二章滴定分析.ppt

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1、2019/7/9,湄洲湾职业技术学院基础化学教研室 刘开敏,1,第二章 滴定分析,学习指南,第一节 概述,第二节 基准物质和标准滴定溶液,第三节 滴定分析的计算,2019/7/9,湄洲湾职业技术学院基础化学教研室 刘开敏,2,学习指南 滴定分析是定量化学分析中重要的分析方法，它以简单、快速、准确的特点而被广泛应用于常量分析中。通过本章的学习，应了解滴定分析方法的特点和分类；理解滴定分析的基本术语；掌握滴定分析对化学反应的要求和滴定方式；掌握标准溶液的制备方法和配制标准溶液时对基准物的要求及有关；掌握分析化学中常用的法定计量单位；熟练掌握有关滴定分析的各种计算。,返回,2019/7/9,湄洲湾职

2、业技术学院基础化学教研室 刘开敏,3,第一节 概 述,一、滴定分析基本术语,二、滴定分析法的分类,三、滴定分析法对滴定反应的要求 和滴定方式,返回,2019/7/9,湄洲湾职业技术学院基础化学教研室 刘开敏,4,一、滴定分析的基本术语 1、滴定分析 是将已知准确浓度的标准溶液滴加到被测物质的溶液中直至所加溶液物质的量按化学计量关系恰好反应完全，然后根据所加标准溶液的浓度和所消耗的体积，计算出被测物质含量的分析方法。由于这种测定方法是以测量溶液体积为基础，故又称为容量分析。 2、标准滴定溶液 在进行滴定分析过程中，已知准确浓度的试剂溶液称为标准滴定溶液。 3、滴定 滴定时，将标准滴定溶液装在滴定

3、管中(常称为滴定剂)，通过滴定管逐滴加入到盛有一定量被测物溶液(称为被滴定剂)的锥形瓶(或烧杯)中进行测定，这一操作过程称为“滴定”。,2019/7/9,湄洲湾职业技术学院基础化学教研室 刘开敏,5,一、滴定分析的基本术语 4、化学计量点 当加入的标准滴定溶液的量与被测物的量恰好符合化学反应式所表示的化学计量关系量时，称反应到达“化学计量点”（以sp表示）。 5、滴定终点 滴定时，指示剂改变颜色的那一点称为“滴定终点”（以ep表示）。 6、终点误差 化学计量点与滴定终点之间的误差称为“终点误差”。,返回,2019/7/9,湄洲湾职业技术学院基础化学教研室 刘开敏,6,二、滴定分析法的分类 1.

4、酸碱滴定法 它是以酸、碱之间质子传递反应为基础的一种滴定分析法。可用于测定酸、碱和两性物质。其基本反应为： 2.配位滴定法 它是以配位反应为基础的一种滴定分析法。可用于对金属离子进行测定。若采用EDTA作配位剂，其反应为： 式中： Mn+表示金属离子， Y4表示EDTA的阴离子。,2019/7/9,湄洲湾职业技术学院基础化学教研室 刘开敏,7,二、滴定分析法的分类 3.氧化还原滴定法 它是以氧化还原反应为基础的一种滴定分析法。可用于对具有氧化还原性质的物质或某些不具有氧化还原性质的物质进行测定，如重铬酸钾法测定铁，其反应如下： 4.沉淀滴定法 它是以沉淀生成反应为基础的一种滴定分析法。可用于对

5、Ag+、CN-、SCN-及类卤素等离子进行测定，如银量法，其反应如下：,返回,2019/7/9,湄洲湾职业技术学院基础化学教研室 刘开敏,8,三、滴定分析法对滴定反应的要求和滴定方式 1.滴定分析法对滴定反应的要求 （1）反应要按一定的化学反应式进行，即反应应具有确定的化学计量关系，不发生副反应。 （2）反应必须定量进行，通常要求反应完全程度99.9 %。 （3）反应速度要快。对于速度较慢的反应，可以通过加热、增加反应物浓度、加入催化剂等措施来加快。 （4）有适当的方法确定滴定的终点。,2019/7/9,湄洲湾职业技术学院基础化学教研室 刘开敏,9,三、滴定分析法对滴定反应的要求和滴定方式 2

