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第一章,定量分析概论
1.1 概述
1.2 滴定分析法概述
1.3 滴定分析法计算
习题
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1.1 概述
1.1.1.定量分析过程:
1.取样 (Sampling):
均匀,具有代表性:粉碎,过筛,混匀,缩分
(四分法,对角线 )
2.干燥 (Dry preparation):
去湿存水:烘干,风干,保干器
(采用不同温度,保持原貌 )
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3.分解 (Resolve or open,Digestion),转入溶液,
呈测定态
(1).湿法分解,(常用溶剂 )
A)酸溶,HCl, HNO3, H3PO4-H2SO4, HClO4-HNO3
B)碱溶,NaOH, KOH
(2).干法分解:灰化,固体熔融
A)碱性溶剂,Na2CO3,K2CO3 1:1混合
分解酸性矿物及氧化物,硅酸盐等
B)酸性溶剂, K2S2O7,KHSO4
分解时能产生 SO3与碱性氧化物反应,
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4.消除干扰 (Eliminate Interfere or
separate):掩蔽, 分离
5.测定 (Measurement Determination):根
据组分含量,任务性质和要求、灵敏度与准确
度选择方法。
6.计算 (Calculation of Analytical Results):
报告分析结果,评价
7.Evaluation of data
Conclusions
Report
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1.1.2.分析结果的表示,
(一 )待测组分的化学表示形式:
1.实际存在形式:
N%,NH3 N2O NO2 N2O3 N2O5 NO2-
2.稳定的氧化物:
CaO MgO Na2O Fe2O3 FeO Fe3O4
3.元素及化合物:
Fe% Na+ Cl-等
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(二 )待测组分含量的表示方式
1,固体试样:质量百分数
m(g)X%= ———— × 100
ms(g)
2,液体试样,
质量 百分数 ω(m/ms)%,表示 100克试液中
含被测组分的克数
体积 百分数 (V/Vs)%,表示 100毫升试液中
被测组分体积
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质量体积百分数 ρ (m/v)%,表示 100毫升试
液中被测组分所占的克数
[例 ]
13.2%的 NaCl溶液:表示 100克 NaCl溶液
含 13.2克 NaCl
50%的乙醇溶液:表示 100毫升乙醇溶液含
50毫升乙醇
30%H2O2 溶液:表示 100毫升双氧水溶液
含 30克双氧水
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3,气体试样,
常用体积百分数表示 (V/Vs)%:g/m3; mg/m3
4,微量组分常用的表示方式:为了表示方
便而用较小的单位
[例 ] 1g=103 mg=106μg ≈1毫升稀溶液
ppm=mg/mS(g)× 106=m(μ g)/mS(g); ppb=1ng/g
[例 ]
测得土壤中含铅为 350ppm,意为 350μg/g
废水中含铅为 0.05ppm,意为 1mL废水含
铅 0.05μg,即 0.05μg/mL
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1.2 滴定分析法概述
1.2.1 基本概念
1.滴定分析 (Titrimetric Analysis):将标准溶液
用滴定管加到待测溶液中, 直接认为所加的滴定剂
与被测物质反应以达化学计量点, 根据指示剂变化
停止滴定, 由标液的浓度和体积求被测物的量的分
析方法,
2.标准溶液 (Standard Solutions):已知准确
浓度的溶液
3.化学计量点 (Stoichiometric point),定量反应
时的理论平衡点,
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4.滴定终点 (End point),颜色变化的转变点,
停止滴定的点,
5.终点误差 (Titration error):滴定终点与化
学计量点不一致造成的相对误差,
6.滴定反应 (Titration Reaction):能用于滴定
分析的化学反应
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1.2.2.滴定分析对化学反应的要求和滴定方
式,
(一 )要求,
能用于滴定分析的化学反应
1.必须具有确定的化学计量关系
2.必须定量进行,反应完全度达 99.9%以上
3.反应速度快
4.必须有适当简便的方法确定终点
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(二 )滴定方式:
1.直接 滴定法:凡能满足滴定反应要求的都
可用标准溶液直接滴定.
2.间 接 滴定法:不能与滴定剂直接起反应的
物质,通过另一反应间接滴定.
