武汉大学分析化学教案第7章氧化还原滴定法ppt课件.ppt
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1、第第7 7章章:氧化还原滴定法氧化还原滴定法7.1 7.1 氧化还原平衡氧化还原平衡 7.2 2 氧化还原滴定原理氧化还原滴定原理 7.3 氧化还原滴定前的预处理氧化还原滴定前的预处理 7.4 7.4 常用的氧化还原滴定法常用的氧化还原滴定法7.5 氧氧化还原滴定结果的计算化还原滴定结果的计算 习题习题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通过本章学习,要求能掌握氧化还原平衡的处理,用条件电位来判断反应进行的方向,用平衡常数衡量反应进行的程度。了解氧化还原滴定的原理,能正确进行氧化还原滴定分析结果的计算
2、。内容:内容:一、条件电位的定义和意义;二、氧化还原平衡常数的推导和作用;三、了解影响反应速率的因素,选择适宜的反应条件;四、介绍三种氧化还原滴定中使用的指示剂;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五、以Ce4+滴定Fe2+为例,讨论滴定曲线。氧化还原滴定的化学计量点 与浓度无关;六、掌握三种常用的氧化还原滴定法;1、KMnO4;2、K2Cr2O7法;3、碘量法;了解每一种滴定方法的特点、反应、滴定剂及主要应用实例。七、要求正确进行氧化还原滴定分析结果的计算根据具体反应确定氧化剂和还原剂的化学计量关系
3、,列出计算式,计算出分析结果。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重点:1、氧化还原平衡(条件电位的意义和计算,平衡常数的计算,反应程度 的判断)2、氧化还原滴定原理,几种常用氧化还原滴定法难点:条件电位的意义和计算,平衡常数的计算,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特点特点:1.反应机理复杂反应机理复杂2.反应速度慢反应速度慢研究影响反应速度的各种因素研究影响反应速度的各种因素三大
4、主线三大主线:方法方法还原剂还原剂 氧化剂氧化剂 介质介质 被氧化物被氧化物 被还原物被还原物KMnO4 5Fe2+MnO4-+8H+=5Fe3+Mn 2+4H2OK2Cr2O7 6Fe2+Cr2O72-+14H+=6Fe3+2Cr3+7H2O碘量法碘量法 2S2O32-+I2 =S4O62-+2I-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:Cr2
5、O72-/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: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7.1:7.1:氧化还原平衡氧化还原平衡7.1.1.7.1.1.基本概念基本概念 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电对的电极反应:电对的电极反应:The Nernst Equa
6、tion:在一定的条件下在一定的条件下 E EMnO4-/Mn2+E EFe3+/Fe2+,则则MnO4-作氧化剂,作氧化剂,Fe2+作还原剂,发生电作还原剂,发生电子转移反应,电子由低电位流向高电位,子转移反应,电子由低电位流向高电位,氧化剂得到电子被还原,还原剂失去电子被氧化剂得到电子被还原,还原剂失去电子被氧化氧化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7.1.2.条件电位条件电位当氧化型,还原型存在副反应时,其有效当氧化型,还原型存在副反应时,其有效浓度发生变化,浓度发生变化,值发生变化,反应的方
7、向随值发生变化,反应的方向随之改变例如:之改变例如: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 0.059 cMnO4-E=MnO4-/Mn2+lg 5 cMn2+0.059 H+8 Mn2+0.059 cMnO4-=+lg +lg 5 MnO4-5 cMn2+c 0.059 H+8 MnO4-=+lg c 5 Mn2+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如如 cMnO4-=cMn2+=1mol/L则则lg1=0所
8、以所以E=MnO4-/Mn2+使用使用 时,公式用分析浓度:时,公式用分析浓度:0.059 cOXEOX/Red=+lg n cRed 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费者购买商品的价款或接受服务的费用 与与 如同如同KMY与与KMY一样是在一定实验一样是在一定实验条
9、件下,衡量反应方向进程的尺度条件下,衡量反应方向进程的尺度例如例如电对电对 Fe3+/Fe2+=0.77V1mol/L的的HClO4中中 =0.74V2mol/L的的H3PO4中中 =0.46V1mol/L的的H2SO4中中 =0.68V0.5mol/L的的HCl中中 =0.71V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位的因素影响条件电位的因素 OX型随型随r变小而降低,变小而降低,Red型随型随r变小而升变小而升高高2.生成沉淀生成沉淀的影响的影响OX生成沉淀,生成沉淀,降低;降低;Red生
10、成沉淀,生成沉淀,升高升高 cc1.离子强度离子强度的影响:的影响:I大,大,r1,与与 相差相差大大aOX=rOXOX=rOX ,aRed=rRedRed=rRed 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解解 Cu2+E E =Cu2+/Cu+0.059lg Cu+2Cu2+4I-=2CuI+I2 因为因为Red的的Cu+生成生成CuI,使使Cu+变小,变小,升高,升高,Cu2+氧化氧化I 计算当计算当I-=1mol/L Ksp CuI=1.110-12时的时的 Cu2+/Cu+=?例例1 Cu2+/
11、Cu+=0.17V I2/I-=0.54V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=0.88V 0.54 碘量法测碘量法测Cu的依据的依据 Cu2+=+0.059lg Ksp I-I-=+0.059lg +0.059lgCu2+Ksp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.形成配合物形成配合物对对 的影响的影响 OX生成配合物,生成配合物,降低降低Red生成配合物,生成配合物,升高升高 经营者提供商品或者服务有欺
12、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例例2 Fe3+/Fe2+=0.77V 用碘量法测用碘量法测Cu时,时,Fe3+氧化氧化I-,干扰测定,加入干扰测定,加入NaF(NaHF2)cF=0.1mol/L,pH=3.0 求求 Fe3+/Fe2+=?解解 Fe3+E=Fe3+/Fe2+0.059lg Fe2+c Fe3+=+0.059lg c Fe2+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 cFe3+=0.77+0.059lg +107.
