定量分析化学计算.pptx

,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,X I N J I A N G U N I V E R S I T Y,第一章 定量分析化学概论,1-2 分析化学中误差概念,1-1 概述,1-3 有效数字及其运算规则,1-4 滴定分析法概述,内容选择,1/57,滴定,标准溶液,指示剂,滴定终点,产生了滴定误差,将一个已知准确浓度溶液,滴加,到被测物质溶液中,使它们按照化学剂计量关系,定量反应,为止,然后依据已知溶液浓度和用量,计算被测物质含量。,(容量分析法),化学计量点,1-4 滴定分析法概述,2/57,1 滴定分析法特点和对化学反应要求,滴定,标准溶液,指示剂,简便,快速,应用广泛,准确度高,常作为标准方法使用。,a,有确定化学计量关系,b,反应必须定量进行,c,有较快反应速度,d,有简便方法确定滴定终点,适合用于含量在1%以上各物质测定,特点：,要求：,1-4 滴定分析法概述,3/57,1 滴定分析法特点和对化学反应要求,(过量部分),ZY,+Z,(另一个标准溶液),没有适当指示剂或滴定反应速度很慢,返滴定法,直接滴定法,M+Y (准确,过量)=MY+,Y,2 滴定方式,1-4 滴定分析法概述,4/57,假如反应不按一定反应式进行或伴有副反应,适当试剂+待测组份,定量生成另一个物质,滴定,2,滴定方式,返滴定法,直接滴定法,置换滴定,标准溶液,1 滴定分析法特点和对化学反应要求,1-4 滴定分析法概述,5/57,K,2,Cr,2,O,7,KI,I,2,Cr,2,O,7,2-,+6I,-,+14H,+,=2Cr,3+,+,3I,2,+14H,2,O,I,2,+2S,2,O,3,2-,=2I,-,+2S,4,O,6,2-,2 滴定方式,返滴定法,直接滴定法,置换滴定,例,Na,2,S,2,O,3,不能直接滴定K,2,Cr,2,O,7,及其它强氧化剂,在酸性溶液中 S,2,O,3,2-,2S,4,O,6,2-,+SO,4,2-,反应没有定量关系,滴定生成,I,2,Na,2,S,2,O,3,标准溶液,1-4 滴定分析法概述,6/57,2 滴定方式,返滴定法,直接滴定法,置换滴定,1-4 滴定分析法概述,间接滴定法,不能与滴定剂直接起反应物质,能够经过另外化学反应,间接进行.,比如 KMnO,4,法测定Ca,2+,Ca,2+,C,2,O,4,2-,CaC,2,O,4,H,2,SO,4,Ca,2+,+,C,2,O,4,2-,MnO,4,-,标准溶液,滴定,7/57,2,滴定方式,1-4 滴定分析法概述,3 基准物质和标准溶液,1 滴定分析法特点和对化学反应要求,8/57,3 基准物质和标准溶液,能用于直接配制或标定标准溶液物质,a,试剂组成与化学式完全相苻,b,试剂纯度足够高,c,性质稳定,d,有较大摩尔质量,e,按反应式定量进行，没有副反应,1-4 滴定分析法概述,(1)基准物质,9/57,3 基准物质和标准溶液,1-4 滴定分析法概述,K,2,Cr,2,O,7,;Na,2,C,2,O,4,;H,2,C,2,O,4,.2H,2,O；,Na,2,B,4,O,7,.10H,2,O；CaCO,3,；,NaCl；Na,2,CO,3,惯用基准物有：,能用于直接配制或标定标准溶液物质,(1)基准物质,10/57,3,基准物质和标准溶液,标准溶液配制和标定,a 直接法,准确称取,一定量,基准物质,溶解后配制成,一定体积,溶液,配制：,1-4 滴定分析法概述,(1)基准物质,11/57,3,基准物质和标准溶液,标准溶液配制和标定,a 直接法,配制：,(1)基准物质,1-4 滴定分析法概述,b 标定法,方法：,先配置近似于所需浓度溶液，,然后用基准物质来测定它准确浓度,用不符合基准物质条件试剂配制,12/57,3,基准物质和标准溶液,标准溶液配制和标定,a 直接法,配制：,(1)基准物质,1-4 滴定分析法概述,b 标定法,用不符合基准物质条件试剂配制,用基准物质来测定溶液准确浓度,称为标定,13/57,标准溶液配制和标定,标定方法,用基准物质标定,准确度高，价格贵，操作麻烦。,与标准溶液进行比较,用标准参考物质标定,不如用基准物质标定准确度高，,操作简便。,能够消除共存元素影响，,更符合实际情况。,3 基准物质和标准溶液,1-4 滴定分析法概述,14/57,2,滴定方式,1-4 滴定分析法概述,3 基准物质和标准溶液,1 滴定分析法特点和对化学反应要求,4 滴定分析计算,15/57,一 标准溶液浓度表示方法,(1)物质量浓度,C,B,(mol/L),C,B,n,B,V,表示,溶质B,物质量 (mol 或 mmol),表示,溶液,体积 (L 或 mL),比如 每升溶液中,含,0.2,mol NaOH,C,NaOH,0.2 mol/L,即 每升溶液中,含,0.1 mol Na,2,CO,3,表示,单位体积溶液中所含溶质物质量。