第八章氧化还原滴定法优秀PPT.ppt
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1、第八章氧化还原滴定法第一页,本课件共有53页绪论绪论一一、氧化还原滴定法:以氧化还原反应为基础的滴定、氧化还原滴定法:以氧化还原反应为基础的滴定 分析方法。分析方法。二、实质:电子转移的反应二、实质:电子转移的反应三、特点:三、特点:1 1)机理复杂、多步反应)机理复杂、多步反应 2 2)有的程度虽高但速度缓慢)有的程度虽高但速度缓慢 3 3)有的伴有副反应而无明确计量关系)有的伴有副反应而无明确计量关系四、分类:碘量法、高锰酸钾法、重铬酸钾法、四、分类:碘量法、高锰酸钾法、重铬酸钾法、亚硝酸钠法、溴量法、铈量法亚硝酸钠法、溴量法、铈量法 五、应用:广泛,直接或间接测定无机物、有机物五、应用:
2、广泛,直接或间接测定无机物、有机物氧化还原反应用于滴定反应的必须条件:氧化还原反应用于滴定反应的必须条件:1)反应必须按化学反应式确定的计量关系定量完成;)反应必须按化学反应式确定的计量关系定量完成;2)反应必须足够快,不能有副反应发生;)反应必须足够快,不能有副反应发生;3)必须有适当的方法确定滴定终点。)必须有适当的方法确定滴定终点。第二页,本课件共有53页第一节第一节 氧化还原滴定基本原理氧化还原滴定基本原理一、条件电位一、条件电位 Ox1+ne Red1 Red2 Ox2 +ne Ox1 +Red2 Ox2 +Red1v电对的电极电位衡量氧化或还原能力的强弱电对的电极电位衡量氧化或还原
3、能力的强弱v电对的电极电位电对的电极电位越高越高,其氧化形的氧化能力,其氧化形的氧化能力越强越强 (还原形的还原能力越弱)(还原形的还原能力越弱)氧化剂氧化剂 v电对的电极电位电对的电极电位越低越低,其还原形的还原能力,其还原形的还原能力越强越强 (氧化形的氧化能力越弱)(氧化形的氧化能力越弱)还原剂还原剂第三页,本课件共有53页电极电位的电极电位的NERNSTNERNST表示式表示式1.活度表示式活度表示式 2.浓度表示式浓度表示式第四页,本课件共有53页3.3.分析浓度表示式分析浓度表示式影响因素:影响因素:影响因素:影响因素:常数,仅与电对常数,仅与电对本身性质和温度本身性质和温度有关有
4、关 第五页,本课件共有53页条条件件电电位位:一一定定条条件件下下,氧氧化化型型和和还还原原型型浓浓度度都都是是1moL/L1moL/L时的实际电位时的实际电位条件电位只有在实验条件不变的情况下才是一个常条件电位只有在实验条件不变的情况下才是一个常数,当条件改变时,它也随之改变,故称为条件电数,当条件改变时,它也随之改变,故称为条件电位。位。第六页,本课件共有53页n2Ox1 +n1Red2 n1Ox2 +n2Red1对于任意氧化还原反应对于任意氧化还原反应二、氧化还原反应进行的程度二、氧化还原反应进行的程度(一)条件平衡常数的计算(一)条件平衡常数的计算由标准电极电位由标准电极电位K 由条件
5、电位由条件电位K(条件平衡常数)(条件平衡常数)第七页,本课件共有53页Ox1+ne Red1 Red2 Ox2 +ne 第八页,本课件共有53页第九页,本课件共有53页第十页,本课件共有53页(二)判断氧化还原反应完全程度的依据(二)判断氧化还原反应完全程度的依据 滴定到滴定到SPSP时:滴定反应的完全度应时:滴定反应的完全度应 99.9%99.9%第十一页,本课件共有53页1.1.浓度:增大反应物浓度加快反应速度浓度:增大反应物浓度加快反应速度三、氧化还原反应的速度三、氧化还原反应的速度 例:例:CrCr2 2O O7 7-+6I+6I-+14H+14H+2Cr 2Cr 3+3+3I+3I