13、7 cFe2+c 0.1F-=cF=10-1.4 F(H)100.4 1 1KHa=103.18 Ka 10-3.18F(H)=1+1H+=1+KHH+=1+103.1810-3=100.4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Fe3+(F)=1+1F-+2 F-2+3F-3=107.7Fe2+=1 1故故 E=0.77+0.059lg =0.32V 107.7 因加入因加入F-使使 Fe3+/Fe2+E E0I2/I-所以所以AsO43-氧化氧化I-成成I2 当当pH=8.0时时=-0.1114)强酸
14、性强酸性 (pH1)(pH1)MnO4-+8H+5e=Mn2+4H2O E=1.51VMnO4-+2H2O+3e=MnO2+4OH-E=0.59VMnO4-+e=MnO42-E=0.56V不同条件下不同条件下,KMnO4 体现的氧化能力不同体现的氧化能力不同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 弱酸性、中性、弱碱性弱酸性、中性、弱碱性 强碱性强碱性(pH14)强酸性强酸性 (pH1)(pH1)MnO4-5e Mn2+E=1.51VMnO4-+3e MnO2 E=0.59VMnO4-+e MnO42-E
15、=0.56V不同条件下不同条件下,电子转移数不同,化学计量关系不同电子转移数不同,化学计量关系不同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待测物:待测物:水样中还原性物质(主要是有机物)水样中还原性物质(主要是有机物)滴定剂:滴定剂:KMnO4 标准溶液标准溶液 滴定反应:滴定反应:5C+4MnO4-+12H+5CO2+4Mn2+6H2O 5C2O42-+2MnO4-+16H+10CO2+2Mn2+8H2O化学耗氧量(化学耗氧量(COD)测量测量 滴定酸度:滴定酸度:强酸性,强酸性,H2SO4介质介质经营
16、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酸化的水样酸化的水样过量过量KMnO4过量过量Na2C2O4剩余剩余KMnO4溶液溶液剩余剩余Na2C2O4溶液溶液KMnO4标准溶液标准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预处理的水样预处理的水样KMnO4标准溶液标准溶液指示剂:指示剂:?自身指示剂自身指示剂KMnO4 c V1 V2Na2C2O4 c VCOD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
17、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条件滴定条件 酸度酸度:1mol/L H2SO4介质。介质。(HCl?)温度温度:7085 滴定速度滴定速度:先慢后快先慢后快MnO4-可以氧化可以氧化Cl-,产生干扰产生干扰低低反应慢反应慢,高高H2C2O4分解分解快快KMnO4来不及反应而分解来不及反应而分解Mn2的自催化作用的自催化作用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KMnOKMnO4 4标准溶液的配制与标定标准溶液的配制与标定KMnOKMnO4 4:KMnOKMnO
18、4 4 试剂常含有杂质,而且在光、热等条件下不试剂常含有杂质,而且在光、热等条件下不稳定,会分解变质稳定,会分解变质棕色瓶暗处保存,用前标定棕色瓶暗处保存,用前标定微沸约微沸约1h充分氧化还原物质充分氧化还原物质粗称一定量粗称一定量KMnO4溶于水溶于水用玻璃漏斗滤去用玻璃漏斗滤去 生成的沉淀生成的沉淀(MnO2)5C2O42-+2MnO4-+16H+10CO2+2Mn2+8H2O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应用示例:应用示例:1.直接滴定法直接滴定法:测定测定双氧水双氧水H2O22.5H2O
19、2+2MnO4-+6H+5O2+2Mn2+8H2O2.间接滴定法间接滴定法:测定测定补钙制剂中补钙制剂中Ca2+含量含量3.Ca2+C2O42-CaC2O4 KMnO4标准溶液标准溶液H2C2O4过滤,洗涤过滤,洗涤H2SO4溶解溶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3.返滴定法:返滴定法:测定测定有机物有机物 MnO4-+MnO2碱性碱性,H+,歧化歧化Fe2+(过过)有机物有机物+KMnO4(过过)CO32-+MnO42-+MnO4-Fe2+(剩剩)KMnO4标准溶液标准溶液经营者提供商品或者服
