第二章 定量分析概论.ppt

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1、 第二章第二章 定量分析概论定量分析概论一、概述一、概述二、滴定分析分类二、滴定分析分类三、滴定分析对化学三、滴定分析对化学 反应的要求反应的要求四、标准溶液的配制四、标准溶液的配制 及浓度的确定及浓度的确定五、标准溶液浓度表五、标准溶液浓度表示法示法六、滴定分析中的计六、滴定分析中的计算算第一节第一节 定量分析概述定量分析概述2022/12/202022/12/20 一、分析过程的基本步骤一、分析过程的基本步骤 1.1.取样取样:取具有代表性的试样取具有代表性的试样;2.2.试样试样的溶解：将试样分解的溶解：将试样分解,使被测组分进入溶液使被测组分进入溶液;酸溶法酸溶法:HCl,HCl+HN

2、O3,H2SO4 碱溶法碱溶法:NaOH,KOH 熔融法熔融法:加热溶解加热溶解;3.分离分离:将干扰组分与被测组分分开将干扰组分与被测组分分开,消除干扰消除干扰;4.测定测定:方法的选择根据试样的不同方法的选择根据试样的不同,方法也不同方法也不同;5.分析结果的计算分析结果的计算:根据所测根据所测数据数据和有关反应的和有关反应的计量关系计量关系进进行计算行计算,写出分析报告写出分析报告.2022/12/202022/12/20二二分析结果的表示方法分析结果的表示方法 (一一)被测组分的化学表示方法被测组分的化学表示方法 1 以组分的实际存在的化学形式来表示以组分的实际存在的化学形式来表示 如

3、如:测石灰石中测石灰石中Ca CaO 2以氧化物或元素的形式来表示以氧化物或元素的形式来表示 如在矿石中如在矿石中:FeO;如在金属材料中如在金属材料中:Fe,Cu 3 在工业中以实际需要来表示在工业中以实际需要来表示 如钢铁分析中如钢铁分析中:就是用就是用 Fe 4在电解质溶液中以离子形式来表示在电解质溶液中以离子形式来表示 如如:K+,Na+,Ca2+2022/12/202022/12/20 (二二)被测组分含量的表示方法被测组分含量的表示方法 1 1 固体试样固体试样:以相对含量来表示以相对含量来表示 2 2液体试样液体试样(1)(1)重量体积百分数重量体积百分数(W/V)%表示表示10

4、0ml试液中含有被测组分的质量试液中含有被测组分的质量;(2)(2)体积百分数体积百分数(V/V)%表示表示100ml试液中含有被试液中含有被测组分的体积测组分的体积;3 3气体试样气体试样:体积百分数体积百分数(V/V)%2022/12/202022/12/20第二节第二节 滴定分析法概述滴定分析法概述一、一、基本概念基本概念(1)(1)滴定：滴定：将标准溶液滴加到含有被测组分溶将标准溶液滴加到含有被测组分溶液中，直到标准溶液与被测组分液中，直到标准溶液与被测组分按化学计按化学计量量完全作用为止。完全作用为止。(2)(2)标准溶液标准溶液 ：已知准确浓度的溶液。已知准确浓度的溶液。(3)(3

5、)化学计量点（等当点）：化学计量点（等当点）：标准溶液与被测标准溶液与被测组分按化学计量完全作用的时刻。组分按化学计量完全作用的时刻。(4)(4)滴定终点：滴定终点：指示剂变色的时刻。指示剂变色的时刻。(5)(5)终点误差：终点误差：化学计量点滴定终点之差。化学计量点滴定终点之差。(6)(6)基准物质：基准物质：用于配制标准溶液的物质。用于配制标准溶液的物质。2022/12/202022/12/20二、滴定分析对化学反应的要求二、滴定分析对化学反应的要求(1)反应定量完成反应定量完成:反应按一定方程式进行反应按一定方程式进行;(2)无副反应无副反应:除滴定反应外，没有其他反应干扰除滴定反应外，

6、没有其他反应干扰;(3)反应完全反应完全:反应程度要求大于反应程度要求大于 99.9;(KMY越大；越大；KSp 越小，反应的程度越好越小，反应的程度越好)(4)反应速度较快反应速度较快:终点明显终点明显;(5)有比较好的指示剂来确定反应终点有比较好的指示剂来确定反应终点.2022/12/202022/12/20三、滴定分析方法的分类三、滴定分析方法的分类1.1.按化学反应类型分类按化学反应类型分类 (1)(1)酸碱滴定法酸碱滴定法标准物质与被测物质发生酸碱反应标准物质与被测物质发生酸碱反应;(2)(2)络合滴定法络合滴定法标准物质与被测物质发生络合反应标准物质与被测物质发生络合反应;(3)(

