基础化学----滴定分析(7年制).ppt

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,*,第十二章 滴定分析,分析化学(Analytical Chemistry)是化学的一个分支，是研究物质的,化学组成、含量、结构和形态,等化学信息的分析方法及相关理论的一门学科。,欧洲化学联合会FECS的分析化学部DAC定义：分析化学是发展和应用各种,方法，仪器和策略,以获得有关物质在,空间和时间,方面组成和性质的信息的一门学科。,二、分析方法的分类,2、根据分析化学的任务，分为,1、根据分析的对象，分为,无机分析 C,H,O,N,S,-X,有机分析,定性分析,定量分析,3、根据分析所需试样用量，分为,常量,01 g,半微量,0.010.1 g,微量,10,0.1 mg,超微量分析,0.1 mg,4、根据分析方法所用手段分类，分为,化学分析,仪器分析,滴定分析,定性分析,定量分析,滴定分析,仪器分析 紫外可见法,分析化学,配位滴定,分析化学的方法分类,结构分析,形态分析,酸碱滴定,氧化还原滴定,1、酸碱滴定,3、指示剂,4、滴定终点,2、试剂用量,5、浓度计算,26,、滴定(titration)用滴定管向待测溶液中滴加标准溶液的操作过程。,2、标准溶液(standard solution)已知准确浓度的试剂溶液。,3、化学计量点(stoichiometric point，sp)滴加的标准溶液与待测组分按照化学反应方程式所表示的计量关系恰好反应完全的“点”。,4、滴定终点(end point，ep)指示剂变色，停止滴定的点。,第一节滴定分析法相关名词,5、滴定误差(终点误差,end point error)滴定终点与化学计量点不符合所产生的误差。,6、指示剂(indicator),用于滴定操作中,用来指示滴定反应的终点。,7、滴定曲线(titration curve)以加入的滴定剂体积（或滴定百分数）为横坐标，溶液的与被测组分浓度相关的某种参数为纵坐标绘制的曲线。,11,8、滴定分析法：滴定到终点后，根据标准溶液的浓度与所消耗的体积，按化学计量关系算出待测组分的含量的方法。,与待测组分浓度相关的参数,滴定剂的体积或滴定百分数,滴定曲线,滴定曲线特点,1、曲线的起点,2、化学计量点前,3、化学计量点,4、化学计量点后,5、滴定突跃和滴定突跃范围,10,26,9、,滴定突跃,（abrupt chang in titration curve）在化学计量点附近，通常指,计量点前后0.1%,（滴定分析允许误差）范围内，待测溶液浓度及其相关参数所发生的,急剧变化,称为滴定突跃，突跃所在的范围称为突跃范围。,10、标定（standardization）先配成浓度近似于所需浓度的溶液，然后用一级标准物或已经用基准物质标定过的标准溶液来确定它的准确浓度。这一过程称为标定。,11、一级标准物：用于直接配制标准溶液或标定标准溶液浓度的物质。,二、,滴定分析反应的条件和要求,反应定量完成,反应完全；反应迅速；无副反应；适当方法确定终点,三、滴定分析的类型,返滴定(Back titration),CaCO,3,+2HCl,CaCl,2,+H,2,O+CO,2,HCl+NaOH,NaCl+H,2,O,返滴定,剩余HCl标液,NaOH,标液,固体CaCO,3,+,定过量,HCl,标液,四、一级标准物质（基准物质）必须具备下列条件,组成与化学式完全相符,纯度高,性质稳定,反应按化学计量关系进行,最好有较大的相对分子质量,五、标准溶液的配制,直接法,间接法（标定）,六、滴定分析的计算,滴定分析中，标准溶液A与待测组分B发生定量反应,达到计量点时，A与B的物质的量和化学计量数有下列,定量关系,(,A,=,B,),第二节 酸碱滴定法,酸碱指示剂,pH值的计算,酸碱滴定,一、酸碱指示剂,（一）利用自身颜色的改变来指示溶液pH值变化的物质，称为酸碱指示剂。,紫甘蓝,Red cabbage,花青素,anthocyanins,变色的机理是什么？,（二）、酸碱指示剂的作用原理,酸碱指示剂一般是弱的有机酸或有机碱，其酸与共轭碱具有不同的颜色，当溶液的pH值变化时，指示剂由酸转变为共轭碱或由碱转化为共轭酸，从而引起颜色的变化。