第五章化学平衡与滴定概论

1、长江师范学院长江师范学院 重庆市精品建设课程重庆市精品建设课程第五章化学平衡与滴定分析法概论1第五章第五章 化学平衡与滴定分析法概论化学平衡与滴定分析法概论长江师范学院长江师范学院 重庆市精品建设课程重庆市精品建设课程第五章化学平衡与滴定分析法概论2第一节第一节 定量分析的步骤和要求定量分析的步骤和要求分析试样必须具有代表性分析试样必须具有代表性用溶解或熔融法制备试液用溶解或熔融法制备试液分离干扰组分，富集待测组分分离干扰组分，富集待测组分选用适当的方法确定待测组分含量选用适当的方法确定待测组分含量处理实验数据，计算与评价实验结果处理实验数据，计算与评价实验结果 测测 定定 试样试样的的干燥干

2、燥 取样取样与与制样制样分离富集分离富集数据处理数据处理试样分解试样分解一定温度下干燥试样一定温度下干燥试样长江师范学院长江师范学院 重庆市精品建设课程重庆市精品建设课程第五章化学平衡与滴定分析法概论3v酸碱反应进行的程度可以用反应的平衡常数来衡酸碱反应进行的程度可以用反应的平衡常数来衡量。量。1. 弱酸在水溶液中的解离反应及平衡常数是：弱酸在水溶液中的解离反应及平衡常数是：HA + H2O = H3O+ A- -)HA()A()OH(3aaaaK 平衡常数Ka称为酸的解离常数，或称酸度常数，此值越大，表示该酸越强。第二节第二节 分析化学中的溶液平衡分析化学中的溶液平衡一、活度平衡常数一、活度

3、平衡常数长江师范学院长江师范学院 重庆市精品建设课程重庆市精品建设课程第五章化学平衡与滴定分析法概论42. 弱碱在水溶液中的离解反应及平衡常数是：A- - + H2O = HA +OH- -)A()OH()HA(b aaaK平衡常数平衡常数Kb称为解离常数，或称碱的碱度常数，此称为解离常数，或称碱的碱度常数，此值越大，表示该碱越强。值越大，表示该碱越强。长江师范学院长江师范学院 重庆市精品建设课程重庆市精品建设课程第五章化学平衡与滴定分析法概论53. 水的质子自递反应及平衡常数是：水的质子自递反应及平衡常数是：H2O +H2O = H3O+ + OH- -143w1000. 1)OH()OH(

4、 aaKKw称为水的质子自递常数，或称水的活度积。称为水的质子自递常数，或称水的活度积。长江师范学院长江师范学院 重庆市精品建设课程重庆市精品建设课程第五章化学平衡与滴定分析法概论64. Ka与与Kb的关系：对共轭酸碱对的关系：对共轭酸碱对HA-A来说，酸来说，酸HA的解的解离常数为离常数为Ka， 其共轭碱其共轭碱A的解离常数为的解离常数为Kb ， Ka与与Kb的的关系可导出为：关系可导出为：wbawbapppKKKKKK 长江师范学院长江师范学院 重庆市精品建设课程重庆市精品建设课程第五章化学平衡与滴定分析法概论75. 多元酸在水中逐级离解，溶液中存在多个共轭酸多元酸在水中逐级离解，溶液中存

5、在多个共轭酸碱对时，酸、碱解离常数间的关系是：碱对时，酸、碱解离常数间的关系是：3aw1b/ KKK 2aw2b/ KKK 1aw3b/ KKK 注意注意Kb和和Ka级别的对应关系级别的对应关系!长江师范学院长江师范学院 重庆市精品建设课程重庆市精品建设课程第五章化学平衡与滴定分析法概论8二、离子活度与浓度的关系：二、离子活度与浓度的关系：离子在化学反应中起作用的有效浓度称为离子的活离子在化学反应中起作用的有效浓度称为离子的活度。浓度度。浓度c与活度与活度a的关系为：的关系为：cai i是第是第i种离子的活度系数。种离子的活度系数。对于极稀溶液，离子间相距很远，可忽略离子间的对于极稀溶液，离子