6、.滴定方式 (1)直接滴定法 凡能满足滴定分析要求的反应都可用标准滴定溶液直接滴定被测物质。例如用NaOH标准滴定溶液可直接滴定HCl、H2SO4等试样。 (2)返滴定法(又称回滴法) 是在待测试液中准确加入适当过量的标准溶液，待反应完全后，再用另一种标准溶液返滴剩余的第一种标准溶液，从而测定待测组分的含量。 这种滴定方式主要用于滴定反应速度较慢或反应物是固体，加入符合计量关系的标准滴定溶液后，反应常常不能立即完成的情况。例如，Al3+离子与EDTA（一种配位剂）溶液反应速度慢，不能直接滴定，可采用返滴定法。,2019/7/9,湄洲湾职业技术学院基础化学教研室 刘开敏,10,三、滴定分析法对滴

7、定反应的要求和滴定方式 (3) 置换滴定法 置换滴定法是先加入适当的试剂与待测组分定量反应，生成另一种可滴定的物质，再利用标准溶液滴定反应产物，然后由滴定剂的消耗量，反应生成的物质与待测组分等物质的量的关系计算出待测组分的含量。 这种滴定方式主要用于因滴定反应没有定量关系或伴有副反应而无法直接滴定的测定。例如，用K2Cr2O7标定Na2S2O3溶液的浓度时，就是以一定量的K2Cr2O7在酸性溶液中与过量的KI作用，析出相当量的I2，以淀粉为指示剂，用Na2S2O3溶液滴定析出的I2，进而求得Na2S2O3溶液的浓度。,2019/7/9,湄洲湾职业技术学院基础化学教研室 刘开敏,11,三、滴定分

8、析法对滴定反应的要求和滴定方式 (4)间接滴定法 某些待测组分不能直接与滴定剂反应，但可通过其它的化学反应，间接测定其含量。 例如，溶液中Ca2+几乎不发生氧化还原的反应，但利用它与C2O42-作用形成CaC2O4沉淀，过滤洗净后，加入H2SO4使其溶解，用KMnO4标准滴定溶液滴定C2O42-，就可间接测定Ca2+含量。,返回,2019/7/9,湄洲湾职业技术学院基础化学教研室 刘开敏,12,第二节基准物质和标准滴定溶液,一、基准物质,二、标准滴定溶液的配制,返回,2019/7/9,湄洲湾职业技术学院基础化学教研室 刘开敏,13,一、基准物质 可用于直接配制标准溶液或标定溶液浓度的物质称为基

9、准物质。 作为基准物质必须具备以下条件 ： 1.组成恒定并与化学式相符。 2.纯度足够高（达99.9%以上），杂质含量应低于分析方法允许的误差限。 3.性质稳定，不易吸收空气中的水分和CO2，不分解，不易被空气所氧化。 4.有较大的摩尔质量，以减少称量时相对误差。 5.试剂参加滴定反应时，应严格按反应式定量进行，没有副反应。,返回,2019/7/9,湄洲湾职业技术学院基础化学教研室 刘开敏,14,二、标准滴定溶液的配制 1.直接法 准确称取一定量的基准物质，经溶解后，定量转移于一定体积容量瓶中， 用去离子水稀释至刻度。 根据溶质的质量和容量瓶的体积， 即可计算出该标准溶液的准确浓度。 2.标定

