第3章 滴定分析法概述(完成)
- 格式:docx
- 大小:30.01 KB
- 文档页数:9
第三章滴定分析法概述第一节滴定分析法的特点及主要的滴定分析方法一、滴定分析法的特点滴定分析法是化学分析法中的重要分析方法之一,是将一种已知其准确浓度的试剂溶液—标准溶液通过滴定管滴加到被测物质的溶液中,直到所加试剂与被测物质按化学计量关系完全作用为止,然后根据所用试剂溶液的浓度和体积求得被测组分的含量,这种方法称为滴定分析法(或称容量分析法)。
例如,将NaOH标准溶液由滴定管滴加到一定体积的硫酸试样中,直到所加的NaOH标准溶液恰好和H2SO4溶液完全作用为止,根据NaOH标准溶液的浓度(C NaOH)、所消耗的体积(V NaOH)及反应的摩尔比可计算硫酸试液的浓度。
当滴定剂与被测物质完全作用时,反应达到了化学计量点,简称计量点。
到达化学计量点时常常没有任何外观现象的变化,为此必须借助于辅助试剂—指示剂的变色来确定。
通常把指示剂变色而停止滴定的这一点称为滴定终点。
指示剂并不一定正好在化学计量点时变色,滴定终点与化学计量点不一定恰好符合,两者之间存在着一个很小的差别,由此而造成的误差称为“终点误差”或“滴定误差”。
为了减小这一误差,应选择合适的指示剂,使滴定终点尽量接近化学计量点。
滴定分析法通常适用于组分含量在1%以上的常量组分的分析,有时也可用于一些含量较低的组分的测定。
与质量分析法相比,该法操作简便、测定快速、适用范围广,分析结果的准确度高,一般情况下相对误差在0.2%以下。
二、主要的滴定分析方法根据反应类型不同,滴定分析主要分为以下四类。
1.酸碱滴定法是以质子传递反应为基础的一种滴定分析方法。
可以用标准酸溶液测定碱性物质,也可以用标准碱溶液测定酸性物质。
滴定过程中的反应实质可以用以下简式表示。
2.沉淀滴定法是利用沉淀反应进行滴定的方法。
这类方法在滴定过程中,有沉淀产生,如银量法,有AgX沉淀产生。
X代表Cl-、Br-、I-及SCN-等离子。
3.配位(络合)滴定法是利用配位反应进行滴定的一种方法。
第3章滴定分析法概述3.1 滴定分析特点和方法分类3.1.1滴定分析的基本概念及特点一、基本概念1.滴定分析:将一种已知准确浓度的溶液(称标准溶液或滴定剂),通过滴定管滴加到被测物质溶液中(称滴定),当滴定剂与被测液按反应式的化学计量关系反应完全时,根据滴定剂的浓度和消耗体积,计算被测物质的含量,称滴定分析法。
2.基本术语:(1)滴定:把滴定剂从滴定管加到被测溶液中国的过程。
(2)标准溶液(3)化学计量点(等当点):滴定剂与待测溶液按化学计量关系反应完全的那一点。
(4)指示剂:滴定分析中能发生颜色改变而指示终点的试剂。
(5)滴定终点:滴定分析中,指示剂发生颜色改变的那一点(实际)(6)终点误差:滴定终点与化学计量点不一定恰好吻合,由此造成的分析误差。
、3.1.2、滴定分析法分类(按反应类型分类)(一)、酸碱滴定法:以酸碱反应为基础的分析法。
(二)、沉淀滴定法:以沉淀反应为基础的分析法。
(三)、配位滴定法:以配位反应为基础的分析法。
(四)、氧化还原滴定法:以氧化还原反应为基础的分析法。
3.1.3、滴定分析的特点1、简便快速,适用于常量分析,主要用于组分含量在1%以上的物质的测定。
2.准确度高3.应用广泛3.2滴定反应条件及及滴定方式3.2.1滴定分析对化学反应的要求1、反应定量、完全(>99.9%)。
2、反应必须严格按一定的化学方程式进行,且无副反应发生。
3、反应速度要快,要求瞬间完成。
4、能用简便的方法确定滴定终点。
3.2.2常用的滴定方式1. 直接滴定法:适用:符合上述要求 HCl =NaCl +H 2O2. 返滴定法(剩余量滴定法或回滴法):适用:反应慢、反应物是固体或无合适的指示剂当试液中待测物质与滴定剂反应很慢,或者待测物是固体时,反应不能立即完成,此时可先准确加入过量标准溶液,使与溶液中的待测物质或固体试样进行反应,待反应完成后,再用另一种标准溶液滴定剩余的标准溶液,这种滴定方法称为返滴定,又称剩余滴定法。
