滴定分析法概论优秀PPT.ppt
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1、滴定分析法概论你现在浏览的是第一页,共60页 应用非常广泛。应用非常广泛。滴定分析法(titrimetric determination)定义:用滴定管将标准溶液滴加到待测物的溶液中,使之与待测组分发生化学反应,通过指示剂指示滴定终点的到达,根据标准溶液的浓度和所消耗的体积,算出待测组分的含量。滴定分析法的特点:准确度较高,相对误差为0.2%左右。用于常量组分(1%)的分析。操作简便、快速、费用低。你现在浏览的是第二页,共60页 我们在用滴定分析法进行定量分析时,是将被我们在用滴定分析法进行定量分析时,是将被测定物质的溶液置于一定的容器(通常为锥形瓶)测定物质的溶液置于一定的容器(通常为锥形瓶
2、)中,并加入少量适当的指示剂,然后用一种标准溶中,并加入少量适当的指示剂,然后用一种标准溶液通过滴定管逐滴地加到容器里。这样的操作过程液通过滴定管逐滴地加到容器里。这样的操作过程称为称为“滴定滴定”。当滴入的标准溶液与被测定的物质。当滴入的标准溶液与被测定的物质定量反应完全时,也就是两者的物质的量正好符合定量反应完全时,也就是两者的物质的量正好符合化学反应式所表示的化学计量关系时,称反应达到化学反应式所表示的化学计量关系时,称反应达到了了化学计量点化学计量点(亦称计量点以(亦称计量点以sp表示)。计量点一般表示)。计量点一般根据指示剂的变色来确定。实际上滴定是进行到溶液里根据指示剂的变色来确定
3、。实际上滴定是进行到溶液里的指示剂变色时停止的,停止滴定这一点称为的指示剂变色时停止的,停止滴定这一点称为“滴定终滴定终点点”或简称或简称“终点终点”。指示剂并不一定正好在计量点。指示剂并不一定正好在计量点时变色。时变色。你现在浏览的是第三页,共60页 滴滴定定终终点点与与计计量量点点不不一一定定恰恰好好相相符符,它它们们之之间间存存在在着着一一个个很很小小的的差差别别,由由此此而而造造成成的的分分析析误误差差称称为为“滴滴定定误误差差”,也也叫叫“终终点点误误差差”,以以Et表表示示。滴滴定定误误差差的的大大小小,决决定定于于滴滴定定反反应应和和指指示示剂剂的的性性能能及及用用量量。因因此此
4、,必必须须选选择择适适当当的的指指示示剂剂才才能能使使滴滴定定的的终终点点尽尽可可能能地地接接近近计量点。计量点。滴滴定定分分析析法法是是定定量量分分析析中中的的重重要要方方法法之之一一,此此种种方方法法适适于于百百分分含含量量在在1以以上上各各物物质质的的测测定定,有有时时也也可可以以测测定定微微量量组组分分;该该方方法法的的特特点点是是:快快速速、准准确确、仪仪器器设设备备简简单单、操操做做方方便便、价价廉廉,可可适适用用于于多多种种化化学学反反应应类类型型的的测测定定;分分析析结结果果的的准准确确度度较较高高,一一般般情情况况下下,其其滴滴定定的的相相对对误误差差在在0.1%左左右右。所
5、所以以该该方方法法在在生生产产和和科科研上具有很高的实用价值。研上具有很高的实用价值。你现在浏览的是第四页,共60页二二.滴定分析法中的一些基本术语滴定分析法中的一些基本术语化学计量点(stoichiometric point):滴加的标准溶液与待测组分恰好完全反应的这一点。标准溶液(standard solution):具有准确浓度的溶液,此浓度既是已知的,又是准确的。例:三种溶液的浓度分别标示如下:答:0.1000 mol/L。滴定:将标准溶液用滴定管滴加到待测物的溶液中,使之与待测组分发生化学反应的过程。标准溶液用4位有效数字表示。30%、0.1mol/L、0.1000 mol/L。哪个
6、为标准溶液?你现在浏览的是第五页,共60页终点误差(end point error);理论上化学计量点和滴定终点是一致的,但在实际工作中,二者不一定恰好一致,常有一点差别,由此而引起的误差为终点误差,终点误差属于系统误差,其大小取决于指示剂选择的是否合适。指示剂(indicator):在进行滴定分析时,许多物质是没有颜色的,我们无法判断滴定反应是否到达了化学计量点,在实际工作中常常要借助指示剂来完成这一任务,能在化学计量点附近发生颜色突变的试剂就称为指示剂。滴定终点(end point):进行滴定分析时,指示剂在化学计量点附近发生颜色突变,我们停止滴定,这一点称为滴定终点。你现在浏览的是第六页