10、法 用来配制标准滴定溶液的物质大多数是不能满足基准物质条件的，需要采用标定法（又称间接法）。这种方法是：先大致配成所需浓度的溶液（所配溶液的浓度值应在所需浓度值的5%范围以内），然后用基准物质或另一种标准溶液来确定它的准确浓度。,2019/7/9,湄洲湾职业技术学院基础化学教研室 刘开敏,15,二、标准滴定溶液的配制,例如，欲配制0.1mol/LNaOH标准滴定溶液，先用NaOH饱和溶液稀释配制成浓度大约是0.1mol/L的稀溶液，然后称取一定量的基准试剂邻苯二甲酸氢钾进行标定，根据基准试剂的质量和待标定标准溶液的消耗体积计算该标准滴定溶液的浓度。 有时也可用另一种标准溶液标定，如NaOH标准

11、滴定溶液可用已知准确浓度的HCl标准滴定溶液标定。方法是移取一定体积的已知准确浓度的HCl标准滴定溶液，用待定的NaOH标准溶液滴定至终点，根据HCl标准溶液的浓度和体积以及待定的NaOH标准溶液消耗体积计算NaOH溶液的浓度。,返回,2019/7/9,湄洲湾职业技术学院基础化学教研室 刘开敏,16,第三节 滴定分析的计算,一、标准溶液浓度的表示方法,二、滴定剂与被滴定剂的关系,三、滴定分析法的计算,四、待测组分含量的测定,返回,2019/7/9,湄洲湾职业技术学院基础化学教研室 刘开敏,17,一、标准溶液浓度的表示 1.物质的量浓度 物质B的物质的量浓度是指单位体积溶液中所含溶质B的物质的量

12、，用 表示。 即 式中：nB表示溶液中溶质B的物质的量，单位为 mol或 mmol； V为溶液的体积，单位为L或mL； cB为浓度，常用单位为mol/L。,2019/7/9,湄洲湾职业技术学院基础化学教研室 刘开敏,18,一、标准溶液浓度的表示 由于物质的量的数值取决于基本单元的选择，基本单元的选择一般可根据标准溶液在滴定反应中的质子转移数（酸碱反应）、电子得失数（氧化还原反应）或反应的计量关系来确定。 即物质B在反应中的转移质子数或得失电子数为ZB时，基本单元选1/ZB。 显然:,2019/7/9,湄洲湾职业技术学院基础化学教研室 刘开敏,19,一、标准溶液浓度的表示 2.滴定度 是指每毫升

13、标准滴定溶液相当于被测物质的质量(g或mg)。或为每毫升标准滴定溶液恰好能与多少g被测物质完全反应。 例如KMn04标准溶液对铁的滴定度可表示为： T0.005585g/mL 即：1mL的KMn04标准溶液恰好能与0.005585g的铁完全反应。 用滴定度计算其含量时，只需将滴定度乘以所消耗标准溶液的体积即可求得被测物的质量。,返回,2019/7/9,湄洲湾职业技术学院基础化学教研室 刘开敏,20,二、滴定剂与被滴定剂的关系 设滴定剂A与被测组分B发生下列反应： aA + bB = cC + dD 则被测组分B的物质的量与滴定剂A的物质的量之间的关系的关系可用两种方式求得。 1.根据滴定剂A与

14、被测组分B的化学计量数比计算 由上述反应式可得： 因此有：,例如在酸性溶液中用K2Cr2O7标准滴定溶液滴定Fe2+时，滴定反应为： Cr2O72-+6Fe2+14H+=2Cr3+6Fe3+7H2O 可得：,或,2019/7/9,湄洲湾职业技术学院基础化学教研室 刘开敏,21,二、滴定剂与被滴定剂的关系 2.根据等物质的量规则计算 等物质的量规则是指对于一定的化学反应，如选定适当的基本单元，那么在任何时刻所消耗的反应物的物质的量均相等，即： 如上例中K2Cr2O7的电子转移数为6，以1/6K2Cr2O7为基本单元；Fe2+的电子转移数为1，以Fe2+为基本单元，则:,返回,2019/7/9,湄

