定量分析概述
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第四章 滴定分析概论
75 第四章 滴定分析概论
§4.1概述
定量分析的任务是测定物质中组分的含量。定量分析的分析方法有滴定分析法、重量分析法和仪器分析法等。
一、定量分析的一般要求
根据定量分析的任务和特点,定量分析的一般要求是:
1、测定结果的准确度
准确度高是定量分析的最基本要求。
对于常量组分(≥10%)一般要求测定误差不超过0.2%
对于半微量组分(1%~10%)
对于微量组分(0.01%~1%)
2、测定结果应具有代表性
测定所用试样只是待测物质中的很小部分,这些少量物质称为分析试样或样品。
3、分析方法应可靠和可行
4、分析结果应正确计算和合理报告
(1)、被测组分的化学表示形式
a 以被测组分实际存在形式表示。如测得食盐试样中Cl含量后,以NaCl%表示分析结果。
b 以氧化物或元素形式表示(实际存在形式不清楚)如硅酸盐水泥FeAlCaMg、、、含量常以2323FeOAlOCaOMgO、、、的含量表示。分析铁矿石以23%%FeFeO或表示。
c 金属材料和有机分析中,常以元素形式(如Fe、Zn、N、P)的含量表示。
d 电解质溶液的分析,以所存在的离子形式表示含量。
(2)、被测组分含量的表示方法
a 固体试样
常量组分常以质量分数表示BBsmWm
微量组分以1gg或6(10),1ngg9(10),1pgg12(10)表示。
b 液体试样
①物质的量浓度:BnV-1单位molL
②质量摩尔浓度:-1单位molkg(kg溶剂的质量) 第四章 滴定分析概论
76 ③质量分数:待测组分的质量除以试样的质量,即Bmm试样。
④体积分数:BVV试液表示。
⑤摩尔分数:待测组分的物质的量除以试液的物质的量,量钢为1即Bnn试液
⑥质量浓度:常以11111mgLgLgmLngmLpgmL、或、、等表示。对于极稀的水溶液,视其密度为1,此时1mgL(或1gmL),与11()mgkggg在数值上相等,但概念不同。
(3)、分析结果的数据表示
a 应符合有效数字规则,分析结果的有效数字,其位数要与测定方法和仪器的准确度一致。
b 不仅要表明数值的大小,还应该反映出测定的准确度、精密度以及测定次数。通过一组测定数据来反映该样本所代表的总体时采用置信区间是表示分析结果的方式之一。
如碱灰中的总碱量,分析结果报告为:
22(40.150.02)%0.40150.0002NaoNaoWW或22(40.150.02)%0.40150.0002NaoNaoWW或
二、滴定分析法概述
1、滴定分析对化学反应的要求
(1)反应定量的完成,这是定量计算的基础.反应按反应方程进行,反应定量,无副反应。
(2)反应速度快。
(3)能用简便方法确定终点。
若反应不能完全符合上述要求,可以采用间接滴定法
2、滴定方式
(1)直接滴定
(2)返滴定法
当被测组分与滴定剂反应较慢或被测组分为固体时,加入滴定剂后不能立即完成,可先准确地加入过量标准溶液(滴定剂),待反应完成后,再用另一标液或滴定剂滴定剩余的标液。
有时无合适的指示剂也可用返滴定法。
例1 称取0.3800g3CaCO试样,溶解于25.001molL的Hcl溶液中,待反应完全后,用10.2000molLNaOH返滴定过量的HCL溶液,用去25.00ml,问3cacoW多少?
