5-兰州石化职业技术学院-石油化学工程系

兰州石化职业技术学院石油化学工程系，第二章滴定分析法概论，上一页，下一页，教学指导，滴定反应的条件和滴定方式，标准物质和标准溶液，标准溶液浓度的表示方法，滴定分析法的计算，兰州石化职业技术学院石油化学工程系，第二章滴定分析法概论，上一页， 下页教学目标为滴定反应条件和滴定方式掌握指示剂变色原理，变色区间为指示剂选择掌握滴定分析法计算重点和难点滴定反应条件和滴定方式指示剂选择滴定分析法，兰州石化职业技术学院石油化学工程系，第二章滴定分析法概论，上页，下页， 滴定分析法是将已知的正确浓度的试剂溶液即标准溶液通过滴定管滴到测定对象成分的溶液中，滴到标准溶液和测定对象成分完全定量反应为止。 此时，加入标准溶液的物质量满足测定成分的物质量和反应式的化学计量关系，根据标准溶液的浓度和消耗体积算出测定成分的含量。 这种分析方法称为滴定分析法。 滴下的溶液叫滴定剂，滴下溶液的操作过程叫滴定。 滴下的标准溶液与测定对象成分正好进行定量反应时的点称为化学量论点。 通常，利用指示药色的突变和仪器测试来判断化学量论点的到达，停止滴定操作的点称为滴定终点。 在实际的分析操作中滴定的终点和理论上的化学量论点不正确的情况很多，它们之间存在微小的差异，由此引起的误差称为终点误差。 兰州石化职业技术学院石油化工系，第二章滴定分析法概论，前页、下页、滴定分析法是分析化学的重要分析方法，常用于测定含量1%的常数成分。 该方法快速、简便、精度高，广泛应用于生产实际和科研。 滴定分析法主要包括酸碱滴定法、配位滴定法、氧化还原滴定法和沉淀滴定法等. 滴定反应的条件和滴定方式一、滴定反应的条件适用于滴定分析法的化学反应必须具备以下条件： (1)反应必须定量完成，即反应以一定的反应式完全进行，通常达到99.9%以上，不发生副反应。 这是定量计算的基础。 (2)对反应速度慢的反应，应采取适当措施提高反应速度。 兰州石化职业技术学院石油化学工程系，第二章滴定分析法概论，上一页，下一页，(3)可以用比较简便的方法确定滴定的终点。 满足上述要求的反应均可用于滴定分析。 二、滴定方式通过滴定法、置换滴定法、间接滴定法的应用，拓展了滴定分析的应用范围。 兰州石化职业技术学院石油化学工程系，第二章滴定分析法概论，上页，下页，标准物质和标准溶液一，标准物质可用于直接制备或标定标准溶液的物质，称为标准物质。 在实际应用中，大多数标准溶液首先调制成近似浓度，然后用基准物质标定正确的浓度。 基准物质应满足以下要求：基准物质，纯度99.9%，试剂性质稳定，物质组成应符合化学式，基准物质摩尔质量应尽可能大，兰州石化职业技术学院石油化学工程系，第二章滴定分析法概论，上页，下页，符合上述要求的物质称为基准物质。 滴定分析法中常用的基准物质为邻苯二甲酸氢钾(KHC8H4O4)、Na2B4O710H2O、无水Na2CO3、CaCO3、金属锌、铜、K2Cr2O7、KIO3、As2O3、NaCl等，如表2-1所示。 兰州石化职业技术学院石油化学工程系，第二章滴定分析法概论，前页，后页，兰州石化职业技术学院石油化学工程系，第二章滴定分析法概论，前页，后页，第二，制备标准溶液的方法一般有两种，直接法和间接法。 1 .直接法准确称量一定量的标准物质，溶解后定量转移到容量瓶中，加入蒸馏水稀释至一定刻度，充分摇匀。根据称量基准物的质量和容积瓶的容积计算正确的浓度。 2 .不符合间接法标准物质条件的试剂不能直接制备标准溶液，可采用间接法。 