滴定分析概論(新)

1、第五章滴定分析概論 一、學習目的及要求 通過本章學習，掌握滴定分析對滴定反應(yīng)的要求及滴定方式，熟悉滴定分析法的特點和分類，掌握標準溶液的配制、標定和濃度的表示方法，掌握滴定分析對有關(guān)計算，了解基準物質(zhì)的條件 二、考核知識點與考核目標 （一）重點 識記：基準物質(zhì)、標準溶液、物質(zhì)的量濃度、滴定度 理解：標準溶液的配制（直接法、間接法）及適用性 應(yīng)用：滴定分析的相關(guān)計算 （二）次重點 識記：滴定分析法的分類和特點 滴定分析對滴定反應(yīng)的要求、滴定方式 理解：滴定方式及適用性 應(yīng)用：物質(zhì)的量濃度與滴定度的換算 （三）一般 識記：基準物質(zhì)的定義及應(yīng)符合的條件4 將已知準確濃度的試劑將已知準確濃度的試劑溶液

2、滴加到待測物質(zhì)的溶液溶液滴加到待測物質(zhì)的溶液中，直到所滴加的試劑與待中，直到所滴加的試劑與待測物質(zhì)按化學計量關(guān)系定量測物質(zhì)按化學計量關(guān)系定量反應(yīng)為止，然后根據(jù)試液的反應(yīng)為止，然后根據(jù)試液的濃度和體積，通過定量關(guān)系濃度和體積，通過定量關(guān)系計算待測物質(zhì)含量計算待測物質(zhì)含量. .標準溶液標準溶液待測溶液待測溶液滴定：滴定：將滴定劑通過滴定管將滴定劑通過滴定管滴入待測溶液中的過程滴入待測溶液中的過程標準溶液：標準溶液：已知準確濃度的試劑溶液已知準確濃度的試劑溶液滴定劑：滴定劑：用于滴定的標準溶液用于滴定的標準溶液化學計量點：化學計量點：滴定劑（標準溶液）與待測物質(zhì)按滴定劑（標準溶液）與待測物質(zhì)按 化學

3、計量關(guān)系恰好完全反應(yīng)的那一化學計量關(guān)系恰好完全反應(yīng)的那一 點，簡稱計量點。點，簡稱計量點。理論理論值值指示劑：指示劑：能在計量點附近發(fā)生顏色能在計量點附近發(fā)生顏色 變化的試劑變化的試劑滴定終點：滴定終點：滴定分析中指示劑發(fā)生顏色滴定分析中指示劑發(fā)生顏色 改變的那一點改變的那一點實測實測值值 2化學計量點與滴定終點有何不同？在滴定分析中，一般用什么方法確定計量點的到達 7滴定終點與化學計量點不一致造成滴定終點與化學計量點不一致造成 的誤差的誤差配位配位滴定滴定氧化還原氧化還原滴定滴定沉淀沉淀滴定滴定酸堿酸堿滴定滴定滴定滴定分析分析OHNaClHClNaOH2 AgClClAg 242MgYYMg

4、3324FeCeFeCe8儀器簡單，簡便快速，準確度高儀器簡單，簡便快速，準確度高應(yīng)用廣泛，適于常量分析應(yīng)用廣泛，適于常量分析第一節(jié)第一節(jié) 滴定反應(yīng)條件和滴定方式滴定反應(yīng)條件和滴定方式一、滴定反應(yīng)條件一、滴定反應(yīng)條件1.1.有確定的化學計量關(guān)系有確定的化學計量關(guān)系2.2.反應(yīng)定量完成反應(yīng)定量完成3.3.反應(yīng)速度要快反應(yīng)速度要快4.4.有適當?shù)姆椒ù_定滴定終點有適當?shù)姆椒ù_定滴定終點二、滴定方式二、滴定方式特點：特點： 1滴定分析對滴定反應(yīng)的要求是什么？10NaOH + HAc = NaAc + HNaOH + HAc = NaAc + H2 2O OCaCOCaCO3 3 +2 HCl = C