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3.返滴定,反应慢,无合适指示剂,有副
反应发生,通常用两种标液完成,
4.置换 滴定, 当反应无计量关系, 不按确
定反应式进行
K2Cr2O7+6KI+H+→ 3I2;
I2+2Na2S2O3→ 2I-+S4O62 -
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1.2.3.基准物质,能用于直接配制标准溶
液或标定标准溶液的物质
(一 )基准物应满足的 条件,
1.试剂组成与化学式完全相符
2.试剂纯度达 99.9%以上
3.性质稳定
4.最好有较大的摩尔质量
5.试剂应按反应方程式进行,无副反应
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(二 )常用的基准物质:
(Primary Standards) Standardization
KC8H5O4 H2C2O4·2H2O 碱标液
Na2CO3 Na2B4O7·10H2O 酸标液
CaCO3 Zn Cu Pb(99.9%) EDTA标液
As2O3 Fe H2C2O4·2H2O KMnO4 I2标液
K2Cr2O7 KIO3 Na2S2O3 标液
NaCl KCl AgNO3 标液
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★ 我国化学试剂等级和标志 ★
一级 优级纯 G.R 绿颜色 科研精密分析
二级 分析纯 A.R 红颜色 多数分析
三级 化学纯 C.P 蓝颜色 常规分析
四级 实验试剂 L.R 棕颜色 辅助分析
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1.2.4.标准溶液的配制与标定
1.直接法,用基准物质配制
步骤:基准物 → 分析天平 → 容量瓶
[例如 ]配 0.02000mol/LK2Cr2 O7 250mL,分析天平称
1.4709g溶解后转入 250mL容量瓶.
注,
容量分析仪器
容量瓶 量入式的测量方式
移液管 量出式的测量方式
滴定管 量出式的测量方式
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2.标定法,用非基准物配
NaOH,HCl,KMnO4等
步骤:粗配成大致浓度 (托盘天平 → 量筒取
水 → 试剂瓶 )→ 标定 (Standardigation)
[例如 ]配 0.1mol/LNaOH溶液 1000mL,台秤
取大约 4.0gNaOH,加大约 1L的 H2O,摇匀。
用标准 HCl标定 ;
用基准酸物质标定.
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分析化学常用的量及单位
物理量
量的名称 量的符号 单位(符号) 说明
物质的量 n 摩 [尔 ](mol) 必须指明基本单位
毫摩 [尔 ](mmol)
摩尔质量 M 克每摩尔 (g.mol-1) 必须指明基本单位
物质得量浓度 C 摩 [尔 ]每升 (mol.L-1) 必须指明基本单位
摩 [尔 ]立方米 (mol.m-3)
质量 m 克 (g),毫克 (mg)
体积 V 升 (L),毫升 (mL)
质量分数 ω 无量纲 可用 %,mg/g表示
质量浓度 ρ 克每升 (g.L-1)
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1.3 滴定分析法计算
1.3.1.滴定剂与被测物质之间的关系,
“等物质的量”规则,对反应系数不同的
两物质的量,利用化学计量关系进行计算,
滴定反应,tT + bB = cC + dD
b当 t=b,n
B=nT 当 t≠b时,nB= — nTt
注,此 b/t即是将滴定剂 T物质的量换算成
被测物 B物质的量的换算因数 (Stoichiometric factor)
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[例 ]
2MnO4-+5C2O42-+16H+=2Mn2++10CO2+8H2O
2n(KMnO
4 ) = — n(Na2C2O4 )或5
1 1n ( — KMnO
4) = n(— H2C2O4)5 2
基本单元
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1.3.2.溶液浓度的表示
nB1.物质的量浓度, c
B = —— (mol/L)V
m(g)其中,n
B(mol)= ————M(g/mol)
若 t≠b的滴定反应,或标定法求物质的量浓
度则乘相应计量数
b mT b VT b mTc
B = — · — / VB= — · c T · — = — · ——t M
T t VB t MT ·V B
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2.滴定度 T,指 1mL标准溶液 (滴定剂 )相当
于被测物质的质量 g(Titer)
m(g)T
被测 /标液 = ———V(mL)
注,
(1)当 V=1mL时,T标液 =m被测 g/mL
(2)写 T下标时,被测在前,滴定剂在后,
斜线表示“相当于”,(或写成 T测 /标 ) 。
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3.c与 T之间的 换算,将物质的量浓度除以
1000,得 1mL标准溶液中所含滴定剂物质的
量,b M
BT
B/T= — ·cT · ——— (g/mL)t 1000
例如:
TFe/KMnO4 ; TFe/K2Cr2O7
TFe2O3/K2Cr2O7
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1.3.3.待测组分含量的计算, 用小于 1的
分数表示,ω质量分数,相对量,无量纲.
