材料化學分析 教學PPT課件
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項目五 化學分析應用材料化學分析任務一氫氧化鈉標準定溶液的配制任務二氫氧化鈉標準滴定溶液的標定目錄/CONTENTS任務三氯化鋅含量測定任務四碳酸鈣含量測定任務五重鉻酸鉀含量的測定任務六碘酸鉀含量的測定任務七氯化鈉含量的測定任務八碘化鈉含量的測定氫氧化鈉標準定溶液的配制任務一學習酸堿滴定理論的基礎知識和標準滴定溶液配制的方法。學習GBT 6012002化學試劑標準滴定溶液的配制并據(jù)此配制氫氧化鈉標準滴定溶液。學習目標各種標準滴定溶液是滴定分析的重要組成部分,通常由實驗人員自行配制并確定其濃度或通過市場渠道購買。本任務通過學習相關國家標準,按照國家標準練習配制氫氧化鈉標準滴定溶液。任務描述氫氧化鈉標準滴定溶液的配制氫氧化鈉標準滴定溶液的標定氯化鋅含量測定碳酸鈣含量測定重鉻酸鉀含量的測定碘酸鉀含量的測定氯化鈉含量的測定碘化鈉含量的測定4一、滴定分析的實質滴定分析法是指使用滴定管將一種已知準確濃度的試劑溶液即“標準滴定溶液”滴加到被測物質的溶液中,直到所加的試劑與被測物質按化學計量定量反應完全為止,然后根據(jù)標準滴定溶液的濃度和所消耗的體積,計算出被測物質的含量。在滴定分析中,盛在滴定管中的溶液稱為“滴定劑”。滴加滴定劑的過程稱為“滴定”。當加入的標準滴定溶液與被測物質定量反應完全時,也就是兩者的物質的量正好符合化學反應式所表示的化學計量關系時,稱為反應到達了化學計量點。滴定分析法是定量分析中的重要方法之一,該方法的特點是:加入的標準滴定溶液中物質的量與被測物質的量恰好是化學計量關系。這種方法適用于測定常量組分,即被測組分的含量一般在1以上。有時也可以測定微量組分。其準確度較高,一般情況下,測定的相對誤差僅為0.10.2左右,并且有操作簡便、快速的優(yōu)點。滴定分析在硅酸鹽分析中應用十分廣泛。氫氧化鈉標準滴定溶液的配制氫氧化鈉標準滴定溶液的標定氯化鋅含量測定碳酸鈣含量測定重鉻酸鉀含量的測定碘酸鉀含量的測定氯化鈉含量的測定碘化鈉含量的測定5二、滴定分析對化學反應的要求應用于滴定分析的化學反應,必須滿足以下條件:(1)反應必須定量地完成。即被測物質與標準滴定溶液之間的反應要按一定的化學方程式定量地進行,而且進行完全(通常要求達到99.9以上),沒有副反應。只有這樣,才能根據(jù)化學計量關系,由標準滴定溶液的濃度和用量計算出被測組分的含量。(2)反應能夠迅速完成。即滴定反應要求在瞬間完成,對于速度較慢的反應,應通過加熱、改變溶液的酸度、加入催化劑或改變滴定程序等辦法來加快反應速度。(3)要有適當?shù)姆椒ù_定反應的化學計量點。如加入指示劑、利用溶液顏色的改變或采用物理化學的方法。(4)反應不受其他元素的干擾。即在滴定條件下,共存的元素不與標準滴定溶液反應。當有干擾離子時,應事先除去或加入試劑消除其影響。氫氧化鈉標準滴定溶液的配制氫氧化鈉標準滴定溶液的標定氯化鋅含量測定碳酸鈣含量測定重鉻酸鉀含量的測定碘酸鉀含量的測定氯化鈉含量的測定碘化鈉含量的測定6三、滴定標準溶液的配制方法準確稱取一定質量的基準物質,溶解于適量水后移入容量瓶中,用水稀釋至刻度,然后根據(jù)稱取物質的質量和容量瓶的容積即可算出該溶液的準確濃度?;鶞饰镔|應符合下列要求:(1)物質的組成應與化學式完全相符。若含結晶水時,如Na2B4O710H2O(硼砂),其結晶水的含量應與化學式符合。(2)純度足夠高。一般要求純度99.9以上,而雜質的含量應少到滴定分析所允許的誤差限度以下。(3)在空氣中要穩(wěn)定。例如,加熱干燥時不分解,稱量時不吸濕,不吸收空氣中的CO2不風化失水,不被空氣氧化等。(4)參加反應時,應按反應式定量進行,沒有副反應。(5)具有較大的摩爾質量。因為摩爾質量越大,稱取的量就越多,稱量誤差就可相應減小。