5、O +2 HCl = CO2 2 + H + H2 2O + CaClO + CaCl2 2NaOH + HCl = NaCl + H2ONaOH + HCl = NaCl + H2O3. 3. 置換滴定法置換滴定法 先用適當試劑與待測物質(zhì)反應(yīng)，定量置換出先用適當試劑與待測物質(zhì)反應(yīng)，定量置換出另一種物質(zhì)另一種物質(zhì) ，再用標準溶液去滴定該物質(zhì)。，再用標準溶液去滴定該物質(zhì)。1. 1.直接滴定法直接滴定法2. 2. 剩余滴定法剩余滴定法( (返滴定返滴定法法) ) 先準確加入過量的標準溶液，與被測物完先準確加入過量的標準溶液，與被測物完全反應(yīng)后，再用另外一個標準溶液滴定剩余的全反應(yīng)后，再用另外一個標

6、準溶液滴定剩余的標準溶液。標準溶液。用標準溶液直接滴定被測物質(zhì)溶液。用標準溶液直接滴定被測物質(zhì)溶液。113222722264223222327263122732146OSNaIOCrKOSIIOSOHICrHIOCr 將被測物通過一定的化學反應(yīng)轉(zhuǎn)化為另一種將被測物通過一定的化學反應(yīng)轉(zhuǎn)化為另一種物質(zhì)，再用滴定劑滴定。物質(zhì)，再用滴定劑滴定。OH8CO10Mn2H6OCH5MnO2CaOCHH2OCaCOCaCOCCa22242242422424224224. 4. 間接滴定法間接滴定法 滴定分析的特點 與重量分析和儀器分析相比，滴定分析具有以下特點： 1操作簡便，測定速度快，所需儀器設(shè)備簡單。 2

7、應(yīng)用范圍廣，大多數(shù)無機物和有機物均可用此法分析，尤其適用于常量分析。 3分析結(jié)果準確度高，相對誤差為0.2。 由于滴定分析法具有以上特點，因此滴定分析法在生產(chǎn)和科研中具有重要的實用價值，是分析化學中很重要的一類方法。一、基準物質(zhì)一、基準物質(zhì)能用于直接配制或標定標準溶液的物質(zhì)能用于直接配制或標定標準溶液的物質(zhì)基準物質(zhì)具備的條件：基準物質(zhì)具備的條件：組成與化學式相符組成與化學式相符 具有較大的摩爾質(zhì)量具有較大的摩爾質(zhì)量純度高純度高 性質(zhì)穩(wěn)定性質(zhì)穩(wěn)定KHC8H4O4、Na2B4O710H2O, CaCO3、K2Cr2O7、H2C2O42H2O、NaCl、Zn、 Na2CO3 等等 標定NaOH溶液，

8、預(yù)計消耗體積為30ml，分別選用KHP(分子量為204.2）和草酸（分子量為126.07），計算基準物質(zhì)的稱樣量？一般試劑等級及標志 級別 中文名稱 英文名稱 標簽顏色 用途 一級 優(yōu)級純 GR 綠 精密分析 二級 分析純 AR 紅 常規(guī)分析 三級 化學純 CP 藍 化學實驗 生化試劑 BR 咖啡色 生化實驗16二、標準溶液的配制與標定二、標準溶液的配制與標定1 1、直接法、直接法稱量稱量 溶解溶解 定量轉(zhuǎn)移至容量定量轉(zhuǎn)移至容量瓶瓶 稀釋至刻度，根據(jù)稱量的質(zhì)量稀釋至刻度，根據(jù)稱量的質(zhì)量和體積計算標準溶液的準確濃度。和體積計算標準溶液的準確濃度。稱取基準稱取基準K2Cr2O7 4.903g，用水