7、3)氧化还原滴定法氧化还原滴定法标准物质与被测物质发生标准物质与被测物质发生氧化还原氧化还原反应反应;(4)(4)沉淀滴定法沉淀滴定法标准物质与被测物质发生沉淀反应标准物质与被测物质发生沉淀反应;2022/12/202022/12/20 2.2.按滴定方式分类按滴定方式分类(1)(1)直接滴定直接滴定:标准物质与被测物质发生直接反应标准物质与被测物质发生直接反应 例如例如:强酸滴定强碱。强酸滴定强碱。(2)(2)返返滴滴定定法法：先先加加入入过过量量的的滴滴定定剂剂,待待反反应应完完成成后后 再用其他基准物滴定剩余的滴定剂再用其他基准物滴定剩余的滴定剂 例如：络合滴定法测定铝。例如：络合滴定法

8、测定铝。Al+Y(过量过量)AlY Y(剩余剩余)+Zn ZnY(3)置换滴定法置换滴定法:置换出易与标准溶液反应的物质来置换出易与标准溶液反应的物质来 例如：例如：Al+Y AlY AlY+F AlF+Y Y+Zn ZnY2022/12/202022/12/20 (4)(4)间接滴定：对不能直接滴定的反应间接滴定：对不能直接滴定的反应 例如：高锰酸钾法测定钙。例如：高锰酸钾法测定钙。Ca2+C2O42-CaC2O4 CaC2O4+H+H2C2O4+Ca2+MnO4-+C2O42-无论那种方法中离不开无论那种方法中离不开标准溶液标准溶液2022/12/202022/12/20四、标准溶液的配制

9、及浓度的确定四、标准溶液的配制及浓度的确定1.1.标准溶液和基准物标准溶液和基准物 标准溶液的浓度通过基准物来确定。标准溶液的浓度通过基准物来确定。基准物应具备的条件：基准物应具备的条件：(1)(1)必须具有足够的纯度；必须具有足够的纯度；(99.9%)(99.9%)(2)(2)组成与化学式完全相同；组成与化学式完全相同；(3)(3)稳定；在空气中不反应；稳定；在空气中不反应；(4)(4)具有较大的摩尔质量（可降低称量误差）。具有较大的摩尔质量（可降低称量误差）。常用的基准物有：常用的基准物有：K2Cr2O7;NaC2O4;H2C2O4；Na2B4O7.10H2O；CaCO3；NaCl；Na2

10、CO32022/12/202022/12/20 2 2.基准物质的等级分类基准物质的等级分类 GR(一级品一级品):优级纯优级纯(保证试剂保证试剂)绿标绿标 主要主要应应用在食品生化和科用在食品生化和科研研方面方面;AR(二级品二级品):分析纯分析纯(分析试剂分析试剂)红标红标 主要主要应应用在高校用在高校教学教学实验实验方面方面;CR(三级品三级品):化学纯化学纯(化学试剂化学试剂)蓝标蓝标 主要应用在制造业的工业企业主要应用在制造业的工业企业.2022/12/202022/12/203.3.标准溶液标准溶液的配制的配制 直接配制法：直接称量直接配制法：直接称量,用容量瓶定容。用容量瓶定容。

11、直接配制标准溶液的物质应具备的条件：直接配制标准溶液的物质应具备的条件：(1)(1)必须具备有足够的纯度必须具备有足够的纯度 一般使用基准试剂或优级纯；一般使用基准试剂或优级纯；(2)(2)物质的组成应与化学式完全相等物质的组成应与化学式完全相等 应避免：（应避免：（1 1）结晶水丢失；）结晶水丢失；（2 2）吸湿性物质潮解；）吸湿性物质潮解；(3)(3)稳定稳定见光不分解，不氧化见光不分解，不氧化 如：重铬酸钾可直接配制其标准溶液。如：重铬酸钾可直接配制其标准溶液。2022/12/202022/12/20间接配制法：间接配制法：(1)(1)配制溶液配制溶液：先配制成近似所需浓度的溶液。先配制

12、成近似所需浓度的溶液。(2)(2)标定浓度：标定浓度：用用基基准准物物或或另另一一种种已已知知浓浓度度的的标标 准溶液来滴定未知溶液。准溶液来滴定未知溶液。(3)(3)确定浓度：确定浓度：由由基基准准物物质质的的数数量量（或或体体积积、浓浓度度）来进行计算。来进行计算。如：高锰酸钾就是间接配制的。如：高锰酸钾就是间接配制的。2022/12/202022/12/20五、标准溶液浓度表示法五、标准溶液浓度表示法 1.1.物质的量浓度物质的量浓度 单位体积溶液中所含溶质的物质的量。单位体积溶液中所含溶质的物质的量。c=n/V 单位单位 mol/L 应应指指明明基基本本单单元元单单位位，同同样样数数量

