化学平衡与滴定分析法概论s省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

5.1 5.1 定量分析步骤和要求定量分析步骤和要求5.2 5.2 分析化学中溶液分析化学中溶液5.3 5.3 滴定分析法概论滴定分析法概论5.4 5.4 标准溶液浓度表示方法标准溶液浓度表示方法5.5 5.5 标准溶液配制和浓度标定标准溶液配制和浓度标定5.6 5.6 滴定分析中计算滴定分析中计算第五章第五章 化学平衡与滴定化学平衡与滴定 分析法概论分析法概论第1页5.1 5.1 定量分析步骤和要求定量分析步骤和要求一、定量分析主要步骤一、定量分析主要步骤n选择适当分析方法选择适当分析方法二、定量分析基本要求二、定量分析基本要求n反应完全程度要高反应完全程度要高(99.9%)第2页5.2 分析化学中溶液平衡分析化学中溶液平衡 一、活度平衡常数一、活度平衡常数n对于溶液中任一反应，到达平衡时：对于溶液中任一反应，到达平衡时：mA +nB pC 第3页二、离子活度与浓度关系二、离子活度与浓度关系n在稀溶液中，处于平衡状态时：在稀溶液中，处于平衡状态时：ni为为i离子活度系数离子活度系数 第4页三、离子强度与离子活度系数三、离子强度与离子活度系数 1、离子强度：影响、离子强度：影响大小物理量。大小物理量。nci：溶液中第：溶液中第 i种离子平衡浓度，普通种离子平衡浓度，普通用质量摩尔浓度表示，稀溶液中也可用用质量摩尔浓度表示，稀溶液中也可用物质量浓度代替物质量浓度代替nZi：第：第i种离子电荷数种离子电荷数第5页n溶溶液液I越越大大，越越小小，与与之之间间差差异异越越大大，越不能忽略离子强度影响。越不能忽略离子强度影响。n严严格格来来讲讲，对对于于强强电电解解质质溶溶液液，只只有有在在浓度极稀时，浓度极稀时，1，c（数值上）。（数值上）。2、戴维斯经验公式：（略）、戴维斯经验公式：（略）n对对于于物物质质中中性性分分子子（弱弱电电解解质质、非非电电解解质质），其其活活度度系系数数受受离离子子强强度度增增大大影影响响普普通通很很小小，通通常常其其活活度度系系数数可可视视为为1。（水活度系数（水活度系数=1）第6页n例例1：计计算算0.025mol/LKH2PO4-0.025mol/LNa2HPO4标标准准缓缓冲冲溶溶液离子强度。液离子强度。第7页四、浓度常数及其与活度常数关系四、浓度常数及其与活度常数关系n活度常数：活度常数：是是T函数函数 第8页n浓度常数：浓度常数：是温度和离子强度函数是温度和离子强度函数 第9页n混合常数：混合常数：是温度和离子强度函数。是温度和离子强度函数。n在普通计算中，稀溶液经常在普通计算中，稀溶液经常（此时忽略离子强度影响）。（此时忽略离子强度影响）。第10页一、滴定分析法过程和方法特点一、滴定分析法过程和方法特点1、滴定分析法过程：、滴定分析法过程：将一个已知准确浓度试剂溶液滴加到将一个已知准确浓度试剂溶液滴加到待测物质溶液中，直到所滴加试剂待测物质溶液中，直到所滴加试剂与待测物质按化学计量关系定量反应为与待测物质按化学计量关系定量反应为止，然后依据试液浓度和体积，经过止，然后依据试液浓度和体积，经过定量关系计算待测物质含量方法定量关系计算待测物质含量方法 5.3 5.3 滴定分析法介绍滴定分析法介绍第11页2、基本术语：、基本术语：滴滴定定：将将滴滴定定剂剂经经过过滴滴定定管管滴滴入入待待测测溶溶液液中中过程过程滴定剂滴定剂：浓度准确已知试样溶液浓度准确已知试样溶液指指 示示 剂剂：滴滴 定定 分分 析析 中中 能能 发发 生生 颜颜 色色 改改 变变 而而 指指 示示 终点试剂终点试剂滴滴 定定 终终 点点：滴滴 定定 分分 析析 中中 指指 示示 剂剂 发发 生生 颜颜 色色 突突 变变 那一点（实际）那一点（实际）化化 学学 计计 量量 点点：滴滴 定定 剂剂 与与 待待 测测 溶溶 液液 按按 化化 学学 计计 量量 关系反应完全那一点（理论）关系反应完全那一点（理论）终终点点误误差差：滴滴定定终终点点和和化化学学计计量量点点不不一一定定恰恰好吻合，由此造成分析误差。好吻合，由此造成分析误差。第12页3、滴定曲线、滴定突跃和滴定突跃范围、滴定曲线、滴定突跃和滴定突跃范围滴滴定定曲曲线线：滴滴定定过过程程中中溶溶液液性性质质（能能够够是是pH、pM或或E）与与滴滴定定剂剂加加入入量量之之间间函函数数关系曲线。