,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,16/57,(1)物质量浓度,C,B,(mol/L),C,B,n,B,V,物质量,n,B,数值取决于,基本单元,选择,注意:,基本单元,不一样,摩尔质量就不一样,浓度就不一样.,C,(H,2,SO,4,),0.1,mol/L,C,(2 H,2,SO,4,),0.05,mol/L,一 标准溶液浓度表示方法,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,17/57,(1)物质量浓度,C,B,(mol/L),C,B,n,B,V,物质量,n,B,数值取决于,基本单元,选择,注意:,基本单元,不一样,摩尔质量就不一样,浓度就不一样.,一 标准溶液浓度表示方法,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,通式,18/57,(1)物质量浓度,C,B,(mol/L),C,B,n,B,V,物质量,n,B,数值取决于,基本单元,选择,注意:,一 标准溶液浓度表示方法,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,基本单元,选择以化学反应计量关系为依据,5C,2,O,4,2-,+2MnO,4,-,+16H,+,10CO,2,+2Mn,2+,+8H,2,O,5C,2,O,4,2-,相当于 2MnO,4,-,KMnO,4,基本单元,选择为,Na,2,C,2,O,4,基本单元,选择为,1,5,KMnO,4,1,2,Na,2,C,2,O,4,19/57,(1)物质量浓度,C,B,(mol/L),C,B,n,B,V,一 标准溶液浓度表示方法,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,(2)滴定度T,A,/,B,20/57,一 标准溶液浓度表示方法,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,(2)滴定度,每毫升滴定剂(标准溶液)相当于被测物质质量,A,被测物质分子式,B,滴定剂(标准溶液)分子式,T,A/B,21/57,一 标准溶液浓度表示方法,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,(2)滴定度,每毫升滴定剂(标准溶液)相当于被测物质质量,A,被测物质分子式,B,滴定剂(标准溶液)分子式,T,A/B,每,毫升,K,2,Cr,2,O,7,标准溶液恰好能与 0.005000g,Fe,2+,反应,例,T,Fe,2+,/,K,2,Cr,2,O,7,0.005000 g/mL,假如在滴定中消耗 K,2,Cr,2,O,7,标准溶液21.50 mL，则被滴定溶液中铁质量为,m,Fe,=0.005000gmL,-1,21.50mL=0.1075g,22/57,一 标准溶液浓度表示方法,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,(2)滴定度,每毫升滴定剂(标准溶液)相当于被测物质质量,A,被测物质分子式,B,滴定剂(标准溶液)分子式,T,A/B,例,用含S为0.051%标准钢样标定I,2,溶液,假如固定称样0.5000g,标定时消耗I,2,溶液 11.80 mL,I,2,溶液滴定度怎样表示？,T,S/I,2,0.5000 0.051%,11.80,0.000022 g/mL,23/57,一 标准溶液浓度表示方法,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,(2)滴定度,每毫升滴定剂(标准溶液)相当于被测物质质量,A,被测物质分子式,B,滴定剂(标准溶液)分子式,T,A/B,例,用含S为0.051%标准钢样标定I,2,溶液,假如固定称样0.5000g,标定时消耗I,2,溶液 11.80 mL,I,2,溶液滴定度怎样表示？,假如固定试样质量，T 可直接表示1ml滴定剂相当于被测物质百分含量,T,S%,/I,2,0.051%,11.80,0.0043%/mL,24/57,(1)物质量浓度,C,B,(mol/L),C,B,n,B,V,一 标准溶液浓度表示方法,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,(2)滴定度T,A,/,B,二 滴定剂(标准溶液)与被测物质之间计量关系,25/57,二 滴定剂(标准溶液)与被测物质之间计量关系,t T,+,b B,c C +d D,滴定剂,T,与,被测物质,B,有以下反应,滴定剂物质量,n,T,与被测物质量,n,B,关系,经过两种方法求出：,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,26/57,滴定到化学计量点时，,t,摩尔 T 与,b,摩尔 B 作用完全,二 滴定剂(标准溶液)与被测物质之间计量关系,t T,+,b B,c C +d D,滴定剂,T,与被,测物质,B,有以下反应,经过两种方法求出：,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,(1),根椐,滴定反应中,T与,B,化学计量数比(摩尔比)求出,n,T,:,n,B,t,:b,27/57,滴定到化学计量点时，,t,摩尔 T 与,b,摩尔 B 作用完全,二 滴定剂(标准溶液)与被测物质之间计量关系,t T,+,b B,c C +d