分析化学滴定分析概论优秀课件.ppt
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1、分析化学滴定分析概论第1页,本讲稿共48页一、滴定分析法对化学反应的要求:一、滴定分析法对化学反应的要求:1.1.反反应应必必须须定定量量完完成成。反应严格按照一定的化学反应式进行,无副反应发生,反应完成程度应达到99.9%以上,这是滴定分析定量计算的基础。2.2.反应必须迅速完成。反应必须迅速完成。3.3.待测物中的杂质不得干扰主反应,否则应预先除杂。待测物中的杂质不得干扰主反应,否则应预先除杂。4.4.有适当简便的方法确定化学计量点。有适当简便的方法确定化学计量点。第2页,本讲稿共48页二、滴定分析法的分类:酸碱滴定法(酸碱滴定法(HH+OH+OH-H H2 2O O)非水溶液酸碱滴定法非
2、水溶液酸碱滴定法沉淀滴定法配位滴定法氧化还原滴定法第3页,本讲稿共48页三、滴定分析法的主要滴定方式:1.直接滴定法直接滴定法 标准溶液 滴定 待测溶液2.返滴定法返滴定法 标准溶液(2)滴定 待测溶液(加入过量标准溶液(1)3.置换滴定法 待测组分与滴定剂不能定量反应如用重铬酸钾标准溶液滴定硫代硫酸钠溶液,由于S存在变价,没有一定的计量关系。4.间接滴定法 待测组分不能与滴定剂直接反应如Ca2+沉淀为CaC2O4,再用硫酸溶解,用KMnO4滴定C2O42-,间接测定Ca2+第4页,本讲稿共48页第二节 标准溶液一、标准溶液浓度的表示方法标准溶液:已知准确浓度的试剂溶液,又称滴定液。1.物质的
3、量浓度cB:2.滴定度T:(1)TB(g/ml):每毫升标准溶液中所含溶质的质量。(2)TT/A(g/ml):每毫升标准溶液相当于待测物质的质量。(T代表标准溶液物质的化学式,A代表待测组分的化学式)待测物质的质量m mA A=T=TT/AT/A*V*VT T第5页,本讲稿共48页二、标准溶液浓度的配制基准物质:能用于直接配制和标定标准溶液的物质。基准物质应具备条件:1.纯度足够高(99.9%以上);2.物质组成与化学式完全相符;3.性质稳定;4.摩尔质量大。标准溶液配制方法有直接法和间接法两种。第6页,本讲稿共48页三、标准溶液浓度计算三、标准溶液浓度计算 1.1.直接配制法直接配制法称称一
4、一定定量量的的基基准准物物质质B(mB(mB B)g)g直直接接溶溶于于一一定定量量(V)L(V)L的的溶溶剂剂配配制制。标准溶液浓度为标准溶液浓度为 c cB B=n=nB B/V=m/V=mB B/M/MB BV V 2.2.间接配制法间接配制法 需标定需标定(1)(1)基准物质标定法基准物质标定法(2)(2)标准溶液比较法标准溶液比较法 根据滴定剂和被测物质的比计算求出。根据滴定剂和被测物质的比计算求出。bBbBtT=aAtT=aAc cB B=b/t*c=b/t*cT T*V*VT T/V/VB B =bm=bmT T/tM/tMT T V VB B第7页,本讲稿共48页第五章 酸碱滴
5、定法第一节 酸碱指示剂一、酸碱指示剂的变色原理及变色范围 酸碱指示剂一般是有机的弱酸或弱碱,在水溶液中存在一定的解离平衡,且在解离的同时发生结构变化,酸式和其酸式和其共轭碱式具有明显不同的颜色,共轭碱式具有明显不同的颜色,随着酸碱的加入平衡移动,从而显示酸或碱的颜色。例如:酚酞、甲基橙指示剂第8页,本讲稿共48页酚酞:有机弱酸,偶氮类结构,碱滴酸时用。变色范围:810,无色变红色。第9页,本讲稿共48页甲基橙甲基橙(MO)甲基橙是一种有机弱碱,在水溶液中的解离平衡和颜色为:H+OH-红红3.1橙橙4.04.4黄黄pKa=3.4第10页,本讲稿共48页甲基橙甲基橙MO甲基红甲基红MR酚酞酚酞 P