,酚酞,不同颜色可见光波长及其互补光,常用酸碱指示剂,methyl violet,phenolphthalein,Bromthymol,blue,Bromcresol green,Universal indicator,methyl orange,甲基紫,甲基橙,溴甲酚绿,溴百里酚蓝,酚酞,通用指示剂,（三）、酸碱指示剂的变色点和变色范围,HIn(aq)+H,2,O(l)H,3,O,+,(aq)+In,-,(aq),酸式色 碱式色,讨论：K,HIn,一定，H,+,决定 比值大小，影响溶液颜色,当,=1,或,pH,=,pK,HIn,时，理论变色点 过渡色,当,10,时，碱式色,当,0.1,时，酸式色,当,0.1,10,时，,混合色,当,lg,=1,pH,=,pK,HIn,1,时，指示剂的理论变色范围,常用酸碱指示剂,31,（四）、混合指示剂（变色敏锐；变色范围窄）,1、指示剂+惰性染料,组成,颜色变化,甲基橙,红 橙黄,甲基橙+,靛蓝（作背景颜色）,紫色,浅灰色,绿色,2、两种或两种以上的指示剂混合而成,组成,颜色变化,甲基橙,红橙黄,溴甲酚绿,黄绿蓝,溴甲酚绿+甲基红,酒红色,灰色,绿色,（五）、注意问题,1、pH起码改变0.3个单位时，肉眼才能观察出指示剂颜色的变化,2、深色比浅色灵敏,二、酸碱溶液的pH值的计算,34,溶液类型,条件,计算 或 （最简式）,强酸强碱溶液,HA,弱酸弱碱溶液,HA,H,2,A,H,3,A,两性物质溶液,HA,-,缓冲溶液,HA+A,-,C,a,20 OH,-,K,a,1,K,a2,100,C,a,20 H,+,C,b,20 OH,-,三、滴定曲线和指示剂的选择,8,11,强酸和强碱的滴定,一元弱酸和一元弱碱的滴定,多元酸和多元碱的滴定,酸碱滴定的应用与示例,(一)强酸、强碱的滴定,1、滴定曲线,2、指示剂的选择,3、突跃范围与酸碱浓度的关系,（2）滴定开始至化学计量点前(V,b,V,a,)：,SP前0.1%时,已加入NaOH 19.98mL（滴定误差为-0.1%）,（3）化学计量点时(V,b,=V,a,)：,（1）滴定开始前(V,b,=0)：,（4）化学计量点后(V,b,V,a,)：,SP后0.1%时，已加入NaOH 20.02mL（滴定误差为+0.1%）,HCl,HCl+NaCl,NaCl,NaCl+NaOH,（1）滴定开始前(V,b,=0)：,1、滴定过程中pH值的变化,（1）滴定开始前(V,b,=0)：HCl,例：0.1000molL,-1,NaOH滴定0.1000molL,-1,HCl20.00mL,H,+,+OH,-,=H,2,O,（2）滴定开始至化学计量点前(V,b,V,a,)：HCl+NaCl,SP前0.1%时，加入NaOH 19.98mL,(-0.1%相对误差),滴定误差 0.1%:,V,(NaOH)=20.00 mL 20 mL0.1%=19.98 mL,（3）化学计量点时(V,b,V,a,)（SP）：NaCl,（4）化学计量点后(V,b,V,a,)：NaCl+NaOH,SP后0.1%，加入NaOH,20.02mL,(+0.1%相对误差),滴定误差+0.1%:,V,(NaOH)=20.00 mL+20 mL0.1%=20.02 mL,0,10,10,20,30,40,4,0,2,6,8,10,12,14,pH,V,(NaOH)/mL,突跃范围,计量点,pH V曲线,溶液pH变化,突跃范围,突跃范围,滴定开始，强酸缓冲区，,pH,微小,pH=3.3,随滴定进行,HCl,pH,渐,SP,前后,0.1%,，,pH,，酸,碱,pH=5.4,继续滴,NaOH,，,强碱缓冲区，,pH,滴定曲线的特点,指示剂的变色范围部分或全部在突跃范围（4.30-9.70）内。使指示剂的变色点等于或接近化学计量点的pH。,22,（a）0.100 0 molL,-1,NaOH滴定0.100 0 molL,-1,HCl 20.00mL,（b）0.100 0 molL,-1,HCl滴定0.100 0 molL,-1,NaOH 20.00mL,颜色由浅至深。