分析化学第三章滴定分析课件.ppt
第三章第三章 滴定分析滴定分析3.1 3.1 滴定分析概述滴定分析概述3.2 3.2 滴定分析法的分类滴定分析法的分类 与滴定反应的条件与滴定反应的条件3.3 3.3 标准溶液标准溶液3.4 3.4 标准溶液标准溶液浓度表示方法浓度表示方法3.5 3.5 滴定分析结果的计算滴定分析结果的计算讲授：讲授：讲授：讲授：2 2 2 2课时课时课时课时2023/2/82023/2/81 1第三章滴定分析第三章滴定分析n n本章重点：本章重点：n n掌握滴定分析法的特点、分类方法，滴定分析对化学反应的要求；标准溶液的配制方法、浓度的确定及表示方法，基准物及直接法配制标准溶液时对基准物的要求，滴定终点与化学计量点的差异，滴定分析的四种滴定方式及其计算方法，滴定度的概念及其计算。n n学时分配：理论：2；实验：22023/2/82023/2/82 23.1 滴定分析概述滴定分析概述3.1.1.滴定分析法术语滴定分析法术语n n1.1.滴定分析法：滴定分析法：n n通过使用通过使用容量器皿容量器皿（滴定管、移液管、（滴定管、移液管、容量瓶）与容量瓶）与指示剂指示剂来确定试样的浓度的来确定试样的浓度的方法。方法。n n滴定滴定：把滴定剂滴加到把滴定剂滴加到 待测物的溶液中的过程。待测物的溶液中的过程。n n滴定管：滴定管：酸式、碱式。酸式、碱式。2023/2/82023/2/83 33.1 滴定分析概述滴定分析概述n n2.2.标准溶液准溶液 n n滴定分析中，使用滴定分析中，使用一种浓度准确已知一种浓度准确已知的溶液的溶液，根据滴定过程中该溶液所消，根据滴定过程中该溶液所消耗的准确体积量来确定被测溶液的浓耗的准确体积量来确定被测溶液的浓度，该溶液称之为标准溶液。度，该溶液称之为标准溶液。n n标准溶液的有效数字位数必须是标准溶液的有效数字位数必须是四位四位。2023/2/82023/2/84 43.1 滴定分析概述滴定分析概述n n3.3.化学计量点（等当点）化学计量点（等当点）n n当加入的滴定剂物质量与被测物的物当加入的滴定剂物质量与被测物的物质量之间刚好满足化学反应式所表示质量之间刚好满足化学反应式所表示的化学计量关系时，反应即达到了化的化学计量关系时，反应即达到了化学计量点，此时两种物质的物质量相学计量点，此时两种物质的物质量相等。也称等当点。等。也称等当点。n n4.4.指示剂指示剂n n在化学在化学计量点附近有量点附近有颜色色变化，指示化，指示滴定滴定终点到达的有色物点到达的有色物质。2023/2/82023/2/85 53.1 滴定分析概述滴定分析概述n n5.5.滴定曲线滴定曲线n n滴定剂体积与溶液参数之间的关系曲线，滴定剂体积与溶液参数之间的关系曲线，酸碱滴定中，溶液参数为酸碱滴定中，溶液参数为pHpH；配位滴定配位滴定中，溶液参数为金属离子的中，溶液参数为金属离子的pM；氧化还氧化还原滴定中，溶液参数为电位。原滴定中，溶液参数为电位。2023/2/82023/2/86 63.1 滴定分析概述滴定分析概述n n6.6.滴定终点滴定终点n n指示剂发生颜色变化，停止滴定点。滴指示剂发生颜色变化，停止滴定点。滴定终点与化学计量点不一定相等。定终点与化学计量点不一定相等。n n7.7.终点误差终点误差n n滴定终点与化学计量点不相等，由此所滴定终点与化学计量点不相等，由此所造成的误差。造成的误差。n n指示剂选择不当将产生较大的终点误差指示剂选择不当将产生较大的终点误差2023/2/82023/2/87 73.1 滴定分析概述滴定分析概述n n8.8.基准物质基准物质n n纯度高、度高、稳定、定、组成确定，用来确定成确定，用来确定标准溶液的准溶液的浓度。