9、溶解，用水溶解，轉(zhuǎn)移至轉(zhuǎn)移至1 L的容量瓶中，稀釋至刻度。的容量瓶中，稀釋至刻度。L/mol01667. 0119.294903. 4C722OCrK2 2、間接法（標定法）、間接法（標定法）三、標準溶液濃度的表示方法三、標準溶液濃度的表示方法（一）物質(zhì)的量濃度（一）物質(zhì)的量濃度單位體積溶液所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量單位體積溶液所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量)/()()(molgMgmmolnAAAVMmLVmolnLmolCAAA/)()()/(1000tBTBTmCaM VAATTC VtCaV或 5下列物質(zhì)的標準溶液哪些可以用直接法配制？哪些只能用間接法配制？ EDTA K2Cr2O7 NaOH Na2S2

10、O3 I2 AgNO3 HCl NaCl KMnO43作為基準物質(zhì)應(yīng)具備哪些條件？作為基準物質(zhì)應(yīng)具備哪些條件？4標準溶液的配制和標定有哪些方法？標準溶液的配制和標定有哪些方法？分別在何種情況下使用？分別在何種情況下使用？思考題 1計算下列溶液的物質(zhì)的量濃度 （1） 用3.800g的Na2H2Y2H2O配制成200.0mL溶液( )。 (0.05104mol/L) （2）用0.630g 的H2C2O42H2O配制成100.0mL溶液( )。 (0.04997mol/L)2EDTA 2H OM=372.26g/mol2242H C O2H OM=126.07g/mol （3）用相對密度為1.84g

11、/mL，含量為98%的H2SO410mL配制成100.0mL( ) 。 (1.84mol/L)24H SOM=98.08g/mol（二）滴定度（二）滴定度 T TT/BT/B指每毫升滴定劑溶液相當于待測物的質(zhì)量指每毫升滴定劑溶液相當于待測物的質(zhì)量（g/ml) g/ml) （A A指滴定劑，指滴定劑，B B指待測物）指待測物）)()()/(/mlVgmmlgTTBBT用用0.02718mol/L的高錳酸鉀標準溶液測定鐵含的高錳酸鉀標準溶液測定鐵含量，其濃度用滴定度表示為：量，其濃度用滴定度表示為： T KMnO4/Fe = 0.007590 g/mL 44KMnOFe/KMnOFeVTm 5要使

12、滴定時用去THCl/CaO=0.007292g/mL的HCl 25.00mL，應(yīng)該稱取含92.00%CaO和其他中性物質(zhì)的石灰多少克？ (0.1982g) 第3節(jié) 滴定分析的計算 滴定分析中涉及各種計算問題，如標準溶液的配制與標定，標準溶液與待測物之間的計量關(guān)系及分析結(jié)果的計算等。 一、滴定分析的計算依據(jù) 在滴定分析中，雖然滴定分析類型不同，滴定結(jié)果計算方法也不盡相同，但都是根據(jù)滴定劑與待測物作用完全達到化學計量點時，兩者的物質(zhì)量之間的關(guān)系應(yīng)符合其化學反應(yīng)式中所表示的化學計量關(guān)系，這是滴定分析計算的依據(jù)。 滴定劑物質(zhì)的量nT與待測物物質(zhì)的量nA之間的關(guān)系式，可依據(jù)二者的化學反應(yīng)關(guān)系式得到。當用

13、滴定劑T直接滴定待測物A的溶液時，二者之間的滴定反應(yīng)可表示為 tT + aA bB + cC滴定劑滴定劑 待測物待測物TAn n = t ：aTA=tnna當上述反應(yīng)達到化學計量點時，當上述反應(yīng)達到化學計量點時，t molT恰好恰好與與 molA反應(yīng)完全，即反應(yīng)完全，即故故 （4-3） 例如，用Na2C2O4基準物質(zhì)標定KMnO4溶液濃度，其化學反應(yīng)式為 根據(jù)4-2式及4-3式，得到滴定劑濃度與被測溶液濃度間的關(guān)系 （4-4） 根據(jù)4-1、4-2式及4-3式，得到滴定劑濃度與被測物質(zhì)的質(zhì)量關(guān)系 （4-5a） 式4-5a中，的單位為g；的單位為g/mol；V的單位為L；C的單位為mol/L。由于