7、,共60页2.2 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Ag+、CN-、SCN-、卤素等。、卤素等。2.2.1 滴定分析法分类(按照化学反应分类)(1)酸碱滴定法(中和法):以质子传递反应为基础。H+OH-H2O滴定对象:各种酸、碱。(2)沉淀滴定法(容量沉淀法):以沉淀反应为基础。Ag+Cl-AgC1滴定对象:你现在浏览的是第七页,共60页具有氧化还原性质的物质。(3)配位滴定法(络合滴定法):以配位反应为基础。M2+Y4-MY2 滴定对象:金属离子。(4)氧化还原滴定法:以氧化还原反应为基础。MnO4-+5Fe2+8H+Mn2+5Fe3+4H2O滴定对象:你现在浏
8、览的是第八页,共60页2.2.2 滴定反应应具备的条件 (有副反应,不可用于滴定反应)1.反应必须定量地完成。标准液与被测物要按二者的化学反应方程式进行,没有副反应,并且反应要完全(99.9%)。这是定量反应的基础。如:HCl+NaOH=NaCl+H2O(无副反应,可用于滴定反应)Cr2O72-+S2O32-=S4O62-(SO42-)+Cr3+H2O你现在浏览的是第九页,共60页满足上述条件的反应,可用直接滴定法进行滴定。2.反应速度要快。反应要能迅速的完成,对于反应速度较慢的反应,要能采取措施,提高反应的速度。例:2MnO4-+5C2O42-+16 H+=2Mn2+10CO2+8H2O该反
9、应在室温下反应速度很慢,将温度加热到7585,反应可迅速完成。3.能有一定的方法确定滴定终点。利用指示剂或仪器来判断反应的化学计量点。你现在浏览的是第十页,共60页2.2.3 滴定反应按滴定方式分类:滴定反应按滴定方式分类:Y4-(剩余剩余)+Zn2+(标准液标准液)ZnY 1.直接滴定法:用标准溶液直接滴加到被测溶液中进行滴定。(需要满足上述三个条件)2.返滴定法:当被测物质与标准溶液反应速度慢,或待测组分为固体,反应不能立即完成时,可采用返滴定法进行滴定。具体方法为:首先定量加入过量的标准溶液,使之与被测物反应,待反应完全后,再用另一种标准溶液滴定溶液中剩余的滴定液。如:Al3+EDTA(
10、定量过量)AlY+Y4-(剩余)你现在浏览的是第十一页,共60页I2+2S2O32-=S4O62-+2I-3.置换滴定法:对于没有定量关系或伴有副反应的化学反应,可采用置换滴定法进行滴定。具体方法为:先用适当的试剂与待测物反应,使之转换成一种能被定量滴定的物质,然后再用适当的滴定剂进行滴定。例:Cr2O72-+S2O32-=S4O62-(SO42-)+Cr3+H2OCr2O72-+6I-(过量)+14H+=2Cr3+3I2+7H2O(副反应)你现在浏览的是第十二页,共60页 2MnO4-+5C2O42-+16H+=2Mn2+10CO2+8H2O4.间接滴定法:对于不能与滴定剂发生化学反应的物质
11、,可以利用另外的化学反应,间接地进行滴定。例:Ca2+本身不具有氧化还原性质,不能与KMnO4发生反应,为了利用KMnO4滴定Ca2+,可采取如下的方法。Ca2+C2O42-CaC2O4过滤+H2SO4H2C2O4你现在浏览的是第十三页,共60页 2-2标准溶液浓度的表示方法标准溶液浓度的表示方法所所谓谓标标准准溶溶液液,就就是是指指已已知知准准确确浓浓度度的的溶溶液液。在在滴滴定定分分析析中中,不不论论采采取取何何种种滴滴定定方方法法,都都离离不不开开标标准准溶液,否则就无法计算分析结果。溶液,否则就无法计算分析结果。一、物质的量浓度一、物质的量浓度物物质质的的量量浓浓度度,是是指指体体积积
