滴定分析法
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滴定分析法3.2滴定分析法3.2.1 滴定分析法的特点与分类滴定分析法是将一种已知准确浓度的试剂溶液,通过滴定管滴加到被测物质的溶液中,获奖被测物质的溶液滴加到已知准确浓度的溶液中,直到所加的试剂溶液与被测物质按化学计量关系完全反应为止,根据所用试剂溶液的浓度和消耗的体积,计算被测物质含量的方法。
这种分析方法的操作手段主要是滴定,因此称为滴定分析法。
又因这一类分析方法是以测量容积为基础的分析方法,所以又称容量分析法。
已知准确浓度的试剂融液称为标准溶液(又称为滴定剂或滴定液)。
将标准溶液从滴定管中滴加到被测物质溶液中的操作过程称为滴定。
当加入的标准溶液中物质的量与被测组分物质的量恰好符合化学反应时所表示的化学计量关系时,称为反应达到化学计量点,亦称等量点或等当点。
许多滴定反应在到达化学计量点时外观上没有明显的变化,为了确定化学计量点的到达,在实际滴定操作时,常在被测物质的溶液中加入一种辅助试剂,借助于其颜色变化作为化学计量点到达的标志,这种能通过颜色变化指示剂到达化学计量点的辅助试剂称为指示剂。
在滴定过程中,指示剂发生颜色变化的转变点成为滴定终点。
化学计量点是根据化学反应的计量关系求得的理论值,而滴定终点是实际滴定时的测量值,只有在理想情况下滴定终点才能完全一致。
在实际测定中,指示剂往往不是恰好在到达化学计量点的一瞬间变色,两者不一定完全符合,这种由滴定终点与化学计量点不一定恰好符合而造成的分析误差称为终点误差或滴定误差。
它的大小取决于化学反应的完全程度和指示剂的选择是否恰当。
因此,为了减小终点误差,应选择合适的指示剂,使滴定终点尽可能接近化学计量点。
滴定分析法通常适用于被测组分的含量在1%以上的常量组分的分析,具有操作简便、快速、所用仪器简单、准确、价格便宜的特点。
一般情况下相对平均偏差在0.2%以下。
各测量值及分析结果的有效数字位数为四位。
根据标准溶液与被测物质间所发生的化学反应类型不同,将滴定分析法分为酸碱滴定法(又称中和法)、沉淀滴定法、配位滴定法和氧化还原滴定法四大类。
滴定分析法滴定分析师化学分析中重要的分析方法之一。
它是将一种已知准确浓度的试剂溶液(标准溶液)滴加到被测物质的溶液中,直到化学反应完全为止。
然后根据所用试剂溶液的体积和试剂溶液的浓度可以求得被测组分的含量。
一、滴定分析的特点滴定分析法就是将被测物质的溶液置于一定的容器(锥形瓶或烧杯)中,并加入少量适当的指示剂,然后用一种已知准确浓度的标准溶液通过滴定管逐滴地加到容器里。
这样的操作过程称为“滴定”。
当滴入的滴定剂的量与被测物质的量之间正好符合化学反应式所表示的化学计量关系是,称化学反应达到了理论终点,也叫做化学计量点或等物质的量点。
在理论终点时,往往没有任何外部特征为人们所察觉。
一般是根据指示剂颜色的改变来确定。
指示剂颜色改变称为“滴定终点”或简称“终点”。
表明滴定到此结束。
滴定终点与理论终点不一定恰好符合,由此而造成分析误差称为“滴定误差”。
滴定误差的大小,决定于滴定反应和指示剂的性能及用量。
因此,必须选择适当的指示剂才能是滴定终点尽可能地接近理论终点。
滴定分析法是广泛被采用的一种常量分析方法,即被测组分的含量一般在1%以上,有时也可测微量组分。
滴定分析所需要的仪器设备简单,易于掌握和操作,测定快速,准确度高,一般情况下测定的相对误差为0.1%左右。
这种方法可适用于多种化学反应,对无机物和有机物的测定,都是非常重要的。
因此,在生产实践和科学研究中具有很大的实用价值。
二、滴定反应分析的类型:根据反应类型不同,滴定分析法主要分为以下四类:1.酸碱滴定法:酸碱滴定就是利用酸碱中和反应。
其中包括酸和碱的测定,弱酸盐的测定和弱碱盐的测定。
滴定反应是以质子传递反应为基础的。
目前,应用此法测定钢铁中氮、硼、磷、碳、硅等。