14、在滴定分析中，體積常以毫升計量，當體積為毫升時，式4-5a可寫為-2-+4242MnO + 5C O + 16H2+222Mn+ 10CO+ 8H O2-244C OMnOn:n= 5 : 2TTAAtC VC VaATTAmtC Va M 1000ATTAmtC Va M 式4-1、4-2和4-3是滴定分析計算的基礎(chǔ)。 二、滴定分析的計算實例 1溶液濃度的計算 （1）用液體或固體配制一定濃度的溶液 例1 已知濃H2SO4的相對密度為1.84g/mL，其中H2SO4的含量為98%，欲配制0.2mol/L H2SO4標準溶液500 mL，應(yīng)取濃H2SO4多少毫升（ ）？24H SOM98.08g

15、/mol 解：根據(jù)式4-2得 由式4-1得 242424H SOH SOH SO5000.20.1mol1000nCV稀稀242424H SOH SOH SO0.1 98.08=9.808gmnM 242H SOH SO49.8085.4mL1.84 98%1.84 98%mV濃思考題 （3）用相對密度為1.84g/mL，含量為98%的H2SO410mL配制成100.0mL( ) 。 (1.84mol/L) 2用37%HCl溶液（相對密度為1.19g/mL）配制下列溶液，需此HCl溶液各多少毫升(MHCl=36.46g/mol)？ （1）2mol/L的HCl溶液500mL。 (83mL) （2

16、）15%的稀HCl（相對密度為1.07g/mL）溶液500mL。 (182mL)24H SOM=98.08g/mol 例2 配制0.1mol/LNaOH溶液600mL，需稱取固體NaOH多少克（ ）？ 解：由式4-1、4-2得 NaOHM=40.00 g/molNaOHNaOHNaOHNaOH mCVMNaOH6000.140.002.4g1000m （2）溶液稀釋或增濃時濃度的計算 當溶液稀釋或增濃時，溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量未改變，只是濃度和體積發(fā)生了變化，即 （4-6） 例3 濃H2SO4的濃度約為18 mol/L，若配制500 mL0.2mol/L 的H2SO4待標液，應(yīng)取濃H2SO4多少

17、毫升？ 解：根據(jù)式4-6得 1122C VC V0.2 500 =5.6mL18C VVC稀稀濃濃 3有一NaOH溶液，其濃度為0.5450mol/L，問取這NaOH溶液100mL，須加水多少毫升方能配成0.5000mol/L？ (9.00mL) 4在500.0mL的0.1715mol/LHCl里，加入20.00mL的0.7500mol/LHCl，所得溶液的濃度為多少？ (0.1937mol/L) （3）標準溶液的標定 例4 精密稱取基準物0.1259g，用HCl標準溶液滴定至終點時，消耗了HCl標準溶液23.53mL，計算HCl標準溶液的濃度（ ）。2322Na CO + 2HCl = 2N

18、aCl + CO+ H O23HClNa CO:2:1nn2323Na COHClHClNa CO210001mCVMHCl2 0.1259 10000.1010mol/L105.99 23.53C解：解： 根據(jù)式根據(jù)式4-5b得得 23Na COM105.99g/mol23HClNa CO:2:1nn 例5 精密量取0.1023mol/L Na2S2O3標準溶液20.00mL，消耗標準溶液22.45mL，求此I標準溶液的濃度。 解：Na2S2O3液與I液的反應(yīng)式為 2-223I2S O-2-462I + S O 2-23IS O:=1:1n n 2 232 23Na S ONa S OII1

