武汉大学分析化学第7章氧化还原滴定法ppt课件.ppt
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1、经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用第第7章章 氧化还原滴定法氧化还原滴定法7.1 氧化还原反应及平衡氧化还原反应及平衡7.2 氧化还原滴定基本原理氧化还原滴定基本原理7.3 氧化还原滴定中的预处理氧化还原滴定中的预处理7.4 常用的氧化还原滴定法常用的氧化还原滴定法7.5 氧化还原滴定结果的计算氧化还原滴定结果的计算经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用1 概概 述述氧化还原:得失电子氧化还原:得失电子,电子
2、转移电子转移反应机理比较复杂,常伴有副反应反应机理比较复杂,常伴有副反应控制反应条件,保证反应定量进行,控制反应条件,保证反应定量进行,满足滴定要求满足滴定要求7.1 氧化还原平衡氧化还原平衡aOx+ne=bRed经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用氧化还原电对氧化还原电对对称电对:氧化态和还原态的系数相同对称电对:氧化态和还原态的系数相同 Fe3+/Fe2+,MnO4-/Mn2+等等不对称电对:不对称电对:Cr2O72-/Cr3+,I2/I-等等可逆电对:任一瞬间都能建立平衡,电势可用能斯特可逆电对
3、:任一瞬间都能建立平衡,电势可用能斯特方程描述。方程描述。Fe3+/Fe2+,I2/I-等等不可逆电对:不可逆电对:Cr2O72-/Cr3+,MnO4-/Mn2+等,等,达到平衡时也能用能斯特方程描述电势达到平衡时也能用能斯特方程描述电势经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用2 条件电势条件电势氧化还原反应氧化还原反应 Ox1+Red2 =Red1+Ox2由电对电势由电对电势EOx/Red大小判断反应的方向大小判断反应的方向 电对电势电对电势能斯特方程能斯特方程abRedlgEOx/Red=E +aaO
4、xaOx+ne=bRed经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用描述电对电势与氧化还原态的分析浓度的关系描述电对电势与氧化还原态的分析浓度的关系 条件电势:特定条件下,条件电势:特定条件下,cOx=cRed=1molL-1 或浓度或浓度比为比为1时电对的实际电势,用时电对的实际电势,用E 反应了反应了离子强度及各离子强度及各种副反应种副反应影响的总结果,与介质条件影响的总结果,与介质条件和温度有关。和温度有关。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消
5、费者购买商品的价款或接受服务的费用aOx=Ox Ox =cOx Ox/Ox aRed=Red Red=cRed Red/RedE (条件电势)条件电势)0.059lg0.059lgnc OxnE=E +Ox Red Red Ox c RedabRedlgEOx/Red=E +aaOx经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用影响条件电势的因素影响条件电势的因素0.059lgnE =E +Ox Red Red Ox 离子强度离子强度 酸效应酸效应 络合效应络合效应 沉淀沉淀 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的
6、,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用a 离子强度离子强度0.059lg0.059lgnc OxnE=E +Ox Red Red Ox c Red忽略离子强度影响忽略离子强度影响0.059lgOxnE=E +Red0.059lg0.059lgnc OxnE=E +Red Ox c Red经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用b 酸效应酸效应 H+或或OH-参加氧化还原反应中参加氧化还原反应中,影响氧化还原影响氧化还原态物质的分布情况,并直接出现在
7、能斯特方程中,态物质的分布情况,并直接出现在能斯特方程中,影响电势值。影响电势值。c 生成络合物生成络合物氧化态形成的络合物更稳定,使电势降低,还氧化态形成的络合物更稳定,使电势降低,还原性增加,反之则电势升高,氧化性增加原性增加,反之则电势升高,氧化性增加d 生成沉淀生成沉淀氧化态生成沉淀,使电势降低,还原性增加氧化态生成沉淀,使电势降低,还原性增加还原态生成沉淀,则电势升高,氧化性增加还原态生成沉淀,则电势升高,氧化性增加经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用3 氧化还原反应平衡常数氧化还原反应平衡