6、2 2+H H2 2O O 2.2.升高温度:升温可加快碰撞,加快反应每升高升高温度:升温可加快碰撞,加快反应每升高10100 0C C,速度增加速度增加2 24 4倍倍 例:例:2MnO 2MnO4 4-+H+H2 2C C2 2O O4 4 2Mn2Mn2+2+10CO+10CO2 2+8H+8H2 2O O 一般在室温反应很慢,常在一般在室温反应很慢,常在60-7560-75进行滴定进行滴定第十二页,本课件共有53页3 3、加催化剂:改变反应历程,加快反应加催化剂:改变反应历程,加快反应v同同上上例例:加加入入MnMn2+2+催催化化反反应应,反反应应一一开开始始便便很很快快进进行行;或
7、或反应先慢后快,逐渐生成的反应先慢后快,逐渐生成的MnMn2+2+本身起本身起 催化作用(自动催化反应)催化作用(自动催化反应)四、滴定曲线四、滴定曲线1滴定过程滴定过程 可逆电对氧化还原反应的电位计算可逆电对氧化还原反应的电位计算2滴定突跃影响因素滴定突跃影响因素3根据条件电位判断滴定突跃范围根据条件电位判断滴定突跃范围以电位值为纵坐标,滴定百分数或加入的标准容易以电位值为纵坐标,滴定百分数或加入的标准容易的体积为横坐标作图,即得氧化还原的滴定曲线。的体积为横坐标作图,即得氧化还原的滴定曲线。第十三页,本课件共有53页Ce4+Fe2+Ce3+Fe3+1mol/L H1mol/L H2 2SO
8、SO4 4 1 1滴定过程滴定过程1 1、滴定开始前、滴定开始前,电位无法计算,电位无法计算2 2、滴定开始至化学计量点前、滴定开始至化学计量点前第十四页,本课件共有53页3 3、化学计量点时:、化学计量点时:第十五页,本课件共有53页CeCe4+4+滴定滴定FeFe2+2+的滴定曲线的滴定曲线 /V突突跃跃1.261.060.86 -0.1%时时,=0.68+0.059lg103+0.1%时时,=1.44+0.059lg10-3第十六页,本课件共有53页按照上述计算滴定曲线电位的方法,可用下式估算滴定突跃按照上述计算滴定曲线电位的方法,可用下式估算滴定突跃范围:范围:第十七页,本课件共有53
9、页五、指示剂五、指示剂(一)(一)自身自身自身自身指示剂指示剂指示剂指示剂:有些滴定剂或被测物有颜色,滴定产有些滴定剂或被测物有颜色,滴定产物无色或颜色很浅,则滴定时无须再滴加指示剂,本身的颜物无色或颜色很浅,则滴定时无须再滴加指示剂,本身的颜色变化起着指示剂的作用,称色变化起着指示剂的作用,称自身指示剂自身指示剂v例:紫色紫色紫色紫色 无色无色无色无色 深棕色深棕色 无色无色无色无色 v优优点点:无无须须选选择择指指示示剂剂,利利用用自自身身颜颜色色变变化化指指示示终终点。点。第十八页,本课件共有53页(二)氧化还原指示剂:(二)氧化还原指示剂:具弱氧化或弱还原性,具弱氧化或弱还原性,其氧其
10、氧化型和还原型的颜色不同,氧化还原滴定中由于被氧化型和还原型的颜色不同,氧化还原滴定中由于被氧化或被还原而发生颜色改变,从而指示终点化或被还原而发生颜色改变,从而指示终点例如:二苯胺磺酸钠,其氧化型呈紫红色,还原型是无例如:二苯胺磺酸钠,其氧化型呈紫红色,还原型是无色,当用色,当用KMnOKMnO4 4溶液滴定溶液滴定Fe2+Fe2+至化学计量点时,稍至化学计量点时,稍过量的将二苯胺磺酸钠由无色的还原型氧化为紫过量的将二苯胺磺酸钠由无色的还原型氧化为紫红色的氧化型,指示滴定终点。红色的氧化型,指示滴定终点。第十九页,本课件共有53页 In(Ox)+ne In(Red)指示剂的半电池反应和点位表
11、达式如下:指示剂的半电池反应和点位表达式如下:指示剂变色时点位的变化范围为:指示剂变色时点位的变化范围为:第二十页,本课件共有53页(三)特殊指示剂:(三)特殊指示剂:有些物质本身不具有氧化还原性,但有些物质本身不具有氧化还原性,但可与氧化还原电对形成可与氧化还原电对形成有色配合物有色配合物,指示终点,指示终点例:淀粉+I3深兰色配合物 (5.010-6mol/L显著蓝色)v特点:反应可逆,应用于直接或间接碘量法例如,二苯胺磺酸钠的变色时的电极电位变化范围为:例如,二苯胺磺酸钠的变色时的电极电位变化范围为:第二十一页,本课件共有53页(四)不可逆指示剂:(四)不可逆指示剂:有些物质在过量氧化剂