度。n n9.9.滴定与标定滴定与标定n n使用基准物质确定标准溶液的浓度的使用基准物质确定标准溶液的浓度的滴定过程常称之为滴定过程常称之为标定标定；n n使用标准溶液确定试样的滴定操作常使用标准溶液确定试样的滴定操作常称之为称之为滴定滴定。2023/2/82023/2/88 83.1 滴定分析概述滴定分析概述n n滴定分析滴定分析简单方便、准确度高，在常方便、准确度高，在常量分析中普遍采用。量分析中普遍采用。n n滴定分析的一些基本操作也是滴定分析的一些基本操作也是仪器分器分析操作者所必析操作者所必须具具备的，如的，如试样溶液溶液的配制、的配制、转移、移、标准溶液准溶液浓度的确定，度的确定，试样的的预处理等。理等。n n掌握滴定分析操作及其掌握滴定分析操作及其计算是化学工算是化学工作者作者应具具备的基本技能。的基本技能。2023/2/82023/2/89 93.1 滴定分析概述滴定分析概述n n3.1.2滴定分析法的特点滴定分析法的特点n n（1）适合于常量组分的分析）适合于常量组分的分析 （1）n n（2）方法准确：）方法准确：Re%0.10.2%n n（3）操作简便、快速操作简便、快速n n本节思考题：本节思考题：n n滴定分析用到哪些容量器皿？滴定分析用到哪些容量器皿？n n滴定终点与化学计量点是否一致？为什么？滴定终点与化学计量点是否一致？为什么？2023/2/82023/2/810103.2 滴定分析法的分类与滴定反应的条件滴定分析法的分类与滴定反应的条件n n3.2.1滴定分析法分类：滴定分析法分类：根据所依据的反应类型不同可分为n n（1）酸碱滴定法（中和法）H+B-=HBn n（2）沉淀滴定法(容量沉淀法）Ag+Cl-=AgCln n（3）配位滴定法（络合滴定法）M2+Y4-=MY2-n n（4）氧化还原滴定法MnO4-+5Fe2+8H+=Mn2+5Fe3+4H2O2023/2/82023/2/81111n n四种滴定的共性与差异：四种滴定的共性与差异：n n共性共性：都存在化学平衡，通过滴定曲线：都存在化学平衡，通过滴定曲线描述滴定过程，用指示剂指示滴定终点；描述滴定过程，用指示剂指示滴定终点；n n差异差异：每种方法有其特殊性。：每种方法有其特殊性。n n在酸碱滴定中引入分布系数；在配位滴在酸碱滴定中引入分布系数；在配位滴定中引入条件稳定常数；在氧化还原滴定中引入条件稳定常数；在氧化还原滴定中引入条件电极电位。定中引入条件电极电位。3.2 滴定分析法的分类与滴定反应的条件滴定分析法的分类与滴定反应的条件2023/2/82023/2/81212n n3.2.2滴定分析法对反应的要求滴定分析法对反应的要求n n由于滴定分析中由于滴定分析中“量量”的要求，并不是的要求，并不是任意一个化学反任意一个化学反应都可用于滴定，可都可用于滴定，可用于滴定分析的化学反用于滴定分析的化学反应较少，滴定少，滴定分析分析对化学反化学反应有哪些要求呢？有哪些要求呢？3.2 滴定分析法的分类与滴定反应的条件滴定分析法的分类与滴定反应的条件2023/2/82023/2/81313n n1.1.反应定量完成反应定量完成（99.9）n n 滴定剂和待测组份按照一定的化学滴定剂和待测组份按照一定的化学方程式定量反应。方程式定量反应。n n定量反应：定量反应：n n 利于分析结果计算；反应进行完全。利于分析结果计算；反应进行完全。n n滴定分析：滴定分析：Re0.1%0.1%n n反反应程度：程度：99.9。3.2 滴定分析法的分类与滴定反应的条件滴定分析法的分类与滴定反应的条件2023/2/82023/2/81414n n2.2.