D,滴定剂,T,与被,测物质,B,有以下反应,经过两种方法求出：,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,(1),根椐,滴定反应中,T与,B,化学计量数比(摩尔比)求出,t,b,n,B,n,T,n,T,:,n,B,t,:,b,28/57,二 滴定剂(标准溶液)与被测物质之间计量关系,t T,+,b B,c C +d D,(1),根椐,滴定反应中,T与,B,化学计量数比,(摩尔比),求出,t,b,n,B,n,T,5C,2,O,4,2-,+2MnO,4,-,+16H,+,10CO,2,+2Mn,2+,+8H,2,O,比如,2,5,n,KMnO,4,n,Na,2,C,2,O,4,n,T,:,n,B,t,:,b,n,KMnO,4,：,n,Na,2,C,2,O,4,2,:,5,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,29/57,(2),根椐,等物质量反应规则计算求出,二,滴定剂(标准溶液)与被测物质之间计量关系,(1),根椐,滴定反应中,T与B 化学计量数比(摩尔比)求出,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,以化学反应首先确定,基本单元,据“,反应完全时,反应物消耗,物质,量是相等,”这一标准进行计算,30/57,(2),根椐,等物质量反应规则计算求出,二,滴定剂(标准溶液)与被测物质之间计量关系,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,酸碱滴定,：,酸给出质子数等于碱接收质子数,比如：,所以:,一个硫酸分子能够给出两个质子，则1/2个硫酸分子能够给出一个质子,2n(H,2,SO,4,),n(NaOH),31/57,(2),根椐,等物质量反应规则计算求出,二,滴定剂(标准溶液)与被测物质之间计量关系,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,氧化还原滴定：,氧化剂得电子数等于还原剂失电子数,5C,2,O,4,2-,+2MnO,4,-,+16H,+,10CO,2,+2Mn,2+,+8H,2,O,比如,KMnO,4,基本单元,为,Na,2,C,2,O,4,基本单元,为,1,2,Na,2,C,2,O,4,化学计量点时,1,5,KMnO,4,1,5,KMnO,4,n,(,),n,(,),1,2,Na,2,C,2,O,4,5,n,(KMnO,4,),2,n,(,Na,2,C,2,O,4,),2,5,n,KMnO,4,n,Na,2,C,2,O,4,32/57,(2),根椐,等物质量反应规则计算求出,二,滴定剂(标准溶液)与被测物质之间计量关系,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,氧化还原滴定：,氧化剂得电子数等于还原剂失电子数,5Fe,2+,+MnO,4,-,+8H,+,5Fe,3+,+Mn,2+,+4H,2,O,再如,KMnO,4,基本单元,为,Fe,2+,基本单元,为Fe,2+,化学计量点时,1,5,KMnO,4,1,5,KMnO,4,n,(,),n,(,Fe,2+,),5,n,(KMnO,4,),n,(,Fe,2+,),1,5,n,KMnO,4,n,Fe,2+,33/57,应从总反应中找出实际参加反应物质 以及物质量之间关系,在置换滴定法和间接滴定法中,包括到两个以上反应,二,滴定剂(标准溶液)与被测物质之间计量关系,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,34/57,比如:酸性溶液中,以K,2,Cr,2,O,7,为基准物质,标定 Na,2,S,2,O,3,溶液浓度时,其中包含了两个反应,首先 K,2,Cr,2,O,7,与过量 KI 反应,析出 I,2,Cr,2,O,7,2-,+6I,-,+14H,+,2Cr,3+,+3I,2,+7H,2,O,(1),然后用 Na,2,S,2,O,3,溶液滴定析出 I,2,I,2,+2S,2,O,3,2-,2I,-,+S,4,O,6,2-,(2),所以,实际上总反应相当于K,2,Cr,2,O,7,氧化了Na,2,S,2,O,3,1 Cr,2,O,7,2-,6I,-,3I,2,6 S,2,O,3,2-,n,Na,2,S,2,O,3,n,K,2,Cr,2,O,7,二,滴定剂(标准溶液)与被测物质之间计量关系,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,6,35/57,KMnO,4,法间接测定,Ca,2+,：,C,2,O,4,2-,H,2,SO,4,MnO,4,-,标准溶液,滴定,Ca,2+,CaC,2,O,4,Ca,2+,+,C,2,O,4,2-,Ca,2+,+C,2,O,4,2-,CaC,2,O,4,5C,2,O,4,2-,+2MnO,4,-,+16H,+,10CO,2,+2Mn,2+,+8H,2,O,2,MnO,4,-,5,C,2,O,4,2-,5,Ca,2+,2,5,n,KMnO,4,n,Ca,2+,二,滴定剂(标准溶液)与被测物质之间计量关系,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,36/57,物质质量,m,B,物质量,n,B,与物质摩尔质量,M,B,之间关系是,m,B,(g),=,n,B,(mol),M,B,(g/mol,m,B,M,B,n,B,物质质量,m,B,物质量浓度,C,B,与溶液体积,V,B,以及物质摩尔质量,M,B,之间关系是,n,B,V,B,C,B,n,B,C,B,V,B,m,B,M,B,=,C,B,V,B,M,B,(g/mol),几个物理量之间关系,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,37/57,三 