6、P3.1 4.44.4 6.28.0 10.04.05.09.0常用单一酸碱指示剂变色范围常用单一酸碱指示剂变色范围第11页,本讲稿共48页HIn H+In-KHIn=In-/HIn 10,显示显示 In-色色In-/HIn 0.1,显示显示 HIn 色色理论变色范围:理论变色范围:pH=pKHIn 1HInH+In-=H+KHInHInIn-第12页,本讲稿共48页二、影响指示剂变色范围的因素二、影响指示剂变色范围的因素温度温度 温度影响酸碱指示剂的解离平衡常数KHIn溶剂溶剂 溶剂影响酸碱指示剂的解离平衡常数KHIn指示剂用量指示剂用量 不宜多不宜多,过多会使变色不敏锐。例:例:50100
7、mL溶液中溶液中23滴滴PP,pH9变色,变色,而而1015滴滴PP,pH8变色变色滴定程序滴定程序 人眼对由浅到深由浅到深的变化较为敏感第13页,本讲稿共48页三、混合指示剂溴甲酚绿溴甲酚绿甲基红甲基红 按3:1混合 5.0-5.1-5.2 橙红橙红 灰灰 绿绿 (黄红)(黄红)(绿(绿+橙红)(蓝黄)橙红)(蓝黄)用于Na2CO3标定HCl时指示终点通过颜色互补,使通过颜色互补,使变色范围变窄变色范围变窄,变色更敏锐变色更敏锐第14页,本讲稿共48页指示剂选择指示剂选择:pHep与与pHsp尽可能接近,以减小滴定误差尽可能接近,以减小滴定误差注:化学分析法相对误差一般不大于不大于0.2%。
8、滴定曲线:滴定曲线:溶液溶液pH 随标准溶液加入随标准溶液加入体积变化的曲线体积变化的曲线第二节第二节 酸碱滴定类型及指示剂的选择酸碱滴定类型及指示剂的选择化学计量点化学计量点(sp)滴定终点滴定终点(ep)滴定突跃滴定突跃 (0.1%)滴滴定定突突跃跃SP第15页,本讲稿共48页0.1000 molL-1 NaOH滴定20.00 mL 0.1000molL-1 HCl一、强碱滴定强酸和强酸滴定强碱强酸碱滴定离子反应方程式均为:H+OH-H2O25时水溶液中:H+OH-=1.010-14=Kw(Kw是水的质子自递常数,仅与温度有关)pH+pOH=pKw=14例题例题:第16页,本讲稿共48页(
9、1)滴定前滴定前:溶液pH H+=cHCl=0.1000molL-1 pH=1.00(2)滴定开始到滴定开始到sp前前:H+=cHCl(剩余剩余)-0.1%即当滴加NaOH溶液19.98mL时,剩余的HCl溶液0.02mL:H+=(0.10000.02)/(20+19.98)=5.010-5 mol/L pH=-lg H+=4.30(3)sp时时:H+=OH-=1.010-7molL-1 pH=7.00(4)sp后后:OH-=cNaOH(过量)+0.1%即当滴加NaOH溶液20.02mL时,剩余的NaOH溶液0.02mL:OH-=(0.10000.02)/(20+20.02)=5.010-5
10、mol/L pOH=-lg OH-=4.30 pH=14.00-4.30=9.70第17页,本讲稿共48页0.1000molL-1 NaOH滴定滴定20.00mL 0.1000molL-1 HCl12.5220.002.00040.0011.682.001.10022.00sp后后:OH-=cNaOH(过量过量)10.700.201.01020.209.700.021.00120.027.000.000.001.00020.00 sp:H+=OH-=10-7.004.300.020.99919.983.000.200.9919.80 sp前前:H+=cHCl(剩余)(剩余)2.282.000.