EDTA (过量) −→− EDTA (剩余) ↓Zn 2+HCl (过量) ∆−→− HCl (剩余) ↓NaOH3. 置换滴定法:适用:反应不按确定反应式进行或伴有副反应当待测组分所参与的反应不按一定反应式进行或伴有副反应时,可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,再用标准溶液滴定这种物质称为置换滴定法。
如:Na2S2O3不能用来直接滴定K2Cr2O7及其他强氧化剂,因为酸性溶液中,Cr2O72-+S2O32-−→−SO42-+S4O62-6I-+14H+= 2Cr3++3I2+7H2OI2+2S2O32-= 2I-+S4O62-4. 间接滴定法适用:不能与滴定剂直接起反应的物质,可以通过另外的化学反应,以滴定法简介进行测定C 2O42-−→− CaC2O4↓CaC2O4+H+−→− C2O42-5C2O42-+2MnO4-+16H+= 2Mn2++10CO2+8H2O3.3 标准溶液及其浓度的表示方法3.3.1基准物质1.定义:能够用于直接配制或标定标准溶液的物质。
2.对基准物质的要求:(1)物质组成要与化学式完全符合(包括结晶水)(2)物质純度高(≥99.9%)。
(3) 性质稳定如:烘干不分解,不易吸潮,不被空气氧化。
(4)具有较大的摩尔质量。
(5)试剂参加滴定反应时,应按反应式定量进行,没有副反应。
常用的基准物质有纯金属和纯化合物,举例:Ag, Cu,Zn,Cd,Fe,K2CrO7,Na2CO3,邻苯二甲酸氢钾,硼砂,CaCO3等3.3.2 标准溶液浓度的表示方法一、标准溶液浓度的表示方法1.物质的量浓度物质的量,过去称为摩尔数,若物质B的质量为m B,其摩尔质量为MB,则n B = m B/M B物质的量浓度,指单位体积溶液中所含溶质B的物质的量,简称浓度。
C B = n B/V B = m B / (M B • V B) 单位:mol/L在滴定分析反应中,标准溶液基本单元一般均有规定见课本21页例子2.滴定度定义:每1ml标准溶液相当于被测物质的质量,用T B 或T A/B)表示(T被测物/滴定剂T B ──每毫升标准溶液中所含溶质的质量,如T NaOH= 0.003000g/ml:每1ml的NaOH标准溶液中含有0.003000g的NaOH T A/B──每毫升标准溶液相当于的被测物质的克数,B表示滴定剂,A表示被测物质,如T NaOH/HCl = 0.005224 g/ml:即每消耗1ml 的HCl标准溶液可与0.005224g的NaOH完全反应。
3.滴定度与物质的量浓度C的关系T A/B=a/b.C B*M A/1000例:求0.1000mol/l NaOH标准溶液对H2C2O4的滴定度?H2C2O4 +2NaOH=Na2C2O4 +2H2OT H2C2O4/NaOH=1/2.0.1000*90.04/1000=0.004502g/ml3.3.3标准溶液的配制和标定1、直接配制法例:欲配制0.01mol/LK2Cr2O7标准溶液1L。
(1)先用分析天平称取基准物质K2Cr2O7(分析純C.P)2.9420g于烧杯中,加适量水溶解。
(2)定量转移到1000ml容量瓶中,用水稀释至刻度,即得。
2、间接配制法先配成近似浓度的滴定液,再用基准物质或其它标准溶液来确定它的准确浓度(标定)。
标定法:利用基准物质确定溶液准确浓度。
(见实验项目3):(1)同一基准物质精确称多份,分别标定滴定液,取平均值。
(精确)(2)称一份基准物质,溶解后,定量稀释,同等吸取三份溶液,分别标定滴定液,取平均值。
(较精确)比较法:用一种已知浓度的标液来确定另一种溶液浓度(用0.1000mol/LNaOH标准溶液标定HCl溶液。
)[注]标定时,不论采用那种方法应注意以下几点:1.一般要求应平行做3—4次,至少平行做2-3,相对偏差要求不大于0.2%。
2.为了减小测量误差,称取基准物质的量不应太少;滴定时消耗标准溶液的体积也不应太小。
3.配制和标定溶液时用的量器(如滴定管、移液管和容量瓶等),必要时需进行校正。
4.标定后的标准溶液应妥善保存。
3.4滴定分析结果计算滴定分析法中要涉及到一系列的计算问题,如标准溶液的配制和标定,标准溶液和被测物质间的计算关系,以及测定结果的计算等等。
