第三章定量分析基礎

第三章定量分析基礎第1頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月基本要求：1、了解滴定分析的基本概念及分類；了解滴定分析對化學反應的要求及滴定分析的方式。2、掌握標準溶液的配制；熟悉溶液濃度的表示方法；掌握滴定分析結構的計算。第2頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月3.4滴定分析法概述

一、滴定分析法的特點二、滴定分析法對化學反應的要求和滴定方式三、基準物質(zhì)和標準溶液四、溶液濃度的表示方法五、活度和活度系數(shù)六、滴定分析結果的計算第3頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月一、滴定分析法的特點滴定分析法-----將一種已知準確濃度的滴定劑（即標準溶液）滴加到被測物質(zhì)的溶液中，直到所加的滴定劑與被測物質(zhì)按一定的化學計量關系反應為止，然后依據(jù)所消耗標準溶液的濃度和體積，計算被測物質(zhì)的含量。滴加標準溶液的操作過程稱為滴定。滴加的標準溶液與待測組分恰好反應完全的這一點，稱為化學計量點。在化學計量點時，往往沒有外部特征為我們所察覺，所以一般必須借助于指示劑的變色來確定。在滴定時，指示劑剛好發(fā)生變化的轉變點稱為滴定終點。實際分析操作中滴定終點與理論上的化學計量點往往不能恰好符合，由此而引起的誤差稱為終點誤差。第4頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月

滴定分析法的特點：操作簡便、快速，所用儀器設備又很簡單，測定結果的準確度也很高（在一般情況下相對誤差為2‰左右）。因此，在科研和生產(chǎn)中滴定分析法應用得較為廣泛。第5頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月反應定量完成，即反應按一定的反應式進行(2)無副反應(3)反應完全（≥99.9%）

(4)反應速度快(5)有比較簡便的方法確定反應終點二、滴定分析法對化學反應的要求和滴定方式

第6頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月1.按化學反應類型分類(1)酸堿滴定法;(2)配位滴定法（絡合滴定法）;(3)沉淀滴定法;(4)氧化還原滴定法;四種滴定的共性與差異？2.按滴定方式分類(1)直接滴定。例:強酸滴定強堿。(2)間接滴定。例：氧化還原法測定鈣。(3)返滴定法。例：配位滴定法測定鋁。(4)置換滴定法。例：硫代硫酸鈉溶液滴定重鉻酸鉀溶液時加入過量碘化鉀。滴定分析法分類第7頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）直接滴定法：用標準溶液直接滴定被測物質(zhì)。直接滴定法是滴定分析法中最常用和最基本的滴定方式。（2）返滴定法：由于反應較慢或反應物是固體，加入相當?shù)牡味▌┑牧康磻荒芰⒓赐瓿?，這時可以先加過量滴定劑，待反應完成后，用另一種標準溶液滴定剩余的滴定劑。有時采用返滴定法是由于某些反應沒有合適的指示劑。第8頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月

如硫代硫酸鈉不能直接滴定重鉻酸鉀及其它氧化劑，因氧化劑將S2O32-氧化為S4O62-或SO42-，沒有確定的計量關系，故不能直接滴定。但在酸性的K2Cr2O7溶液中加入過量KI，反應產(chǎn)生的I2則可用Na2S2O3溶液滴定。

（4）間接滴定法：不能與滴定劑直接反應的離子，可以通過另外的反應間接地測定。

如氧化還原法測定鈣：將Ca2+沉淀為CaC2O4后，用H2SO4溶解，然后用KMnO4標準溶液滴定Ca2+結合的C2O42-，從而間接地測得鈣的含量。

（3）置換滴定法：對于沒有定量關系或伴有副反應的反應，可以先用適當?shù)脑噭┡c待測物反應，轉換成一種能被定量滴定的物質(zhì)，然后再用適當?shù)臉藴嗜芤哼M行滴定。第9頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月1.基準物

標準溶液的濃度通過基準物來確定。

基準物應具備的條件：

(1)必須具有足夠的純度；(2)組成與化學式完全相同；(3)穩(wěn)定；(4)具有較大的摩爾質(zhì)量，為什么？（可降低稱量誤差）。常用的基準物有：K2Cr2O7;Na2C2O4;H2C2O4.2H2O；Na2B4O7.10H2O；CaCO3；NaCl；Na2CO3三、標準溶液和基準物

第10頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月2.標準溶液的配制

直接配制法：直接用容量瓶配制，定容。

可直接配制標準溶液的物質(zhì)應具備的條件：

(1)必須具備有足夠的純度

一般使用基準試劑或優(yōu)級純；(2)物質(zhì)的組成應與化學式完全相等

應避免：（1）結晶水丟失；（2）吸濕性物質(zhì)潮解；(3)穩(wěn)定——見光不分解，不氧化

重鉻酸鉀可直接配制其標準溶液。第11頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月間接配制：有些物質(zhì)，由于不易提純、組成不定或容易分解等原因，不能直接配制標準溶液，則應采用間接法（或稱標定法）。（步驟）：

