第二章 定量分析概論

1、 第二章第二章第二章第二章第二章第二章 定量分析概論定量分析概論定量分析概論定量分析概論定量分析概論定量分析概論一、概述一、概述二、滴定分析分類二、滴定分析分類三、滴定分析對(duì)化學(xué)三、滴定分析對(duì)化學(xué) 反應(yīng)的要求反應(yīng)的要求四、標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制四、標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制 及濃度的確定及濃度的確定五、標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度表五、標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度表示法示法六、滴定分析中的計(jì)六、滴定分析中的計(jì)算算第一節(jié)第一節(jié)第一節(jié)第一節(jié)第一節(jié)第一節(jié) 定量分析概述定量分析概述定量分析概述定量分析概述定量分析概述定量分析概述2021-11-13 一、分析過程的基本步驟一、分析過程的基本步驟一、分析過程的基本步驟一、分析過程的基本步驟一、分析過程的基

2、本步驟一、分析過程的基本步驟 1. 1. 取樣取樣: :取具有代表性的試樣取具有代表性的試樣; ; 2.2.試樣試樣的溶解：將試樣分解的溶解：將試樣分解,使被測(cè)組分進(jìn)入溶液使被測(cè)組分進(jìn)入溶液; 酸溶法酸溶法: hcl, hcl+hno3, h2so4 堿溶法堿溶法: naoh, koh 熔融法熔融法: 加熱溶解加熱溶解; 3.分離分離:將干擾組分與被測(cè)組分分開將干擾組分與被測(cè)組分分開,消除干擾消除干擾; 4. 測(cè)定測(cè)定:方法的選擇根據(jù)試樣的不同方法的選擇根據(jù)試樣的不同,方法也不同方法也不同; 5.分析結(jié)果的計(jì)算分析結(jié)果的計(jì)算:根據(jù)所測(cè)根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)和有關(guān)反應(yīng)的和有關(guān)反應(yīng)的計(jì)量關(guān)系計(jì)量關(guān)系進(jìn)進(jìn)

3、行計(jì)算行計(jì)算,寫出分析報(bào)告寫出分析報(bào)告.2021-11-13二二二二二二 分析結(jié)果的表示方法分析結(jié)果的表示方法分析結(jié)果的表示方法分析結(jié)果的表示方法分析結(jié)果的表示方法分析結(jié)果的表示方法 ( (一一) )被測(cè)組分的化學(xué)表示方法被測(cè)組分的化學(xué)表示方法 1 以組分的實(shí)際存在的化學(xué)形式來(lái)表示以組分的實(shí)際存在的化學(xué)形式來(lái)表示 如如:測(cè)石灰石中測(cè)石灰石中ca cao 2以氧化物或元素的形式來(lái)表示以氧化物或元素的形式來(lái)表示 如在礦石中如在礦石中: feo; 如在金屬材料中如在金屬材料中: fe, cu 3 在工業(yè)中以實(shí)際需要來(lái)表示在工業(yè)中以實(shí)際需要來(lái)表示 如鋼鐵分析中如鋼鐵分析中: 就是用就是用 fe 4在電

4、解質(zhì)溶液中以離子形式來(lái)表示在電解質(zhì)溶液中以離子形式來(lái)表示 如如: k+ ,na+ ,ca2+2021-11-13 ( (二二) )被測(cè)組分含量的表示方法被測(cè)組分含量的表示方法 1 1 固體試樣固體試樣: :以相對(duì)含量來(lái)表示以相對(duì)含量來(lái)表示 2 2液體試樣液體試樣(1)(1)重量體積百分?jǐn)?shù)重量體積百分?jǐn)?shù)(w/v)%表示表示100ml試液中含有被測(cè)組分的質(zhì)量試液中含有被測(cè)組分的質(zhì)量;(2)(2)體積百分?jǐn)?shù)體積百分?jǐn)?shù)(v/v)%表示表示100ml試液中含有被試液中含有被測(cè)組分的體積測(cè)組分的體積; 3 3氣體試樣氣體試樣: :體積百分?jǐn)?shù)體積百分?jǐn)?shù)(v/v)%100%）試樣質(zhì)量（）被測(cè)組分質(zhì)量（ggx2