8、常数p2Ox1+p1Red2=p2Red1+p1Ox2Ox1+n1e=Red1 E1=E1 +Ox2+n2e=Red2 E2=E2 +0.059n1lgcOx1cRed10.059n2lgcOx2cRed2cRed1cOx1cOx2cRed2p1p1p2p2K =经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用平衡时:平衡时:E1=E2=p E 0.059cOx1cRed1lgcOx2cRed2p1p1p2p2=p(E1 -E2)0.059=lgK E 越大越大 K 越大越大E1+0.059n1lgcOx1cRe
9、d10.059n2lgcOx2cRed2=E2 +p=n1p2=n2p1 n1,n2的最小公倍数的最小公倍数经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用对于下面滴定反应,欲使反应的完全度达对于下面滴定反应,欲使反应的完全度达99.9以上,以上,E 至少为至少为多少?多少?lgK =lg(99.9%)p1(99.9%)p2(0.1%)p1(0.1%)p2 lg103p1 103p2=3(p1+p2)E =lgK p0.059 p0.059 3(p1+p2)p2Ox1+p1Red2=p2Red1+p1Ox2n1=
10、n2=1 p=1,lg K 6,E 0.35 Vn1=1,n2=2 p=2,lg K 9,E 0.27 Vn1=n2=2 p=2,lg K 6,E 0.18 V经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用4 氧化还原反应的速率氧化还原反应的速率O2+4H+4e=2H2O E=1.23 VMnO4-+8H+5e=Mn2+4H2O E=1.51 VCe4+e=Ce3+E=1.61 VSn4+2e=Sn2+E=0.15 V 为什么这些水溶液可以稳定存在?为什么这些水溶液可以稳定存在?KMnO4水溶液水溶液Sn2+水
11、溶液水溶液Ce4+水溶液水溶液经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用影响氧化还原反应速率的因素影响氧化还原反应速率的因素 反应物浓度:反应物浓度:反应物反应物c增加增加,反应速率增大反应速率增大 温度:温度:温度每增高温度每增高10,反应速率增大反应速率增大23倍倍 例例:KMnO4滴定滴定H2C2O4,需加热至需加热至75-85 催化剂(反应):催化剂(反应):如如KMnO4的自催化的自催化 诱导反应诱导反应2MnO4-+5C2O42-+16H+=2Mn2+10CO2+8H2O经营者提供商品或者服务有
12、欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用氧化还原滴定指示剂氧化还原滴定指示剂氧化还原滴定曲线氧化还原滴定曲线 化学计量点,滴定突跃化学计量点,滴定突跃 滴定终点误差滴定终点误差E/V突突跃跃7.2 氧化还原滴定基本原理氧化还原滴定基本原理经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用1 氧化还原滴定指示剂氧化还原滴定指示剂 a 自身指示剂自身指示剂 KMnO4 210-6molL-1 呈呈粉红色粉红色b 特殊指示剂特殊指示剂 淀粉淀粉 与与110
13、-5molL-1I2 生成生成深蓝色深蓝色化合物化合物 碘量法专属指示剂碘量法专属指示剂 SCN-+Fe3+=FeSCN2+(1 10-5molL-1可见红色可见红色)经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用c 氧化还原指示剂(本身发生氧化还原反应)氧化还原指示剂(本身发生氧化还原反应)弱氧化剂或弱还原剂,且氧化态和还原态有不同的弱氧化剂或弱还原剂,且氧化态和还原态有不同的颜色颜色InOx+ne =InRedE=E +0.059/n log cInox/cInred变色点时:变色点时:E=E 变色范围:变
14、色范围:E 0.059/n经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用常用氧化还原指示剂常用氧化还原指示剂指示剂指示剂氧化态颜色氧化态颜色 还原态颜色还原态颜色 E (V)酚藏花红酚藏花红红色红色无色无色0.28四磺酸基靛蓝四磺酸基靛蓝蓝色蓝色无色无色0.36亚甲基蓝亚甲基蓝蓝色蓝色无色无色0.53二苯胺二苯胺紫色紫色无色无色0.75乙氧基苯胺乙氧基苯胺黄色黄色红色红色0.76二苯胺磺酸钠二苯胺磺酸钠紫红紫红无色无色0.85邻苯氨基苯甲酸邻苯氨基苯甲酸紫红紫红无色无色0.89嘧啶合铁嘧啶合铁浅蓝浅蓝红色红色1