(一)直接配制法氫氧化鈉標準滴定溶液的配制氫氧化鈉標準滴定溶液的標定氯化鋅含量測定碳酸鈣含量測定重鉻酸鉀含量的測定碘酸鉀含量的測定氯化鈉含量的測定碘化鈉含量的測定7三、滴定標準溶液的配制方法滴定分析中,常用來直接配制標準溶液及標準滴定溶液的基準物質主要有如下幾種:酸堿滴定中用無水碳酸鈉(Na2CO3)、鄰苯二甲酸氫鉀(KHC8H4O4)、硼砂(Na2B4O710H2O)、碳酸氫鈉(NaHCO3)等。沉淀滴定中用氯化鈉(NaCl)、氯化鉀(KCl)、硝酸銀(AgNO3)等。氧化還原滴定中用重鉻酸鉀(K2Cr2O7)、草酸鈉(Na2C2O4)、二水合草酸(H2C2O42H2O)等。配位滴定中用碳酸鈣(CaCO3)、氧化鋅(ZnO)等。利用基準物質除配制成標準滴定溶液外,更多的用處是確定未知溶液的準確濃度,即用來標定酸、堿、氧化劑、還原劑或配位劑EDTA等標準滴定溶液的濃度。(一)直接配制法氫氧化鈉標準滴定溶液的配制氫氧化鈉標準滴定溶液的標定氯化鋅含量測定碳酸鈣含量測定重鉻酸鉀含量的測定碘酸鉀含量的測定氯化鈉含量的測定碘化鈉含量的測定8三、滴定標準溶液的配制方法間接配制法又稱標定法,是指先粗略地稱取一定量物質或量取一定量體積的溶液,配制成接近于所需要濃度的溶液,然后用基準物質或已知濃度的標準溶液確定其準確濃度。其操作被稱為“標定”。例如,欲配制0.1molL的NaOH標準滴定溶液10000mL,可在托盤天平上稱取比40g稍多的固體氫氧化鈉,經(jīng)過除去Na2CO3等雜質的步驟,然后稀釋成大約10000mL的體積,搖勻,再用基準物質鄰苯二甲酸氫鉀(KHP)標定其準確濃度。(二)間接配制法氫氧化鈉標準滴定溶液的配制氫氧化鈉標準滴定溶液的標定氯化鋅含量測定碳酸鈣含量測定重鉻酸鉀含量的測定碘酸鉀含量的測定氯化鈉含量的測定碘化鈉含量的測定9四、國標GBT 6012002國家標準分為強制性國標(GB)和推薦性國標(GBT)。國家標準的編號由國家標準的代號、國家標準發(fā)布的順序號和國家標準發(fā)布的年號(發(fā)布年份)構成。強制性國標是保障人體健康、人身、財產(chǎn)安全的標準和法律及行政法規(guī)規(guī)定強制執(zhí)行的國家標準;推薦性國標是指生產(chǎn)、檢驗、使用等方面,通過經(jīng)濟手段或市場調節(jié)而自愿采用的國家標準。但推薦性國標一經(jīng)接受并采用,或各方商定同意納入經(jīng)濟合同中,就成為各方必須共同遵守的技術依據(jù),具有法律上的約束性??梢钥闯鯣BT 6012002化學試劑標準滴定溶液的配制是一份頒布于2002年的推薦性國家標準,在此標準中制定了氫氧化鈉、鹽酸、硫酸、碳酸鈉、重鉻酸鉀等標準滴定溶液的配制和標定方法,是我們學習標準溶液配制和標定的重要依據(jù)。氫氧化鈉標準滴定溶液的配制氫氧化鈉標準滴定溶液的標定氯化鋅含量測定碳酸鈣含量測定重鉻酸鉀含量的測定碘酸鉀含量的測定氯化鈉含量的測定碘化鈉含量的測定10任務實施氫氧化鈉標準滴定溶液的配制方法。在國家標準GBT 6012002化學試劑標準滴定溶液的配制中描述如下:稱取110g氫氧化鈉,溶于100mL無二氧化碳的水中,搖勻,注入聚乙烯容器中,密閉放置至溶液清亮,按表的規(guī)定用,用塑料管量取上層清液,用無二氧化碳的水稀釋至1000mL,搖勻。(一)集中教學氫氧化鈉標準滴定溶液的配制氫氧化鈉標準滴定溶液的標定氯化鋅含量測定碳酸鈣含量測定重鉻酸鉀含量的測定碘酸鉀含量的測定氯化鈉含量的測定碘化鈉含量的測定11任務實施學生根據(jù)實際情況以24人為小組完成實驗,配置0.5molL的氫氧化鈉標準滴定溶液。可事先準備好上清液若干,或將操作步驟(4)、(5)、(6)調整至下次實驗之前操作。操作步驟如下:1.玻璃儀器選用、清洗、檢查。2.在燒杯中稱取110g氫氧化鈉,溶于100mL無二氧化碳的水中,搖勻。3.