标准溶液浓度计算,一 标准溶液浓度表示方法,二 滴定剂(标准溶液)与被测物质之间计量关系,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,38/57,(1)直接配制法,设 基准物质B摩尔质量为,M,B,(gmol),质量为,m,B,(g),n,B,m,B,M,B,(mol),物质量,配制体积为 V,B,（L）标准溶液,C,B,=,n,B,V,B,=,m,B,V,B,M,B,物质量浓度,三 标准溶液浓度计算,C,B,=,m,B,V,B,M,B,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,39/57,例,准确称取基准物质K,2,Cr,2,O,7,1.471g,溶解后定量转移至250mL容量瓶中.问 此K,2,Cr,2,O,7,溶液浓度是多少？,C,B,=,m,B,/,V,B,M,B,解,M,K,2,Cr,2,O,7,294.2,g/mol,已知,V,0.2500 (L),m,K,2,Cr,2,O,7,1.417,g,0.0 (mol/L),C,K,2,Cr,2,O,7,0.2500 294.2,1.417,三 标准溶液浓度计算,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,(1)直接配制法,40/57,例,欲配制0.1000 mol/L Na,2,CO,3,标准溶液 500mL,应称取基准Na,2,CO,3,多少克？,解,C,B,=,m,B,/V,B,M,B,M,Na,2,CO,3,106.0,g/mol,V,0.5000 (L),m,Na,2,CO,3,0.1000,0.5000 106.0,已知,C,Na,2,CO,3,0.1000 mol/L,m,B,(g),=,C,B,V,B,M,B,5.300 g,三 标准溶液浓度计算,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,(1)直接配制法,41/57,2 标定法,1 直接配制法,设 以基准物质,m,B,标定浓度为,C,T,待标溶液，用去待标溶液体积为,V,T,(mL),n,T,C,T,V,T,(mmol),在 计量点：,n,B,(mmol),m,B,M,B,t,b,n,B,n,T,t T,+,b B,c C +d D,m,B,M,B,C,T,V,T,t,b,C,T,=,t,b,m,B,M,B,V,T,三 标准溶液浓度计算,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,42/57,解,例,为标定HCl 溶液,称取硼砂(Na,2,B,4,O,7,10H,2,O)0.4710g,用HCl 溶液滴定至化学计量点,消耗25.20mL.求HCl 溶液浓度.,Na,2,B,4,O,7,+2HCl +5H,2,O =4H,3,BO,3,+2NaCl,C,HCl,V,HCl,m,Na,2,B,4,O,7,M,Na,2,B,4,O,7,n,HCl,2,n,Na,2,B,4,O,7,2,C,HCl,2,0.4710,381.36,0.02520,0.09802,(mol/L),三 标准溶液浓度计算,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,C,T,=,t,b,m,B,M,B,V,T,43/57,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,假如要求在标定浓度约为0.1molL,-1,HCl溶液时，消耗HCl溶液体积在2535mL之间，问应称取硼砂（Na,2,B,4,O,7,10H,2,O）质量称量范围是多少克？,Na,2,B,4,O,7,+2HCl +5H,2,O =4H,3,BO,3,+2NaCl,C,T,=,t,b,m,B,M,B,V,T,m,(Na,2,B,4,O,7,10H,2,O),C,(HCl),V,(HCl),M,(Na,2,B,4,O,7,10H,2,O),b,t,m,B,=,C,T,M,B,V,T,由题意可得,消耗HCl溶液体积在25mL时,m,1,=,0.1molL,-1,0.025L381.36gmol,-1,0.5g,消耗HCl溶液体积在35mL时,m,2,0.7g,44/57,3 量浓度与滴定度关系,三 标准溶液浓度计算,2 标定法,1 直接配制法,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,45/57,例,计算 0.0 mol/L K,2,Cr,2,O,7,溶液对Fe 