13、量的的物物质质基基元元单单位位不不同同，则则浓浓度度也也不不同同。分分析析化化学学都都是是以以1mol物物质质为为基元单位。基元单位。2.滴定度滴定度 每毫升标准溶液相当的被测组分的质量。每毫升标准溶液相当的被测组分的质量。表示法表示法：T待测物待测物/滴定剂滴定剂；单单 位位：g/mL2022/12/202022/12/20 例例:用用0.02718mol/L的的高高锰锰酸酸钾钾标标准准溶溶液液测测定定铁铁含含量量,其浓度用滴定度表示为：其浓度用滴定度表示为：T Fe/KMnO4=0.007590 g/mL 即即：表表示示1mL KMnO4标标准准溶溶液液相相当当于于0.007590克克铁铁

14、。测测定定时时，根根据据滴滴定定所所消消耗耗的的标标准准溶溶液液体体积积可可方便快速确定试样中铁的含量方便快速确定试样中铁的含量：mm FeFe=T T FeFe /KMnOKMnO4 4 V V KMnOKMnO4 4 例例:用用含含S0.05%的的标标准准钢钢样样标标定定I2,称称量量钢钢样样0.2g,滴滴定时消耗定时消耗I2液液20ml,计算计算TS/I2 2022/12/202022/12/20 3.滴定度与物质量浓度的关系滴定度与物质量浓度的关系 2022/12/202022/12/20例例:在在1 1升升0.2mol.l0.2mol.l-1-1HClHCl溶液中加入多少水才能使溶液

15、中加入多少水才能使稀释后的稀释后的HClHCl溶液对溶液对CaOCaO的滴定度为的滴定度为0.005g/ml0.005g/ml MMCaOCaO=56.08=56.08解解:设需加水设需加水VmlVml2022/12/202022/12/20例例:已知已知HClHCl对对CaOCaO的滴定度是的滴定度是2.883mg/ml;2.883mg/ml;求求HClHCl对对NHNH3 3 的滴定度的滴定度 (MMCaOCaO=56.08;M=56.08;MNH3NH3=17.03)=17.03)解解:2022/12/202022/12/20六、滴定分析中的计算六、滴定分析中的计算 难点难点:被测物与滴

16、定剂之间物质的被测物与滴定剂之间物质的计量关系计量关系 1.1.直接滴定（涉及一个反应）直接滴定（涉及一个反应）滴定剂滴定剂B与被测物与被测物A之间的反应式为：之间的反应式为：a A+b B=c C+d D 当滴定到化学计量点时，当滴定到化学计量点时，a 摩尔摩尔 A 与与 b 摩尔摩尔 B 作用完全：作用完全：2022/12/202022/12/20 例：络合滴定法测定铝。例：络合滴定法测定铝。先先加加入入准准确确体体积积的的、过过量量的的标标准准溶溶液液 EDTA，加加热热反反应应完完全全后后，再再用用另另一一种种标标准准溶溶液液（Zn2+），滴定过量的滴定过量的 EDTA 标准溶液。标准

17、溶液。反应反应1：Al3+Y4-（准确、过量）准确、过量）=AlY 反应反应2：Zn2+Y4-=ZnY (nEDTA)1-(nEDTA)2 =(nAl)2.2.返滴定（涉及到两个反应）返滴定（涉及到两个反应）2022/12/202022/12/203.3.间接滴定（涉及到多个反应）间接滴定（涉及到多个反应）例：以例：以 KBrO3 为基准物，测定为基准物，测定 Na2S2O3 溶液浓度。溶液浓度。(1)KBrO3 与过量的与过量的 KI 反应析出反应析出 I2：BrO3-+6 I-+6H+=3 I2 +Br-+3H2O n(BrO3-)=1/3 n(I2)(2)用用Na2S2O3 溶液滴定析出

18、的溶液滴定析出的 I2 2 S2O32-+I2 =2 I-+S4O62-n(I2)=1/2 n(S2O32-)(3)KBrO3 与与 Na2S2O3之间物质的量的关系为：之间物质的量的关系为：n(BrO3-)=1/3 n(I2)=1/6 n(S2O32-)2022/12/202022/12/20例：氧化还原法例：氧化还原法:用高锰酸甲测钙用高锰酸甲测钙2 MnO4-+5 C2O42-+16 H+=2 Mn2+10 CO2 +8 H2O Ca2+CaC2O4 过滤过滤洗涤洗涤酸解酸解C2O42-滴定滴定 n(Ca2+)=n(C2O42-)=5/2 n(MnO4-)2022/12/202022/1

19、2/20例例:称取铁矿石试样称取铁矿石试样0.3669g,用用HCl溶解并将溶解并将Fe3+还原成还原成Fe2+,用用0.02024mol.l-1 KMnO4溶液滴定溶液滴定,用了用了28.62ml,计算矿石中铁的含量计算矿石中铁的含量2022/12/202022/12/20例例：称取含铝的试样：称取含铝的试样0.2000g,溶解后加入溶解后加入0.02082mol.l-1EDTA溶液溶液30ml.待络合反应完全后待络合反应完全后,再用再用0.02012mol.l-1Zn标准溶标准溶液滴定液滴定,消耗消耗Zn7.20ml.计算试样中计算试样中Al2O3的质量分数的质量分数.M(Al2O3)=102.02022/12/202022/12/20