反应速度快反应速度快n n 一般滴定过程不需要加热，但个别滴一般滴定过程不需要加热，但个别滴定过程需要加热，如高锰酸钾与草酸间定过程需要加热，如高锰酸钾与草酸间的滴定反应，温度低时，反应很慢，需的滴定反应，温度低时，反应很慢，需在加热到一定温度时进行滴定。在加热到一定温度时进行滴定。n n3.3.有比较简便的方法确定反应终点有比较简便的方法确定反应终点 终点的确定：仪器法、指示剂法。终点的确定：仪器法、指示剂法。3.2 滴定分析法的分类与滴定反应的条件滴定分析法的分类与滴定反应的条件2023/2/82023/2/81515n n 凡能满足上述要求的化学反应，都可凡能满足上述要求的化学反应，都可以应用于直接滴定法中。以应用于直接滴定法中。n n如不能同时满足上述要求，则可以采取如不能同时满足上述要求，则可以采取如下的滴定方式。如下的滴定方式。n n间接滴定法、返滴定法和置换滴定法。间接滴定法、返滴定法和置换滴定法。3.2 滴定分析法的分类与滴定反应的条件滴定分析法的分类与滴定反应的条件2023/2/82023/2/81616n n2.2.3滴定方式滴定方式（1）直接滴定法）直接滴定法 凡能同时满足上述要求的化学反应，凡能同时满足上述要求的化学反应，都可以应用于直接滴定法中。都可以应用于直接滴定法中。n n NaOH +HCl =NaCl+H2O n n Ag+Cl-=AgCln n Ce4+Fe2+=Fe3+Ce3+n n直接滴定法：滴定分析中最常用的方法直接滴定法：滴定分析中最常用的方法3.2 滴定分析法的分类与滴定反应的条件滴定分析法的分类与滴定反应的条件2023/2/82023/2/81717（2）返滴定法）返滴定法n n反应速度慢、固体试样、无合适的指示剂反应速度慢、固体试样、无合适的指示剂n nAl3+Y4-=AlY-速度慢速度慢Al3+Y4-已知过量已知过量AlY-Y4-Zn2+C;VZnY2-Al3+Zn2+Y4-3.2 滴定分析法的分类与滴定反应的条件滴定分析法的分类与滴定反应的条件2023/2/82023/2/818183.2 3.2 滴定分析法的分类与滴定反应的条件滴定分析法的分类与滴定反应的条件滴定分析法的分类与滴定反应的条件滴定分析法的分类与滴定反应的条件n nCaCO3:固体固体无合适指示剂无合适指示剂CaCO32HCl=CaCl2+CO2+H2OHCl+NaOH=NaCl+H2OCaCO3HClCaCl2+CO2+H2OHClNaOHNaCl+H2O2023/2/82023/2/81919（3）置换滴定法）置换滴定法n n有副反应发生以及其它因素有副反应发生以及其它因素n n置换出金属离子置换出金属离子：n nAg+与与Y4-不能定量反应不能定量反应2Ag+Ni(CN)42-=2Ag(CN)2-+Ni2+Ni2+Y4-=NiY2-3.2 滴定分析法的分类与滴定反应的条件滴定分析法的分类与滴定反应的条件2023/2/82023/2/82020n nZn2+与与Al3+共存时共存时Al3+的测定的测定Y4-Zn2+Al3+ZnY2-AlY-Y4-Zn2+ZnY2-F-AlF63-Y4-Zn2+ZnY2-AlZn3.2 滴定分析法的分类与滴定反应的条件滴定分析法的分类与滴定反应的条件2023/2/82023/2/821213.2 3.2 滴定分析法的分类与滴定反应的条件滴定分析法的分类与滴定反应的条件滴定分析法的分类与滴定反应的条件滴定分析法的分类与滴定反应的条件（4）间接滴定法）间接滴定法n n不能与滴定剂直接起反应的物质不能与滴定剂直接起反应的物质n nPO43-不能与不能与Y4反应反应PO43-Bi3+C,VBiPO4Bi3+Y4C1,V1BiYPO43-CV-C1V12023/2/82023/2/822223.3 标准溶液标准溶液n n3.3.1标准溶液和基准物准溶液和基准物n n 各种滴定分析都需要使用标准溶液，即浓度准确已知的溶液，标准溶液浓度的确定有两种方法：直接法和间接法。