選取適當?shù)木垡蚁┤萜?,將氫氧化鈉的溶液密閉放置其中待溶液澄清。4.吸取27mL上清液于量筒。5.定容至1000mL,并裝入試劑瓶中。6.制作試劑標簽。(二)實訓操作氫氧化鈉標準滴定溶液的配制氫氧化鈉標準滴定溶液的標定氯化鋅含量測定碳酸鈣含量測定重鉻酸鉀含量的測定碘酸鉀含量的測定氯化鈉含量的測定碘化鈉含量的測定12任務實施1.玻璃、塑料儀器清潔干凈、堆放整齊。2.稱量操作規(guī)范,操作臺面整潔。3.使用聚乙烯或聚四氟乙烯容器,玻璃試劑瓶用軟木塞。4.試劑標簽填寫工整、規(guī)范。(三)完成任務要求任務二氫氧化鈉標準滴定溶液的標定學習酸堿滴定的基本理論及誤差原理,練習使用滴定管并根據(jù)GBT 6012002化學試劑標準滴定溶液的配制標定氫氧化鈉標準滴定溶液的濃度。學習目標在本任務中我們將學習利用酸堿中和反應和滴定分析方法,并分析實驗過程中的誤差及產(chǎn)生原因,練習使用酸堿滴定法準確地測量出所配制的氫氧化鈉標準滴定溶液的濃度。任務描述14氫氧化鈉標準滴定溶液的配制氫氧化鈉標準滴定溶液的標定氯化鋅含量測定碳酸鈣含量測定重鉻酸鉀含量的測定碘酸鉀含量的測定氯化鈉含量的測定碘化鈉含量的測定一、酸堿滴定法酸堿滴定法是以中和反應為基礎,利用酸或堿的標準滴定溶液來進行滴定的滴定分析法,也稱中和法,其反應實質是:一般的酸和堿,以及能與酸或堿作用的物質都可以用酸堿滴定法來測定。酸堿滴定法的標準滴定溶液是強酸和強堿溶液,如HCl、H2SO4、HNO3和NaOH、KOH等。由于酸堿強弱不同,一般能用于酸堿滴定法中的有強酸與強堿互相滴定;強堿滴定弱酸(如NaOH滴定HAc);強酸滴定弱堿(如HCl滴定NH3H2O);強堿滴定多元酸(如NaOH滴定H3PO4);以及強酸滴定強堿弱酸鹽(如HCl滴定Na2CO3)等。在酸堿滴定過程中是否到達中和反應的化學計量點,是依靠指示劑的變色來確定的。酸堿滴定法的指示劑有很多種,它們的性質各不相同,有的在酸性溶液中變色(如甲基橙);有的在堿性溶液中變色(如酚酞)。而各種滴定的化學計量點并不都是pH7(溶液呈中性)的時刻,達到化學計量點時溶液的pH隨酸堿的強弱程度而不同。因此,選擇適當?shù)闹甘緞┦撬釅A滴定法的關鍵問題。15氫氧化鈉標準滴定溶液的配制氫氧化鈉標準滴定溶液的標定氯化鋅含量測定碳酸鈣含量測定重鉻酸鉀含量的測定碘酸鉀含量的測定氯化鈉含量的測定碘化鈉含量的測定二、酸堿指示劑酸堿指示劑通常是一種有機弱酸、有機弱堿或是既顯酸性又顯堿性的兩性物質。在滴定過程中,由于溶液pH的不斷變化,引起了指示劑結構上的變化;從而發(fā)生了指示劑顏色的變化。根據(jù)實際測定,當溶液的pH小于8時酚酞呈無色,溶液的pH大于10時酚酞呈紅色,pH從8到10是酚酞逐漸由無色變?yōu)榧t色的過程,稱為酚酞的“變色范圍”。當溶液pH小于3.1時,甲基橙呈紅色,大于4.4時呈黃色,pH從3.1到4.4是甲基橙的變色范圍。16氫氧化鈉標準滴定溶液的配制氫氧化鈉標準滴定溶液的標定氯化鋅含量測定碳酸鈣含量測定重鉻酸鉀含量的測定碘酸鉀含量的測定氯化鈉含量的測定碘化鈉含量的測定三、指示劑的變色范圍幾種常見的酸堿指示劑17氫氧化鈉標準滴定溶液的配制氫氧化鈉標準滴定溶液的標定氯化鋅含量測定碳酸鈣含量測定重鉻酸鉀含量的測定碘酸鉀含量的測定氯化鈉含量的測定碘化鈉含量的測定四、酸堿指示劑在酸堿滴定中,要得到準確的結果,必須使被測物質準確地被滴定。為此,必須正確地選擇指示劑。而各種酸堿指示劑的變色范圍并不相同,因此必須了解酸堿滴定過程中H濃度的變化規(guī)律,特別是在化學計量點附近加入一滴酸或一滴堿所引起的pH的變化,才有可能選擇合適的指示劑,正確地指示出滴定終點。18氫氧化鈉標準滴定溶液的配制氫氧化鈉標準滴定溶液的標定氯化鋅含量測定碳酸鈣含量測定重鉻酸鉀含量的測定碘酸鉀含量的測定氯化鈉含量的測定碘化鈉含量的測定五、使用指示劑應注意的問題(1)指示劑的用量不宜過多,也不宜偏少。