12、存在时会发生不可逆颜色变化以有些物质在过量氧化剂存在时会发生不可逆颜色变化以指示终点,这类物质称为不可逆指示剂。例如指示终点,这类物质称为不可逆指示剂。例如,在溴酸钾在溴酸钾法中,过量的溴酸钾标准溶液在酸性人那个也中能析出溴,法中,过量的溴酸钾标准溶液在酸性人那个也中能析出溴,而溴能破坏甲基橙或甲基红等的呈色结构,使溶液的红色而溴能破坏甲基橙或甲基红等的呈色结构,使溶液的红色消失以指示滴定终点。消失以指示滴定终点。(五)外指示剂:(五)外指示剂:这类指示剂能与被测液或标准溶液发生反应,不能加这类指示剂能与被测液或标准溶液发生反应,不能加入到被测液中,只能在接近终点时,用玻璃棒蘸取微量被入到被测
13、液中,只能在接近终点时,用玻璃棒蘸取微量被测溶液在外面与其作用,根据其颜色变化判断终点,称为测溶液在外面与其作用,根据其颜色变化判断终点,称为外指示剂。举例:亚硝酸钠法中用的外指示剂。举例:亚硝酸钠法中用的KI-KI-淀粉指示剂。淀粉指示剂。第二十二页,本课件共有53页v指示剂的选择原则指示剂的选择原则:v指示剂变色范围部分或全部落在滴定突跃范围内。指示剂变色范围部分或全部落在滴定突跃范围内。v指示剂的条件电位尽量与化学计量点电位相一致。指示剂的条件电位尽量与化学计量点电位相一致。六、氧化还原滴定法的分类六、氧化还原滴定法的分类1 1、碘量法、碘量法2 2、KMnOKMnO4 4法法3 3、亚
14、硝酸钠法、亚硝酸钠法 4 4、其他氧化还原方法、其他氧化还原方法第二十三页,本课件共有53页第二节第二节 碘量法碘量法利用利用I I2 2的氧化性和的氧化性和I I-的还原性建立的滴定分析方法。的还原性建立的滴定分析方法。注:注:pH 9 pH 9 时,不受酸度影响,应用范围更为广泛。时,不受酸度影响,应用范围更为广泛。电对反应 I2 +2e 2I-I2 +I-I3-(助溶)I3-+2e 3 I-一、基本原理:第二十四页,本课件共有53页(一)直接碘量法(一)直接碘量法(碘滴定法碘滴定法):):利用利用I I2 2的弱氧化性滴定还原物质的弱氧化性滴定还原物质测定物:具有还原性物质测定物:具有还
15、原性物质 可测:可测:S2-,Sn(),S2O32-,SO32-,As(III),Vc 等等酸度要求:酸度要求:弱酸性,中性,或弱碱性弱酸性,中性,或弱碱性(pH小于小于9)强酸性介质:强酸性介质:I-发生氧化导致终点拖后;发生氧化导致终点拖后;淀粉水解成糊精导致终点不敏锐淀粉水解成糊精导致终点不敏锐 强碱性介质:强碱性介质:I2发生歧化反应发生歧化反应 3I2+6OH-5I-+IO3-+3H2O(歧化反应)(歧化反应)4I-+O2+4H+2I2+2H2O(氧化反应)(氧化反应)第二十五页,本课件共有53页第二十六页,本课件共有53页(二)间接碘量法(滴定碘法)(二)间接碘量法(滴定碘法)(二
16、)间接碘量法(滴定碘法)(二)间接碘量法(滴定碘法)指示剂:指示剂:淀粉淀粉加入时间:加入时间:近终点加入近终点加入终点:终点:深蓝色消失深蓝色消失间接碘量法包括置换滴定法和返滴定法包括置换滴定法和返滴定法剩余滴定或反滴定法置换滴定法第二十七页,本课件共有53页v可测:可测:MnOMnO4 4-,CrCr2 2O O7 7-,CrOCrO4 4-,AsOAsO4 43-3-,BrOBrO3 3-,IO IO3 3-,H H2 2O O2 2,ClOClO-,CuCu2+2+,Fe,Fe3+3+,PbO,PbO2 2 酸度要求:酸度要求:中性或弱酸性中性或弱酸性v强酸性介质:强酸性介质:S S2
17、 2O O3 32-2-发生分解导致终点提前;发生分解导致终点提前;I I-发生氧化导致终点拖后发生氧化导致终点拖后v碱性介质:碱性介质:I I-与与S S2 2O O3 32-2-发生副反应,无计量关系发生副反应,无计量关系S2O32-+2H+SO2+S+H2O(分解)(分解)4I-+O2+4H+2I2+2H2O(氧化反应)(氧化反应)4 I2+S2O32-+10 OH-8I-+2SO42-+5H2O(副反应)第二十八页,本课件共有53页(三)碘量法误差的主要来源(三)碘量法误差的主要来源1碘的挥发碘的挥发v预防:预防:1)加入比理论大)加入比理论大23倍倍KI,增大,增大I2的溶解度的溶解