2.氧化-还原法:氧化-还原滴定法是利用氧化-还原反应进行滴定分析的一种方法。
氧化-还原反应是基于电子转移的反应,机理比较复杂。
其中有高锰酸钾法、重铬酸钾法、碘量法、亚铁盐法及其他氧化还原法。
滴定分析法任务一基础理论基本知识学习目标1.掌握滴定分析法的重要概念。
2.掌握滴定分析法对化学反应的要求。
3.掌握溶液浓度的表示方法及计算。
4.掌握基准物质的条件。
5.掌握滴定分析的有关计算。
6.理解滴定分析法的常用术语。
3.1 滴定分析法概述3.1.1 滴定分析法的基本概念1.滴定分析法滴定分析法又称为容量分析法,是化学分析中最重要的分析方法。
这种方法是将一种已知准确浓度的试剂溶液,从滴定管中滴加到被测物质的溶液中,直到所加的试剂溶液与被测物质按化学反应计量关系定量反应完全为止,然后根据试剂溶液的浓度和所消耗的体积,计算出被测物质的含量。
2.滴定分析中的基本术语(1)标准溶液标准溶液也称为滴定液,是指已知准确浓度的试剂溶液。
(2)滴定将被测物质溶液置于锥形瓶(或烧杯)中,然后将标准溶液通过滴定管逐滴滴加到被测物质溶液中的操作过程称为滴定,滴定分析即因此得名。
(3)化学计量点滴定过程中,当滴加的标准溶液与被测物质溶液按照化学反应计量关系恰好反应完全时的点,称为化学计量点,简称计量点。
(4)指示剂在滴定分析中,为了判断标准溶液与被测物质溶液反应进行的程度所加入的一种能够发生颜色改变的辅助试剂称它为指示剂。
由于许多滴定反应(标准溶液与被测物质溶液发生的化学反应称为滴定反应)在到达化学计量点时没有任何外部变化特征为我们所觉察,因此需要加入指示剂。
(5)滴定终点在滴定过程中指示剂发生颜色改变而停止滴定的点,称为滴定终点,简称终点。
(6)终点误差滴定终点与化学计量点不完全一致而引起的误差,称为终点误差,也称滴定误差。
终点误差是滴定分析误差的主要来源之一,它的大小,决定于滴定反应的完成程度,指示剂的性能及用量,此外还和滴定速度有关。
3.滴定分析法的特点滴定分析法主要用于组分含量在1%以上的常量分析。
该法仪器设备简单,操作简便,测量快速,应用范围广,分析结果准确较高,相对误差一般在0.2%以下。
3.1.2 滴定分析法对滴定反应的要求滴定分析法是以化学反应为基础,在各种类型的反应中,并不是所有的化学反应都能用于滴定分析,只有具备一定条件的化学反应才能用于滴定分析。
滴定分析法,又叫容量分析法,将已知准确浓度的标准溶液,滴加到被测溶液中(或者将被测溶液滴加到标准溶液中),直到所加的标准溶液与被测物质按化学计量关系定量反应为止,然后测量标准溶液消耗的体积,根据标准溶液的浓度和所消耗的体积,算出待测物质的含量。
这种定量分析的方法称为滴定分析法,它是一种简便、快速和应用广泛的定量分析方法,在常量分析中有较高的准确度。
特点1. 加入标准溶液物质的量与被测物质的量恰好是化学计量关系;2. 此法适于组分含量在1%以上各种物质的测定;3. 该法快速、准确、仪器设备简单、操作简便;4.用途广泛。
根据标准溶液和待测组分间的反应类型的不同,分为四类1. 酸碱滴定法——以质子传递反应为基础的一种滴定分析方法2. 配位滴定法——以配位反应为基础的一种滴定分析方法3. 氧化还原滴定法——以氧化还原反应为基础的一种滴定分析方法5.非水溶液滴定法--愉滴定反应的介质分类原理滴定滴定分析法是将一种已知准确浓度的试剂溶液,滴加到被测物质的溶液中,直到所加的试剂与被测物质按化学计量定量反应为止,根据试剂溶液的浓度和消耗的体积,计算被测物质的含量。
这种已知准确浓度的试剂溶液称为滴定液。
将滴定液从滴定管中加到被测物质溶液中的过程叫做滴定。
当加入滴定液中物质的量与被测物质的量按化学计量定量反应完成时,反应达到了计量点。
在滴定过程中,指示剂发生颜色变化的转变点称为滴定终点。
滴定终点与计量点不一定恰恰符合,由此所造成分析的误差叫做滴定误差。
具备条件适合滴定分析的化学反应应该具备以下几个条件:(1)反应必须按方程式定量地完成,通常要求在99.9%以上,这是定量计算的基础。