用量多了,一方面顏色轉變不敏銳,特別是像甲基橙這樣的雙色指示劑。另一方面,指示劑本身就是弱酸或弱堿,也會消耗一定的酸或堿的標準滴定溶液,影響分析結果的準確性。若用量少,因人對顏色的辨別能力受到限制,也影響分析結果的準確性。通常被滴定試液為2030mL時,酸堿指示劑的用量約為14滴。但單色指示劑(如酚酞)的用量一般要大些。(2)使用時應選擇顏色變化易于觀察的指示劑。如酸滴定堿時,像用HCl滴定NaOH,就常選用甲基橙為指示劑,而不用酚酞。(3)溫度對指示劑的電離常數(shù)有影響,當然對指示劑的變色范圍就有影響,故標準滴定溶液的標定與分析試樣的測定應在同一條件下進行。19氫氧化鈉標準滴定溶液的配制氫氧化鈉標準滴定溶液的標定氯化鋅含量測定碳酸鈣含量測定重鉻酸鉀含量的測定碘酸鉀含量的測定氯化鈉含量的測定碘化鈉含量的測定五、使用指示劑應注意的問題(4)滴定程序不同,使用的同一種指示劑所指出的滴定終點時的pH也會不同。例如,甲基橙,若用酸滴定堿,終點時溶液的pH可至3.1(或比3.1稍?。?;若用堿滴定酸,則終點時溶液的pH可至4.4(或比4.4稍大)。因此,標準滴定溶液的標定與被測組分的測定,在滴定程序上也應當一致,這樣可以消除由指示劑造成的誤差。在某些滴定中,由于化學計量點附近的pH突躍較為短小,所選用的指示劑在終點時變色不明顯,滴定終點很難判斷,滴定誤差很大。此時,就有必要設法使指示劑的變色范圍變窄些,變色敏銳些。因而常選用混合指示劑?;旌现甘緞┲饕抢妙伾g的互補作用,使終點時變色敏銳,變色范圍變窄,易于觀察;同時也可使過渡顏色消失。例如,溴甲酚綠與甲基紅混合使用于pH5.1時,由酒紅色變?yōu)榫G色,變色極為敏銳。20氫氧化鈉標準滴定溶液的配制氫氧化鈉標準滴定溶液的標定氯化鋅含量測定碳酸鈣含量測定重鉻酸鉀含量的測定碘酸鉀含量的測定氯化鈉含量的測定碘化鈉含量的測定六、滴定分析中的誤差準確度是指分析結果與真實值相符合的程度,通常用誤差的大小來表示。誤差越小,分析結果的準確度就越高。誤差有兩種表示方法:絕對誤差和相對誤差。絕對誤差是測定值與真實值之差,相對誤差是絕對誤差在真實值中所占的百分率,即:(一)準確度與誤差21氫氧化鈉標準滴定溶液的配制氫氧化鈉標準滴定溶液的標定氯化鋅含量測定碳酸鈣含量測定重鉻酸鉀含量的測定碘酸鉀含量的測定氯化鈉含量的測定碘化鈉含量的測定六、滴定分析中的誤差由于試料中被測組分的真實含量通常并不知道,也就無法據(jù)此求得分析結果的準確度,因此在實際工作中常常用“精密度”來判斷分析結果的好壞。精密度是指在相同條件下幾次平行測定的結果相互接近的程度,通常用偏差的大小來表示。偏差越小,分析結果的精密度就越高。偏差也有絕對偏差和相對偏差之分。測定結果(xi)與平均值(x)之差為絕對偏差(d),即個別測定的絕對偏差;絕對偏差在平均值中所占的百分率為相對偏差(dr),即個別測定的相對偏差。因此即 即(二)精密度與偏差22氫氧化鈉標準滴定溶液的配制氫氧化鈉標準滴定溶液的標定氯化鋅含量測定碳酸鈣含量測定重鉻酸鉀含量的測定碘酸鉀含量的測定氯化鈉含量的測定碘化鈉含量的測定六、滴定分析中的誤差準確度表示測量的正確性,而精密度則表示測量的重復性或再現(xiàn)性。分析工作要求測量的準確度要高,精密度要好。但精密度好并不能保證準確度也高。例如,某石灰石礦含CaO的質量百分數(shù)為53.77。若甲分析得結果為53.70、53.76和53.86;乙分析得53.71、53.72和53.70;丙分析得53.76、53.77和53.78。比較三人的分析結果,可見甲的準確度低,精密度差;乙的精密度雖好,但準確度卻低;只有丙的準確度高,精密度也好,其測定結果是可取的。事實證明,只有首先保證精密度好,才有可能使準確度高。因為分析結果的精密度主要取決于實驗操作的仔細與精密程度(即偶然誤差?。?,而準確度則主要取決于分析方法本身(即由系統(tǒng)誤差所決定)。