关系曲线。滴滴定定突突跃跃：滴滴定定过过程程中中在在化化学学计计量量点点附附近近以以数数量量级级程程度度急急剧剧改改变变，即即由由量量变变到到质质变变现象称为滴定突跃。现象称为滴定突跃。滴滴定定突突跃跃范范围围：化化学学计计量量点点前前后后0.1%对对应溶液性质改变范围。应溶液性质改变范围。第13页4、指示剂选择和终点误差控制、指示剂选择和终点误差控制指示剂选择标准：指示剂选择标准：n在滴定突跃范围内能发生颜色突变；在滴定突跃范围内能发生颜色突变；n指示剂变色点与化学计量点尽可能一致；指示剂变色点与化学计量点尽可能一致；n指示剂在终点时颜色突变快速而显著。指示剂在终点时颜色突变快速而显著。终点误差控制：终点误差控制：n主要指指示剂误差，普通小于主要指指示剂误差，普通小于 第14页5、特点：、特点：简便、快速，适于常量组分分析简便、快速，适于常量组分分析准确度高，满足常量分析要求准确度高，满足常量分析要求应用广泛应用广泛6、方法：、方法：1）酸酸碱碱滴滴定定，络络合合滴滴定定，氧氧化化-还还原原滴滴定，沉淀滴定定，沉淀滴定2）非非水水滴滴定定法法：在在水水以以外外有有机机溶溶剂剂中中进进行行第15页二、滴定分析法对滴定反应要求二、滴定分析法对滴定反应要求 a.反反应应按按照照一一定定化化学学计计量量关关系系定定量量进进行行、反应要完全反应要完全b.反应速度要快反应速度要快c.含有适当确实定终点方法含有适当确实定终点方法三、几个滴定方式三、几个滴定方式：直接法：标液滴定待测物直接法：标液滴定待测物（基本）（基本）返滴定法返滴定法 置换滴定法置换滴定法 间接滴定法间接滴定法第16页返滴定法返滴定法v先先准准确确加加入入过过量量标标准准溶溶液液A，使使与与试试液液中中待待测测物物质质或或固固体体试试样样进进行行反反应应，待待反反应应完完成成以以后后，再再用用另另一一个个标标准准溶溶液液B滴滴定定剩剩下下标准溶液标准溶液A方法方法适用：反应较慢或难溶于水固体试样适用：反应较慢或难溶于水固体试样或无适当指示剂反应或无适当指示剂反应第17页例例1：Al3+过量过量EDTA标液标液剩下剩下EDTAZn2+标液，标液，EBT返滴定返滴定第18页例例2：固体：固体CaCO3+过量过量HCl标液标液剩下剩下HCl标液标液NaOH标液标液返滴定返滴定第19页 例例3：Cl-+过量过量AgNO3标液标液剩下剩下AgNO3标液标液NH4SCN标液标液Fe3+指示剂指示剂返滴定返滴定橙红色橙红色Fe（SCN）2+第20页置换滴定法置换滴定法v先先用用适适当当试试剂剂与与待待测测物物质质反反应应，定定量量置置换换出出另另一一个个物物质质，再再用用标标准准溶溶液液去去滴滴定定该物质方法。该物质方法。适用：无明确定量关系反应或伴有副适用：无明确定量关系反应或伴有副反应反应第21页例例4：Na2S2O3+K2Cr2O7S4O62-+SO42-无定量关系无定量关系 K2Cr2O7+过量过量KI定量生成定量生成I2Na2S2O3标液标液淀粉指示剂淀粉指示剂深蓝色消失深蓝色消失第22页 间接法间接法经过另外化学反应，以滴定法定量进行经过另外化学反应，以滴定法定量进行适用：不能与滴定剂起化学反应物质适用：不能与滴定剂起化学反应物质例例5：Ca2+CaC2O4沉淀沉淀H2SO4KMnO4标液标液C2O42-间接测定间接测定第23页5.4 5.4 标准溶液浓度表示方法标准溶液浓度表示方法一、物质量浓度一、物质量浓度:单位体积溶液所含物质量单位体积溶液所含物质量二、滴定度二、滴定度 TB/A ：指指每每毫毫升升滴滴定定剂剂溶溶液液B相相当当于于待待测测物物A质质量量（B指标液，指标液，A指待测物）指待测物）第24页n表表示示物物质质量量浓浓度度时时，必必须须指指明明基基本本单元。如：单元。如：0.1mol/LH2SO4溶液：溶液：nc(H2SO4)=0.1mol/Lnc(1/2H2SO4)=0.2mol/Lnc(2H2SO4)=0.05mol/Ln通式：通式：nc(b/aB)=a/bc(B)第25页THCl/NaOH=0.003001g/mL表表示示每每消消耗耗1mLHCl标标液液可可与与0.003001gNaOH完全反应完全反应第26页5.5 5.5 标准溶液配制和浓标准溶液配制和浓度标定度标定v概念概念v对基准物质要求对基准物质要求 v标准溶液配制方法标准溶液配制方法v标液浓度表示方法标液浓度表示方法第27页一、概念一、概念标准溶液标准溶液：浓度准确已知溶液：浓度准确已知溶液基基准准物物质质：能能用用于于直直接接配配制制或或标标定定标标准准溶液物质溶液物质第28页二、对基准物质要求二、对基准物质要求:a.