人民卫生出版社第7版《基础化学》教学指导第十二章
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第十二章 滴定分析 首 页
1 基本要求 [TOP]
1.1 掌握酸碱指示剂的变色原理、变色点和变色范围的概念;酸碱滴定法中指示剂的选择原则;酸碱标准溶液的配制与标定的方法以及酸碱滴定结果的计算方法。
1.2 熟悉分析结果的误差与偏差的概念及计算方法;准确度和精密度的意义及它们之间的相互关系;熟
悉滴定分析法的基本概念、化学计量点、滴定终点、一级标准物质等概念。强酸与强碱滴定曲线的特点;一元弱酸、一元弱碱滴定的条件;多元酸多元碱分步滴定的条件;高锰酸钾法和碘量法的基本原理;EDTA配位滴定的基本原理。
1.3 了解高锰酸钾法和碘量法的应用;沉淀滴定法中Mohr法、Volhard法和Fajans法的基本原理和实
验方法。 2 重点难点 [TOP] 2.1 重点
2.1.1 .滴定分析的操作程序及计算。 2.1.2 酸碱滴定的滴定曲线和指示剂的选择。 2.1.3 氧化-还原滴定法和配位滴定的一般原理。 2.2 难点
滴定分析的计算及各类滴定条件的选择。 3 讲授学时 [TOP]
建议5~6学时
4 内容提要 [TOP] 第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 4.1 第一节 滴定分析原理
滴定分析的概述 1. 分析化学的研究内容
基本要求 重点难点 讲授学时 内容提要 1
分析化学
定性分析 定量分析 结构分析 形态分析
化学分析
仪器分析
重量分析
容量分析(步骤:标
酸碱滴定法 氧化还原滴定法 配位滴定法
准溶液的配制→标定→试样含量测定)
沉淀滴定法
2.适合于滴定分析法的化学反应条件
(1) 反应必须按化学方程式的计量关系定量且完全反应; (2) 反应要迅速(可借助加热或加催化剂等方法); (3) 无副反应发生;
(4) 有可靠简便的方法确定滴定终点。
3.滴定分析的一般过程
包括标准溶液的配制、标定和分析组分含量测定三个主要部分。能用于直接配制准确浓度溶液的物质,称为一级标准物质。一级标准物质必须具备下列条件:
(1)试剂成分应与它的化学式完全符合; (2)纯度应很高(含量 > 99.9﹪); (3)性质稳定; (4)没有副反应发生; (5)有较大的摩尔质量。 4.滴定分析的计算
在滴定分析中,若标准溶液(滴定剂)A与分析组分B发生如下定量反应
-υA A - υB B = υD D + υE E
当滴定反应达到计量点时,根据反应式化学计量关系,则滴定剂A与被测物质B的物质的量有如下定量关系
?nA|υA|??nB|υB|??nD|υD|??nE|υE|
4.2 第二节 分析结果的误差 [TOP]
定 误差来源 误差消除分析结果评价 2
量分方法误差 析系统的误操作误差 差 误差 试剂误差 仪器误差 方法 空白试验 对照试验 绝对误差(E) 校正仪器 偏差(d) d = x-x E = x – T d = d1?d2?d3???dnn改进分析相对误差 方法 ETEr =偶然偶然因素 误差 次数 增加测定×100相对偏差 ﹪ dr = dx?100﹪
4.3 第三节 酸碱滴定法 [TOP]
酸碱滴定法是以质子转移反应为定量基础的滴定分析法。常见的酸碱滴定有:强酸与强碱的滴定、强碱(酸)滴定一元弱酸(碱)、强碱(酸)滴定多元酸(碱)的滴定等。酸碱滴定一般需借助酸碱指示剂在滴定过程中颜色的转变,来判断滴定终点的到达。 4.3.1 酸碱指示剂
酸碱指示剂多是有机弱酸或有机弱碱,由于其共轭酸碱的结构不同而具有不同的颜色。当溶液的pH变化时,共轭酸碱相互转变,从而引起溶液颜色发生变化而指示滴定终点的到达。pH = pKHIn称为指示剂的理论变色点,pH = pKHIn±1称为指示剂的理论变色范围。 4.3.2 滴定曲线和指示剂的选择