现分别讨论如下:一、滴定分析计算的根据和常用公式滴定分析就是用标准溶液去滴定被测物质的溶液,按照反应物之间是按化学计量关系相互作用的原理,当滴定到计量点,化学方程式中各物质的系数比就是反应中各物质相互作用的物质的量之比。
aA + bB(滴定剂) = cC +dDnA : nB = a:b nA = nB×a/b设体积为Va的被滴定物质的溶液其浓度为Ca,在化学计量点时用去浓度为Cb的的滴定剂体积为Vb。
则:na= cT×VT×a/b或Ca×Va = Cb×Vb×a/b如果已知Ca 、Vb 、Va,则可求出CaCa = (a/b) Cb×Vb / Va或ma=(a/b) cB×Vb×Ma通常在滴定时,体积以mL为单位来计量,运算时要化为L,即ma = (Cb×Vb/1000)×a/b×Ma二、滴定分析法有关计算(一)标准溶液的配制(直接法)、稀释与增浓基本公式:c A ×V A = c B ×V B;m B=M B×c B×V B/1000例1 已知浓盐酸的密度为1.19g/ml 其中HCl 含量约为37%。
计算(1)每升浓盐酸中所含HCl 的物质的量浓度;(2)欲配制浓度为0.10mol/L 的稀盐酸500ml ,需量取上述浓盐酸多少毫升? 解:(1) nHCll=(m/M)HCl=1.19×1000×0.37/36.46=12 molcHCl=nHCl/VHCl=(m/M)HCl/ VHCl=(1.19×1000×0.37/36.46)/1.0=12 mol/L(2) (cV)HCl=(c’V’)HCl 得:VHCl=(c’V’)HCl/VHCl=0.10×500/12=4.2 ml例2 在稀硫酸溶液中,用0.02012mol/LKMnO4溶液滴定某草酸钠溶液,如欲两者消耗的体积相等,则草酸钠溶液的浓度为多少?若需配制该溶液100.0ml ,应称取草酸钠多少克?解:5C2O42- + 2MnO 4- +16H + = 10CO 2 +2Mn 2+ +8H 2O因此 n(Na 2C 2O 4)=(5/2)n(KMnO 4)(cV)(Na 2C 2O 4)=(5/2)(cV)(KMnO 4)根据题意,有V(Na 2C 2O 4)=V(KMnO 4),则c(Na 2C 2O 4)=(5/2)c(KMnO 4)=2.5×0.021=0.05030 mol/L m(Na 2C 2O 4)=(cVM)(Na 2C 2O 4)=0.05030×100.0×134.00/1000 =0.6740 g(二) 标定溶液浓度的有关计算基本公式B B A A V c b a M m )/(/例3 用Na 2B 4O 7·10H 2O 标定HCl 溶液的浓度,称取0.4806g硼砂,滴定至终点时消耗HCl溶液25.20ml,计算HCl溶液的浓度。
解:Na2B4O7+2HCl +5H2O = 4H3BO3 +2NaCln(Na2B4O7)=(1/2)n(HCl)(m/M)( Na2B4O7)=(1/2)(cV)(HCl)c(HCl)=0.1000 mol/L例4要求在标定时用去0.20mol/LNaOH溶液20-30ml,问应称取基准试剂邻苯二甲酸氯钾(KHP)多少克?如果改用二水草酸作基准物质,又应称取多少?解:n(KHP)=n(NaOH)n(H2C2O4·2H2O)=(1/2)n(NaOH)由此可计算得:需KHP称量范围为:0.80-1.0g,需二水草酸称量范围为:0.26-0.32g。
(四)被测物质的质量和质量分数的计算基本公式ma=(a/b)CbVbMb ωa=ma/ms*100%例7 K2Cr2O4标准溶液的TK2Cr2O7/Fe= 0.01117 g/ml。
测定0.5000g含铁试样时,用去该标准溶液24.64ml。
计算T K2Cr2O7/Fe2O3和试样中Fe2O3的质量分数。
解:T K2Cr2O7/Fe2O3= T K2Cr2O7/Fe×M Fe2O3/2M Fe=0.01117×159.69/2*55.85=0.01597 g/ml Fe2O3=mFe2O3/ms=0.01597×24.64/0.5000=0.7870 。