15、.15邻二氮菲邻二氮菲-亚铁亚铁浅蓝浅蓝红色红色1.06经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用2 氧化还原滴定曲线氧化还原滴定曲线 电对电势随滴定剂加入而不断改变电对电势随滴定剂加入而不断改变:EVT曲线曲线E/V突突跃跃sp理论计算:可逆体系理论计算:可逆体系实验方法实验方法经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用滴定前,滴定前,Fe3+未知,不好计算未知,不好计算sp前前,Ce4+未知,未知,E=EFe3+/F
16、e2+=0.68+0.059lgcFe3+/cFe2+sp后后,Fe2+未知,未知,E=ECe4+/Ce3+=1.44+0.059lgcCe4+/cCe3+1mol/LH2SO4介质中介质中0.1000mol/L Ce4+滴定同浓度的滴定同浓度的Fe2+滴定过程中,达平衡时有:滴定过程中,达平衡时有:E=EFe3+/Fe2+=ECe4+/Ce3+E Ce4+/Ce3+=1.44V E Fe3+/Fe2+=0.68Vsp,Ce4+未知,未知,Fe2+未知未知 Esp=EFe3+/Fe2+=E Fe3+/Fe2+0.059lgcFe3+/cFe2+Esp=ECe4+/Ce3+=E Ce4+/Ce3
17、+0.059lgcCe4+/cCe3+2Esp=E Fe3+/Fe2+E Ce4+/Ce3+0.059lgcFe3+/cCe4+cFe2+/cCe3+经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用VCe4+mL滴定分数滴定分数 电势电势 V说说 明明0.000.0000不好计算不好计算1.000.05000.60E=EFe3+/Fe2+=0.68+0.059lgcFe3+/cFe2+10.000.50000.6812.000.60000.6919.800.99000.8019.980.99900.8620.00
18、1.0001.06 Esp=(E Fe3+/Fe2+E Ce4+/cCe3+)/222.021.0011.26E=ECe4+/Ce3+=1.44+0.059lgcCe4+/cCe3+30.001.5001.4240.002.0001.44突突跃跃-0.1%E=E Fe3+/Fe2+0.059 30.1%E=E Ce4+/Ce3+-0.059 3经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用Ce4+滴定滴定Fe2+的滴定曲线的滴定曲线E/V突突跃跃1.261.06 1.06邻二氮菲亚铁邻二氮菲亚铁0.86 0.8
19、5 二苯氨磺酸钠二苯氨磺酸钠经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用突跃范围(通式):突跃范围(通式):E2 +0.059 3n2E1 -0.059 3n1化学计量点(通式化学计量点(通式)n1E1 +n2E2 n1+n2Esp=n2Ox1+n1Red2=n2Red1+n1Ox2经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用滴定反应进行完全,指示剂灵敏滴定反应进行完全,指示剂灵敏计算值与实测值不符合计算值与实测值不符合3
20、滴定终点误差滴定终点误差 =O1ep-R2epC2sp 100%Et=100%被测物质的物质的量被测物质的物质的量滴定剂过量或滴定剂过量或不足的物质的量不足的物质的量经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用目的:将被测物预先处理成便于滴定的形式目的:将被测物预先处理成便于滴定的形式7.3 氧化还原滴定的预处理氧化还原滴定的预处理对预氧化剂和预还原剂的要求对预氧化剂和预还原剂的要求a.定量氧化或还原预测组分定量氧化或还原预测组分 b.反应速率快反应速率快c.具有一定的选择性具有一定的选择性 d.例钛铁矿中例
21、钛铁矿中Fe的测定的测定,不能用不能用Zn作还原剂,用作还原剂,用Sn2+d.过量的氧化剂或还原剂易除去过量的氧化剂或还原剂易除去 例例 H2O2,(NH4)2S2O8 加热分解加热分解经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用1 高锰酸钾法高锰酸钾法2 重铬酸钾法重铬酸钾法3 碘量法碘量法4 溴酸钾法、铈量法及高碘酸钾法溴酸钾法、铈量法及高碘酸钾法7.4 常用氧化还原滴定法常用氧化还原滴定法经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或
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