试剂组成与化学式完全相符试剂组成与化学式完全相符b.试剂纯度足够高（试剂纯度足够高（3个个9）c.试剂应相当稳定试剂应相当稳定d.含有较大摩尔质量含有较大摩尔质量e.试试剂剂参参加加滴滴定定反反应应时时，应应按按反反应应式式定量进行，没有副反应定量进行，没有副反应第29页酸碱滴定络合滴定氧化还原滴定沉淀滴定标 定 碱：KHC8H4O4，H2C2O4.2H2O标 定 酸：Na2CO3，Na2B4O7.10H2O标定EDTA：Zn，Cu，CaCO3标定氧化剂：As2O3，Na 2C2O4标定还原剂：K2Cr2O7，KIO3标定AgNO3：NaCl惯用基准物质第30页三、标准溶液配制方法三、标准溶液配制方法1.直接配制法：直接配制法：基基准准物物质质称称量量溶溶解解定定量量转转移移至至容量瓶容量瓶稀释至刻度稀释至刻度依据称量质量依据称量质量和体积计算标准溶液准确浓度和体积计算标准溶液准确浓度例例7（p131：例：例5-6）2.间接配制法：间接配制法：标定法：利用基准物质确定溶液准确浓度。标定法：利用基准物质确定溶液准确浓度。vv先先将将这这类类物物质质配配制制成成近近似似于于所所需需浓浓度度溶溶液液，然然后后利利用用该该物物质质与与其其它它基基准准物物质质反反应应来来确确定定溶液准确浓度。溶液准确浓度。第31页标定注意事项：标定注意事项：n标标定定时时应应平平行行测测定定3-4次次，最最少少2-3次次，相相对对平均偏差小于平均偏差小于0.2%。n为为减减小小测测量量误误差差，普普通通消消耗耗滴滴定定剂剂体体积积在在20-30mL之之间间，称称取取基基准准物物质质量量不不应应太太小小，详细由滴定剂浓度和消耗体积范围决定。详细由滴定剂浓度和消耗体积范围决定。n使使用用量量器器（滴滴定定管管、容容量量瓶瓶、移移液液管管）体体积刻度应校正，必要时还应考虑温度影响。积刻度应校正，必要时还应考虑温度影响。n标标定定后后标标准准溶溶液液应应妥妥善善保保留留，对对于于性性质质不不稳定溶液有时用前还需重新标定。稳定溶液有时用前还需重新标定。第32页5.6 5.6 滴定分析中计算滴定分析中计算一、滴定分析计算依据和惯用公式一、滴定分析计算依据和惯用公式 spsp时时 故 1 1、化学计量数之比规则、化学计量数之比规则 aA+bBc C +d D第33页二、滴定分析法相关计算二、滴定分析法相关计算1、标准溶液配制（直接法）、稀释、标准溶液配制（直接法）、稀释与增浓与增浓第34页例例 8（p130：例例 5-3）：现现 有有0.0982 mol/L H2SO4标标准准溶溶液液1.000103mL，欲欲使使其其浓浓度度稀稀释释到到0.1000mol/L，问问需需加加入入多多少少毫升毫升0.mol/LH2SO4溶液？溶液？第35页2、标准溶液浓度相关计算、标准溶液浓度相关计算(2)固体和液体之间作用：固体和液体之间作用：(1)两种溶液相互作用：两种溶液相互作用：注意：化学反应配平；单位换算注意：化学反应配平；单位换算 第36页例例9：将将0.2500gNa2CO3基基准准物物溶溶于于适适量量水水中中后后，用用0.20mol/LHCl滴滴定定至至终终点点，问问大约消耗此大约消耗此HCl溶液多少毫升？溶液多少毫升？解：解：第37页3.滴定度滴定度T与物质量浓度与物质量浓度c关系关系T TB/A：每毫升滴定剂溶液相当于待测物每毫升滴定剂溶液相当于待测物质质量。质质量。第38页例例10：若：若THCl/Na2CO3=0.005300g/mL，试，试计算计算HCl标准溶液物质量浓度。标准溶液物质量浓度。解：解：例例11：p132：例：例5-7第39页4.待测物百分含量计算待测物百分含量计算：v称称取取试试样样ms克克，含含待待测测组组分分A质质量量为为mA克，则待测组分百分含量为克，则待测组分百分含量为第40页例例12(p132:例例4-8)：TK2Cr2O7/Fe=0.01117g/mL，测测定定0.5000g含含铁铁试试样样消消耗耗K2Cr2O7标标准准溶溶液液24.64毫毫升升，计计算算TK2Cr2O7/Fe2O3和和试试样样中中Fe2O3质质量量分分数数？第41页