也就是说，首先调制出接近必要浓度的溶液，然后用基准物质或其他标准溶液确定其正确浓度。 例如，HCl易挥发，纯度不高，只能大致制备接近浓度的溶液，然后以无水碳酸钠为基准物质，确定HCl溶液的正确浓度。 兰州石化职业技术学院石油化学工程系，第二章滴定分析法概论，上页，下页，标准溶液浓度的表示方法1，物质的量及其单位-摩尔物质的量(n )的单位为摩尔(mol )，它是系统的物质的量，该系统所含的基本单位数等于0.012kgC-12的原子数。 基本单元可以是原子、分子、离子、电子和其他基本粒子，也可以是这些基本粒子的特定组合。 物质b的物质的量和质量的关系是：式中： mB物质的质量mB物质的摩尔质量。 (2-1)、兰州石化职业技术学院石油化学工程系、第二章滴定分析法概论、前页、后页、二、物质的量浓度标准溶液的浓度通常用物质的量浓度表示。 物质的量浓度简称为浓度，是指单位体积溶液中所含溶质的量。 物质b物质的量浓度式为：式中： cB物质的量浓度； nB物质的量V溶液的体积。 (2-2)，兰州石化职业技术学院石油化学工程系，第二章滴定分析法概论，前页，下页，根据式(2-2)，溶质的量由nB=cBV由式(2-1)将溶质的质量由mB=nBMB由式(2-3)代入上式，溶质的质量由mB=nBMB=cBVMB， 兰州石化职业技术学院石油化学工程系第二章滴定分析法概论，前页、下页、滴定度是指相当于滴定剂溶液1mL的测定物质的质量(单位为g )，用t测定物/滴定剂表示。 滴定度单位为gmL-1。 生产实际上，对大量试样进行某成分的例行分析，如果用t表示则方便，如果滴定消耗V(mL )标准溶液，则被测定物质的质量为：m=TV(2-5)，如果用氧化还原滴定分析用K2Cr2O7标准溶液测定Fe的含量，则TFe/KCrO=0.003489gmL-1， 想要测定试样中铁的含量的消耗滴定剂为24.75mL时，该试样所含的铁的质量有时为m=TV=0. 003489 GML-124.75 ml=0. 08635 g，滴定度可以用每1ml标准溶液所含的溶质的质量(单位为g )表示。 例如，TNaOH=0.0040gmL-1，即每1 ml NaOH标准溶液含有NaOH0.0040g。 该显示方法广泛应用于制备专用标准溶液。 兰州石化职业技术学院石油化学工程系，第二章滴定分析法概论，前页，后页，滴定分析法的滴定分析是用标准溶液滴定被测物质的溶液，由于反应物的基本单位不同，可以采用两种不同的计算方法。 选择分子、离子或原子作为反应物的基本单位时，滴定分析结果被计算为滴定到化学量论点时，这些物质的量的关系与该化学反应所表示的化学量论关系相符合。 另一方面，被测量物质的量nA与滴定剂的物质的量nB的关系设被测量物溶液的体积为VA，浓度为cA，到达化学计量点时浓度为cB的滴定剂所消耗的体积为VB，将：兰州石化职业技术学院石油化学工程系、第二章滴定法、前页、下页、浓度高的溶液稀释成浓度低的溶液，可通过下式计算c2、V2稀释后所需溶液的浓度和体积。 在实际应用中，常用基准物质确定溶液的浓度，但由于基准物多为固体，因此需要准确测量基准物质的质量m，确定溶解后测定的溶液的浓度。兰州石化职业技术学院石油化学工程系，第二章滴定分析法概论，前页，下页，例题：准确量取标准物Na2CO30.1098g，溶于2030mL的水中，用甲基橙作为指示剂，测定HCl溶液的浓度，到达化学计量点时，用VHCl20.54mL计算cHCl 解：滴定反应如下：兰州石化职业技术学院石油化学工程系，第二章滴定分析法概论，前页，后页，滴定反应复杂时，应注意从总反应过程中找出滴定反应物质量的关系。 