18、度2)溶液温度勿高,在室温下进行;)溶液温度勿高,在室温下进行;3)碘量瓶中进行反应(磨口塞,封水),快滴慢摇)碘量瓶中进行反应(磨口塞,封水),快滴慢摇2碘离子的氧化(酸性条件下)碘离子的氧化(酸性条件下)v预防:预防:1)控制溶液酸度(勿高)控制溶液酸度(勿高)2)避避免免阳阳光光直直射射(暗暗处处放放置置)除除去去催催化化性性杂杂质质(NO3-,NO2-,NO,Cu2+等)等)3)I2完全析出后立即滴定,快滴完全析出后立即滴定,快滴第二十九页,本课件共有53页二、淀粉指示剂二、淀粉指示剂二、淀粉指示剂二、淀粉指示剂 要求:室温;弱酸性;新鲜配制要求:室温;弱酸性;新鲜配制 pH9,则则I
19、2IO3-遇淀粉不显蓝色遇淀粉不显蓝色 加入时间:加入时间:直接碘量法直接碘量法滴定前加入(终点:无色滴定前加入(终点:无色深蓝色)深蓝色)间接碘量法间接碘量法近终点加入(终点:深蓝色消失)近终点加入(终点:深蓝色消失)变色原理:变色原理:注:注:必须临用前配制,久置会变质失效。必须临用前配制,久置会变质失效。用于间接碘量法时,指示剂应在近终点时加入,以防大量的用于间接碘量法时,指示剂应在近终点时加入,以防大量的碘被淀粉牢固吸附,终点时蓝色退去而产生误差。碘被淀粉牢固吸附,终点时蓝色退去而产生误差。滴定应在常温下进行,以免灵敏度降低。滴定应在常温下进行,以免灵敏度降低。(I I2 2与淀粉形成
20、深蓝色配合物)与淀粉形成深蓝色配合物)与淀粉形成深蓝色配合物)与淀粉形成深蓝色配合物)第三十页,本课件共有53页(一)碘标准溶液的配制与标定(一)碘标准溶液的配制与标定A A配制配制:避光,防止避光,防止I I-II2 2(注:不可用分析天平称)(注:不可用分析天平称)配制时的注意事项:配制时的注意事项:碘溶解在碘溶解在KIKI溶液中,增大溶解度和降低挥发。溶液中,增大溶解度和降低挥发。为了使碘中微量碘酸盐杂质反应掉,以及中和配制硫代硫酸钠为了使碘中微量碘酸盐杂质反应掉,以及中和配制硫代硫酸钠标准溶液时作为稳定剂而加入碳酸钠,配制碘液是应加入少量标准溶液时作为稳定剂而加入碳酸钠,配制碘液是应加
21、入少量盐酸。盐酸。配制好的溶液还须用垂熔玻璃滤器滤过后再标定,以防止少量未配制好的溶液还须用垂熔玻璃滤器滤过后再标定,以防止少量未溶解的碘影响标准溶液的浓度。溶解的碘影响标准溶液的浓度。三、标准溶液的配制与标定三、标准溶液的配制与标定三、标准溶液的配制与标定三、标准溶液的配制与标定B B标定:标定:1)As1)As2 2O O3 3基准物质标定法基准物质标定法AsAs2 2O O3 3+6OH+6OH-2AsO 2AsO3 33-3-+3H+3H2 2O OAsOAsO3 33-3-+I+I2 2+2HCO+2HCO3 3-AsO AsO4 43-3-+2 I+2 I-+2CO+2CO2 2+
22、H+H2 2O O第三十一页,本课件共有53页2)Na2 2S2 2O3 3标准溶液比较法标准溶液比较法(二)(二)NaNa2 2S S2 2O O3 3溶液标准溶液的配制与标定溶液标准溶液的配制与标定(Na(Na2 2S S2 2O O3 3晶体易风化或潮解,间接法配制)晶体易风化或潮解,间接法配制)A配制:配制:不稳定原因不稳定原因 a水中溶解的水中溶解的CO2易使易使NaS2O3分解分解 S2O32-+CO2+H2O HSO3-+HCO3-+S b空气氧化:空气氧化:2S2O32-+O2 2SO42-+2S c水中微生物作用:水中微生物作用:Na2S2O3 Na2SO3+S第三十二页,本
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