5、021-11-13第二節(jié)第二節(jié)第二節(jié)第二節(jié)第二節(jié)第二節(jié) 滴定分析法概述滴定分析法概述滴定分析法概述滴定分析法概述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：將標(biāo)準(zhǔn)溶液滴加到含有被測(cè)組分溶將標(biāo)準(zhǔn)溶液滴加到含有被測(cè)組分溶液中，直到標(biāo)準(zhǔn)溶液與被測(cè)組分液中，直到標(biāo)準(zhǔn)溶液與被測(cè)組分按化學(xué)計(jì)按化學(xué)計(jì)量量完全作用為止。完全作用為止。(2)(2)標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)準(zhǔn)溶液 ：已知準(zhǔn)確濃度的溶液。已知準(zhǔn)確濃度的溶液。(3)(3)化學(xué)計(jì)量點(diǎn)（等當(dāng)點(diǎn)）：化學(xué)計(jì)量點(diǎn)（等當(dāng)點(diǎn)）：標(biāo)準(zhǔn)溶液與被測(cè)標(biāo)準(zhǔn)溶液與被測(cè)組分按化學(xué)計(jì)量完全作用的時(shí)刻。組分按化學(xué)計(jì)量完全作用的時(shí)刻。(4)(4)滴定終點(diǎn)：滴定終點(diǎn)

6、：指示劑變色的時(shí)刻。指示劑變色的時(shí)刻。(5)(5)終點(diǎn)誤差：終點(diǎn)誤差：化學(xué)計(jì)量點(diǎn)滴定終點(diǎn)之差?；瘜W(xué)計(jì)量點(diǎn)滴定終點(diǎn)之差。(6)(6)基準(zhǔn)物質(zhì)：基準(zhǔn)物質(zhì)：用于配制標(biāo)準(zhǔn)溶液的物質(zhì)。用于配制標(biāo)準(zhǔn)溶液的物質(zhì)。2021-11-13二、滴定分析對(duì)化學(xué)反應(yīng)的要求二、滴定分析對(duì)化學(xué)反應(yīng)的要求二、滴定分析對(duì)化學(xué)反應(yīng)的要求二、滴定分析對(duì)化學(xué)反應(yīng)的要求二、滴定分析對(duì)化學(xué)反應(yīng)的要求二、滴定分析對(duì)化學(xué)反應(yīng)的要求(1) 反應(yīng)定量完成反應(yīng)定量完成 :反應(yīng)要按一定的方程式進(jìn)行反應(yīng)要按一定的方程式進(jìn)行;(2)無(wú)副反應(yīng)無(wú)副反應(yīng):除滴定反應(yīng)外，沒有其他反應(yīng)干擾除滴定反應(yīng)外，沒有其他反應(yīng)干擾;(3)反應(yīng)完全反應(yīng)完全 :反應(yīng)程度要求大于

7、反應(yīng)程度要求大于 99.9; (kmy越大；越大；ksp 越小，反應(yīng)的程度越好越小，反應(yīng)的程度越好)(4)反應(yīng)速度較快反應(yīng)速度較快:終點(diǎn)明顯終點(diǎn)明顯 ; (5)有比較好的指示劑來(lái)確定反應(yīng)終點(diǎn)有比較好的指示劑來(lái)確定反應(yīng)終點(diǎn).2021-11-13三、滴定分析方法的分類三、滴定分析方法的分類三、滴定分析方法的分類三、滴定分析方法的分類三、滴定分析方法的分類三、滴定分析方法的分類1. 1. 按化學(xué)反應(yīng)類型分類按化學(xué)反應(yīng)類型分類 (1)(1)酸堿滴定法酸堿滴定法標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)與被測(cè)物質(zhì)發(fā)生酸堿反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)與被測(cè)物質(zhì)發(fā)生酸堿反應(yīng); ; (2) (2)絡(luò)合滴定法絡(luò)合滴定法標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)與被測(cè)物質(zhì)發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)與被