6、间相距很远，可忽略离子间的相互作用，视为理想溶液，此时，相互作用，视为理想溶液，此时，ca 1, 对于中性分子的活度系数，当溶液的离子强度改变时，也会有所变化，不过这种变化很小，可以认为中性分子的活度系数近似等于1。长江师范学院长江师范学院 重庆市精品建设课程重庆市精品建设课程第五章化学平衡与滴定分析法概论9离子强度的计算公式为：离子强度的计算公式为：221iiiZcI式中式中Ci，Zi分别表示第分别表示第i种离子的浓度和电荷。种离子的浓度和电荷。v三、离子强度与离子的活度系数三、离子强度与离子的活度系数长江师范学院长江师范学院 重庆市精品建设课程重庆市精品建设课程第五章化学平衡与滴定分析法概

7、论10v目前对于高浓度电解质溶液中离子的活度系数还没有令人目前对于高浓度电解质溶液中离子的活度系数还没有令人满意的定量计算公式，但对于型电解质满意的定量计算公式，但对于型电解质稀溶液(. .mol/L)mol/L)， Debye-Huckel（德拜（德拜-休克尔）公式计算。休克尔）公式计算。 ：IIIZii30.010.50lg2Zi为第为第i种离子的电荷种离子的电荷I为溶液中离子的强度为溶液中离子的强度长江师范学院长江师范学院 重庆市精品建设课程重庆市精品建设课程第五章化学平衡与滴定分析法概论11例 计算0.10molL-1HCl溶液中H+的活度。11222Lmol10. 0Lmol)110

8、. 0110. 0(212ClCl2HH2121 ZZZcIiii解：)30. 01(50. 0lg2IIIZH长江师范学院长江师范学院 重庆市精品建设课程重庆市精品建设课程第五章化学平衡与滴定分析法概论12对于弱酸HB在水中的离解： HB H+B-，若反应物与生成物均以活度表示，化学平衡常数为活度若反应物与生成物均以活度表示，化学平衡常数为活度常数：常数：HBBHaaaaK若反应物与生成物均以浓度表示，则化学平衡常数为浓度若反应物与生成物均以浓度表示，则化学平衡常数为浓度常数：常数：HBBH-acKBHaaaa:ccKKKK的的关关系系为为与与四、浓度常数与活度常数的关系四、浓度常数与活度常

9、数的关系长江师范学院长江师范学院 重庆市精品建设课程重庆市精品建设课程第五章化学平衡与滴定分析法概论13第三节 滴定分析法概论一、 滴定分析法的过程、有关术语方法特点滴定分析法(titrimetric determination): 用滴定管将标准溶液滴加到待测物的溶液中，通过指示剂指示滴定终点的到达，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； 特点：简单、准确、费用低；长江师范学院长江师范学院 重庆市精品建设课程重庆市精品建设课程第五章化学平衡与滴定分析法概论14标准溶液标准溶液( standard solution): 在滴定分析中，已知准确浓

10、度的试剂溶液在滴定分析中，已知准确浓度的试剂溶液,又叫滴又叫滴定剂。定剂。滴定滴定（titrant）: 把标准溶液把标准溶液(即滴定剂即滴定剂)从滴定管滴加到被测物质从滴定管滴加到被测物质溶液中的过程。溶液中的过程。基准物基准物( primary standard )： 能用来直接配制或标定标准溶液的物质。能用来直接配制或标定标准溶液的物质。化学计量点化学计量点( stoichiometric point): 当滴入的标准溶液与被测物质定量反应完全时的当滴入的标准溶液与被测物质定量反应完全时的这一点。也就是理论终点。这一点。也就是理论终点。长江师范学院长江师范学院 重庆市精品建设课程重庆市精品

11、建设课程第五章化学平衡与滴定分析法概论15滴定终点滴定终点( ( end pointend point):): 在滴定过程中，指示剂正好发生颜色变化在滴定过程中，指示剂正好发生颜色变化的转变点。的转变点。终点误差终点误差( ( end point errorend point error):): 滴定终点与化学计量点不一定完全吻合，滴定终点与化学计量点不一定完全吻合，由此而造成的很微小的分析误差。由此而造成的很微小的分析误差。长江师范学院长江师范学院 重庆市精品建设课程重庆市精品建设课程第五章化学平衡与滴定分析法概论16滴定分析的方法:1. 酸碱滴定法（method of acid-base