15、洲湾职业技术学院基础化学教研室 刘开敏,22,三、滴定分析法的计算 1.直接配制法 准确称取质量为mB（g）的基准物质B，将其配制成体积为VB（L）的标准溶液。已知基准物质B的摩尔质量为MB（g/mol）， 由于： 或：,该标准溶液的浓度为,2019/7/9,湄洲湾职业技术学院基础化学教研室 刘开敏,23,三、滴定分析法的计算 【例2-1】 准确称取基准物质K2Cr2O71.471 g，溶解后定量转移至500.0mL容量瓶中。计算此K2Cr2O7溶液的浓度c(K2Cr2O7)及c(1/6K2Cr2O7)。已知， 解：按公式,2019/7/9,湄洲湾职业技术学院基础化学教研室 刘开敏,24,三、

16、滴定分析法的计算,【例2-2】 欲配制 的Na2CO3标准滴定溶液250.0mL，问应称取基准试剂Na2CO3多少克？已知M（Na2CO3）=106.0g/mol,解： 设应称取基准试剂为 ，则 所以 =1.325g 答：称取基准试剂Na2CO3 1.325g 。,2019/7/9,湄洲湾职业技术学院基础化学教研室 刘开敏,25,三、滴定分析法的计算 【例2-3】欲将c(Na2S2O3)=0.2100 mol/L，250.0mL的Na2S2O3溶液稀释成c(Na2S2O3)=0.1000 mol/L，需加水多少毫升？ 解：设需加水体积为V mL，根据溶液稀释前后其溶质的物质的量相等的原则得：

17、0.2100250.0 = 0.1000( 250.0 + V ) V = 275 .0mL 答：需加水275 .0mL。,2019/7/9,湄洲湾职业技术学院基础化学教研室 刘开敏,26,三、滴定分析法的计算 2.标定法 若以基准物质B标定浓度为 cA的标准滴定溶液，设所称取的基准物质的质量为mB(g)，其摩尔质量为M(B)，滴定时消耗待标定标准溶液A体积为VA(mL)，根据等物质的量关系： 则： 因此：,2019/7/9,湄洲湾职业技术学院基础化学教研室 刘开敏,27,三、滴定分析法的计算,【例2-4】称取基准物草酸（H2C2O42H2O）0.2002g溶于水中，用NaOH溶液滴定，消耗了

18、NaOH溶液28.52mL,计算NaOH溶液的浓度。已知M（H2C2O42H2O）=126.1g/mol。 解：按题意滴定反应为 ： 2NaOH+ H2C2O4 = Na2C2O4 +2H2O 根据质子转移数选NaOH为基本单元，则H2C2O4的基本单元为1/2 H2C2O4， 按式（2-9）得 代入数据得： = 0.1113mol/L 答：该NaOH溶液的物质的量浓度为0.1113mol/L 。,2019/7/9,湄洲湾职业技术学院基础化学教研室 刘开敏,28,三、滴定分析法的计算 【例2-5】配制0.1mol/LHCl溶液用基准试剂Na2CO3标定其浓度，试计算Na2CO3的称量范围。已知

19、M(Na2CO3)=106.0g/mol 解：用Na2CO3标定HCl溶液浓度的反应为： 2HCl+ Na2CO3= 2NaCl+ CO2+H2O 根据反应式得： 为保证标定的准确度，HCl溶液的消耗体积一般在3040mL之间： 所以：基准试剂Na2CO3的称量范围应在0.160.21g。,2019/7/9,湄洲湾职业技术学院基础化学教研室 刘开敏,29,三、滴定分析法的计算 3.滴定度与物质的量浓度之间的换算 标准溶液浓度为cA，滴定度为TB/A，根据等物质的量规则（或化学计量数比）和滴定度定义，它们之间关系应为： 或：,2019/7/9,湄洲湾职业技术学院基础化学教研室 刘开敏,30,三、