8、測(cè)物質(zhì)發(fā)生絡(luò)合反應(yīng); ; (3) (3)氧化還原滴定法氧化還原滴定法標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)與被測(cè)物質(zhì)發(fā)生標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)與被測(cè)物質(zhì)發(fā)生氧化還原氧化還原反應(yīng)反應(yīng); ; (4) (4)沉淀滴定法沉淀滴定法標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)與被測(cè)物質(zhì)發(fā)生沉淀反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)與被測(cè)物質(zhì)發(fā)生沉淀反應(yīng); ; 2021-11-13 2.2.按滴定方式分類按滴定方式分類(1)(1)直接滴定直接滴定: :標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)與被測(cè)物質(zhì)發(fā)生直接反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)與被測(cè)物質(zhì)發(fā)生直接反應(yīng) 例如例如: : 強(qiáng)酸滴定強(qiáng)堿。強(qiáng)酸滴定強(qiáng)堿。 (2)(2)返滴定法：先加入過量的滴定劑返滴定法：先加入過量的滴定劑, ,待反應(yīng)完成后待反應(yīng)完成后 再用其他基準(zhǔn)物滴定剩余的滴定劑再用其他基準(zhǔn)物滴定剩余的

9、滴定劑 例如：絡(luò)合滴定法測(cè)定鋁。例如：絡(luò)合滴定法測(cè)定鋁。 al + y(過量過量) aly y(剩余剩余) + zn zny(3)置換滴定法置換滴定法:置換出易與標(biāo)準(zhǔn)溶液反應(yīng)的物質(zhì)來(lái)置換出易與標(biāo)準(zhǔn)溶液反應(yīng)的物質(zhì)來(lái) 例如：例如： al + y aly aly + f alf + y y + zn zny (4)(4)間接滴定：對(duì)不能直接滴定的反應(yīng)間接滴定：對(duì)不能直接滴定的反應(yīng) 例如：高錳酸鉀法測(cè)定鈣。例如：高錳酸鉀法測(cè)定鈣。 ca2+ + c2o42- cac2o4 cac2o4 + h+ h2c2o4 + ca2+ mno4-+ c2o42- 無(wú)論那種方法中離不開無(wú)論那種方法中離不開標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)

10、準(zhǔn)溶液2021-11-13四、標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制及濃度的確定四、標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制及濃度的確定四、標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制及濃度的確定四、標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制及濃度的確定四、標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制及濃度的確定四、標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制及濃度的確定1. 1. 標(biāo)準(zhǔn)溶液和基準(zhǔn)物標(biāo)準(zhǔn)溶液和基準(zhǔn)物 標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度通過基準(zhǔn)物來(lái)確定。標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度通過基準(zhǔn)物來(lái)確定。 基準(zhǔn)物應(yīng)具備的條件：基準(zhǔn)物應(yīng)具備的條件： (1)(1)必須具有足夠的純度；必須具有足夠的純度；(99.9%)(99.9%) (2) (2)組成與化學(xué)式完全相同；組成與化學(xué)式完全相同； (3) (3)穩(wěn)定；在空氣中不反應(yīng)；穩(wěn)定；在空氣中不反應(yīng)； (4) (4)具有較大的摩爾質(zhì)量（可降

11、低稱量誤差）。具有較大的摩爾質(zhì)量（可降低稱量誤差）。 常用的基準(zhǔn)物有：常用的基準(zhǔn)物有：k2cr2o7; nac2o4; h2c2o4 ； na2b4o7.10h2o；caco3； nacl； na2co3 2 2. .基準(zhǔn)物質(zhì)的等級(jí)分類基準(zhǔn)物質(zhì)的等級(jí)分類 gr(一級(jí)品一級(jí)品):優(yōu)級(jí)純優(yōu)級(jí)純(保證試劑保證試劑) 綠標(biāo)綠標(biāo) 主要主要應(yīng)應(yīng)用在食品生化和科用在食品生化和科研研方面方面; ar(二級(jí)品二級(jí)品):分析純分析純(分析試劑分析試劑) 紅標(biāo)紅標(biāo) 主要主要應(yīng)應(yīng)用在高校用在高校教學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)驗(yàn)方面方面; cr(三級(jí)品三級(jí)品):化學(xué)純化學(xué)純(化學(xué)試劑化學(xué)試劑) 藍(lán)標(biāo)藍(lán)標(biāo) 主要應(yīng)用在制造業(yè)的工業(yè)企業(yè)主要