19、1CVC V 2估計樣品的取樣量 在滴定分析中，為減少滴定管的讀數(shù)誤差，如用50mL滴定管，一般消耗標準溶液應(yīng)在20mL30mL之間，則稱取樣品的大約重量可預(yù)先求得。 I0.1023 20.000.09114mol/L1 22.45C 例6 若在滴定時消耗0.2mol/LHCl液20mL30mL，應(yīng)稱取基準物多少克（ ）？ 解： 根據(jù)式4-5b得當消耗HCl體積為20 mL時： 當消耗HCl體積為30 mL時： 23Na COM105.99g/mol 2322Na CO + 2HCl = 2NaCl + CO+ H O 2323Na COHClHClNa CO210001mCVM23Na CO

20、0.2 20 105.990.21g2 1000m23Na CO0.2 30 105.990.32g2 1000m 3估計消耗標準溶液的體積 在標定或測定純度較高物質(zhì)的含量時，可以根據(jù)標準溶液的濃度和試樣的準確重量，計算出大約需消耗標準溶液多少毫升。 例7 標定NaOH溶液的濃度，稱取H2C2O42H2O基準物0.2048g，用0.1mol/LNaOH滴定至終點時，試計算大約消耗NaOH溶液的體積（ ）。2242H C O2H OM=126.07g/mol 解： H2C2O4 + 2NaOH Na2C2O4 + 2H2O 根據(jù)式4-5b得 22422242H C O 2H ONaOHNaOHH

21、 C O 2H O210001mCVM NaOH2 0.2048 100032.49mL126.070.1V 4被測物質(zhì)含量的計算 被測組分的含量是指被測組分（ ）占樣品重量（S）的百分比。 （4-7） （1）直接滴定法AmA%100%mAS根據(jù)式根據(jù)式4-5b4-5b、4-74-7得得 %100%1000TTAC V MaAtS 例8 稱0.3012g水楊酸樣品，加中性乙醇約25mL溶解后，用0.1050mol/LNaOH液滴定至終點時消耗NaOH溶液20.61mL，求樣品中水楊酸百分含量（ ）。M139.13 g/mol水楊酸解：解： COOHNaOHCOONaOHOHOH+2 根據(jù)式4-

22、8得 0.1050 20.61 139.13%100%99.96%0.3012 1000水楊酸 例9 精密稱取0.6277g硫酸亞鐵藥物，用H2SO4及新煮沸冷卻的蒸餾水溶解后，立即用0.02013mol/L的KMnO4標準溶液滴定，終點時消耗KMnO4標準溶液22.34mL，計算藥物中FeSO47H2O的含量（ ）。42FeSO 7H OM278.0g/mol-2+4MnO + 5Fe + 8H2+3+2Mn+ 5Fe + 4H O-2+4MnOFe:1:5nn解解： 425 0.02013 22.34 278.0FeSO7H O%=100%99.58%10.6277 1000 （2）返滴定

23、法 待測物百分含量計算公式為 121TTA21() -() %100%1000taCVCVMttAS 例10 0.2500g不純的CaCO3試樣（不含干擾物質(zhì)）溶解于25.00mL0.2600mol/LHCl溶液中，過量的酸用6.50mL0.2450mol/L的NaOH液進行返滴，求試樣中CaCO3的百分含量（ ）。3CaCOM100.1g/mol32222HCl + CaCO = CaCl + H O + CO 3HClCaCO:2:1nn2HCl + NaOH = NaCl + H OHClNaOH:1:1nn解解： 311(0.260025.00)(0.24506.50)100.112C

24、aCO %100%98.24%0.25001000 5滴定度在滴定分析中的應(yīng)用 （1）滴定劑的量濃度 與滴定度 之間的關(guān)系 是1mL滴定劑（T）相當于待測物（A）的克數(shù)，故 等于當=1mL 時待測物質(zhì)的質(zhì)量。如用濃度為 的滴定劑滴定待測物達到化學計量點時，其關(guān)系式為4-5b TCT/ATT/ATT/ATTC1000ATTAmtC Va M 將 =1mL， = 帶入式4-5b得 （4-10） 式（4-10）為以待測物表示滴定劑的滴定度與滴定劑的量濃度之間的關(guān)系式。TVT/ATAm T/A11000TATtCa M TAT/A 1000C MaTt50滴定劑的量濃度與滴定劑的量濃度與滴定度的換算滴