20、滴定分析法的计算 【例2-6】 计算c(HCl)=0.1015 mol/L 的HCl溶液对Na2CO3的滴定度。已知M(Na2CO3)=106.0g/mol 解：反应式为 2HCl + Na2CO3 = 2NaCl + CO2+ H2O 根据质子转移数，选HCl、1/2 Na2CO3为基本单元， 则： 代入数据得：,返回,2019/7/9,湄洲湾职业技术学院基础化学教研室 刘开敏,31,四、待测组分含量计算 若称取试样的质量为ms(g)、标准滴定溶液的浓度为(mol/L)、滴定至终点时的标准滴定溶液消耗体积为VA(mL)。设测得试样中待测组分B的质量为mB(g)，则待测组分B的质量分数wB(数

21、值以%表示)为： 根据等物质的量规则，得：,2019/7/9,湄洲湾职业技术学院基础化学教研室 刘开敏,32,四、待测组分含量计算 【例2-7】用c(1/2 H2SO4)=0.2020 mol/L的硫酸标准滴定溶液测定Na2CO3试样的含量时，称取0.2009g Na2CO3试样，消耗18.32mL硫酸标准滴定溶液，求试样中Na2CO3的质量分数。已知M（Na2CO3）=106.0g/mol。 解：滴定反应式为 H2SO4+Na2CO3=Na2SO4+CO2+H2O 根据反应式，Na2CO3和H2SO4得失质子数分别为2，因此基本单元分别取1/2H2SO4和1/2Na2CO3。 则： 代入数据

22、，得：,2019/7/9,湄洲湾职业技术学院基础化学教研室 刘开敏,33,四、待测组分含量计算 【例2-8】称取铁矿石试样0.3143g溶于酸并将Fe3+还原为Fe2+。用c(1/6K2Cr2O7)=0.1200mol/L的K2Cr2O7标准滴定溶液滴定，消耗K2Cr2O7溶液21.30mL。计算试样中Fe2O3的质量分数。已知M（Fe2O3）=159.7g/mol。 解：滴定反应为 Cr2O72- + 6Fe2+ + 14H+ =2 Cr3+ +6 Fe3+ + 7H2O 按等物质的量规则： n(1/2 Fe2O3) = n(1/6K2Cr2O7) 则： 代入数据得：,2019/7/9,湄洲

23、湾职业技术学院基础化学教研室 刘开敏,34,四、待测组分含量计算 【例2-9】将0.2497gCaO试样溶于25.00 mL c (HCl)=0.2803 mol/L的HCl溶液中，剩余酸用c(NaOH)=0.2786 mol/LNaOH标准滴定溶液返滴定，消耗11.64mL。求试样中CaO的质量分数。已知M（CaO）=54.08g/mol。 解：反应式为 CaO + 2HClCaCl2 + H2O HCl + NaOHNaCl + H2O 按题意，CaO的量是所用HCl 的总量与返滴定所消耗的NaOH 的量之差。 即： 则：,2019/7/9,湄洲湾职业技术学院基础化学教研室 刘开敏,35,

24、四、待测组分含量计算 【例2-10】检验某病人血液中的钙含量，取2.00mL血液稀释后，用（NH4）2C2O4溶液处理，使Ca2+生成CaC2O4沉淀，沉淀经过滤、洗涤后，溶解于强酸中，然后用c(1/5KMnO4)=0.0500mol/L的KMnO4溶液滴定，用去1.20mL，试计算此血液中钙的含量。已知M（Ca）=40.08g/mol 解：此题采用间接法对被测组分进行滴定，步骤如下： 反应中Ca2+与C2O42-的计量比为1:1 而KMnO4滴定H2C2O4反应中： 因此KMnO4的基本单元为1/5KMnO4， 钙的基本单元为1/2 Ca2+。,2019/7/9,湄洲湾职业技术学院基础化学教研室 刘开敏,36,四、待测组分含量计算 根据等物质的量规则，有： n(1/2 Ca2+) = n(1/2 H2C2O4) = n(1/5KMnO4) 则： 代入数据得：,返回,