(2)反应能够迅速地完成(有时可加热或用催化剂以加速反应)。
(3)共存物质不干扰主要反应,或用适当的方法消除其干扰。
(4)有比较简便的方法确定计量点(指示滴定终点)。
分析方式直接滴定法所谓直接滴定法,是用标准溶液直接滴定被测物质的一种方法。
滴定分析法滴定分析是一种常规的实验分析方法,它在获取量子量时经常使用。
滴定分析以一定量的标准溶液的用量肩膀的物质浓度的量度作为评判标准,其原理是,滴定标准溶液,即称为滴定剂的一定比例的室温溶液,与未知溶液中的未知物质相加剂后,使化合反应发生,即被滴定物和滴定剂发生反应,使体系由原来的不平衡状态向平衡状态过渡。
当反应达到饱和,添加滴定剂的不能再改变体系的pH 值,这时滴定反应终止,称为滴定终点。
在滴定分析中,滴定剂是有色指示剂,其分子结构可以与被滴定物发生变化,从而改变其色泽,从而判断反应是否终绁。
它可以用来分析各种离子、少量细胞成分,甚至是少量化合物及有机分子,以计算体系中各种物质的浓度,适合定量分析和定性分析。
滴定分析的应用可以大致分为两种:一种是定量滴定,另一种是定性滴定。
定量滴定的原理是通过添加某些测量物质溶液的特定质量来测量和确定含有某些离子的溶液的物质浓度;定性滴定的原理是根据滴定时物质的色彩,亮度等参数,根据滴定曲线来鉴别物质种类。
此外,它还可用作在医学检查中检测血液中的化学物质的浓度,如血清的碳酸、磷酸等。
滴定分析的基本步骤是:第一步,使用均质技术将样品进行均质;第二步,用十位读数称量准备好滴定剂;第三步,将所有分析用玻璃滴管、滴定池和滴定管准备好;第四步,连接滴定管和样品;第五步,慢慢加入滴定剂,当指示剂的颜色和光度发生变化时,即表示到达滴定终点;最后一步,确定在每一个滴定终点添加的体积,从而得出滴定的修正数据。
通过滴定分析,可了解到物质的结构和物性,不仅方便快捷,而且在科学研究领域被广泛应用。
但是滴定方法也有一些缺点,比如操作要求严格,准确性不高,对环境影响大,这些都是需要注意的地方。
第四章滴定分析法(容量分析法)概述一、滴定分析法的原理与种类1.原理滴定分析法是将一种已知准确浓度的试剂溶液,滴加到被测物质的溶液中,直到所加的试剂与被测物质按化学计量定量反应为止,根据试剂溶液的浓度和消耗的体积,计算被测物质的含量。
这种已知准确浓度的试剂溶液称为滴定液。
将滴定液从滴定管中加到被测物质溶液中的过程叫做滴定。
当加入滴定液中物质的量与被测物质的量按化学计量定量反应完成时,反应达到了计量点。
在滴定过程中,指示剂发生颜色变化的转变点称为滴定终点。
滴定终点与计量点不一定恰恰符合,由此所造成分析的误差叫做滴定误差。
适合滴定分析的化学反应应该具备以下几个条件:(1)反应必须按方程式定量地完成,通常要求在99.9%以上,这是定量计算的基础。
(2)反应能够迅速地完成(有时可加热或用催化剂以加速反应)。
(3)共存物质不干扰主要反应,或用适当的方法消除其干扰。
(4)有比较简便的方法确定计量点(指示滴定终点)。
2.滴定分析的种类(1)直接滴定法用滴定液直接滴定待测物质,以达终点。
(2)间接滴定法直接滴定有困难时常采用以下两种间接滴定法来测定:a 置换法利用适当的试剂与被测物反应产生被测物的置换物,然后用滴定液滴定这个置换物。
铜盐测定:Cu2++2KI→Cu+2K++I2│用Na2S2O3滴定液滴定、以淀粉指示液指示终点┗————————————————————→ b 回滴定法(剩余滴定法)用定量过量的滴定液和被测物反应完全后,再用另一种滴定液来滴定剩余的前一种滴定液。
二、滴定液滴定液系指已知准确浓度的溶液,它是用来滴定被测物质的。
滴定液的浓度用“XXX滴定液(YYYmol/L)”表示。
(一)配制1.直接法根据所需滴定液的浓度,计算出基准物质的重量。
准确称取并溶解后,置于量瓶中稀释至一定的体积。
如配制滴定液的物质很纯(基准物质),且有恒定的分子式,称取时及配制后性质稳定等,可直接配制,根据基准物质的重量和溶液体积,计算溶液的浓度,但在多数情况是不可能的。