在间接法中，需要使用到基准物。n n基准物应具备的条件：n n(1)必须具有足够的纯度；n n(2)组成与化学式完全相同；n n(3)稳定；n n(4)摩尔质量大（可降低称量误差）；2023/2/82023/2/823233.3 3.3 标准溶液标准溶液标准溶液标准溶液 常见的基准物质（基准试剂）常见的基准物质（基准试剂）n n酸碱滴定酸碱滴定：Na2CO3;Na2B4O7;C6H4COOHCOOKn n配位滴定：配位滴定：CaC03;Zn;ZnO,Cun n沉淀滴定：沉淀滴定：KCl;NaCln n氧化还原滴定：氧化还原滴定：Na2C2O4;K2Cr2O7;KIO3;As2O3;H2C2O42H2O2023/2/82023/2/824243.3 标准溶液标准溶液n n3.3.2 标准溶液的配制准溶液的配制n n1.直接配制法直接配制法（基准试剂）（基准试剂）n n用分析天平称重用分析天平称重,容量瓶定容容量瓶定容,直接直接计算出算出标准溶液准溶液浓度。度。n n如：重如：重铬酸酸钾可直接配制其可直接配制其标准溶液。准溶液。2023/2/82023/2/825253.3 标准溶液标准溶液n n2.间接配制接配制（非基准试剂）（非基准试剂）n n当不能采用直接法配制当不能采用直接法配制标准溶液准溶液时，需要按，需要按下列步下列步骤进行配制：行配制：n n(1)(1)配制溶液：粗称配制溶液：粗称(使用台称使用台称)或量取一定或量取一定量物质，溶于一定体积的溶剂（水）中；配量物质，溶于一定体积的溶剂（水）中；配制成近似所需的浓度。制成近似所需的浓度。n n(2)(2)标定：用分析天平准确称取一定量基准标定：用分析天平准确称取一定量基准物或用另一种已知浓度的标准溶液来滴定，物或用另一种已知浓度的标准溶液来滴定，确定滴定终点所消耗的滴定剂体积。确定滴定终点所消耗的滴定剂体积。2023/2/82023/2/826263.3 标准溶液标准溶液n n(3)确定浓度：由基准物质量（或体积和浓确定浓度：由基准物质量（或体积和浓度），计算确定之。度），计算确定之。n n如：如：NaOH（邻苯二甲酸氢钾）邻苯二甲酸氢钾）HCl（Na2B4O7,Na2CO3）KMnO4（Na2C2O4,H2C2O42H2O）2HCl+Na2CO3=NaCl+H2O+CO2配制不含配制不含Na2CO3的的NaOH：浓碱液稀释。浓碱液稀释。2023/2/82023/2/827273.3 标准溶液标准溶液2023/2/82023/2/828283.3 标准溶液标准溶液n n3.3.3标准溶液浓度的表示标准溶液浓度的表示1.物质的量浓度物质的量浓度CB、mBn n体积摩尔浓度体积摩尔浓度CB0.1000moldm-3n n质量莫尔浓度质量莫尔浓度mB0.1000moll-1n n基本单元：基本单元：n n分子、原子、离子及其特定组合分子、原子、离子及其特定组合n nH2SO4(98.08)，1/2H2SO4(49.04)n nKMnO4(158.04),1/5KMnO4(31.61)2023/2/82023/2/829293.3 标准溶液标准溶液n n2.滴定度滴定度T(待测物待测物/滴定剂滴定剂g/ml）每每ml标准溶液相当于待测组分的质量（标准溶液相当于待测组分的质量（g）T(Fe/KMnO4)=0.005682g/mlm(Fe)=T(Fe/KMnO4)V(V=10.00ml)=0.00568210.00=0.05682(g)特点：计算使用方便。特点：计算使用方便。