12、溶溶液液所所含含溶溶质质B的的物物质质的的量量,以符号,以符号cB表示表示,即即cB=nB/V式式中中:V表表示示溶溶液液的的体体积积;nB为为溶溶液液中中溶溶质质B的的物物质质的的量,量,B代表溶质的化学式。代表溶质的化学式。在在国国际际单单位位制制中中nB的的SI单单位位是是mol,V的的SI单单位位是是m3。物物质质的的量量浓浓度度(简简称称为为浓浓度度)cB的的SI单单位位是是molm-3。这这个个单单位位太太小小,使使用用不不便便,实实用用的的是是它它的的倍倍数数单单位位moldm-3或或molL-1。1molL-1=l000molm-3。你现在浏览的是第十四页,共60页 若该系统中
13、所包含的基本单元的数目与0.012kgC12的原子数目相等,则此物质的量就是1摩尔;若该系统中所包含的基本单元的数目与0.018kgC12的原子数目相等,则此物质的量就是1.5摩尔;,以此类推。摩尔定义:摩尔是一个系统的物质的量,它与系统中所包含的基本单元的数目成正比。基本单元可以是分子,原子,离子,电子,及其它粒子,也可以是这些粒子的某种特定组合。你现在浏览的是第十五页,共60页 如:物质如:物质B在反应中转移的质子数或得失的在反应中转移的质子数或得失的电子数为电子数为b时基本单元应选择为时基本单元应选择为基本单元的选择分为两种情况:1.以分子,原子,离子等作为基本单元,即以参加化学反应的物
14、质本身作为基本单元。如:NaOH,H2SO4,KMnO42.以这些粒子的某种特定组合作为基本单元。根据某物质在化学反应中的“质子转移数”(酸碱反应)、“电子得失数”(氧化还原反应)或反应中的计量关系来确定基本单元。通常选取转移一个“质子”或得失一个“电子”的特定组合作为基本单元。你现在浏览的是第十六页,共60页例:H2SO4参加酸碱反应时基本单元可选择为H2SO4或H2SO4在反应中可转移2个质子KMnO4参加氧化还原反应时基本单元可选择为KMnO4或KMnO4在反应中可转移5个电子你现在浏览的是第十七页,共60页 同样质量的物质,其物质的量(同样质量的物质,其物质的量(n)随所选择)随所选择
15、的基本单元不同而不同,转换关系式为:的基本单元不同而不同,转换关系式为:使用 n、c、M 等必须注明基本单元 你现在浏览的是第十八页,共60页滴定度滴定度例:测定铁的KMnO4标准溶液,其滴定度可表示为:或 l mL KMnO4 标准溶液相当于0.005682 g 铁,1 mL 的 KMnO4 标准溶液能把 0.005682 g Fe2+氧化为 Fe3+。如果:每毫升标准溶液相当于待测组分的质量。表示法:T待测物/标准溶液单位:g mL-1表示:滴定度适用于工业生产中批量分析:m(Fe)T V。g mL-1你现在浏览的是第十九页,共60页 生生产产单单位位常常采采用用的的滴滴定定度度是是指指(
16、1)每每毫毫升升标标准准溶溶液液中中所所含含溶溶质质的的质质量量。例例如如,TNaOH=0.04000gmL-1,表表示示每每1mLNaOH溶溶液液中中含含有有0.04000gNaOH。(2)在在例例行行分分析析中中,常常用用一一种种标标准准溶溶液液测测定定同同一一物物质质时时,滴滴定定度度又又指指每每毫毫升升标标准准溶溶液液相相当当于于被被测测物物质质的的质质量量。常常以以TM1/M2表表示示。M1是是标标准准溶溶液液中中溶溶质质的的分分子子式式,M2是是被被测测物物质质的的分分子子式式。例例如如每每毫毫升升H2SO4标标准准溶溶液液恰恰能能与与0.04000gNaOH反反 应应,则则 此此
17、 H2SO4溶溶 液液 的的 滴滴 定定 度度 是是TH2SO4/NaOH0.04000gmL-1。你现在浏览的是第二十页,共60页 知知道道了了滴滴定定度度,再再乘乘以以滴滴定定中中用用去去的的标标准准溶溶液液的的体体积积,就就可可以以直直接接得得到到被被测测物物质质的的含含量量。如如用用TH2SO4/NaOH0.04000gmL-1的的H2SO4标标准准溶溶液液滴滴定定烧烧碱碱溶溶液液,设设滴滴定定时时用用去去32.00毫毫升升,则则此此试试样样中中NaOH的质量为:的质量为:VH2SO4TH2SO4/NaOH32.00gmL-10.04000gmL-11.280g(3)有有时时如如果果固