解:有关反应式:
3222CaCOHClCaClHOCO 第四章 滴定分析概论
77 2()HClNaOHNaClHO余
331()2CaCOCaCOHClHClNaOHNaOHsMWCVCVm0.986898.68%
(3)置换滴定法
先用适当试剂与待测组分反应,使其定量地置换为另一种物质,再用标液滴定这种物质。
如Ag的滴定。AgEDTA与的络合物不够稳定,可在试液中加入过量的24()NiCN:
22422()2()AgNiCNAgCNNi
用EDTA滴定量指出的2Ni,从而求得Ag的含量。
(4)间接滴定法
不能与滴定剂直接起反应的物质,有时可以通过另外的化学反应,以滴定法间接进行测定。如测CN,加入一定量并过量的2Ni使形成24()NiCN,从而测定过量的2Ni。
三、滴定分析法的术语
化学计量点:当滴加的滴定剂与被测组分定量反应完全时,也就是当两者的物质的量正好符合化学反应方程式中的化学计量关系时,称为滴定达到了化学计量点,这一状态也就称为化学计量点,简称计量点,用符号sp表示。
滴定终点:当滴定至计量点时,往往没有任何外观可被察觉,因此在实际滴定中,一般是借助某种随滴定反应而产生颜色变化的试剂来判断是否达到了sp,当指示剂颜色发生变化时,停止滴定。指示剂的变色点就称为滴定终点,用符号ep表示。
滴定分析方法:根据所用的化学反应类型不同,可将滴定分析法分为酸碱滴定法、配位滴定法、氧化还原滴定法和沉淀滴定法。
标准溶液标准溶:已知准确浓度的试剂溶液称为标准溶液。
§4.2标准溶液的浓度表示方法
一、物质的量浓度Bc
单位体积溶液中所含溶质B的物质的量。
BBBncV BBBmnM
SI单位Bc为3molm,由于太小,一般用31()moldmmolL。我国将此列为表示溶液的浓度的法定计量单位。
例1 已知硫酸密度为11.84gmL,其中24HSO的含量为95%,求每升硫酸中含有的第四章 滴定分析概论
78 242424241122HSOHSOHSOHSOnn、、及其c和c。
解:
2424241.8410000.9517.898.08HSOHSOHSOgmLmmLnmolgMmol24242411221.8410000.9535.649.04HSOHSOHSOmnmolM
242424117.8HSOHSOHSOncmolLV
二、滴定度
1、BAT
与1mL标准溶液相当的待测组分的质量(g)T标液待测组分,单位1gmL或1mgmL。如:40.005682KMnOFeTgmL表示1mL4KMnO相当于0.005682gFe,即41molKMnO标液能把20.05682gFe氧化成3Fe,被测物质的质量mTV标液。
2、%BTA
滴定度有时也用1mol标液相当于被测组分的质量分数(%)来表示。如2412.69%%HSOTmLNaOH则表明固定试样为某一质量时,滴定中消耗241.00molHSO,就可以中和试样中2.69%的NaOH.
三、c与T之间的换算
如何把T换算成c ?
aAbBcCdD
ABnabn
AAAmnM ABABmTV而
ABABAnTVm 第四章 滴定分析概论
79 310BBBncV 1:BcmolL
331010BAAABABBBATnmabnMcVcM
310BABATbcaM
例2 计算222272272312270.02000KCrOFeKCrOFeOmolLKCrOROTT溶液的和3。若称为0.1000g,计算22722732%KCrOKCrOTFeTFeO%和
解:(1)滴定反应为
2233272614267CrOFeHCrFeHO
据 310BABATbcaM得:
2227310BABAKCrOFeaTTcMb360.0200055.8510110.00702gmL
(2)22232736FeOFeCrO
23310BFeOaTCMb
22723330.02000159.69101KCrOFeOT10.009581gmL
(3)%BBTATA从和的定义可知:
%100%BBsTATAm
22722710.006702%100%6.702%0.1000KCrOKCrOTFeTFemLMs
2271230.009581%100%9.581%0.1000KCrOTFeOmL
例3 用标准铁矿样来标定227KCrO溶液,如称取含Fe为52.69%的标准铁矿样0.1000g经处理后用227KCrO溶液滴定,终点时消耗227KCrO溶液34.5Ml.求227KCrOTFe和227%KCrOTFe
解:据T的定义可得: 第四章 滴定分析概论
80 22722722752.65%0.10000.00152634.50FesFeKCrOKCrOKCrOmmWTFegmLVV
227227152.65%%1.526%34.50FeKCrOKCrOWTFemLV
例4 已知22723KCrOgTFeOamL则227KCrOc( )(华中师2003年考研题)
A、233103FeOaM B、2273310KCrOaM C、233102FeOaM D、2273103KCrOaM
2232731molFeOmolCrO
[227KCrOc=?其实可以理解agTmL即1mol227KCrO相当于ag23FeO,那么是多少mol?23FeOamolM,又相当于多少mol227CrO呢233103FeOaM]
例5 已知24NaOHgTHCrOamL则NaOHc=
A、243210HCrOaM B、3210NaOHaM C、324102KCrOaM D、324210KCrOaM
24422NaOHHCrONaCrOHO
2421molNaOHmolHCrO
242NaOHHCrOanM
243210NaOHHCrOacM
§4.3标准溶液的配制和浓度的标定
一、直接配制法
准确称量一定量的物质,定量溶解,然后并出该溶液的准确浓度。
能直接配制标液的物质叫基准物质(基准试剂)。必须具备:
(1)物质具有足够的纯度,含量99.9%。其杂质含量少到滴定误差以内。
(2)物质的组成与化学式完全符合。若含结晶水,也应符合化学式。
(3)稳定
(4)试剂的摩尔质量较大,这样可以减小称量误差。
(5)试剂参加反应时,反应按反应式定量进行,无副反应。
常用基准试剂见表4-1。