例如，用K2Cr2O7测定Na2S2O3溶液的浓度时，它们之间不会直接发生滴定反应。 在酸性溶液中，首先与K2Cr2O7和过剩的KI反应，使I2析出，然后滴定Na2S2O3的测定对象液作为滴定剂析出的I2，由此间接地计算cNaSO。 反应式： Cr2O72- 6I- 14H 2Cr3 3I2 7H2O滴定反应： I2 2S2O2-32I- S4O62-反应式中，1molK2Cr2O7产生3molI2，滴定反应中，1molI2和2molNa2S2O3反应. 由此可知，K2Cr2O7与Na2S2O3以16摩尔比反应，因此，nNaSO=6nKCrO、兰州石化职业技术学院石油化学工程系、第二章滴定分析法概论、前页、下页、下页、2、被测定物含量的计算如果将试样的质量设为mS、被测定物的质量设为mA，则被测定物a的质量评分为： 由式(2-7)得到，由式(2-1)计算测定对象物的质量：兰州石化职业技术学院石油化学工学系，第二章滴定分析法，前页，下页，测定对象物a的质量得分：式(2-11 )是通过滴定分析计算测定对象物的含量的公式。 例取工业纯碱试样0.2648g，用0.2000molL-1的HCl标准溶液滴定，甲基橙作为指示剂消耗VHCl24.00mL，求纯碱纯度：兰州石化职业技术学院石油化学工程系，第二章滴定分析法概论，上页，下页，式(2-11 ) 从中采集：兰州石化职业技术学院石油化学工程系，第二章滴定分析法概论，前页，下页，例如铁矿石试样0.1562g，分解试样后，进行预处理使铁成为Fe2状态，用0.01214molL-1K2Cr2O7标准溶液滴定，消耗VKCrO20.32mL， 用Fe2O3表示试样中Fe的质量分数，其质量分数是多少？解：兰州石化职业技术学院石油化学工程系，第二章滴定分析法概论，前页，下页，如果以分子，离子或这些粒子的特定组合为反应物的基本单位，滴定分析结果为化学计量点时，测定的物质例如，在质子转移的酸碱反应中，根据反应中转移的质子的数量，将酸碱的基本单元、即转移一个质子的特定组合作为反应物的基本单元。 例如H2SO4与NaOH的反应：由于反应中NaOH转移1个质子，因此以NaOH为基本单元，H2SO4转移2个，以H2SO4为基本单元，1mol酸和1mol碱转移1mol质子，参与反应的硫酸和氢氧化钠的物质量分别为：兰州石化职业技术学院石油化学工程系， 第二章滴定分析法概论，前页中，反应中H2SO4给出的质子数与NaOH接受的质子数必定相等，所以根据质子转移数选择基本单位的话，酸碱反应达到化学计量论点时两种反应物的物质量就相等。 兰州石化职业技术学院石油化学工程系，第二章滴定分析法概论，上一页，下一页，氧化还原反应是电子转移的反应，其反应物的基本单元的选择是反应中转移的电子数，如KMnO4和Na2C2O4的反应：反应中MnO4-得到5个电子， 由于C2O42-失去2个电子，因此应该分别选择KMnO4和Na2C2O4作为氧化剂和还原剂基本单元，氧化剂1mol和还原剂1mol反应时电子移动，反应中由还原剂提供的电子数与由氧化剂得到的电子数相等，因此在化学量论点中氧化剂和还原剂的物质量取兰州石化职业技术学院石油化学工程系，第二章滴定分析法概论，前页，下页，例如0.1500gNa2C2O4标准物，溶解后用KMnO4溶液滴定于强酸溶液中，除20.00mL外，计算该