因此,粗心大意固然不可能得出準確的分析結果,但分析方法本身帶來的誤差,顯然也不會因操作精細而被完全消除。因此,只有在消除了分析的系統(tǒng)誤差之后,盡量提高分析的精密程度,這樣所得到的測定結果才是準確、可靠的。(三)準確度與精密度的關系23氫氧化鈉標準滴定溶液的配制氫氧化鈉標準滴定溶液的標定氯化鋅含量測定碳酸鈣含量測定重鉻酸鉀含量的測定碘酸鉀含量的測定氯化鈉含量的測定碘化鈉含量的測定六、滴定分析中的誤差為了保證工農業(yè)產(chǎn)品的質量或分析檢測方法的準確度,我國對重要的工農業(yè)產(chǎn)品的質量鑒定或分析方法都制訂了相應的“國家標準”(GB),并在國家標準中規(guī)定了分析結果的允許差范圍。這個范圍是分別進行兩次測定所得到的結果之間的偏差。如果分析結果超出了這個允許的范圍,稱為“超差”。遇到這種情況,該項分析應該重做。分析結果的允許差范圍,一般是根據(jù)生產(chǎn)的需要和實際的具體情況來確定。例如,一般工業(yè)分析,允許相對誤差在百分之幾至千分之幾。(四)分析結果的允許差范圍24氫氧化鈉標準滴定溶液的配制氫氧化鈉標準滴定溶液的標定氯化鋅含量測定碳酸鈣含量測定重鉻酸鉀含量的測定碘酸鉀含量的測定氯化鈉含量的測定碘化鈉含量的測定六、滴定分析中的誤差根據(jù)誤差的性質,可將誤差分為三類,即系統(tǒng)誤差、偶然誤差和過失誤差。(1)系統(tǒng)誤差。系統(tǒng)誤差又稱可定誤差或可測誤差。這是由于測定過程中某些經(jīng)常性的原因所造成的誤差,它影響分析結果的準確度。產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的主要原因是:方法上的誤差由于分析方法本身不夠完善而引入的誤差。它是由分析系統(tǒng)的化學或物理化學性質所決定的。例如,反應不能定量地完成或者有副反應;干擾成分的存在;重量分析中沉淀的溶解損失、共沉淀和后沉淀現(xiàn)象、灼燒沉淀時部分揮發(fā)損失或稱量形式具有吸濕性;在滴定分析中,指示劑選擇不適當、化學計量點和滴定終點不相符合等都屬于方法上的誤差。儀器誤差由于儀器本身不精密或有缺陷造成的誤差。例如,天平兩臂不相等,砝碼、滴定管、容量瓶、移液管等未經(jīng)校正,在使用過程中就會引入誤差。(五)誤差的來源25氫氧化鈉標準滴定溶液的配制氫氧化鈉標準滴定溶液的標定氯化鋅含量測定碳酸鈣含量測定重鉻酸鉀含量的測定碘酸鉀含量的測定氯化鈉含量的測定碘化鈉含量的測定六、滴定分析中的誤差試劑誤差由于試劑不純或蒸餾水、去離子水不合規(guī)格,含有微量的被測組分或對測定有干擾的雜質等所產(chǎn)生的誤差。例如,測定石英砂中鐵的含量時,使用的鹽酸中含有鐵的雜質,就會給分析結果造成誤差。主觀誤差因操作者某些生理特點(如個人觀察判斷能力的缺陷或不良的習慣)所引起的誤差。例如,有的人視力敏感程度較差,對顏色的變化感覺遲鈍,因而引起誤差??傊到y(tǒng)誤差是由于某種固定的原因所造成,在各次測定中這類誤差的數(shù)值大體相同,并且始終偏向一方(或者是正誤差,或者是負誤差)。因此,它對分析結果的影響比較恒定,在同一條件下,重復測定時會重復出現(xiàn),使測定的結果系統(tǒng)地偏高或偏低。因而誤差的大小往往可以估計,并可以設法減小或加以校正。(五)誤差的來源26氫氧化鈉標準滴定溶液的配制氫氧化鈉標準滴定溶液的標定氯化鋅含量測定碳酸鈣含量測定重鉻酸鉀含量的測定碘酸鉀含量的測定氯化鈉含量的測定碘化鈉含量的測定六、滴定分析中的誤差(2)偶然誤差。偶然誤差又稱非確定誤差或隨機誤差。這是由一些難以控制的偶然因素所造成的誤差,沒有一定的規(guī)律性。雖然操作者仔細操作,外界條件也盡量保持一致,但測得的一系列數(shù)據(jù)仍有差別,并且所得數(shù)據(jù)誤差的正負不定、大小不定。