主题:滴定分析概论

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第一节 滴定分析概述

一.知识要点

1.滴定分析的基本概念:

(1)标准溶液:已知准确浓度的试剂溶液。

(2)待测溶液:含有待测组分的试剂溶液。

(3)滴定和标定:将标准溶液由滴定管滴加到待测溶液的过程称滴定。若滴定是为了确定标准溶液的浓度,则称为标定。

(4)化学计量点(理论终点):标准溶液与待测组分恰好按化学计量关系完全反应的那一点。

(5)滴定终点:滴定过程中指示剂发生颜色突变而终止滴定那一点。

(6)终点误差(滴定误差):滴定终点与理论终点之差。

2.滴定分析法的特点:

(1)准确度高。相对误差一般在±0.1%~±0.2%之间。

(2)仪器简单、操作简便、快速。

(3)应用广泛。通常用于待测组分含量在1%以上的常量组分的测定。

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第二节 滴定方法及滴定方式



一.知识要点


1.滴定方法:根据滴定反应类型的不同可分为四大类。
酸碱滴定法:是以质子传递的酸碱反应为基础的滴定分析法,其反应实质可用下列简式表示:


H3O+ + OH— === 2H2O


H3O+ + A— === HA + H2O
配位滴定法:是以配位反应为基础的滴定分析法,通常是用EDTA作标准溶液测定各种金属离子的浓度和含量。


M n+ + Y4— === MY n-4
式中Y4—代表EDTA阴离子。
氧化还原滴定法:是以氧化还原反应为基础的滴定分析法。可用于测定各种氧化剂或还原剂,以及能与氧化剂或还原剂起定量反应的物质。常用的方法主要有高锰酸钾法、重铬酸钾法和碘量法。


MnO4— + 5Fe 2+ + 8H + == Mn 2+ + 5Fe 3+ + 4H2O


Cr2O72— + 6Fe 2+ + 14H + === 2Cr 3+ + 6Fe 3+ + 7H2O


I2 + 2S2O32— === 2I— + S4O62—
沉淀滴定法:是以沉淀反应为基础的滴定分析法。常用的是以硝酸银为标准溶液测定卤化物和
类卤化物含量的银量法。


Ag + + Cl— === AgCl↓


Ag + + S2.CN— === AgSCN↓


2.滴定方式:常用的滴定方式主要有四种。
直接滴定法:用标准溶液直接滴定待测物质的方式。是滴定分析法中最常用和最基本的滴定方式。用直接滴定法测定时,标准溶液和待测物质之间必须符合滴定分析对化学反应的要求。
返滴定法(回滴法或剩余量滴定法):在被测物质中加入已知量且过量的标准溶液,使其与被测物质充分反应后,再用另一种标准溶液返滴剩余的第一种标准溶液的方式。主要适用于(1)被测物质为固体;(2)被测物质与标准溶液反应较慢;(3)没有合适的指示剂指示终点。
置换滴定法:先用适当试剂与被测物质反应,使其定量置换出另一生成物,再用标准溶液直接滴定此生成物的方式。适用于反应不能按确定的化学方程式进行,或伴随有副反应发生,使得标准溶液与被测物质之间的定量关系难以确定。
间接滴定法:当被测物质不能与标准溶液标准溶液反应时,可以通过另外的化学反应间接地进行测定,称之为间接滴定法。


3.滴定分析对化学反应的要求:
(1)化学反应必须定量完成:一方面反应必须具有确定的化学计量关系,没有副反应;另一方面,反应的完全程度要达到99.9%以上。
(2)化学反应必须迅速完成:通常可通过加热或加入催化剂等方法来提高反应速度。
(3)必须有适当的方法确定理论终点:通常用指示剂来指示滴定终点。

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第三节 标准溶液


一.知识要点
1.标准溶液的配制方法(两种)
直接配制法:准确称取一定质量的试剂,溶解后配制成一定准确体积的溶液,根据所称试剂的质量和体积即可直接求算出标准溶液的准确浓度。用直接法配制标准溶液的物质必须是基准物质。
间接配制法:先将试剂配制成接近所需浓度的溶液,然后再用基准物质或另一标准溶液确定其准确浓度。
2.基准物质应满足的条件
(1)纯度要高:一般要求试剂纯度必须在99.9%以上。其杂质的含量要小于0.1%。
(2)组成恒定:试剂组成必须与化学式完全相符。若含有结晶水,其结晶水的数目也要与化学式完全符合。
(3)性质稳定:在配制和贮存的过程中,其质量和组成不能发生变化。
(4)摩尔质量大:摩尔质量越大,称量的相对误差越小。

3.标准溶液浓度的表示方法(两种)
(1)物质的量浓度:指单位体积的溶液中所含溶质的物质的量。用符号C(B)表示。

C(B)的SI量纲为mol·m—3 ,我国常用mol·L—1。
式中n(B)与m(B)的关系式为:

用物质的量浓度表示标准溶液的浓度时,必须注明它的基本单元。
(2)滴定度:指每毫升标准溶液相当于被测物质的质量(g或mg)。
用符号表示,或用符号来表示。X—待测物质,S—滴定剂。量纲为g·mL—1。
滴定度主要用于生产企业的例行分析。由于分析对象固定,用滴定度表示标准溶液的浓度,计算简单,被测物质的质量可由公式:

直接求出。


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第四节 滴定分析的计算


一.知识要点
1.滴定分析的理论基础:等物质的量规则。
等物质的量规则:对于具体的滴定反应,通过选取特定组合作为反应物的基本单元,则滴定到达理论终点时,各反应物的物质的量彼此相等。
若用标准溶液直接滴定待测组分,则
               
式中S和T分别表示滴定反应中标准溶液?及待测组分的基本单元。
2.基本单元的选择:利用等物质的量规则进行滴定分析计算时,关键就在于正确选择基本单元。如何选择?应根据滴定反应的实质而定。
酸碱滴定法,其滴定反应的实质为质子的传递过程。因此人为规定:各物质的基本单元以该物质在酸碱滴定中给出或接受一单位质子的特定组合为基本单元。可以是原子、离子、分子或基团。氧化还原滴定法,其滴定反应的实质是电子转移的过程,因此各物质在氧化还原滴定中的基本单元是以得失一单位电子的特定组合为基本单元。
配位滴定法和沉淀滴定法,其滴定反应的反应比化学计量关系简单,一般为1︰1,所以通常以其自身作为基本单元。
3.常用公式:   
溶液之间的反应: 
溶液与固体之间的反应: 
待测组分含量的测定: 
注:C(T) 、C(S)分别表示标准溶液A、待测组分B的物质的量浓度(mol·L—1)
M(S)表示以S为基本单元的B物质的摩尔质量(g·mol—1)
VA 、VB分别表示A、B物质的体积(L)
mA 、mB分别表示A、B物质的质量(g)
G表示待测试样的质量(g)
对于标准溶液的配制,由于是同一种物质,只要把上式变为:

C(T)VA = C’(T)V’A





4.具体应用:
(1)有关标准溶液的计算:包括配制、稀释、浓度的确定及浓度间的相互换算;
(2)估计基准物质的质量或消耗标准溶液的体积;
(3)计算待测物质的含量。
具体解题步骤一般分为三步:
①仔细读题,写出有关化学反应式;
②审清题意,找出待测组分与标准溶液之间的定量关系;
③选择合适的计算公式,将数据代入求出最后结果。
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