滴定度,Cr,2,O,7,2-,+6Fe,2+,+14H,+,2Cr,3+,+6Fe,3+,+7H,2,O,n,K,2,Cr,2,O,7,n,Fe,2+,1,6,每毫升滴定剂(标准溶液)相当于被测物质质量,1000,3 量浓度与滴定度关系,三 标准溶液浓度计算,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,46/57,例,计算 0.0 mol/L K,2,Cr,2,O,7,溶液对Fe 滴定度,Cr,2,O,7,2-,+6Fe,2+,+14H,+,2Cr,3+,+6Fe,3+,+7H,2,O,n,K,2,Cr,2,O,7,n,Fe,2+,1,6,1000,3 量浓度与滴定度关系,三 标准溶液浓度计算,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,m,Fe,每升滴定剂(标准溶液)相当于被测物质质量,47/57,例,计算 0.0 mol/L K,2,Cr,2,O,7,溶液对Fe 滴定度,Cr,2,O,7,2-,+6Fe,2+,+14H,+,2Cr,3+,+6Fe,3+,+7H,2,O,n,K,2,Cr,2,O,7,n,Fe,2+,1,6,1000,3 量浓度与滴定度关系,三 标准溶液浓度计算,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,m,Fe,每升滴定剂(标准溶液)相当于被测物质质量,48/57,例,计算 0.0 mol/L K,2,Cr,2,O,7,溶液对Fe 滴定度,Cr,2,O,7,2-,+6Fe,2+,+14H,+,2Cr,3+,+6Fe,3+,+7H,2,O,0.006702 g/mL,3 量浓度与滴定度关系式为,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,49/57,3 量浓度与滴定度关系式为,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,50/57,3 量浓度与滴定度关系式为,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,解 反应式为 2HCl+Na,2,CO,3,=2NaCl+CO,2,+H,2,O,计算,c,(HCl),=0.1015 mol/L HCl溶液对Na,2,CO,3,滴定度。,=0.005380g/ml,51/57,四 待测组分含量计算,三 标准溶液浓度计算,一 标准溶液浓度表示方法,二 滴定剂(标准溶液)与被测物质之间计量关系,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,52/57,四 待测组分含量计算,设 试样质量为,m,S,测得其中待测组分B 质量为,m,B,待测组分在试样中质量分数为,W,B,W,B,m,B,n,B,M,B,C,T,V,T,M,B,b,t,C,B,V,B,M,B,C,T,V,T,M,B,b,t,m,S,m,B,m,S,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,53/57,设 试样质量为,m,S,测得其中待测组分B 质量为,m,B,待测组分在试样中质量分数为,W,B,若用百分含量表示,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,四 待测组分含量计算,54/57,例,称取铁矿石样品 0.5000 g,将其溶解,使全部铁还原成亚铁离子,用0.01500 mol/L K,2,Cr,2,O,7,标准溶液滴定至化学计量点,消耗K,2,Cr,2,O,7,标准溶液33.45mL.求试样中Fe 和Fe,2,O,3,质量分数各是多少？,解,Cr,2,O,7,2-,+6Fe,2+,+14H,+,2Cr,3+,+6Fe,3+,+7H,2,O,n,K,2,Cr,2,O,7,n,Fe,2+,6,W,B,C,T,V,T,M,B,b,t,m,S,m,B,m,S,W,Fe,0.3363,6,0.01500,33.45,55.85,0.5000,1000,M,Fe,=55.85,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,55/57,若以Fe,2,O,3,形式计算质量分数,Fe,2,O,3,2Fe,n,(Fe,2,O,3,),n,(Fe),1,2,W,(Fe,2,O,3,),0.4808,m,(,Fe,2,O,3,),m,S,n,(,Fe),M,(Fe,2,O,3,),m,S,1,2,n,(,Fe,2,O,3,),M,(Fe,2,O,3,),m,S,6,0.01500,33.45,159.7,0.5000,1000,1,2,M,Fe,2,O,3,159.7,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,C,T,V,T,b,t,m,S,M,(,Fe,2,O,3,),1,2,n,K,2,Cr,2,O,7,n,Fe,2+,6,56/57,4.分析天平可称准至0.0001 g，要使称量误差小于0.1%，最少应称取多少试样？,解,要求相对误差,0.1%,m,S,0.2g,0.1%,57/57,