產(chǎn)生這類誤差的原因常常難以覺察,可能是由于室溫、氣壓、濕度等分析條件的偶然波動所引起;或是因使用的砝碼偶然缺損,試劑質量或濃度改變所造成;也可能由于個人一時辨別的差異使讀數(shù)不一致,例如,在讀取滴定管讀數(shù)時,估計小數(shù)點后第二位的數(shù)值,幾次讀數(shù)不能取得一致。盡管這類誤差在操作中不能完全避免,但當測定次數(shù)很多時,即可發(fā)現(xiàn)偶然誤差的分布服從一定的規(guī)律:正誤差和負誤差出現(xiàn)的幾率相等。小誤差出現(xiàn)的次數(shù)多,而大誤差出現(xiàn)的次數(shù)少,特別大的誤差出現(xiàn)的次數(shù)極少。(五)誤差的來源27氫氧化鈉標準滴定溶液的配制氫氧化鈉標準滴定溶液的標定氯化鋅含量測定碳酸鈣含量測定重鉻酸鉀含量的測定碘酸鉀含量的測定氯化鈉含量的測定碘化鈉含量的測定六、滴定分析中的誤差上述規(guī)律可用正態(tài)分布曲線表示。圖中橫軸代表誤差的大小,縱軸代表誤差出現(xiàn)的幾率。根據(jù)偶然誤差的規(guī)律,可以看出,采用多次測定,然后取其算術平均值的方法可以減小偶然誤差。(五)誤差的來源誤差的正態(tài)分布圖28氫氧化鈉標準滴定溶液的配制氫氧化鈉標準滴定溶液的標定氯化鋅含量測定碳酸鈣含量測定重鉻酸鉀含量的測定碘酸鉀含量的測定氯化鈉含量的測定碘化鈉含量的測定六、滴定分析中的誤差(3)過失誤差。分析工作中除了上述兩類誤差外,往往還可能由于工作上的粗枝大葉、不遵守操作規(guī)程、過度疲勞或情緒不好等引入許多操作錯誤。例如,器皿不潔凈、試驗溶液或沉淀損失、試劑加錯、記錄及計算上的錯誤等。這一類所謂“過失誤差”在工作上應該屬于責任事故,是不容許發(fā)生的。為此,必須嚴格遵守操作規(guī)程,一絲不茍,耐心細致地進行實驗,在學習過程中養(yǎng)成良好的實驗習慣。如果已發(fā)現(xiàn)錯誤的測定結果,應予剔除,不能參與計算平均值。(五)誤差的來源29氫氧化鈉標準滴定溶液的配制氫氧化鈉標準滴定溶液的標定氯化鋅含量測定碳酸鈣含量測定重鉻酸鉀含量的測定碘酸鉀含量的測定氯化鈉含量的測定碘化鈉含量的測定六、滴定分析中的誤差要得到精密而又準確的分析結果,必須嚴格控制各個環(huán)節(jié)。首先,在操作、讀數(shù)、記錄、計算等各個方面,不產(chǎn)生差錯,絕對避免產(chǎn)生過失誤差;其次,嚴格遵守規(guī)程,想方設法消除系統(tǒng)誤差;第三,增加平行測定次數(shù)以減少偶然誤差。為了減少系統(tǒng)誤差,可以采用下述一些方法:(1)選擇合適的分析方法。這是減少系統(tǒng)誤差的根本途徑。例如,測定玻璃中少量鐵時,用比色法比用滴定法準確得多。反之,測量含量高的組分時,采用滴定法可以得到較準確的分析結果。對不同種類的試樣應采取不同的分析步驟,以防止不明成分的干擾。(2)使用校正后的儀器。當分析結果的允許相對誤差較小時,應對測量儀器和滴定管、砝碼、移液管與容量瓶等進行校正,并將校正值應用到分析結果的計算中去。分析天平應該由國家計量部門定期進行檢定。(六)提高分析結果準確度的方法30氫氧化鈉標準滴定溶液的配制氫氧化鈉標準滴定溶液的標定氯化鋅含量測定碳酸鈣含量測定重鉻酸鉀含量的測定碘酸鉀含量的測定氯化鈉含量的測定碘化鈉含量的測定六、滴定分析中的誤差(3)使用較純的試劑。一般分析通常使用二級或三級試劑,而在標定標準滴定溶液和進行精密的實驗時,則必須使用一級試劑。(4)進行空白試驗。由試劑和器皿帶進雜質所造成的系統(tǒng)誤差,一般通過空白試驗可以消除??瞻自囼?,就是在不加試樣的情況下,按分析試樣的同樣操作規(guī)程和條件進行分析,所得結果稱為空白值。從試樣的分析結果中扣除空白值,就得到比較可靠的分析結果。空白值一般應很小。若發(fā)現(xiàn)異常,應選用適當?shù)膬x器和純度更高的試劑。