(一)滴定曲线和准确滴定的先决条件
滴定曲线可让我们更好地了解滴定过程中溶液的pH变化,了解不同类型的酸碱滴定的滴定突跃范围和计量点,利于我们更好地选择指示剂,同时了解酸或碱能否被准确滴定。
影响滴定突跃范围的因素有①酸碱的浓度(浓度愈大,突跃范围愈大,当c < 10-4已无明显的突跃);②酸碱的强弱(酸或碱的强度愈大,则突跃范围愈大)。
一元弱酸(或弱碱)能被强碱或强酸准确滴定的条件是:c(A)Ka ≥ 10-8(或c(B)Kb ≥ 10-8);多元酸或多元碱能被强碱或强酸准确滴定的条件是:c(A)Ka ≥ 10-8(或c(B)Kb ≥ 10-8),两级间可进行分级滴定还需满足Kai/Kai+1 > 104(或Kbi/Kbi+1 > 104)。
(二)选择指示剂的原则
指示剂的变色范围部分或全部处于突跃范围内,都可以成为指示滴定终点的指示剂。
3
(三)酸碱滴定法的步骤
首先配制酸碱标准溶液,常用的酸标准溶液是盐酸,碱标准溶液是氢氧化钠,盐酸溶液和氢氧化钠溶液均要先配成近似于所需浓度(一般为0.1 mol·L-1)的溶液,然后用无水碳酸钠(Na2CO3)标定盐酸以获取其准确浓度,用邻苯二甲酸氢钾(KHC8H4O4)标定氢氧化钠溶液的准确浓度,最后用这些已知准确浓度的标准溶液测定酸性或碱性试样的含量。 4.4 第四节 氧化还原滴定法 [TOP]
氧化还原滴定法是以氧化还原反应为基础的滴定分析方法。常用的两种为: (一) 高锰酸钾法
以高锰酸钾为标准溶液,自身为指示剂,并以H2SO4(0.5~1.0 mol·L-1)作为酸性介质,测定还原性试样含量的方法。高锰酸钾标准溶液的配制,需配成近似浓度的溶液,微恒沸1 h及静置2~3 天后,再用Na2C2O4作一级标准物质,标定出KMnO4溶液的准确浓度。
(二) 碘量法
1. 直接碘量法 用I2作标准溶液,测定标准电极电位比?θ(I2/I)低的还原性物质;
-
2. 间接碘量法 以Na2S2O3作标准溶液,测定标准电极电位比?θ(I2/I)高的氧化性物质。碘量法中
-
用淀粉作指示剂。碘标准溶液的配制需先配成近似浓度的碘溶液,并加入KI以增加I2在水中的溶解度,然后用Na2S2O3标准溶液标定,或用一级标准物质As2O3标定。硫代硫酸钠标准溶液需在Na2CO3作稳定剂的条件下,配成近似浓度的溶液后放置8-9 天,然后用碘标准溶液或一级标准物质K2Cr2O7标定。 4.5 第五节 配位滴定法 [TOP]
配位滴定法是以配位化学反应为定量基础的滴定分析法。配位滴定法以螯合滴定为主。配位滴定的关键是干扰因素的控制和滴定终点的判断。常用的螯合剂是乙二胺四乙酸二钠盐(EDTA),EDTA滴定反应有如下特点。
(一) EDTA与金属离子配位反应的特点
1.在所形成的螯合物中具有多个五元环,所以特别稳定,几乎可与所有的金属离子发生螯合作用; 2. 不论金属离子的价数多少,它们与EDTA总是以1:1螯合,即M+Y = MY(略去电荷); 3. 所形成的螯合物易溶于水,利于终点观察;
4. 与无色金属离子结合可生成无色螯合物,利于指示剂确定终点,而与有色金属离子结合所生成的螯合物颜色更深,因此测定有色金属离子时应注意控制其浓度,以免干扰指示剂指示滴定终点。
(二) 影响EDTA滴定的因素 1. 酸度的影响
4
由于溶液酸度的影响,使配位反应不能定量地反应完全,终点提前出现,这种现象称为酸效应。滴定时需利用缓冲溶液严格控制溶液的酸度。
2. 当溶液中其它金属离子对被测离子的测定产生影响时,需通过调节溶液pH、或加入掩蔽剂等方式排除干扰。
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