b MBc
TVT ·— ·——mB t 1000
B%= — ·100= ———————— × 100m
s ms
TT/B·V TB%=———— × 100
mS
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1.3.4.滴定分析计算示例,
[例 1]欲配制 0.02000mol/L的 K2Cr2O7500mL
应称 mK2Cr2O7=?
[解 ] mB=m(K2Cr2O7 )=cCrVCrMCr
500=0.02000 × —— × 294.2 = 2.942(g)
1000
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[例 2]欲配制 0.1mol/L的 H2SO4溶液 500mL
应取 VH2SO4(浓 ) =? (已知密度 ρ=1.84g/mL,含
96%).
[解 ] c1V1=c2V2或 n1=n2
500即 0.1 ·—— = V
2 ρX%/M1000
0.1 mol/L ·0.5L ·98.07 g/mol所以,V
2= ———————————— =2.8mL1.84g/mL·96%
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[例 3]用基准硼砂 (Na2B4O7·10H2O)来标定
HCl浓度,已知基准硼砂 m硼 =0.6021g,终点消
耗 VHCl=31.47mL,求 cHCl=?
[解 ]Na2B4O7+2HCl+5H2O=4H3BO3+2NaCl
2m硼c
HClVHCl = ———— M硼
——— 1000
2m硼c
HCl= ———— 所以 cHCl=0.1003mol/LM
硼—— V
HCl1000
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[例 4]用基准 H2C2O4·2H2O标定 0.1mol/L的
NaOH溶液应称草酸的范围,滴定体积 20--30mL
[解 ] H2C2O4+2NaOH=Na2C2O4+2H2O
1 0 0 0
M
2
1Vcm O2HOCH
N a O HN a O HOCH
2422
422
?????
g
M OHOCH
)19.013.0(
10002
1
)3020(1.0 2422
2
?
?????
?
称量范围为
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[例 5]求 (1+3)HCl溶液物质的量浓度 =? (已
知浓盐酸 12mol/L)
[解 ] c1V1=c2V2
即 1.0mL× 12mol/L=c2× (3+1)
12× 1故,c
2= ——— =3mol/L3+1
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[例 6]称含 Fe样 0.3143g,溶解还原 Fe2+后用
0.02000mol/L的 K2 Cr2 O7滴定消耗 21.30mL
(1)Fe2O3%=?(M=159.69g/mol)
(2)求 T Fe / K2Cr2O; T Fe2O3/K2Cr2O7
解,Cr2O72++6Fe2++14H+=2Cr3+6Fe3++7H2O
可知,nFe2O3=6/2 ·nFe=3nk2Cr2O7
故:
(1) Fe2O3%= ·100 =
s
OFe
m
m
32 100
OFe
32
32
?
?
s
OFe
m
Mn
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MFe(2)T
Fe/K2Cr2O7=6· cK2Cr2O7· —— =0.006702 g/mL1000
6 MFe2O3T
Fe2O3 /K2Cr2O7= — · cK2Cr2O7·——— =0.00958 g/mL2 1000
6 4, 9 3
1 0 0
m
1 0 0 0
3
O
2
Fe
M
3Vc
s
OCrKOCrK
722722
?
?
???
?
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[例 7]称铝样 0.2018g,溶解后加入 30.00mL
0.02018mol/LEDTA标液,pH=4.2,加热使完全
生成 AlY后,用 0.02035mol/LZn2+标液返滴定,
多余 EDTA,VZn=6.50mL,求 Al2O3%=?
[解 ] Al3++H2Y2-=AlY+2H+
1 1n
Al2O3= — nAl= — nEDTA nAl=nZn=nEDTA2 2
1 MAl2O3(n
EDTA-nZn) · — · ———2 1000
Al2O3% = ——————————— × 100m
S= 11.95
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[例 8]标定结果的讨论:
若硼砂风化,标定时消耗 VHCl多,
结果 cHCl低,
若硼砂吸潮,标定时消耗 VHCl少,
结果 cHCl高,
滴管内壁挂水珠,标定时消耗 VHCl多,
结果 cHCl小,
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[例 9]称含氰样 0.6913g,在强碱中采用
KMnO4滴至终点,耗 VKMnO4=46.27mL,现已知:
TKCN/K2Cr2O7=6.44mg/mL; 求 KCN%=?