(5)進行比對試驗。比對試驗是檢驗分析過程有無系統(tǒng)誤差的有效措施。進行比對試驗時,常用已知準確含量的標準物質(或純物質配成的試驗溶液)和被測試樣以相同方法進行分析;(六)提高分析結果準確度的方法31氫氧化鈉標準滴定溶液的配制氫氧化鈉標準滴定溶液的標定氯化鋅含量測定碳酸鈣含量測定重鉻酸鉀含量的測定碘酸鉀含量的測定氯化鈉含量的測定碘化鈉含量的測定任務實施演示差減法稱量已烘干至恒重的工作基準試劑鄰苯二甲酸氫鉀。(一)集中教學學生根據(jù)實際情況以24人為小組完成實驗。操作步驟如下:1.玻璃儀器選用、清洗、檢查。2.用差減法稱量工作基準試劑鄰苯二甲酸氫鉀3.6g,加80mL無二氧化碳水溶解。3.滴加兩滴酚酞指示劑。4.用配好的氫氧化鈉滴定至溶液呈粉紅色,并保持30s不褪色。5.進行平行測定同時做空白試驗,并進行滴定管體積校正和溶液溫度的體積校正。6.整理清潔實驗臺面。(二)實操訓練32氫氧化鈉標準滴定溶液的配制氫氧化鈉標準滴定溶液的標定氯化鋅含量測定碳酸鈣含量測定重鉻酸鉀含量的測定碘酸鉀含量的測定氯化鈉含量的測定碘化鈉含量的測定任務實施1.氫氧化鈉標準滴定溶液的濃度c(NaOH),數(shù)值以摩爾每升(molL)表示,按下式計算:式中:m鄰苯二甲酸氫鉀的質量的準確數(shù)值,單位為克(g);V1氫氧化鈉溶液的體積的數(shù)值,單位為毫升(mL);V0空白試驗氫氧化鈉溶液的體積的數(shù)值,單位為毫升(mL);M鄰苯二甲酸氫鉀的摩爾質量的數(shù)值,單位為克每摩爾(gmol)M(KHC8H4O4)204.22。取平行測定結果的算術平均值為試樣的含量。(三)數(shù)據(jù)處理及結果計算33氫氧化鈉標準滴定溶液的配制氫氧化鈉標準滴定溶液的標定氯化鋅含量測定碳酸鈣含量測定重鉻酸鉀含量的測定碘酸鉀含量的測定氯化鈉含量的測定碘化鈉含量的測定任務實施2.平行測定的相對平均偏差。式中:n測定次數(shù);Wi單次測定值;W測定值的平均值。(三)數(shù)據(jù)處理及結果計算34氫氧化鈉標準滴定溶液的配制氫氧化鈉標準滴定溶液的標定氯化鋅含量測定碳酸鈣含量測定重鉻酸鉀含量的測定碘酸鉀含量的測定氯化鈉含量的測定碘化鈉含量的測定任務實施(1)玻璃、塑料儀器清潔干凈、堆放整齊。(2)稱量操作規(guī)范,操作臺面整潔。(3)滴定分析操作規(guī)范,讀數(shù)準確。(4)數(shù)據(jù)處理正確。(四)完成任務要求氯化鋅含量測定任務三學習配位反應的基本理論,鞏固訓練滴定分析操作,用配位滴定法測定樣品氯化鋅的含量學習目標在這個任務中,我們要學習一個新的反應類型配位反應我們將利用配位反應和滴定分析方法來測定樣品中氯化鋅的含量任務描述36氫氧化鈉標準滴定溶液的配制氫氧化鈉標準滴定溶液的標定氯化鋅含量測定碳酸鈣含量測定重鉻酸鉀含量的測定碘酸鉀含量的測定氯化鈉含量的測定碘化鈉含量的測定一、配位健和配位化合物配位鍵,又稱配位共價鍵,或簡稱配鍵,是一種特殊的共價鍵。當共價鍵中共用的電子對是由其中一原子獨自供應,另一原子提供空軌道時,就形成配位鍵。配位鍵形成后,就與一般共價鍵無異。成鍵的兩原子間共享的兩個電子不是由兩原子各提供一個,而是來自一個原子。例如,氨和三氟化硼可以形成配位化合物。配位化合物簡稱配合物,也叫絡合物,為一類具有特征化學結構的化合物,由中心原子或離子(統(tǒng)稱中心原子)和圍繞它的稱為配位體(簡稱配體)的分子或離子,完全或部分由配位鍵結合形成如K4Fe(CN)6Cu(NH3)4SO4Ag(NH3)2ClNi(CO)4等都是配合物37氫氧化鈉標準滴定溶液的配制氫氧化鈉標準滴定溶液的標定氯化鋅含量測定碳酸鈣含量測定重鉻酸鉀含量的測定碘酸鉀含量的測定氯化鈉含量的測定碘化鈉含量的測定二、螯合物螯合物是具有環(huán)狀結構的配合物,由具有兩個或多個配位體(多基配為體)與同一金屬離子形成