25、定度的換算 tT + bB = cC + dD滴定劑滴定劑 被測物被測物tBntbn 1000/BTBTMCtbT一、基本計算公式一、基本計算公式1. 1. 物質(zhì)的量物質(zhì)的量)mol/g(M)g(m)mol(nBBBBBBMnm 512. 2. 物質(zhì)的量濃度物質(zhì)的量濃度)()()/(LVmolnLmolCBBB)L(V)L/mol(C)mol(nBBB)ml(V)L/mol(C)mmol(nBBB3. 3. 滴定度滴定度)()()/(/mlVgmmlgTTBBTTBTBVTm/524. 4.化學反應(yīng)計量關(guān)系化學反應(yīng)計量關(guān)系tT + bB = cC + dDtbnnTBTBntbn5. 5.質(zhì)量

26、分數(shù)質(zhì)量分數(shù)1000)()(sBTTSBBmMVCtbgmgm1000)tt)()(2211211sBTTTTSBBmMVCVCtbgmgm（直接，置換，間接滴定直接，置換，間接滴定返滴定返滴定STBTmVT/B6. 6. 質(zhì)量濃度質(zhì)量濃度1000SBTTSBBVmVCtbVm等等，的單位：的單位：ml/gml/mgL/gBSTBTVVT/B7.溶液配制： 固體配制：m=CVM (V的單位：L) 液體配制：C1V1=C2V2 (V的單位：L或mL）8.標定：基準物標定:比較法標定：BTBTMVmbtC1000BBTTVCbtVCV的單位：的單位：mL55二、計算示例二、計算示例1. 稱取鄰苯二

27、甲酸氫鉀基準物稱取鄰苯二甲酸氫鉀基準物0.4925g，標定，標定NaOH溶液，終點時用去溶液，終點時用去NaOH溶液溶液23.50ml，求，求NaOH溶液的濃度。溶液的濃度。COOHCOOK+ NaOH COONaCOOK+ H2O)L/mol(1026. 050.232 .20410004925. 0VM1000mCNaOHKHPKHPNaoHKHPNaOHnn562.2.測定工業(yè)用純堿測定工業(yè)用純堿NaNa2 2COCO3 3的含量，稱取的含量，稱取0.2560g0.2560g試試樣，用樣，用HClHCl液液(0.2000mol/L)(0.2000mol/L)滴定，滴定，以甲基橙為指示以甲

28、基橙為指示劑。劑。若終點時消耗若終點時消耗HClHCl液液22.93ml22.93ml，問該，問該HClHCl液對液對NaNa2 2COCO3 3的滴定度是多少？計算試樣中的滴定度是多少？計算試樣中NaNa2 2COCO3 3的質(zhì)量的質(zhì)量分數(shù)。分數(shù)。2HCl + Na2CO3 = 2NaCl + CO2 + H2OHClCONan21n32)ml/g(01060. 010000 .1062000. 0211000MC21T3232CONaHClCONa/HCl%94.949494. 02560. 093.2201060. 0mVTSHClCONa/HClCONa3232 0.2500g 0.2

29、500g不純的不純的CaCOCaCO3 3中不含干擾組分，加入中不含干擾組分，加入 25.00ml0.2600mol/LHCl25.00ml0.2600mol/LHCl溶液，煮沸除去溶液，煮沸除去COCO2 2并使并使 反應(yīng)完全。用反應(yīng)完全。用0.2450mol/LNaOH0.2450mol/LNaOH溶液返滴定剩余的溶液返滴定剩余的 HCl, HCl, 消耗消耗6.50ml6.50ml。計算試樣中。計算試樣中CaCOCaCO3 3的質(zhì)量分數(shù)。的質(zhì)量分數(shù)。)nn(21n21nOHNaClHClNaOHCaClOHCOHCl2CaCONaOHHClHClCaCO22223358%24.989824. 02500. 0100021 .100)2450. 050. 62600. 000.25(10002)(33