2.间接法根据所需滴定液的浓度,计算并称取一定重量试剂,溶解或稀释成一定体积,并进行标定,计算滴定液的浓度。
有些物质因吸湿性强,不稳定,常不能准确称量,只能先将物质配制近似浓度的溶液,再以基准物质标定,以求得准确浓度。
(二)标定标定系指用间接法配制好的滴定液,必须由配制人进行滴定度测定。
(三)标定份数标定份数系指同一操作者,在同一实验室,用同一测定方法对同一滴定液,在正常和正确的分析操作下进行测定的份数。
不得少于3份。
(四)复标复标系指滴定液经第一人标定后,必须由第二人进行再标定。
其标定份数也不得少于3份。
(五)误差限度1.标定和复标标定和复标的相对偏差均不得超过0.1%。
2.结果以标定计算所得平均值和复标计算所得平均值为各自测得值,计算二者的相对偏差,不得超过0.15%。
否则应重新标定。
3.结果计算如果标定与复标结果满足误差限度的要求,则将二者的算术平均值作为结果。
(六)使用期限滴定液必须规定使用期。
除特殊情况另有规定外,一般规定为一到三个月,过期必须复标。
出现异常情况必须重新标定。
(七)范围滴定液浓度的标定值应与名义值相一致,若不一致时,其最大与最小标定值应在名义值的±5%之间。
(八)有关基本概念及公式物质的质量m(g)1.物质的量n(mol)= ————————————物质的摩尔质量M(g/mol)物质的量n(mol)2.物质的摩尔浓度C(mol/L)= ————————-溶液的体积V(L)3.在容量分析中,从滴定液中物质与被测物质的化学反应计量关系中选取它们的特定基本单元,使反应物与生成物的特定基本单元之间的物质的量比为1:1,如此就可达到各物质的特定基本单元均以“等物质的量”进行化学反应。
亦即滴定液中特定基本单元物质的量等于被测物质特定基本单元物质的量。
就有:m被C标V标 = C被V被 C标V标 = ——-M被(九)配制滴定液时的计算举例:例1 配制高锰酸钾滴定液(0.02mol/L)2000ml,应取KMnO4多少克?解:m = C KMnO4V KMnO4M KMnO4 = 0.02×2000/1000×158.03 = 6.321g例2:称取纯K2Cr2O70.1275g,标化Na2S2O3滴定液,用去22.85ml,试计算Na2S2O3的浓度。
解:根据化学反应计量式,其计量关系为:1mol Na2S2O3 = 1mol(1/2I2)= 1mol(1/6 K2Cr2O7)0.1275C Na2S2O3×22.85/1000 = —————— C Na2S2O3 = 0.1138mol/L1/6×294.18例3:配制盐酸液(1mol/L)1000ml,应取相对密度为1.18,含HCl 37.0%(g/g)的盐酸多少毫升?已知M HCl = 36.46g/mol解:1.18×1000×37.0%C HCl = ————————— = 11.97 mol/L36.4611.97×V = 1×1000V = 83.5ml例4:称取0.2275g纯Na2CO3标定未知浓度的HCl液,用去22.35ml,试计算该HCl液的浓度。
解:化学计量反应式为:Na2CO3+2HCl→2NaCl+H2O+CO2↑1/2Na2CO3+HCl→NaCl+1/2H2O+1/2CO2↑m Na2CO3 0.2275C HCl = —————— = ——————————- = 0.1921mol/LV HCl×M1/2Na2CO3 22.35/1000×106.00/2例5:加多少毫升水到1000ml氢氧化钠液(0.1056 mol/L)中,才能得到氢氧化钠液(0.1000 mol/L)设X为所加水的ml数0.1056×1000/1000 = 0.1000×(1000/1000+X)X = 0.056L = 56.0ml例6:称取基准物三氧化二砷0.1546g,标定碘液(约0.1mol/L),试计算消耗本液多少毫升?