,2、指示剂的选择原则,3、突跃范围与浓度的关系,NaOH浓度（molL,-1,）,突跃范围,（1）1.000,3.3,10.7,（2）0.1000,4.3,9.7,（3）0.01000,5.3,8.7,酸碱浓度0.1,0.5 molL,-1,（二）一元弱酸、弱碱的滴定,1、滴定曲线,2、滴定曲线的特点与指示剂的选择,3、滴定突跃与弱酸强度的关系,（2）滴定开始至化学计量点前(V,b,V,a,)：,SP前0.1%时,已加入NaOH 19.98mL（滴定误差为-0.1%）,（3）化学计量点时(V,b,=V,a,)：,（1）滴定开始前(V,b,=0)：,（4）化学计量点后(V,b,V,a,)：,SP后0.1%时，已加入NaOH 20.02mL（滴定误差为+0.1%）,HAc,HAc+Ac,-,Ac,-,OH,-,+,Ac,-,（1）滴定开始前(V,b,=0)：HAc,（2）滴定开始至化学计量点前(V,b,V,a,)：HAc+Ac,-SP前0.1%时,已加入NaOH 19.98mL（滴定误差为-0.1%）,例：0.1000molL,-1,NaOH滴定0.1000molL,-1,HAc20.00mL,OH,-,+HAc Ac,-,+H,2,O,28,1、滴定过程中pH值的变化,（3）化学计量点时(V,b,=V,a,)：,Ac,-,（4）化学计量点后(V,b,V,a,)：OH,-,+,Ac,-,SP后0.1%时，已加入NaOH 20.02mL（滴定误差为+0.1%）,7.75,pH V曲线,突跃范围,溶液pH变化,滴定前，曲线起点高,pH,2.88,滴定开始，,HAc,，,pH,随滴加,NaOH,，,缓冲能力,，,pH,微小滴定近,SP,，,HAc,，,缓冲能力,，,pH,SP,前后,0.1%,，酸度急剧变化，,pH=7.75,9.7,SP,后，,pH,逐渐,（同强碱滴强酸）,2、滴定曲线的特点与指示剂的选择,3、滴定曲线与弱酸强度的关系,C,a,K,a,10,-8,，,准确滴定,1,K,a,=10,-5,2,K,a,=10,-7,3,K,a,=10,-9,pH=4.30 6.24,选甲基橙，甲基红,例2：0.1000molL,-1,HCl滴定0.1000molL,-1,NH,3,H,2,O20.00mL,NaOH,NH3H2O,（三）多元酸（碱）的滴定,1、滴定的可行性判断,2、化学计量点pH值的计算和指示剂的选择,C,a,K,a,10,-8,或C,b,K,b,10,-8,可以被准确滴定,K,a,/K,a+1,10,4,或K,b,/K,b+1,10,4,可以被分步准确滴定,1、多元酸碱被准确分步滴定的判别式,例1：0.1000molL,-1,NaOH滴定0.1000molL,-1,H,3,PO,4,20.00mL,C,a,K,a1,10,-8,且,K,a1,/K,a2,10,4,第一级能准确、分步滴定,C,a,K,a2,10,-8,且,K,a2,/K,a3,10,4,第二级能准确、分步滴定,C,a,K,a3,10,-8,第三级不能被准确滴定,1滴定的可行性判断,H,3,PO,4,H,+,+,H,2PO,4,-,K,a1,=6.9,10,-3,H,2,PO,4,-,H,+,+,HPO,4,2,-,K,a2,=6.1,10,-8,HPO,4,2,-,H,+,+PO,4,3,-,K,a3,=4.8,10,-13,2、化学计量点pH值的计算和指示剂的选择,（1）当第一级H,+,被完全滴定后,溶液组成,NaH,2,PO,4,两性物质,（2）当第二级H,+,被完全滴定后,溶液组成,Na,2,HPO,4,两性物质,25,例1：0.1000molL,-1,HCl滴定0.1000molL,-1,Na,2,CO,3,20.00mL,C,b,K,b1,10,-8,，,C,b,K,b2,10,-8,，但,Kb1,/K,b2,10,4,两步滴定反应间有一定的交叉，分步滴定的准确性,不如,NaOH,滴定,H,3,PO,4,高,1滴定的可行性判断,CO,3,2-,+H,+,HCO,3,-,K,b1,=2.1410,-4,HCO,3,-,+H,+,H,2,CO,3,K,b2,=2.2410,-8,2、化学计量点pH值的计算和指示剂的选择,（1）,第一级,CO,3,2-,被完全滴定后，,溶液组成,NaHCO,3,两性物质,（2）,当第二级,HCO,3,-,被完全滴定,后，溶液组成,CO,2,+H,2,O,(H,2,CO,3,饱和溶液，0.04,molL,-1,）,1、酸碱标准溶液的配制与标定,（1）、,酸标准溶液,配制近似浓度,0.1,molL,-1,HCl溶液,标定,一级标准物：无水碳酸钠(Na,2,CO,3,)硼砂(Na,2,B,4,O,7,10H,2,O),指示剂：甲基橙，甲基红,（四）酸碱滴定的应用与示例,（2）、,碱标准溶液,配制近似浓度0.1molL,-1,NaOH溶液,标定,一级标准物：,邻苯二甲酸氢钾(KHC,8,H,4,O,4,)，草酸(H,2,C,2,O,4,2H,2,O),指示剂：,酚酞,例1:用浓盐酸稀释配制近似浓度,0.1,molL,-1,HCl溶液，用一级标准品无水碳酸钠0.1876 