分析化学滴定分析概论省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
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1、第三章 滴定分析概论 第一节 滴定分析法概述滴定分析法:又称容量分析法,是最经典化学分析方法。标准溶液标准溶液待测溶液待测溶液标准溶液标准溶液被测物质被测物质指示剂指示剂化学计量关系化学计量关系概念:标准溶液;滴定;化学计量点;指示剂;滴定终点;终点误差。第1页一、滴定分析法对化学反应要求:一、滴定分析法对化学反应要求:1.1.反反应应必必须须定定量量完完成成。反应严格按照一定化学反应式进行,无副反应发生,反应完成程度应到达99.9%以上,这是滴定分析定量计算基础。2.2.反应必须快速完成。反应必须快速完成。3.3.待测物中杂质不得干扰主反应,不然应预先除杂。待测物中杂质不得干扰主反应,不然应
2、预先除杂。4.4.有适当简便方法确定化学计量点。有适当简便方法确定化学计量点。第2页二、滴定分析法分类:酸碱滴定法(酸碱滴定法(HH+OH+OH-H H2 2O O)非水溶液酸碱滴定法非水溶液酸碱滴定法沉淀滴定法配位滴定法氧化还原滴定法第3页三、滴定分析法主要滴定方式:1.直接滴定法直接滴定法 标准溶液 滴定 待测溶液2.返滴定法返滴定法 标准溶液(2)滴定 待测溶液(加入过量标准溶液(1)3.置换滴定法 待测组分与滴定剂不能定量反应如用重铬酸钾标准溶液滴定硫代硫酸钠溶液,因为S存在变价,没有一定计量关系。4.间接滴定法 待测组分不能与滴定剂直接反应如Ca2+沉淀为CaC2O4,再用硫酸溶解,
3、用KMnO4滴定C2O42-,间接测定Ca2+第4页第二节 标准溶液一、标准溶液浓度表示方法标准溶液:已知准确浓度试剂溶液,又称滴定液。1.物质量浓度cB:2.滴定度T:(1)TB(g/ml):每毫升标准溶液中所含溶质质量。(2)TT/A(g/ml):每毫升标准溶液相当于待测物质质量。(T代表标准溶液物质化学式,A代表待测组分化学式)待测物质质量m mA A=T=TT/AT/A*V*VT T第5页二、标准溶液浓度配制基准物质:能用于直接配制和标定标准溶液物质。基准物质应具备条件:1.纯度足够高(99.9%以上);2.物质组成与化学式完全相符;3.性质稳定;4.摩尔质量大。标准溶液配制方法有直接
4、法和间接法两种。第6页三、标准溶液浓度计算三、标准溶液浓度计算 1.1.直接配制法直接配制法称称一一定定量量基基准准物物质质B(mB(mB B)g)g直直接接溶溶于于一一定定量量(V)L(V)L溶溶剂剂配配制。制。标准溶液浓度为标准溶液浓度为 c cB B=n=nB B/V=m/V=mB B/M/MB BV V 2.2.间接配制法间接配制法 需标定需标定(1)(1)基准物质标定法基准物质标定法(2)(2)标准溶液比较法标准溶液比较法 依据滴定剂和被测物质比计算求出。依据滴定剂和被测物质比计算求出。bBbBtT=aAtT=aAc cB B=b/t*c=b/t*cT T*V*VT T/V/VB B
5、 =bm=bmT T/tM/tMT T V VB B第7页第五章 酸碱滴定法第一节 酸碱指示剂一、酸碱指示剂变色原理及变色范围 酸碱指示剂普通是有机弱酸或弱碱,在水溶液中存在一定解离平衡,且在解离同时发生结构改变,酸酸式和其共轭碱式含有显著不一样颜色,式和其共轭碱式含有显著不一样颜色,伴随酸碱加入平衡移动,从而显示酸或碱颜色。比如:酚酞、甲基橙指示剂第8页酚酞:有机弱酸,偶氮类结构,碱滴酸时用。变色范围:810,无色变红色。第9页甲基橙甲基橙(MO)甲基橙是一个有机弱碱,在水溶液中解离平衡和颜色为:H+OH-红红3.1橙橙4.04.4黄黄pKa=3.4第10页甲基橙甲基橙MO甲基红甲基红MR酚