解:化学计量反应式为:As2O3+6NaOH→2Na3AsO3+3H2ONa3AsO3+I2+H2O→Na3AsO4+H++2I-选取1/4As2O3和1/2I2为其特定基本单元,则:M1/4As2O3 = 197.82/4 = 49.45g/molm As2O3 = C1/2I2×V1/2I2×M1/4As2O30.1546V1/2I2 = ————— = 0.032L = 32ml0.1×49.45三、滴定度(T)1.含义每1ml滴定液所相当被测物质的质量,常以T A/B表示,A为滴定液,B为被测物质的化学式,单位为g/ml。
2.计算公式由公式3得m B = C A V A M B∵ V A = 1,∴ m B = C A M B由此得T A/B = C A×M B式中 m B为被测物质的质量;V A为滴定液的体积;C A为滴定液的浓度;M B被测物质特定基本单元的摩尔质量。
3.药典含量测定项下所谓“每1ml×××滴定液(×××mol/L)相当于×××mg的×××”的描述就是滴定度。
4.举例试计算用硫酸滴定液(0.1mol/L)滴定氢氧化钠时的滴定度。
2NaOH+H2SO4→Na2SO4+2H2O2 : 1NaOH+1/2H2SO4→1/2Na2SO4+H2O1 : 1选取NaOH和1/2H2SO4作为特定基本单元。
40.00×2T1/2H2SO4/NaOH = C1/2H2SO4×M NaOH = 0.1000×————- = 0.008(g/ml)= 8.00mg/ml1000四、校正因子(F)1.含义校正因子是表示滴定液的实测浓度是规定浓度的多少倍。
由于药典中滴定度是以滴定液的规定浓度来计算的,而在实际工作中所用滴定液的实测浓度不一定与规定浓度恰恰符合。
所以在计算含量时,必须用校正因子(F)将滴定液的规定浓度时的滴定度校正为实测浓度时的滴定度。
2.计算公式滴定液的实测浓度(mol/L)F = ————————————滴定液的规定浓度(mol/L)五、含量计算公式1.直接滴定法V×F×T供试品(%)= ————×100%m s(V样-V空)×F×T供试品(%)= —————————- ×100%m s2.剩余滴定法(V空-V样)×F×T供试品(%)= —————————- ×100%m s(V1F1-V2F2)×T或供试品(%)= ————————×100%m s六、标示量及标示量%的计算测得的含量标示量% = ——————- ×100%标示量(规格)1.片剂标示量%计算V×F×T×平均片重标示量% = ———————————————×100%供试品的重量/稀释倍数×标示量2.针剂标示量%的计算V×F×T标示量% = ———————————————————×100%供试品的ml数/稀释倍数×每ml的标示量3.片重及胶囊装量的确定V×F×T半成品含量% = ——————————- ×100%供试品的重量/稀释倍数标示量(规格)×100%片重(装量)= ——————————含量%七、化学试剂等级1.一级品即优级纯,又称保证试剂(符号G.R.),我国产品用绿色标签作为标志,这种试剂纯度很高,适用于精密分析,亦可作基准物质用。
2.二级品即分析纯,又称分析试剂(符号A.R.),我国产品用红色标签作为标志,纯度较一级品略差,适用于多数分析,如配制滴定液,用于鉴别及杂质检查等。
3.三级品即化学纯,(符号C.P.),我国产品用蓝色标签作为标志,纯度较二级品相差较多,适用于工矿日常生产分析。
4.四级品即实验试剂(符号L.R.),杂质含量较高,纯度较低,在分析工作常用辅助试剂(如发生或吸收气体,配制洗液等)。
5.基准试剂它的纯度相当于或高于保证试剂,通常专用作容量分析的基准物质。
称取一定量基准试剂稀释至一定体积,一般可直接得到滴定液,不需标定,基准品如标有实际含量,计算时应加以校正。
6.光谱纯试剂(符号S.P.)杂质用光谱分析法测不出或杂质含量低于某一限度,这种试剂主要用于光谱分析中。