思考题：思考题：0.02718mol/L的重铬酸钾对铁的滴的重铬酸钾对铁的滴定度为多少定度为多少？2023/2/82023/2/830303.3 标准溶液标准溶液n nCB与与TA/B的换算的换算n naA+bB=cC+Ddn nA:被测物被测物B:标准溶液标准溶液m(质量质量)M(摩尔质量摩尔质量)n n计量点时：计量点时：2023/2/82023/2/831313.3 标准溶液标准溶液n n例：例：H2C2O4+2NaOH=Na2C2O4+2H2On nA:H2C2O4B:NaOHn na=1,b=2,CB=0.1000mol/lMA=90.04g/mol2023/2/82023/2/832323.3 标准溶液标准溶液n n例：例：1.求求0.2000mol/LNaOH标准溶液标准溶液:n n(1)对对HAc的滴定度？的滴定度？n n(2)对对CHCl2COOH的滴定度？的滴定度？M(HAc)=60.04g/molM(CHCl2COOH)=128.93g/moln n2.0.0200mol/LK2Cr2O7标准溶液对标准溶液对Fe2O3的的滴定度？滴定度？M(Fe2O3)=159.69g/mol2023/2/82023/2/833333.3 标准溶液标准溶液2023/2/82023/2/834343.4滴定分析结果的计算滴定分析结果的计算n n 确定被测物与滴定剂之间物质的量的关系。确定被测物与滴定剂之间物质的量的关系。n n计算依据：计算依据：n n以分子、原子、离子作为基本单元时：以分子、原子、离子作为基本单元时：n n当滴定到化学计量点时，它们的物质的量之间关当滴定到化学计量点时，它们的物质的量之间关系恰好符合其化学反应所表示的化学计量关系。系恰好符合其化学反应所表示的化学计量关系。n n分析结果表示：分析结果表示：n nmol/l;mmol/l;g/l;mg/l;ug/l;n nppm,ppb,%1ppm=1mg/l1ppb=1ug/l2023/2/82023/2/835353.4滴定分析结果的计算滴定分析结果的计算n n3.4.1直接滴定（涉及一个反直接滴定（涉及一个反应）n n滴定滴定剂与被与被测物之物之间的反的反应式式为：n na A+b B=c C+d Dn n当滴定到化学当滴定到化学计量点量点时，a摩摩尔A与与b摩摩尔B作用完全：作用完全：n n则：nA/nB=a/b，nA=(a/b)nB(c V)A=(a/b)(c V)Bn n或：或：(c V)A=(a/b)(m/M)B2023/2/82023/2/836363.4滴定分析结果的计算滴定分析结果的计算n n酸碱滴定中，酸碱滴定中，标准溶液准溶液浓度通常度通常为：0.1mol/L左右，滴定左右，滴定剂消耗体消耗体积在在2030mL之之间，由此数据可，由此数据可计算称取算称取试样量的上限和下限。量的上限和下限。2023/2/82023/2/837373.4滴定分析结果的计算滴定分析结果的计算n3.4.2返滴定（涉及到两个反应）返滴定（涉及到两个反应）n n例：配位滴定法测定铝离子浓度。例：配位滴定法测定铝离子浓度。n n准确取一定量含铝溶液，先加入准确体积的、准确取一定量含铝溶液，先加入准确体积的、过量的标准溶液过量的标准溶液EDTA，加热反应完全后，再用加热反应完全后，再用另一种标准溶液（另一种标准溶液（Zn2+）滴定过量的滴定过量的EDTA标准标准溶液。溶液。n n反应反应1：Al3+Y4-(已知过量已知过量)=AlY-n n反应反应2：Zn2+Y4-=ZnY2-2023/2/82023/2/838383.4滴定分析结果的计算滴定分析结果的计算n n试样中铝摩尔数为：试样中铝摩尔数为：n n（nAl）=（nEDTA）总总-（nEDTA）过量过量(nEDTA)过量过量=(a/b)nZn；a/b=1（cV）nAl=（cV）EDTA总总（cV）Znn n将测定数据代入上式即可求出将测定数据代入上式即可求出Al3+浓度。