6、酞酚酞 PP3.1 4.44.4 6.28.0 10.04.05.09.0惯用单一酸碱指示剂变色范围惯用单一酸碱指示剂变色范围第11页HIn H+In-KHIn=In-/HIn 10,显示显示 In-色色In-/HIn 0.1,显示显示 HIn 色色理论变色范围:理论变色范围:pH=pKHIn 1HInH+In-=H+KHInHInIn-第12页二、影响指示剂变色范围原因二、影响指示剂变色范围原因温度温度 温度影响酸碱指示剂解离平衡常数KHIn溶剂溶剂 溶剂影响酸碱指示剂解离平衡常数KHIn指示剂用量指示剂用量 不宜多不宜多,过多会使变色不敏锐。例:例:50100mL溶液中溶液中23滴滴PP,
7、pH9变色,变色,而而1015滴滴PP,pH8变色变色滴定程序滴定程序 人眼对由浅到深由浅到深改变较为敏感第13页三、混合指示剂溴甲酚绿溴甲酚绿甲基红甲基红 按3:1混合 5.0-5.1-5.2 橙红橙红 灰灰 绿绿 (黄红)(黄红)(绿(绿+橙红)(蓝黄)橙红)(蓝黄)用于Na2CO3标定HCl时指示终点经过颜色互补,使经过颜色互补,使变色范围变窄变色范围变窄,变色更敏锐变色更敏锐第14页指示剂选择指示剂选择:pHep与与pHsp尽可能靠近,以减小滴定误差尽可能靠近,以减小滴定误差注:化学分析法相对误差普通小于小于0.2%。滴定曲线:滴定曲线:溶液溶液pH 随标准溶液随标准溶液加入体积改变曲
8、线加入体积改变曲线第二节第二节 酸碱滴定类型及指示剂选择酸碱滴定类型及指示剂选择化学计量点化学计量点(sp)滴定终点滴定终点(ep)滴定突跃滴定突跃 (0.1%)滴滴定定突突跃跃SP第15页0.1000 molL-1 NaOH滴定20.00 mL 0.1000molL-1 HCl一、强碱滴定强酸和强酸滴定强碱强酸碱滴定离子反应方程式均为:H+OH-H2O25时水溶液中:H+OH-=1.010-14=Kw(Kw是水质子自递常数,仅与温度相关)pH+pOH=pKw=14例题例题:第16页(1)滴定前滴定前:溶液pH H+=cHCl=0.1000molL-1 pH=1.00(2)滴定开始到滴定开始到
9、sp前前:H+=cHCl(剩下剩下)-0.1%即当滴加NaOH溶液19.98mL时,剩下HCl溶液0.02mL:H+=(0.10000.02)/(20+19.98)=5.010-5 mol/L pH=-lg H+=4.30(3)sp时时:H+=OH-=1.010-7molL-1 pH=7.00(4)sp后后:OH-=cNaOH(过量)+0.1%即当滴加NaOH溶液20.02mL时,剩下NaOH溶液0.02mL:OH-=(0.10000.02)/(20+20.02)=5.010-5 mol/L pOH=-lg OH-=4.30 pH=14.00-4.30=9.70第17页0.1000molL-1
10、 NaOH滴定滴定20.00mL 0.1000molL-1 HCl12.5220.002.00040.0011.682.001.10022.00sp后后:OH-=cNaOH(过量过量)10.700.201.01020.209.700.021.00120.027.000.000.001.00020.00 sp:H+=OH-=10-7.004.300.020.99919.983.000.200.9919.80 sp前前:H+=cHCl(剩下)(剩下)2.282.000.9018.00滴定前滴定前:H+=cHCl1.0020.00.000.00H+计算计算pH过量过量NaOHmL剩下剩下HClmLH