12、應(yīng)用在制造業(yè)的工業(yè)企業(yè).2021-11-133.3.標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制的配制 直接配制法：直接稱量直接配制法：直接稱量, ,用容量瓶定容。用容量瓶定容。 直接配制標(biāo)準(zhǔn)溶液的物質(zhì)應(yīng)具備的條件：直接配制標(biāo)準(zhǔn)溶液的物質(zhì)應(yīng)具備的條件： (1) (1) 必須具備有足夠的純度必須具備有足夠的純度 一般使用基準(zhǔn)試劑或優(yōu)級(jí)純；一般使用基準(zhǔn)試劑或優(yōu)級(jí)純； (2) (2)物質(zhì)的組成應(yīng)與化學(xué)式完全相等物質(zhì)的組成應(yīng)與化學(xué)式完全相等 應(yīng)避免：（應(yīng)避免：（1 1）結(jié)晶水丟失；）結(jié)晶水丟失； （2 2）吸濕性物質(zhì)潮解；）吸濕性物質(zhì)潮解； (3) (3)穩(wěn)定穩(wěn)定見光不分解，不氧化見光不分解，不氧化 如：重鉻酸鉀可直接配制

13、其標(biāo)準(zhǔn)溶液。如：重鉻酸鉀可直接配制其標(biāo)準(zhǔn)溶液。2021-11-13間接配制法：間接配制法：(1) (1) 配制溶液配制溶液：先配制成近似所需濃度的溶液。先配制成近似所需濃度的溶液。(2)(2)標(biāo)定濃度：標(biāo)定濃度：用基準(zhǔn)物或另一種已知濃度的標(biāo)用基準(zhǔn)物或另一種已知濃度的標(biāo) 準(zhǔn)溶液來(lái)滴定未知溶液。準(zhǔn)溶液來(lái)滴定未知溶液。(3)(3)確定濃度：確定濃度：由基準(zhǔn)物質(zhì)的數(shù)量（或體積、濃度）由基準(zhǔn)物質(zhì)的數(shù)量（或體積、濃度）來(lái)進(jìn)行計(jì)算。來(lái)進(jìn)行計(jì)算。如：高錳酸鉀就是間接配制的。如：高錳酸鉀就是間接配制的。2021-11-13五、標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度表示法五、標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度表示法五、標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度表示法五、標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度表示法五

14、、標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度表示法五、標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度表示法 1. 1.物質(zhì)的量濃度物質(zhì)的量濃度 單位體積溶液中所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量。單位體積溶液中所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量。 c = n / v 單位單位 mol / l 應(yīng)指明基本單元單位，應(yīng)指明基本單元單位，同樣數(shù)量的物質(zhì)基元單同樣數(shù)量的物質(zhì)基元單位不同，則濃度也不同。分析化學(xué)都是以位不同，則濃度也不同。分析化學(xué)都是以1mol物質(zhì)物質(zhì)為基元單位。為基元單位。2.滴定度滴定度 每毫升標(biāo)準(zhǔn)溶液相當(dāng)?shù)谋粶y(cè)組分的質(zhì)量。每毫升標(biāo)準(zhǔn)溶液相當(dāng)?shù)谋粶y(cè)組分的質(zhì)量。 表示法表示法：t待測(cè)物待測(cè)物/滴定劑滴定劑； 單單 位位：g / ml2021-11-13 例例: 用用0.02718m

15、ol/l的高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液測(cè)定鐵含量的高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液測(cè)定鐵含量,其濃度用滴定度表示為：其濃度用滴定度表示為：t fe/kmno4= 0.007590 g/ml 即即：表示表示1ml kmno4標(biāo)準(zhǔn)溶液相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)溶液相當(dāng)于0.007590克鐵。測(cè)定時(shí)，根據(jù)滴定所消耗的標(biāo)準(zhǔn)溶液體積可克鐵。測(cè)定時(shí)，根據(jù)滴定所消耗的標(biāo)準(zhǔn)溶液體積可方便快速確定試樣中鐵的含量方便快速確定試樣中鐵的含量： mm fefe = t t fefe / / kmnokmno4 4 v v kmnokmno4 4 例例:用含用含s0.05%的標(biāo)準(zhǔn)鋼樣標(biāo)定的標(biāo)準(zhǔn)鋼樣標(biāo)定i2, 稱量鋼樣稱量鋼樣0.2g,滴滴定時(shí)消耗定時(shí)消耗i2液液

16、20ml, 計(jì)算計(jì)算ts / i2 mlgtis/000005. 020%05. 02 . 02/解： 3.滴定度與物質(zhì)量濃度的關(guān)系滴定度與物質(zhì)量濃度的關(guān)系 1000,1:;)()()(/abbaababbabbbbaaabamcbatmmlvmvcbamvcnnbammnbannpbbaa所以的數(shù)值就是滴定度時(shí)當(dāng)所以且而摩爾比完全反應(yīng)時(shí)產(chǎn)物滴定劑被測(cè)物如：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中加入多少水才能使稀釋后的稀釋后的hclhcl溶液對(duì)溶液對(duì)caocao的滴定度為的滴定度為0.005g/ml0.005g/ml mmcao