(1)配制溶液：配制成近似所需濃度的溶液。(2)標定：用基準物或另一種已知濃度的標準溶液來滴定。(3)確定濃度：由基準物質(zhì)量（或體積、濃度），計算確定之。例如，需要0.1mol?L-1標準鹽酸溶液時，先配成濃度大約0.1mol?L-1的鹽酸溶液，然后用基準碳酸鈉或氫氧化鈉標準溶液標定，即可求得鹽酸溶液的準確濃度。第12頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月1.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。

c=n/V

單位mol/L應指明基本單元：原子、分子、離子、電子等。2.滴定度

——與每毫升標準溶液相當?shù)拇郎y組分的質(zhì)量。

表示法：T待測物/滴定劑

單位：g/mL四、溶液濃度的表示方法

第13頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月例：用0.02718mol/L的高錳酸鉀標準溶液測定鐵含量，其濃度用滴定度表示為：

T

Fe/KMnO4=0.007590g/mL

即：表示1mLKMnO4標準溶液相當于0.007590克鐵。測定時，根據(jù)滴定所消耗的標準溶液體積可方便快速確定試樣中鐵的含量：

m

Fe=T

Fe/KMnO4

V

KMnO4

第14頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月五、活度和活度系數(shù)

活度——離子在化學反應中起作用的有效濃度。活度與濃度的比值稱為活度系數(shù)，用表示。如果以α代表離子的活度，c代表其濃度，則活度系數(shù)為：或活度系數(shù)的大小表示溶液中離子間作用力影響的大小，因此它不僅與溶液中離子的總濃度有關，還與離子的電荷數(shù)有關。

時，，是將實際溶液作為理想溶液處理。第15頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月

1、被測物與滴定劑之間物質(zhì)的量的關系：（1）直接滴定（涉及一個反應）

滴定劑與被測物之間的反應式為：

aA+bB=cC+dD當?shù)味ǖ交瘜W計量點時，a

摩爾A與b

摩爾B作用完全：

則：nA/nB

=a/b，nA=(a/b)·nB

cA·VA=(a/b)·（cB·VB)酸堿滴定中，標準溶液濃度通常為：0.1mol/L

左右，滴定劑消耗體積在

20～30mL之間，由此數(shù)據(jù)可計算稱取試樣量的上限和下限。六、滴定分析結果的計算

溶液稀釋的計算中：溶液稀釋后，濃度雖然降低，但所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量沒有改變，所以c1V1=c2V2c1、V1——稀釋前溶液的濃度和體積；c2、V2——稀釋后溶液的濃度和體積。第16頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月

例：配位滴定法測定鋁。先加入準確體積的、過量的標準溶液EDTA，加熱反應完全后，再用另一種標準溶液（Zn2+），滴定過量的EDTA標準溶液。反應1：Al3++Y4-（準確、過量）=AlY

反應2：Zn2++Y4-=ZnY(nEDTA)總-(nEDTA)過量=(nAl)(nEDTA)過量=(a/b)nZn；a/b=1(cV)EDTA總-(cV)Zn=(cV)Al

（2）返滴定（涉及到兩個反應）第17頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）間接滴定（涉及到多個反應）例：以KBrO3

為基準物，測定Na2S2O3

溶液濃度。

(1)KBrO3

與過量的KI反應析出I2：

BrO3-+6I-+6H+=3I2+Br-+3H2O

n(BrO3-)=1/3n(I2)

相當于：(2)用Na2S2O3

溶液滴定析出的I2

2S2O32-+I2=2I-+S4O62-

n(I2)=1/2n(S2O32-)

(

3)KBrO3

與Na2S2O3之間物質(zhì)的量的關系為：

n(BrO3-)=1/3n(I2)=1/6n(S2O32-)(cV)S2O32-=6(W/M)BrO3-3n(BrO3-)=n(I2

)第18頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月例：氧化還原法測鈣2MnO4-+5C2O42-+16H+=2Mn2++10CO2+8H2O

Ca2+CaC2O4↓過濾洗滌酸解C2O42-滴定n(Ca2+)

=n(C2O42-)=5/2n(MnO4-

)

第19頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月2、有關被測組分含量的計算

aA+bB=cC+dD

nA

/nB

=a/b，nA

=(a/b)·nB

cA·VA=(a/b)·nB

mB=nB·MB,即可求得被測物的質(zhì)量mB：若稱取試樣的質(zhì)量為G，測得被測物的質(zhì)量為m，則被測物在試樣中的百分含量x為：x﹪=m/G×100于是第20頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月3、計算示例例：22.59mLKOH溶液，能中和純草酸（H2C2O4·2H2O）0.3000g。求該KOH溶液的濃度。解：滴定反應為：H2C2O4+2OH－→C2O42－＋2H2O所以n(KOH)=2n(H2C2O4·2H2O)n(H2C2O4·2H2O)=m(H2C2O4·2H2O)/M(H2C2O4·2H2O)∴c(KOH)=n(KOH)/V(KOH)=2n(H2C2O4·2H2O)/V(KOH)=2m(H2C2O4·2H2O)/[M(H2C2O4·2H2O).V(KOH)]=2×0.3000g/(126.1g·mol-1×22.59×10-3L)=0.2106mol·L-1第21頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月例：已知某KMnO4標準溶液的濃度為0.02010mol·L-1，試計算此標準溶液的滴定度