11、Cl被被滴定百滴定百分数分数NaOHmL突突跃跃第18页pH121086420 0 20 40 mLNaOH加入体积加入体积9.70 sp+0.1%4.30 sp-0.1%突突跃跃sp 7.00 1.1.从从滴定开始到加入NaOH溶液19.98ml,溶液pH值从1.00上升到4.30,仅改变3.30个pH单位,曲线上升迟缓;2.2.当滴当滴入NaOH溶液19.98ml增加到20.02ml时,共滴入NaOH溶液0.04ml(约1滴),即化学计量点前后相对误差为0.1%范围内,溶液pH值从4.30快速上升到9.70,改变5.40个pH单位,曲线急剧上升;3.3.继续滴加NaOH,pH改变又比较小,
12、曲线改变迟缓。强碱滴定强酸滴定曲线讨论:强碱滴定强酸滴定曲线讨论:强碱滴定强酸滴定曲线讨论:强碱滴定强酸滴定曲线讨论:第19页溶液浓度对滴定突跃影响0.01molL-1 0.1molL-1 1molL-10 1 2pH1210864210.79.78.77.05.34.33.3浓度增大浓度增大10倍,倍,突跃增加突跃增加2个个pH单位。单位。5.38.74.39.73.310.7适当范围内,酸碱浓度越大,滴定突跃范围越大,可供选择指示剂越多。浓度过大也不行。普通浓度控制在普通浓度控制在0.10.5molL-1为宜为宜。第20页例:例:0.1000 mol/LNaOH滴定滴定0.1000mol/
13、LHAc(pKa=4.76)反应方程式为:NaOH+HAc NaAc+H2O二、强碱滴定弱酸(1)滴定前滴定前:溶液pH =0.0013molL-1 pH=2.88(2)滴定开始到滴定开始到sp前前:溶液中HAc和NaAc形成了缓冲溶液缓冲溶液,H+可依据缓冲溶液来计算。-0.1%即当滴加NaOH溶液19.98mL时,溶液 pH=7.74H+Kaca(3)sp时时:酸碱完全反应生成NaAc,为强碱弱酸盐水解 此时NaAc 溶液pH=8.70第21页(4)sp后后:溶液pH取决于过量NaOH,计算方法与滴定HCl溶液相同 pH=9.700 1 2pH121086420HA A-A-+OH-突突跃
14、跃9.708.707.704.30HAHCl酚酞甲基红甲基橙强碱滴定弱酸滴定曲线讨论:强碱滴定弱酸滴定曲线讨论:1.1.滴定前,弱酸在溶液中部分离解,溶液中H+离子浓度较低,曲线开始点提升;2.2.滴定开始时,曲线有一小段上升高较快,这是因为生成Ac-产生同离子效应,使HAc更难离解,H+降低较快;3.3.继续滴加NaOH,溶液形成缓冲体系,曲线改变平缓;4.靠近化学计量点时,溶液中剩下HAc已极少,pH改变加紧;第22页5.化学计量点前后,产生pH突跃,与强酸相比,突跃变小;6.强碱滴定弱酸只能选择在酚酞作指示剂,不能用甲基橙;7.强碱滴定弱酸突跃范围不但与弱酸浓度相关,还与弱酸强度Ka相关
15、。伴随弱酸Ka变小,突跃变小,Ka在10-9左右,突跃消失(右图),不能被准确滴定;弱酸能被准确滴定条件为:弱酸能被准确滴定条件为:c cK Ka a1010-8 8第23页三、强酸滴定弱碱三、强酸滴定弱碱例:例:0.1000 mol/LHCl标液滴定标液滴定0.1000mol/L NH3H2O(pKb=4.75)反应方程式为:HCl+NH3H2O NH4Cl+H2O(1)滴定前滴定前:溶液 pH=11.1(2)滴定开始到滴定开始到sp前前:溶液中NH3H2O和NH4Cl形成了缓冲缓冲溶液溶液,H+可依据缓冲溶液来计算。-0.1%即当滴加HCl溶液19.98mL时,溶液 pH=6.30(3)s
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