[解 ]
2MnO4-+CN-+2OH-=2MnO42-+CNO-+H2O
1T
KCN/K2Cr2O7 = — · cKMnO4·M KCN2
故 cKMnO4=0.1987mol/L
1( cV)
KMnO4· — ·KCN 2
KCN%= ————————— × 100=43.10m
S× 1000
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[例 10]取 25.00mLKH2C2O4· H2C2O4· 2H2O
溶液两份,一份用 0.1000mL·L-1NaOH标夜滴定
消耗 VNaOH=20.00mL; 另一份用 KMnO4溶夜滴
定 VKMnO4=25.00mL,求 cKMnO4 =?
[解 ] 1 1— n
NaOH= — nKMnO415 4
酸 碱,5KHC2O4·H 2C2O4·2H2O
=15H+ ~ 15NaOH
氧化还原,KHC2O4·H 2C2O4=4MnO4-
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5故,c
NaOHVNaOH=(3× — ) cKMnO4VKMnO44
( cV)NaOH× 4则,c
KMnO4= ——————— V
KMnO4× 15
=0.02133mol/L
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习题
1.用下列物质配制 0.1mol/L溶液各 500毫升,应取
浓溶液多少毫升?
浓 H2SO4(密度 1.84g/mL,含 H2SO496%)
2.配制 0.02000mol/L K2Cr2O7溶液 500毫升, 需取
基准 K2Cr2O7多少克?如何配制?
3.配制 0.1mol/LNaOH溶液 500毫升, 应称取 NaOH
多少克?
答案
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4.为标定 0.1mol/LNaOH溶液的浓度,应称取基准
邻苯二甲酸氢钾的质量范围是多少克?
5.称取基准 Na2C2O4物质 0.2262克以标定 KMnO4
溶液的浓度, 滴定达化学计量点时, 消耗 KMnO4
41.50毫升, 计算 KMnO4溶液的物质的量浓度
TKMnO4/Fe =? TKMnO4/ Fe2O3=?
(Na2C2O4 的分子量为 134.0)
7.0.6913克含氰化物的样品,在强碱性介质中用
KMnO4标准溶液滴至终点时,消耗 KMnO4溶液
46.27mL,已知 TKMnO4/KCN为 6.44毫克 /毫升,求样品
中 KCN的百分含量,反应方程式如下:
2MnO4-+CN -+3OH -=2MnO42-+CNO- +H2O
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9.测定石灰中 CaO含量时,称取 0.3000克试样,
加入 25.00毫升 0.25mol/LHCl标准溶液,煮沸除去
CO2后用 0.2000mol/LNaOH回滴过量酸,消耗 5.84毫
升 NaOH分别用 CaO%及 CaCO3%表示分析结果
(MCaO=56.08,MCaCO3= 100.09)
12.工业纯碱含 Na2CO3约 80%,若用 0.1000 mol/L
HCl滴定至甲基橙终点,为使消耗 HCl的体积不低于
25毫升,问至少称纯碱多少克?
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322
3
ON a SIIO
2
64
2
322
223
n
2
1
3
1
n
3
1
n
OSI2OS2I
OH3I3H6I5IO
???
???
????
?
???
???
计量关系为:滴定剂与被滴物之间的
解:
)。的物质的量浓度(
。求点消耗液滴定至淀粉指示剂终
溶溶液,用和,加入
,取此标液。用水溶解并稀至
溶液。称取基准标定:用
-1
32
32242
33223
m o l
98.24
00.25
0.1 0 03 5 6 7.0
13
LON a S
mL
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mLg
K IOOSNaK IO
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1
ON aSK I O
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L0, 1 0 0 1 m o l
2 4, 9 8
1 0 0 0
2 1 4, 0
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0, 3 5 6 7
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6
2 5 0
25
m
:c
323
3
32
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6 的关系1:O:S所以,I O
2
32
3
Ok! Let’s Have a Break.
See You Next Class
Good luck !!!