12、titration） 凡是能够与标准酸溶液或标准碱溶液进行定量反应的滴定方法，就叫做酸碱滴定法。如： HA+OH- H2O + A- A- +H3O+ H2O + HA长江师范学院长江师范学院 重庆市精品建设课程重庆市精品建设课程第五章化学平衡与滴定分析法概论172. 络合滴定法络合滴定法 （method of complex fermation titration） 利用络合反应进行滴定的一种方法。利用络合反应进行滴定的一种方法。 如：如： Ca2+ + H2Y 2- CaY2- + 2H+3. 氧化还原滴定法氧化还原滴定法 (method of oxidation reduction ti

13、tration)长江师范学院长江师范学院 重庆市精品建设课程重庆市精品建设课程第五章化学平衡与滴定分析法概论18长江师范学院长江师范学院 重庆市精品建设课程重庆市精品建设课程第五章化学平衡与滴定分析法概论19三、几种滴定方式1. 直接滴定（direct titration） 用标准溶液直接滴定被测物质的溶液，叫做直接滴定。2.返滴定（back titration） 先准确地加入过量的标准溶液，待反应完全之后，再用另一种标准溶液滴定剩余的滴定剂。这样的滴定方法称回滴定法。 CaCO3 + HCl（过量）= CaCl2 + CO2 + H2O HCl + NaOH = NaCl + H2O长江师范

14、学院长江师范学院 重庆市精品建设课程重庆市精品建设课程第五章化学平衡与滴定分析法概论203. 置换滴定（displaced titration） 被测物质与一种物质起反应，置换出一定量的能被滴定的物质来，然后用适当的滴定剂进行滴定, 这种方法叫做置换滴定法。 Cr2O72- + 6I- +14H+ = 2Cr3+ + 3I2 + 7H2O I2 + 2S2O32- = 2I- + S4O62- 4. 间接滴定法（indirection titration）反应为：Ca2+ + C2O42- = CaC2O4（白） CaC2O4 + H2SO4 = CaSO4 + H2C2O42MnO4- +

15、5C2O42- + 16H+ = 2Mn2+ + 10CO2+ 8H2O长江师范学院长江师范学院 重庆市精品建设课程重庆市精品建设课程第五章化学平衡与滴定分析法概论21第四节第四节 标准溶液浓度的表示方法标准溶液浓度的表示方法一、物质的量浓度（一、物质的量浓度（C）定义：定义：单位体积溶液中所含溶质（单位体积溶液中所含溶质（B）的物质的量）的物质的量（n）叫做物质的量浓度，简称浓度，用符号）叫做物质的量浓度，简称浓度，用符号C表表示。示。VnC nmMCVMnMm二、滴定度（T） 长江师范学院长江师范学院 重庆市精品建设课程重庆市精品建设课程第五章化学平衡与滴定分析法概论221. 按照配成标准

16、溶液的物质表示的滴定度(TA)（即每mL标准溶液中所含溶质的克数） 例如：TNaOH = 0.04000g/mL2. 按照被测物质表示的滴定度（TA/B） TA/B表示每mL标准溶液A相当于被测物质B的 克数例如：mL0.005585g/T/FeOCrK722长江师范学院长江师范学院 重庆市精品建设课程重庆市精品建设课程第五章化学平衡与滴定分析法概论23答：被测溶液1升中含Fe11.17g。 mL0.005585g/T/FeOCrK722100010.00VT被测测溶液中Fe的含722722OCrKOCrK11.17(g/L)100010.0020.00 0.005585长江师范学院长江师范学

17、院 重庆市精品建设课程重庆市精品建设课程第五章化学平衡与滴定分析法概论24v 如果固定被测物质的质量，那么滴定度vTA/B可以直接表示1mL滴定剂相当于被测物v质的百分含量（%）。v例如：1.00%/mL1.00%/mLT T/Fe/FeO OCrCrK K7 72 22 2长江师范学院长江师范学院 重庆市精品建设课程重庆市精品建设课程第五章化学平衡与滴定分析法概论25例：若1升标准K2Cr2O7溶液含纯K2Cr2O75.442g，问此溶液对Fe3O4的滴定度为多少？解： 6Fe2+ + Cr2O72- + 14H+ = 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7H2O 1molK2Cr2O7 6mo