浓度。2023/2/82023/2/839393.4滴定分析结果的计算滴定分析结果的计算n n3.4.3间接滴定（涉及到多个反应）间接滴定（涉及到多个反应）n n例例1:以以KBrO3为基准物，基准物，标定定Na2S2O3溶液的溶液的浓度。度。n n1.一定量一定量KBrO3与与过量的量的KI反反应：n nBrO3-+6I-+6H+=3I2+Br-+3H2On nKBrO3与析出与析出I2之之间的关系的关系为：n n n(BrO3-)=1/3n(I2)2023/2/82023/2/840403.4滴定分析结果的计算滴定分析结果的计算n n2.用Na2S2O3溶液滴定反应析出的I2，n n发生的反应为：n n2S2O32-+I2=2I-+S4O62-n n两者之间的关系为：n nn(I2)=1/2n(S2O32-)n n3.KBrO3与Na2S2O3物质的量的关系为：n nn(BrO3-)=1/3n(I2)=1/6n(S2O32-)n n所以：(cV)S2O32-=6(m/M)BrO3-2023/2/82023/2/841413.4滴定分析结果的计算滴定分析结果的计算n n例2：氧化还原法测钙。n n将钙试样处理配制成含钙离子的溶液，通过均相沉淀法制备草酸钙沉淀：n n将CaC2O4过滤洗涤酸解转变成C2O42-溶液,用高锰酸钾标准溶液滴定之：n n反应方程式：2MnO4-+5C2O42-+16H+=2Mn2+10CO2+8H2O2023/2/82023/2/842423.43.4滴定分析结果的计算滴定分析结果的计算滴定分析结果的计算滴定分析结果的计算n n钙与高与高锰酸酸钾之之间的关系：的关系：n nn(Ca2+)=n(C2O42-)n n=5/2n(MnO4-)（m/M)Can n=5/2(cV)高高锰酸酸钾2023/2/82023/2/843433.4滴定分析结果的计算滴定分析结果的计算n n例3.向8.00克固体CaCO3中加入0.1000mol/LHCl溶液120mL,问未发生反应的n nCaCO3有多少摩尔?n nCaCO3+2HCl=CaCl2+CO2+H2On nCaCO3:HCl=1:2n nM(CaCO3)=100.09g/moln nW=8.00gC(HCl)=0.1000mol/lV=120ml2023/2/82023/2/844443.4滴定分析结果的计算滴定分析结果的计算2023/2/82023/2/845453.4滴定分析结果的计算滴定分析结果的计算n n例例4.取铁矿试样取铁矿试样2.435克克,溶解后用溶解后用SO2作还原剂作还原剂使使Fe3+转为转为Fe2+,然后煮沸溶液除去过量的然后煮沸溶液除去过量的SO2,用用0.1928mol/L的的KMnO4标准溶液滴定标准溶液滴定Fe2+,消消耗体耗体20.34mL。求试样中的铁含量？求试样中的铁含量？n nMnO4-+5Fe2+8H+=Mn2+5Fe3+4H2On nnFe:nKMnO4=5:1n nW=2.435gM(Fe)=55.867g/moln nC(KMnO4)=0.1928mol/lV(KMnO4)=20.34ml2023/2/82023/2/846463.4滴定分析结果的计算滴定分析结果的计算2023/2/82023/2/847473.4滴定分析结果的计算滴定分析结果的计算n n作业作业n n思考题：思考题：2；4；7n n习题：习题：2；6；10；12；142023/2/82023/2/84848