11、9018.00滴定前滴定前:H+=cHCl1.0020.00.000.00H+计算计算pH过量过量NaOHmL剩余剩余HClmLHCl被被滴定百滴定百分数分数NaOHmL突突跃跃第18页,本讲稿共48页pH121086420 0 20 40 mLNaOH加入体积加入体积9.70 sp+0.1%4.30 sp-0.1%突突跃跃sp 7.00 1.1.从从滴定开始到加入NaOH溶液19.98ml,溶液pH值从1.00上升到4.30,仅改变3.30个pH单位,曲线上升缓慢;2.2.当滴当滴入的NaOH溶液19.98ml增加到20.02ml时,共滴入NaOH溶液0.04ml(约1滴),即化学计量点前后
12、相对误差为0.1%范围内,溶液pH值从4.30迅速上升到9.70,改变5.40个pH单位,曲线急剧上升;3.3.继续滴加NaOH,pH变化又比较小,曲线变化缓慢。强碱滴定强酸滴定曲线的讨论:强碱滴定强酸滴定曲线的讨论:强碱滴定强酸滴定曲线的讨论:强碱滴定强酸滴定曲线的讨论:第19页,本讲稿共48页溶液浓度对滴定突跃的影响0.01molL-1 0.1molL-1 1molL-10 1 2pH1210864210.79.78.77.05.34.33.3浓度增大浓度增大10倍,倍,突跃增加突跃增加2个个pH单位。单位。5.38.74.39.73.310.7适当范围内,酸碱浓度越大,滴定突跃范围越大,
13、可供选择的指示剂越多。浓度过大也不行。一般浓度控制在一般浓度控制在0.10.5molL-1为宜为宜。第20页,本讲稿共48页例:例:0.1000 mol/LNaOH滴定滴定0.1000mol/LHAc(pKa=4.76)反应方程式为:NaOH+HAc NaAc+H2O二、强碱滴定弱酸(1)滴定前滴定前:溶液pH =0.0013molL-1 pH=2.88(2)滴定开始到滴定开始到sp前前:溶液中HAc和NaAc形成了缓冲溶液缓冲溶液,H+可根据缓冲溶液来计算。-0.1%即当滴加NaOH溶液19.98mL时,溶液 pH=7.74H+Kaca(3)sp时时:酸碱完全反应生成NaAc,为强碱弱酸盐水
14、解 此时NaAc 溶液pH=8.70第21页,本讲稿共48页(4)sp后后:溶液pH取决于过量的NaOH,计算方法与滴定HCl溶液相同 pH=9.700 1 2pH121086420HA A-A-+OH-突突跃跃9.708.707.704.30HAHCl酚酞甲基红甲基橙强碱滴定弱酸滴定曲线的讨论:强碱滴定弱酸滴定曲线的讨论:1.1.滴定前,弱酸在溶液中部分离解,溶液中H+离子浓度较低,曲线开始点提高;2.2.滴定开始时,曲线有一小段上升高较快,这是由于生成的Ac-产生同离子效应,使HAc更难离解,H+降低较快;3.3.继续滴加NaOH,溶液形成缓冲体系,曲线变化平缓;4.接近化学计量点时,溶液
15、中剩余的HAc已很少,pH变化加快;第22页,本讲稿共48页5.化学计量点前后,产生pH突跃,与强酸相比,突跃变小;6.强碱滴定弱酸只能选择在酚酞作指示剂,不能用甲基橙;7.强碱滴定弱酸突跃范围不仅与弱酸浓度有关,还与弱酸的强度Ka有关。随着弱酸的Ka变小,突跃变小,Ka在10-9左右,突跃消失(右图),不能被准确滴定;弱酸能被准确滴定的条件为:弱酸能被准确滴定的条件为:c cK Ka a1010-8-8第23页,本讲稿共48页三、强酸滴定弱碱三、强酸滴定弱碱例:例:0.1000 mol/LHCl标液标液滴定滴定0.1000mol/L NH3H2O(pKb=4.75)反应方程式为:HCl+NH
16、3H2O NH4Cl+H2O(1)滴定前滴定前:溶液 pH=11.1(2)滴定开始到滴定开始到sp前前:溶液中NH3H2O和NH4Cl形成了缓冲溶液缓冲溶液,H+可根据缓冲溶液来计算。-0.1%即当滴加HCl溶液19.98mL时,溶液 pH=6.30(3)sp时时:酸碱完全反应生成NH4Cl,为强酸弱碱盐水解 此时NH4Cl溶液pH=5.28第24页,本讲稿共48页0 50 100 150 200%6.254.305.286.24.43.1 pHNaOHNH38.0(4)sp后后:溶液pH取决于过量的HCl,pH=4.30强碱滴定弱酸滴定曲线的讨论:强碱滴定弱酸滴定曲线的讨论:1.1.强酸滴定
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