18、lFe2+6molFe2+ 2molFe3O4 1molK2Cr2O7 2molFe3O4722722722722722722OCrKOCrKOCrKOCrKOCrKOCrKMTMVmVnCol/mL)0.01850(mml/L)0.01850(mo294.25.442/mL)0.008569(g1000231.620.01850T43722O/FeOCrK长江师范学院长江师范学院 重庆市精品建设课程重庆市精品建设课程第五章化学平衡与滴定分析法概论26第五节 标准溶液的配制和浓度的标定一、标准溶液的配制1. 直接配制法 准确称取一定量的基准物质，溶解后移入容量瓶中，用H2O稀释至刻度，然后根据

19、称取的基准物质的质量和容量瓶的体积，就可以直接精确计算出标准溶液的准确浓度。这就是直接配制法配制标准溶液。计算公式：1000MmVC基准物质基准物质:能用来直接配制或标定标准溶液的物质。能用来直接配制或标定标准溶液的物质。长江师范学院长江师范学院 重庆市精品建设课程重庆市精品建设课程第五章化学平衡与滴定分析法概论27长江师范学院长江师范学院 重庆市精品建设课程重庆市精品建设课程第五章化学平衡与滴定分析法概论282.间接配制法（也叫标定法） 先配成一种接近所需浓度的溶液， 然后用基准物质（或用已经用基准物质标定过的另一标准溶液）来标定它的准确浓度。这种操作过程叫做“标定”或“标化”。这就是间接法

20、配制标准溶液。222111VCrrVC或或1000MmrrVC222111长江师范学院长江师范学院 重庆市精品建设课程重庆市精品建设课程第五章化学平衡与滴定分析法概论291000MmrrVC222111长江师范学院长江师范学院 重庆市精品建设课程重庆市精品建设课程第五章化学平衡与滴定分析法概论302. 与标准溶液进行比较 222111VCrrVC 长江师范学院长江师范学院 重庆市精品建设课程重庆市精品建设课程第五章化学平衡与滴定分析法概论31注：标定时应尽量采用直接标定法。 无论采用哪种方法标定，要求至少平行做23次测定，相对偏差要求不大于2 。 注意标准溶液的保存。 标准溶液浓度大小的选择。

21、长江师范学院长江师范学院 重庆市精品建设课程重庆市精品建设课程第五章化学平衡与滴定分析法概论32第六节 滴定分析中的计算一、物质的量浓度(C)和体积(V)的关系PBrArBA代表全部代表全部生成物生成物 设设nA、nB分别为相互反应的两物质分别为相互反应的两物质(A、B)的物的物质的量，质的量，rAA、rBB为反应式中两物质的系数，则为反应式中两物质的系数，则BABArrnn或或ABBArnrnAAAVCnBBBVCn长江师范学院长江师范学院 重庆市精品建设课程重庆市精品建设课程第五章化学平衡与滴定分析法概论33ABBBAArVCrVC或或BBAAVCVCBBBAAAVCrrVC后后前前VCV

22、C长江师范学院长江师范学院 重庆市精品建设课程重庆市精品建设课程第五章化学平衡与滴定分析法概论34ABBBAArVCrVC由由得得5.00(mL)20.2500 110.00 0.2500 NaOHSOHSOHNaOHNaOHSOHrCrVCV424242或或NaOHNaOHSOHSOHVC21VC42425.00(mL)0.250010.000.250021CVC21V4242SOHNaOHNaOHSOH答：略答：略长江师范学院长江师范学院 重庆市精品建设课程重庆市精品建设课程第五章化学平衡与滴定分析法概论35例2：在酸性溶液中，KMnO4与H2O2按下式反应： 5H2O2 + 2MnO4- + 6H+ = 5O2 + 2Mn2+ + 8H2O在中性溶液中，KMnO4与Mn2+按下式反应生成MnO2： 3Mn2+ + 2MnO4- +4OH- = 5MnO2 + 2H2O计算多少毫升0.1000mol/LK