1
3.4 混合金属离子的选择性滴定
M + Y = MY K(MY)>>K(NY)
K'(MY) = K(MY) /?Y?Y=?Y(H)+?Y(N)- 1
αY(N)= 1+[N]K(NY)≈c(N)K(NY)
Y(H) >?Y(N)时,?Y≈?Y(H) (相当于 N不存在)
Y(H) <?Y(N)时,? Y≈?Y(N)(不随 pH改变 )
Y(H) =?Y(N)时,为 pH低 ; pH高 仍以不生成沉淀为限
H+
HiY
N
NY
Y(N)?Y(H)
3.4.1 控制酸度分步滴定 M+N
2
M,N共存时 lgK(MY')与 pH的关系
(a) (b)
lg?Y(H)
lg?Y
lg?Y(N)
lg?Y(H)
lg?Y(N)
lg
pH pH
lgK(MY')
3
N存在时,分步滴定可能性的判断
K'(MY)=K(MY)/c(N)K(NY)
c(M)K'(MY)=c(M)K(MY)/c(N)K(NY)
lg c(M)K'(MY) =△ lgcK
∴ △ lgcK≥6 即可准确滴定 M
若 c(M) =c(N) 需 △ lgK≥6
4
例 13 Pb2+,Ca2+溶液中滴定 Pb2+
(1)能否分步滴定,△ lgK=18.0-10.7=7.3>6
∴ 能
(2)滴定的酸度范围,?Y(H) =?Y(Ca)=108.7,
pH低 =4.0
10
×
-
- 1 5,7
- 7,0 - 1
-2
10
[ O H ] = = m o l L
2 10
pH高 =7.0
5
例,Pb+2-Bi+3合金中 Bi3+,Pb2+的连续测定
lgK(BiY)=27.9,lgK(PbY)=18.0 △ lgK=9.9>6,可以滴定 Bi3+
Y(Pb)= 1+10-2.0+18.0=1016.0
lg?Y(H)= lg?Y(Pb) = 16.0时,pH =1.4,Bi3+水解,影响滴定在 pH1.0条件下滴定 Bi3+ (XO)
lg?Y(H)= 18.3
lgK(BiY’)=27.9-18.3=9.6 可以准确滴定滴定 Bi3+后,用 N4(CH2)6调 pH至 5左右,继续滴定 Pb2+
6
3.4.2 使用掩蔽剂的选择性滴定
(△ lgK<6)
1,络合掩蔽法
2,氧化还原掩蔽法
3,沉淀掩蔽法
7
1,络合掩蔽法 ----加掩蔽剂 (A),降低 [N]
αY(N) >αY(H)时 lgK?(MY)=lgK(MY)-lg αY(N)
M + Y = MY
H+
HiY
N
NY
HkAA
NAj
H+
()
()
NA
YN ( N )c K
αY(N)= 1+ [N]K[NY]≈
αY(H) >αY(N)时 lgK?(MY)=lgK(MY)-lg?Y(H)
相当于 N的影响不存在,说明掩蔽效果好
8
注意:
1,掩蔽剂与干扰离子络合稳定,
N(A)=1+[A]?1+[A]?2 ----
大,c(A)大且 pH合适 (F-,pH>4; CN-,pH>10)
2,不干扰待测离子,
如 pH10测定 Ca2+,Mg2+,用 F-掩蔽 Al3+,则
CaF2,MgF2
CN-掩蔽 Cu2+,Co2+,Ni2+,Zn2+,Cd2+…
F- 掩蔽 Al3+; 三乙醇胺 Al3+,Fe3+…
9
解蔽法的应用另取一份测总量,则可知 Cu2+量
PbY
ZnY
Cu(CN)32
测 Zn2+
Pb2+
Zn2+
Cu2+
Pb(A)
Zn(CN)42-
Cu (CN) 32-
PbY
Zn(CN)42-
Cu (CN)32-
测 Pb2+
PbY
Zn2+
Cu(CN)32-
酒石酸 (A)
pH= 10
KCN
Y↓
HCHO
lg β4=16.7
lg β3=28.6
Y↓
EBT
Co2+、
Ni2+、
Hg2+
Cd2+
10
2.氧化还原掩蔽法
FeY
lgK(BiY)=27.9
lgK(ThY)=23.2
lgK(HgY)=21.8
lgK(FeY-)=25.1
lgK(FeY2-)=14.3
红 黄抗坏血酸 (Vc)
或 NH2OH·HCl
红 黄
pH=1.0
XO
EDTA↓ EDTA↓
pH5-6
测 Fe测 Bi
Bi3+
Fe3+
Bi3+
Fe2+
BiY
Fe2+
11
3,沉淀掩蔽法
Ca2+ OH- Ca2+ Y↓ CaY
Mg2+ pH>12 Mg(OH)2 ↓ Ca指示剂 Mg(OH)2 ↓
测 CaEBT?
