滴定分析法概论

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1、 第二章 滴定分析法概论 2-1 滴定分析法简介一、滴定分析法的过程和方法特点滴定分析法是化学分析法中的重要分析方法之 一。将一种已知其准确浓度的试剂溶液（称为标准 溶液）滴加到被测物质的溶液中，直到化学反应完 全时为止，然后根据所用试剂溶液的浓度和体积可 以求得被测组分的含量，这种方法称为滴定分析法( 或称容量分析法)。应用非常广泛。滴定分析法(titrimetric determination)定义：用滴定管将标准溶液滴加到待测物的溶 液中，使之与待测组分发生化学反应，通过指 示剂指示滴定终点的到达，根据标准溶液的浓 度和所消耗的体积，算出待测组分的含量。滴定分析法的特点：准确度较高，相对

2、误差为0.2%左右。用于常量组分（1%）的分析。操作简便、快速、费用低。我们在用滴定分析法进行定量分析时，是将被 测定物质的溶液置于一定的容器（通常为锥形瓶） 中，并加入少量适当的指示剂，然后用一种标准溶 液通过滴定管逐滴地加到容器里。这样的操作过程 称为“滴定”。当滴入的标准溶液与被测定的物质定 量反应完全时，也就是两者的物质的量正好符合化 学反应式所表示的化学计量关系时，称反应达到了 化学计量点（亦称计量点以sp表示）。计量点一般 根据指示剂的变色来确定。实际上滴定是进行到溶 液里的指示剂变色时停止的，停止滴定这一点称为 “滴定终点”或简称“终点” 。指示剂并不一定正好在 计量点时变色。滴

3、定终点与计量点不一定恰好相符，它们之间 存在着一个很小的差别，由此而造成的分析误差称 为“滴定误差” ，也叫“终点误差” ，以 Et 表示。 滴 定误差的大小，决定于滴定反应和指示剂的性能及 用量。因此，必须选择适当的指示剂才能使滴定的 终点尽可能地接近计量点。滴定分析法是定量分析中的重要方法之一，此 种方法适于百分含量在1以上各物质的测定，有 时也可以测定微量组分；该方法的特点是：快速、 准确、仪器设备简单、操做方便、价廉，可适用于 多种化学反应类型的测定；分析结果的准确度较高 ，一般情况下，其滴定的相对误差在0.1%左右。所 以该方法在生产和科研上具有很高的实用价值。二.滴定分析法中的一些

4、基本术语化学计量点（ stoichiometric point ）：滴加的标准溶液与待测组分恰 好完全反应的这一点。标准溶液( standard solution)：具有准确浓度的溶液，此浓度既是 已知的，又是准确的。例：三种溶液的浓度分别标示如下：答： 0.1000 mol/L 。滴定：将标准溶液用滴定管滴加到待测物的溶液中，使之与待测组分发生化 学反应的过程。标准溶液用4位有效数字表示。30%、 0.1mol/L、 0.1000 mol/L 。哪个为标准溶液？终点误差（ end point error ）；理论上化学计量点和滴定终点是一致的 ，但在实际工作中，二者不一定恰好一致，常有一点差

5、别，由此而引起的误差为 终点误差，终点误差属于系统误差，其大小取决于指示剂选择的是否合适。指示剂（ indicator ）：在进行滴定分析时，许多物质是没有颜色的，我们 无法判断滴定反应是否到达了化学计量点，在实际工作中常常要借助指示剂来完 成这一任务，能在化学计量点附近发生颜色突变的试剂就称为指示剂。滴定终点（end point ）：进行滴定分析时，指示剂在化学计量点附近发生 颜色突变，我们停止滴定，这一点称为滴定终点。2.2 滴定分析法的分类与滴定反应的条件Ag+ 、CN- 、SCN-、卤素等。 2.2.1 滴定分析法分类（按照化学反应分类）(1) 酸碱滴定法(中和法)：以质子传递反应为基

