn)颜色与未配位时明显不同；MIn有足够的稳定性，KS(MIn)104；MIn的稳定性应比MY差，KS(MY)/KS(MIn)102。,.,58,第五节配位滴定法,二、滴定终点的判断常用金属指示剂：铬黑T、钙红指示剂、二甲酚橙等以铬黑T为例，铬黑T为弱酸性偶氮染料，用NaH2In表示。,.,59,第五节配位滴定法,二、应用举例EDTA标准溶液的标定：一级标准物质：Zn、ZnO、ZnSO4、CaCO3、MgCO37H2O指示剂：铬黑T缓冲液：NH3-NH4Cl（pH=10）EDTA标准溶液常用浓度：0.010.05molL-1,.,60,第五节配位滴定法,二、应用举例1.含钙药物（CaCl2、乳酸钙和葡萄糖酸钙）中Ca2+含量的测定指示剂：铬黑T缓冲液：NH3-NH4Cl（pH=10）,.,61,第五节配位滴定法,二、应用举例2.水的总硬度(Ca2+和Mg2+总浓度)测定指示剂：铬黑T缓冲液：NH3-NH4Cl（pH=10）配合物稳定性顺序：CaY2-MgY2-MgIn-CaIn-,.,62,第六节沉淀滴定法,沉淀滴定(precipitationtitration)的化学定量基础是沉淀反应，多见测定卤素离子及SCN-等类卤素离子的银盐沉淀反应，故又称为银量法。除了直接测定这些离子含量外，还可间接测定经过预处理能够释放出上述离子的有机物的含量以及测定Ag+的含量。例如人体血清、饮用水中Cl-的测定以及一些药物中卤素的测定。常用的银量法沉淀滴定又依其所用的指示剂不同，分为莫尔(Mohr)法、佛尔哈德法(Volhard)和法扬司(Fajans)法。,.,63,第六节沉淀滴定法,一、Mohr法Mohr法通常以AgNO3为滴定剂标准溶液，K2CrO4为指示剂，在中性或弱酸性（pH6.510.5）条件下测定Cl-和Br-。滴定反应：Ag+(aq)+Cl-AgCl(s)指示剂反应：2Ag+