lgK(CaY)=10.7,lgK(MgY)=8.7
pKsp,Ca(OH)2=4.9,Mg(OH)2=10.4
另取一份,在 pH10测总量
12
3.5 络合滴定的方式及应用
A,直接滴定法,方便,准确例 水硬度的测定,Ca2+,Mg2+
lgK(CaY)=10.7 lgK(Ca-EBT)=5.4
lgK(MgY)=8.7 lgK(Mg-EBT)=7.0
在 pH=10的氨性缓冲溶液中,EBT为指示剂,测
Ca2+,Mg2+总量 ;
pH>12,Mg(OH)2,用 钙指示剂,测 Ca2+量例 Bi3+,Pb2+的连续滴定
13
B,返滴定法,被测 M与 Y反应慢,易水解,
封闭指示剂。
例 Al3+的测定
Al3+ AlY+Y(剩 )
AlY
ZnY
pH3~ 4
Y(过 ),Δ
pH5~ 6
冷却
XO
Zn2+ lgK=16.5
lgK=16.1
黄 → 红
14
C.析出法,多种组分存在,欲测其中一种
Al3+
Pb2+
AlY
PbY+ Y(剩 )
AlY
PbY
ZnY
AlF63-
PbY+Y(析出 )
ZnY
AlF63-
PbY
ZnY
pH3~ 4
Y(过 ),Δ
Zn2+
F-

Zn2+
(测 Al)
(测 Al,Pb总量 )
pH5~ 6
冷却,XO
黄 →红冷却黄 →红
15
D.置换法,被测 M与 Y的络合物不稳定例 lgK(AgY)=7.3 lgK(NiY)=18.6
XO?
EBT?2Ag++Ni(CN)42- 2Ag (CN)2-+Ni2+pH=10
氨 缓
Y
紫脲酸铵
MgY-EBT+Ca2+ CaY+MgEBT+Ca2+
例 间接金属指示剂 Y
CaY+MgY-EBT
16
E,间接滴定法
⑴ 测非金属离子,PO43-,SO42-
⑵ 待测 M与 Y的络合物不稳定,K+,Na+
MgY+Y(剩 )
Mg2+
NH4+
H+溶 Y(过 )
? pH10
溶解
Y
K+
Mg2+PO43- MgNH4PO4↓
K2NaCo(NO2)6·6H2O↓ CoY
Mg2+
17
设计方案 Zn2+,Mg2+的分别测定
1,控制酸度
Zn2+
Mg2+
ZnY
MgY
Y
pH10
EBT
另取一份:
红 →蓝
c总 -c(Zn)=c(Mg)
Y
Zn2+
Mg2+
ZnY
Mg2+
红 →黄
pH5.5
XO

测 c(Zn)
注意颜色干扰
18
2,络合掩蔽法另取一份测总量,方法同上
Zn
Mg
EBT
pH10
KCN
Zn(CN)42-
MgY
Y
红 →黄
19
3,掩蔽 +解蔽法试液一份滴定剂,EDTA
试剂,KCN,HCHO
指示剂,EBT
Zn2+
Mg2+
Zn(CN)42-
MgY
Zn2+
MgY
ZnY
MgY
EBT
pH10
KCN
Y Y
红 →蓝 红 →蓝
HCHO
解蔽测 Mg2+ 测 Zn2+
20
4,析出法试液一份滴定剂,EDTA,Mg2+
试剂,KCN
指示剂,EBT
Zn2+?
Zn2+
Mg2+ KCNpH10
EBT
Zn(CN)42-
MgY
ZnY
MgY
Mg2+
Zn(CN)42-
MgY
Y
析出
+Y
红 →蓝 蓝 →红
21
EDTA标准溶液的配制与标定
Na2H2Y·2H2O (乙二酸四乙酸二钠盐 )
1,直接配制,需基准试剂,用高纯水,
2,标定法,基准物质,Zn,Cu,Bi,CaCO3、
MgSO4·7H2O 等水质量的影响,
1) Fe3+,Al3+等封闭指示剂,难以确定终点 ;
2) Pb2+,Zn2+,Ca2+,Mg2+等消耗滴定剂,
影响准确度,
22
若配制 EDTA溶液的水中含有 Pb2+,Ca2+,
判断下列情况对测定结果的影响,
1,以 CaCO3为基准物质标定 EDTA,用以滴定试液中的 Zn2+ (Bi3+),XO为指示剂,
pH10标定,Pb2+,Ca2+与 EDTA络合
pH5滴定 Zn2+,Ca2+不络合,c(实际 )>c(标定 ),
c(Zn2+)偏低,
pH1滴定 Bi3+:
Pb2+,Ca2+都不络合,c(实际 )>c(标定 ),
c(Bi)偏低,
(p200)思 15.