6、础。H+ OH- H2O滴定对象：各种酸、碱。(2) 沉淀滴定法（容量沉淀法）：以沉淀反应为基础。Ag+ Cl- AgC1滴定对象：具有氧化还原性质的物质。(3) 配位滴定法（络合滴定法）：以配位反应为基础。M2+ Y4- MY2 滴定对象：金属离子。(4) 氧化还原滴定法：以氧化还原反应为基础。MnO4 - + 5Fe2+ + 8H+ Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O滴定对象：2.2.2 滴定反应应具备的条件(有副反应，不可用于滴定反应)1.反应必须定量地完成。标准液与被测物要按二者的化学反应 方程式进行，没有副反应，并且反应要完 全（ 99.9%）。这是定量反应的基础。如： HCl

7、+ NaOH = NaCl + H2O (无副反应，可用于滴定反应)Cr2O72- + S2O32- = S4O62- (SO42- ) + Cr3+ + H2O满足上述条件的反应，可用直接滴定法进行滴定。2. 反应速度要快。反应要能迅速的完成，对于反应速度较慢的反应，要能采取措施，提 高反应的速度。例：2MnO4- + 5C2O42- +16 H+ = 2Mn2+ +10CO2 + 8H2O该反应在室温下反应速度很慢，将温度加热到7585，反应可迅速完成。3. 能有一定的方法确定滴定终点。利用指示剂或仪器来判断反应的化学计量点。2.2.3 滴定反应按滴定方式分类：Y4-（剩余）+ Zn2+（

8、标准液） ZnY 1.直接滴定法：用标准溶液直接滴加到被测溶液中进行滴定。（需要满足上述三个条件）2.返滴定法：当被测物质与标准溶液反应速度慢，或待测组分为固体，反应不能立即完成时，可采 用返滴定法进行滴定。具体方法为：首先定量加入过量的标准溶液，使之与被测物反应，待反应完 全后，再用另一种标准溶液滴定溶液中剩余的滴定液。如：Al3+ + EDTA(定量过量) AlY + Y4-（剩余）I2 + 2S2O32- = S4O62- + 2I- 3.置换滴定法：对于没有定量关系或伴有副反应的化学反应，可采用置换滴定法进行滴 定。具体方法为：先用适当的试剂与待测物反应，使之转换成一种能被定量滴定的物

9、质，然 后再用适当的滴定剂进行滴定。例：Cr2O72- + S2O32- = S4O62- (SO42- ) + Cr3+ + H2OCr2O72- + 6I- (过量)+ 14H + = 2Cr3+ + 3I2+7H2O（副反应）2MnO4- + 5C2O42- + 16H+ = 2Mn2+ +10CO2 + 8H2O4.间接滴定法：对于不能与滴定剂发生化学反应的物质，可以利用另外的化学反应，间 接地进行滴定。例：Ca2+ 本身不具有氧化还原性质，不能与KMnO4发生反应，为了利用KMnO4 滴定Ca2+ ，可采取如下的方法。Ca2+ +C2O42- CaC2O4过滤+ H2SO4H2C2O

10、4 2-2 2-2 标准溶液浓度的表示方法标准溶液浓度的表示方法所谓标准溶液，就是指已知准确浓度的溶液。在 滴定分析中，不论采取何种滴定方法，都离不开标准 溶液，否则就无法计算分析结果。 一、物质的量浓度物质的量浓度，是指体积溶液所含溶质B的物质的 量，以符号cB表示,即 cB=nB/V式中：V表示溶液的体积；nB为溶液中溶质B的物 质的量，B代表溶质的化学式。在国际单位制中nB的SI单位是mol,V的SI单位是m3 。物质的量浓度（简称为浓度）cB的SI单位是molm-3 。这个单位太小，使用不便，实用的是它的倍数单位 moldm-3或molL-1。1molL-1=l000 molm-3。

11、若该系统中所包含的基本单元的数目与 0.012kgC12的原子数目相等，则此物质的量 就是1摩尔；若该系统中所包含的基本单元的 数目与0.018kgC12的原子数目相等，则此物 质的量就是1.5摩尔；，以此类推。摩尔定义：摩尔是一个系统的物质的量，它与系统 中所包含的基本单元的数目成正比。基本单元可以是分子，原子，离子，电 子，及其它粒子，也可以是这些粒子的某种 特定组合。如：物质B在反应中转移的质子数或得失的 电子数为b时基本单元应选择为基本单元的选择分为两种情况： 1. 以分子，原子，离子等作为基本单元，即以参加化学反应的物质本身作为基本单元。如：NaOH, H2SO4, KMnO42.以