18、固定定分分析析试试样样的的重重量量,那那么么滴滴定定度度也也可可直直接接表表示示每每毫毫升升标标准准溶溶液液相相当当于于被被测测物物质质的的百百分分含含量量。例例如如,TH2SO4/NaOH2.69%,表表示示当当试试样样的的质质量量固固定定时时,每每毫毫升升H2SO4标标准准溶溶液液相相当当于于试试样样中中NaOH的的含含量量为为2.69%。你现在浏览的是第二十一页,共60页 测测定定时时,如如用用去去H2SO4标标准准溶溶液液l0.50mL,则则该该试试样样中中NaOH的含量为:的含量为:w wNaOHVH2SO4TH2SO4/NaOH10.502.69%28.24这这种种浓浓度度表表示示
19、方方法法,对对于于工工厂厂等等生生产产单单位位来来讲讲,由由于于经经常常分分析析同同一一种种样样品品,所所以以能能省省去去很很大大计计算算,很很快快就就可以得出分析结果,使用起来非常方便。可以得出分析结果,使用起来非常方便。你现在浏览的是第二十二页,共60页标准溶液浓度标准溶液浓度 C 与滴定度与滴定度 T 之间关系之间关系 a A+b B=c C+d D 设:A 为被测组分,B 为标准溶液;反应式如下:当VB=1 mL时,mA=TA/B ,代入上式你现在浏览的是第二十三页,共60页例题:例题:H2C2O4+2 NaOH Na2C2O4+2H2O求 0.1000 molL-1 NaOH 标准液
20、对 H2C2O4 的滴定度。解:NaOH 与 H2C2O4 的反应为:你现在浏览的是第二十四页,共60页2-3标准溶液的配制和浓度的标定标准溶液的配制和浓度的标定一、一、直接配制法直接配制法准确称取一定质量的物质,溶解于适量水后移入容准确称取一定质量的物质,溶解于适量水后移入容量瓶,用水稀至刻度,然后根据称取物质的质量和容量量瓶,用水稀至刻度,然后根据称取物质的质量和容量瓶的体积即可算出该标准溶液的准确浓度。瓶的体积即可算出该标准溶液的准确浓度。许多化学试剂由于不纯和不易提纯,或在空气中不稳许多化学试剂由于不纯和不易提纯,或在空气中不稳定定(如易吸收水分如易吸收水分)等原因,不能用直接法配制标
21、准溶液,等原因,不能用直接法配制标准溶液,只有具备下列条件的化学试剂,才能用直接配制法。只有具备下列条件的化学试剂,才能用直接配制法。你现在浏览的是第二十五页,共60页 4.最好有比较大的摩尔质量(不是必备条件)只有基准物质可以采用直接法配制标准溶液。基准物质应具备的条件:1.物质必须具有足够的纯度,即含量99.9%;2.物质的组成与化学式应完全符合;3.试剂在一般情况下应比较稳定。你现在浏览的是第二十六页,共60页 1.在在空空气气中中要要稳稳定定。例例如如加加热热干干燥燥时时不不分分解解,称称量量时时不不吸湿,不吸收空气中的吸湿,不吸收空气中的CO2,不被空气氧化等。,不被空气氧化等。2.
22、纯纯度度较较高高(一一般般要要求求纯纯度度在在99.9%以以上上),杂杂质质含含量量少少到可以忽略到可以忽略(0.01-0.02%)。3.实实际际组组成成应应与与化化学学式式完完全全符符合合。若若含含结结晶晶水水时时,如如硼砂硼砂Na2B4O710H2O,其结晶水的含量也应与化学式符合。其结晶水的含量也应与化学式符合。4.试试剂剂最最好好具具有有较较大大的的摩摩尔尔质质量量。因因为为摩摩尔尔质质量量越越大大,称取的量就越多,称量误差就可相应的减少。称取的量就越多,称量误差就可相应的减少。凡凡是是符符含含上上述述条条件件的的物物质质,在在分分析析化化学学上上称称为为“基基准准物物质质”或或称称“
23、基基准准试试剂剂”。凡凡是是基基准准试试剂剂,都都可可以以用用来来直接配成标准溶液。直接配成标准溶液。你现在浏览的是第二十七页,共60页 二、二、间接配制法间接配制法间接配制法也叫间接配制法也叫标定法标定法。许许多多化化学学试试剂剂是是不不符符含含上上述述条条件件的的,如如NaOH,它它很很容容易易吸吸收收空空气气中中的的CO2和和水水分分,因因此此称称得得的的质质量量不不能能代代表表纯纯净净NaOH的的质质量量;盐盐酸酸(除除恒恒沸沸溶溶液液外外),也也很很难难知知道道其其中中HCl的的准准确确含含量量;KMnO4、Na2S2O3等等均均不不易易提提纯纯,且且见见光光易易分分解解,均均不不宜
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