23
pH5标定,Pb2+络合,Ca2+不络合 ;
pH10滴定 Ca2+,
Pb2+,Ca2+都络合,c(实际 )<c(标定 ),
c(Ca)偏高 ;
pH1滴定 Bi3+,
Pb2+,Ca2+都不络合,c(实际 )>c(标定 ),
c(Bi)偏低,
2,以 Zn2+为基准物质,XO为指示剂,标定
EDTA,用以测定试液中 Ca2+(Bi3+)含量,
24
3,以 Zn2+为基准物质,EBT为指示剂,标定
EDTA,用以测定试液中 Ca2+的含量,
pH10标定,Pb2+,Ca2+都络合,
pH10滴定,Pb2+,Ca2+都络合,
c(实际 )=c(标定 ),c(Ca)无影响结论,标定与测定条件一致,对结果无影响,
如何检查水中是否含有金属离子?
如何判断是 Ca2+,Mg2+类,还是 Fe3+,Al3+类?
25
§ 7 水的硬度一、硬度的分类:
1、碳酸盐硬度
2、非碳酸盐硬度
3、钙硬度、镁硬度二、硬度的单位
1,mol/L,mmol/L
2,mg/L 以 CaCO3计或以 CaO计
1mmol/L相当于 100.1 mg/L (以 CaCO3计 )或 相当于 56.1 mg/L (以
CaO计 )。
26
3、度(常用德国度和法国度)
德国度:每 10mg/L 以 CaO计的硬度为 1德国 度;
法国度,每 10mg/L 以 CaCO3计 的硬度为 1法国度;
三、天然水中硬度与碱度的关系
1、总硬度 >总碱度
碳酸盐硬度 =总碱度
非碳酸盐硬度 =总硬度 -总碱度
27
2、总硬度 <总碱度
碳酸盐硬度 =总硬度
非碳酸盐硬度 =0
负硬度 =总碱度 -总硬度
3、总硬度 =总碱度
碳酸盐硬度 =总硬度
说明:硬度和碱度必须使用同一单位才能加减计算。如统一以 CaCO3计或统一用mmol/L
单位,且都以 1/2Ca,1/2Mg,1/2CO3,HCO3为计量单元。
28
四、水中硬度及其测定
1、方法
2、计算
3、水中各分硬度的计算:
29
例:某水样测定数据如下:
Ca2+ 45.0mg/L = 2.25mmol 1/2Ca2+ /L
Mg2+ 25.0mg/L=2.08 mmol 1/2Mg2+ /L
Na+ 24.0 mg/L=1.04mmol /L
K+ 0.8 mg/L=0.0205 mmol /L
HCO3- 195.6 mg/L=3.207 mmol /L
SO42- 105.0 mg/L=2.188 mmol 1/2SO42- /L
Cl- 3.6 mg/L=0.014 mmol /L
30
总硬度 =2.25+2.08=4.33 mmol /L>总碱度
总碱度 = 3.21 mmol /L
碳酸盐硬度 = 3.21 mmol /L
非碳酸盐硬度 =1.12 mmol /L
Ca(HCO3)2 =2.25 mmol /L
Mg(HCO3)2 =3.21-2.25=0.96 mmol /L
Mg SO4=2.08-0.96=1.12 mmol /L
Na2 SO4=1.04mmol /L
K2 SO4=2.19-1.04-1.12=0.03 mmol /L
KCl=0.01~0.03 mmol /L
31
第三章 小 结
3.1 概述
3.2 络合平衡,各级形成常数 Ki,累积形成常数?i;
络合反应的副反应系数 (?Y,?M,?MY) 与条件常数 ( K?) 的计算 。
3.3 络合滴定基本原理:
滴定曲线,重点是化学计量点和 ± 0.1%时 pM?的计算 ; 突跃大小与浓度,K?的关系,可以准确滴定的条件 ( lgcK?≥6) ;金属指示剂的作用原理,
EBT,XO,SSal,钙指示剂的应用,指示剂的封闭,僵化及变质现象;单一离子滴定时最高酸度与最低酸度的限制,酸碱缓冲溶液的作用 。
32
3.4 混合离子的选择性滴定 (不计算误差 ):可控制酸度分步滴定的条件,适宜酸度 ;
络合掩蔽及解蔽的应用 ; 氧化还原掩蔽法及沉淀掩蔽法的应用示例 。 会设计分析方案 。
3.5 络合滴定的方式和应用,
直接滴定,返滴定,析出法,置换滴定,间接滴定法 应用示例 ;
EDTA标准溶液的配制和标定,水质对测定结果的影响 。