12、这些粒子的某种特定组合作为基本单元。根据某物质在化学反应中的“质子转移数”（酸碱反应）、“电子得失数”（氧 化还原反应）或反应中的计量关系来确定基本单元。通常选取转移一个“质子”或得失一个“电子”的特定组合作为基本单元 。例：H2SO4参加酸碱反应时基本单元可选择为H2SO4或H2SO4在反应中可转移2个质子KMnO4参加氧化还原反应时基本单元可选择为KMnO4或KMnO4在反应中可转移5个电子同样质量的物质，其物质的量（ n ）随所 选择的基本单元不同而不同，转换关系式为： 使用 n、c、M 等必须注明基本单元 滴定度例：测定铁的KMnO4标准溶液，其滴定度可表示为：或l mL KMnO4

13、标准溶液相当于0.005682 g 铁，1 mL 的 KMnO4 标准溶液能把 0.005682 gFe2+ 氧化为 Fe3+。 如果:每毫升标准溶液相当于待测组分的质量。表示法：T待测物/标准溶液单位：g mL-1表示：滴定度适用于工业生产中批量分析：m(Fe) T V。g mL-1生产单位常采用的滴定度是指（1）每毫升标准溶液 中所含溶质的质量。例如，TNaOH=0.04000 gmL-1,表 示每1mLNaOH溶液中含有0.04000g NaOH。（2） 在例行分析中，常用一种标准溶液测定同一物质时， 滴定度又指每毫升标准溶液相当于被测物质的质量。 常以TM1/M2表示。M1是标准溶液中

14、溶质的分子式， M2是被测物质的分子式。例如每毫升H2SO4标准溶 液恰能与0.04000gNaOH反应，则此H2SO4溶液的滴 定度是TH2SO4/NaOH0.04000 gmL-1。知道了滴定度，再乘以滴定中用去的标准溶液的体 积，就可以直接得到被测物质的含量。如用 TH2SO4/NaOH 0.04000 gmL-1的H2SO4标准溶液滴定 烧碱溶液，设滴定时用去32.00毫升，则此试样中 NaOH的质量为：VH2SO4TH2SO4/NaOH 32.00gmL-10.04000 gmL-11.280g（3）有时如果固定分析试样的重量，那么滴 定度也可直接表示每毫升标准溶液相当于被测物质 的

15、百分含量。例如，TH2SO4/NaOH2.69%，表示当试 样的质量固定时，每毫升H2SO4标准溶液相当于试 样中NaOH的含量为2.69%。 测定时，如用去H2SO4标准溶液l0.50mL，则该试样 中NaOH的含量为：wNaOH VH2SO4TH2SO4/NaOH 10.502.69%28.24这种浓度表示方法，对于工厂等生产单位来讲 ，由于经常分析同一种样品，所以能省去很大计算 ，很快就可以得出分析结果，使用起来非常方便。标准溶液浓度 C 与滴定度 T 之间关系a A + b B = c C + d D 设：A 为被测组分，B 为标准溶液；反应式如下：当VB = 1 mL时，mA = T

16、A/B ，代入上式例题：H2C2O4 + 2 NaOH Na2C2O4 + 2H2O求 0.1000 molL-1 NaOH 标准液对 H2C2O4 的滴定度。解：NaOH 与 H2C2O4 的反应为： 2-3 标准溶液的配制和浓度的标定一、 直接配制法准确称取一定质量的物质，溶解于适量水后移入 容量瓶，用水稀至刻度，然后根据称取物质的质量和 容量瓶的体积即可算出该标准溶液的准确浓度。许多化学试剂由于不纯和不易提纯，或在空气中 不稳定(如易吸收水分)等原因，不能用直接法配制标 准溶液，只有具备下列条件的化学试剂，才能用直接 配制法。4. 最好有比较大的摩尔质量（不是必备条件）只有基准物质可以采用直接法配制标准溶液。基准物质应具备的条件：1. 物质必须具有足够的纯度，即含