17、cao=56.08=56.08解解: :設(shè)需加水設(shè)需加水vmlvmlmlvvtbamcbathclcaocaohclhclcao122005. 0100008.56100010002 . 02121;1000/得：例例: :已知已知hclhcl對(duì)對(duì)caocao的滴定度是的滴定度是2.883mg/ml;2.883mg/ml;求求hclhcl對(duì)對(duì)nhnh3 3 的滴定度的滴定度 ( (mmcaocao=56.08; m=56.08; mnh3nh3=17.03)=17.03)解解: :mlmgmmttmctmctcaonhcaohclhclnhnhhclhclnhcaohclhclcao/751.

18、108.5603.17883.22210001000213333/2021-11-13六、滴定分析中的計(jì)算六、滴定分析中的計(jì)算六、滴定分析中的計(jì)算六、滴定分析中的計(jì)算六、滴定分析中的計(jì)算六、滴定分析中的計(jì)算 難點(diǎn)難點(diǎn): :被測(cè)物與滴定劑之間物質(zhì)的被測(cè)物與滴定劑之間物質(zhì)的計(jì)量關(guān)系計(jì)量關(guān)系 1. 1.直接滴定（涉及一個(gè)反應(yīng)）直接滴定（涉及一個(gè)反應(yīng)） 滴定劑滴定劑b與被測(cè)物與被測(cè)物a之間的反應(yīng)式為：之間的反應(yīng)式為： a a + b b = c c + d d 當(dāng)?shù)味ǖ交瘜W(xué)計(jì)量點(diǎn)時(shí)，當(dāng)?shù)味ǖ交瘜W(xué)計(jì)量點(diǎn)時(shí)，a 摩爾摩爾 a 與與 b 摩爾摩爾 b 作用完全：作用完全： %100%100%;gmvcbag

19、mamvcbamvcbanbanbannabbaabbabbbaba或： 例：絡(luò)合滴定法測(cè)定鋁。例：絡(luò)合滴定法測(cè)定鋁。 先加入準(zhǔn)確體積的、過量的標(biāo)準(zhǔn)溶液先加入準(zhǔn)確體積的、過量的標(biāo)準(zhǔn)溶液 edta，加熱反應(yīng)完全后，再用另一種標(biāo)準(zhǔn)溶液（加熱反應(yīng)完全后，再用另一種標(biāo)準(zhǔn)溶液（zn2+ ），），滴定過量的滴定過量的 edta 標(biāo)準(zhǔn)溶液。標(biāo)準(zhǔn)溶液。 反應(yīng)反應(yīng)1： al3+ + y4-（準(zhǔn)確、過量）準(zhǔn)確、過量） = aly 反應(yīng)反應(yīng)2： zn2+ + y4- = zny (nedta)1 - (nedta )2 = (nal) 2.2.返滴定（涉及到兩個(gè)反應(yīng)）返滴定（涉及到兩個(gè)反應(yīng)）%100)(%100%2

20、1gmvvcbagmalaledtaal3.3.間接滴定（涉及到多個(gè)反應(yīng)）間接滴定（涉及到多個(gè)反應(yīng)）例：以例：以 kbro3 為基準(zhǔn)物，測(cè)定為基準(zhǔn)物，測(cè)定 na2s2o3 溶液濃度。溶液濃度。 (1)kbro3 與過量的與過量的 ki 反應(yīng)析出反應(yīng)析出 i2 ： bro3- + 6 i- + 6h+ = 3 i2 + br- + 3h2o n(bro3-) = 1/3 n(i2) ( (2) 用用na2s2o3 溶液滴定析出的溶液滴定析出的 i2 2 s2o32- + i2 = 2 i- + s4o62- n(i2 ) = 1/2 n(s2o32-) ( 3) kbro3 與與 na2s2o3之間物質(zhì)的量的關(guān)系為：之間物質(zhì)的量的關(guān)系為： n(bro3-) = 1/3 n(i2 ) = 1/6 n(s2o32-) %1006%23233232gmvcososbrobro例：氧化還原法例：