g 标定，标定需要,35.86 mL 盐酸,，计算盐酸浓度,解,甲基红,HCl,过量浓碱,过量H,3,BO,3,2、铵盐中含氮量的测定,NH,4,BO,2,过量HCl,NaOH滴定,：,=1：1,n（NH,3,）=n（N）=n（HCl）,凯氏（Kjedahl）定氮法,n（NH,3,）=n（N）=n（HCl）,例2:用凯氏定氮法测定 0.300-g 样品的蛋白质含量，如果在滴定过程中需要25.0 mL of 0.100 molL,-1,HCl，问样品中蛋白质的含量是多少？,解,根据凯氏定氮法原理，,n（NH,3,）=n（N）=n（HCl）,3、乙酰水杨酸(,C,9,H,8,O,4，,阿司匹林)含量的测定,p247 15,第四节,氧化还原滴定法,概念：以氧化还原反应为基础的滴定分析方法。,实质：电子的转移,分类：,高锰酸钾法、碘量法、,重铬酸钾法,1、自身指示剂：利用滴定剂或被滴定物质本身的颜色变化来指示终点，无须另加指示剂。,高锰酸钾法中，2,10,-6,molL,-1,KMnO,4，,呈现浅紫红色，指示终点的到达。,氧化还原滴定中的指示剂,2、特殊指示剂：物质本身不具有氧化还原性，但它能与滴定剂和被滴定物质产生特殊的颜色指示终点。,碘量法中的指示剂I,2,，蓝色的出现或消失可指示终点。,碱性,(深绿色),原理：,介质条件：0.5,1.0 molL,-1,H,2,SO,4,强酸性溶液中,指示剂：KMnO,4，,浅紫红色,一、KMnO,4,法,中性,(咖啡色),HNO,3,或HCl,(无色),原理：,介质条件：0.5,1.0 molL,-1,H,2,SO,4,强酸性溶液中,指示剂：KMnO,4，,浅紫红色,原理：,介质条件：0.5,1.0 molL,-1,H,2,SO,4,强酸性溶液中,指示剂：KMnO,4，,浅紫红色,1、,用,KMnO,4,标准溶液在酸性溶液中直接滴定H,2,O,2,溶液：,应用实例,2、血液中,Ca,2+,含量的测定。,Mn,2+,Ca,2+,+C,2,O,4,2-,CaC,2,O,4,(白色),CaC,2,O,4,+2H,+,Ca,2+,+H,2,C,2,O,4,5H,2,C,2,O,4,+2MnO,4,+6H,+,2Mn,2+10CO,2,+8H,2,O,常用的标定物质是Na,2,C,2,O,4,，在H,2,SO,4,介质中，KMnO,4,与标定物质的反应为：,等物质的量关系：n(C,2,O,4,2-,):n(MnO,4,-,),=5:2,KMnO4溶液的标定,二、,碘量法,原理：,I,2,2e,=2I,0.5355V,指示剂：淀粉,直接碘量法,SO,3,2-,+I,2,+H,2,O,SO,4,2-,+2I,-,+2H,+,间接碘量法,Cr,2,O,7,2-,+6I,-,(过量)+14H,+,2Cr,3+,+3I,2,+7H,2,O,I,2,+2S,2,O,3,2-,2I,-,+S,4,O,6,2-,应用示例,C,6,H,8,O,6,+I,2,C,6,H,6,O,6,+2H,I,1、直接碘量法测Vc,2、间接碘量法测定漂白粉中有效氯,碘标准溶液的标定,I,2,+2S,2,O,3,2-,2I,-,+S,4,O,6,2-,Cr,2,O,7,2-,+6I,-,+14H,+,2Cr,3+,+3I,2,+7H,2,O,化学需氧量（COD）的测定,COD是表示水体受还原性物质（主要是有机物）污染程度的综合性指标。它是指水体易被强氧化剂氧化的还原性物质所消耗的氧化剂所相当的氧量，以 mg/L 表示。,试样,标液KMnO,4,H,2,SO,4,沸水加热,KMnO,4,（过量）,标液Na,2,C,2,O,4,Na,2,C,2,O,4,（过量）,KMnO,4,