20、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思考:思考:海水的化学耗氧量(海水的化学耗氧量(CODCOD)怎样测定)怎样测定?CO32-+MnO2+MnO4-Mn2+C2O42-(剩剩)NaOH,H+,C2O42-海水样海水样+KMnO4(过过)KMnO4标准溶液标准溶液重铬酸钾法重铬酸钾法弱碱性弱碱性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优点优点:a.a.纯、稳定、直接配制标准溶液,易保存纯、稳定、直接配制标准溶液,易保存 b.b.氧化
21、性适中氧化性适中,选择性好选择性好 滴定滴定FeFe2+2+时不诱导时不诱导ClCl-反应反应污水中污水中CODCOD测定测定指示剂指示剂:二苯胺磺酸钠二苯胺磺酸钠,邻苯氨基苯甲酸邻苯氨基苯甲酸应用应用:1.1.铁的测定铁的测定(典型反应典型反应)2.2.利用利用CrCr2 2O O7 72-2-Fe Fe2+2+反应测定其他物质反应测定其他物质 Cr2O72-+14H+6e=2Cr3+7H2OE=1.33V2 重铬酸钾法重铬酸钾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K K2 2CrCr2 2O O7
22、 7法测定铁法测定铁 a.控制酸度控制酸度 加磷硫混酸目的加磷硫混酸目的 b.络合络合Fe3+降低条件电势,消除降低条件电势,消除Fe3黄色黄色SnCl2浓浓HClFe2O3Fe2+Sn2+(过量过量)FeO磷硫混酸HgCl2Hg2Cl2除去过量除去过量Sn2+Fe2+Cr2O72-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无汞定铁无汞定铁滴加滴加SnCl2热浓热浓HClFe2O3Fe2+Fe3+(少量少量)FeO滴加TiCl3Fe2+Ti3+(少量少量)Cr2O72-滴定滴定Na2WO4钨蓝钨蓝W(V)F
23、e2+Ti4+Cr2O72-滴定滴定至蓝色消失至蓝色消失Fe3+Ti4+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利用利用CrCr2 2O O7 72-2-FeFe2+2+反应测定其他物质反应测定其他物质(1)测定氧化剂测定氧化剂:NO3-、ClO3-等等(2)测定强还原剂测定强还原剂:Ti3+、Sn2+等等(3)测定非氧化、还原性物质测定非氧化、还原性物质:Pb2+、Ba2+邻苯氨基苯甲酸邻苯氨基苯甲酸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
24、商品的价款或接受服务的费用d)非氧化还原性物非氧化还原性物Pb2+CrO42-PbCrO4洗涤洗涤Cr2O72-(Fe2+)标定标定 兰兰红红Ba2+CrO42-BaCrO4 e)放射性放射性U的测定的测定3UO2+Cr2O72-+8H+=2Cr3+3UO22+4H2O U (cV)Cr2O72-3 1000U%=100 mS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I2 2e 2I-3 3 碘量法碘量法弱氧化剂弱氧化剂中强还原剂中强还原剂指示剂:指示剂:淀粉,淀粉,I I2 2可可作为自身指示剂作为自身指
25、示剂缺点缺点:I2 易挥发,不易保存易挥发,不易保存 I2 易发生歧化反应,滴定时需控制酸度易发生歧化反应,滴定时需控制酸度 I-易被易被O2氧化氧化I3-2e 3I-E I3-/I-=0.545V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a 直接碘量法(碘滴定法)直接碘量法(碘滴定法)滴定剂滴定剂 I3-标准溶液标准溶液 直接滴定强还原剂直接滴定强还原剂:S2O32-,As(III),Sn(II),SO32-,S2-,Vc等等 弱酸性至弱碱性弱酸性至弱碱性3I2+6OH-IO3-+5I-+H2O歧化歧化酸
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