螯合環(huán)的化學反應螯合作用而得到分析化學中,習慣把螯合物也稱為配合物螯合物中的配位體稱為螯合劑(或配位劑),如乙二胺與Ni2+形成的螯合物結構如下:在螯合物的分子中,中心離子與配位劑分子(或離子)數(shù)目之比,稱為配位比螯合物的環(huán)上有幾個原子,就稱為幾原子環(huán)上述螯合物的配位比(Ni2+乙二胺=12),有兩個五原子環(huán),簡稱五原環(huán)38氫氧化鈉標準滴定溶液的配制氫氧化鈉標準滴定溶液的標定氯化鋅含量測定碳酸鈣含量測定重鉻酸鉀含量的測定碘酸鉀含量的測定氯化鈉含量的測定碘化鈉含量的測定二、螯合物由于螯合物有環(huán)狀結構,所以其穩(wěn)定性比簡單配合物高得多其中以五原環(huán)和六原環(huán)最穩(wěn)定同一配位體所形成的螯合環(huán)的數(shù)目愈多,螯合物就愈穩(wěn)定能形成配合物的配位反應很多,但能用于配位滴定的配位反應必須具備下列條件:(1)反應必須按一定的化學反應式定量進行,且配位比恒定;(2)反應生成的配合物必須穩(wěn)定;(3)反應必須有足夠快的速度;(4)有適當?shù)闹甘緞┗蚱渌椒ù_定終點39氫氧化鈉標準滴定溶液的配制氫氧化鈉標準滴定溶液的標定氯化鋅含量測定碳酸鈣含量測定重鉻酸鉀含量的測定碘酸鉀含量的測定氯化鈉含量的測定碘化鈉含量的測定任務實施差減法稱量氯化鋅液體樣品(一)集中教學學生獨立完成測定實驗操作步驟如下:1.玻璃儀器選用清洗檢查2.用差減法稱取2.0g試樣兩份,精確至0.0001g,置于250mL錐形瓶中3.每份樣品中加50mL水,再加入3g四水合酒石酸鉀鈉,溶解4.用(1+1)氨水調節(jié)pH至剛出現(xiàn)白色沉淀或渾濁并過量1mL5.加23滴鉻黑T指示劑6.用濃度為c(EDTA)=0.1mol/L的乙二胺四乙酸二鈉標準滴定溶液滴定至溶液呈藍色7.進行平行測定同時做空白試驗,并進行滴定管體積校正和溶液溫度的體積校正(二)實操訓練40氫氧化鈉標準滴定溶液的配制氫氧化鈉標準滴定溶液的標定氯化鋅含量測定碳酸鈣含量測定重鉻酸鉀含量的測定碘酸鉀含量的測定氯化鈉含量的測定碘化鈉含量的測定任務實施1.氯化鋅含量以質量分數(shù)w,數(shù)值以%表示,按下式計算:式中:cEDTA標準滴定溶液濃度的準確數(shù)值,單位為摩爾每升(mol/L);Vo空白試驗消耗EDTA標準滴定溶液體積的準確數(shù)值,單位為毫升(mL);V測定試樣消耗EDTA標準滴定溶液體積的準確數(shù)值,單位為毫升(mL);m試樣質量的準確數(shù)值,單位為克(g);M氯化鋅的摩爾質量的數(shù)值,單位為克每摩爾(g/mol),M(ZnCl2)=136.29取平行測定結果的算術平均值為試樣的含量(三)數(shù)據(jù)處理及結果計算41氫氧化鈉標準滴定溶液的配制氫氧化鈉標準滴定溶液的標定氯化鋅含量測定碳酸鈣含量測定重鉻酸鉀含量的測定碘酸鉀含量的測定氯化鈉含量的測定碘化鈉含量的測定任務實施2.平行測定的相對平均偏差。式中:n測定次數(shù);Wi單次測定值;W測定值的平均值。(三)數(shù)據(jù)處理及結果計算42氫氧化鈉標準滴定溶液的配制氫氧化鈉標準滴定溶液的標定氯化鋅含量測定碳酸鈣含量測定重鉻酸鉀含量的測定碘酸鉀含量的測定氯化鈉含量的測定碘化鈉含量的測定任務實施1.玻璃儀器清潔干凈堆放整齊2.差減法稱量操作規(guī)范,所稱樣品量符合稱量范圍3.滴定操作規(guī)范,終點判斷及讀數(shù)準確4.原始記錄完整,有效數(shù)字正確,結果計算準確5.在規(guī)定時間內完成操作與計算(四)完成任務要求任務四碳酸鈣含量測定進一步學習配位滴定相關的理論知識,學習提高配位滴定分析準確度的方法并利用配位滴定法測定碳酸鈣含量學習目標在這個任務中,我們將繼續(xù)學習配位滴定法,我們將用EDTA來測定樣品中的碳酸鈣含量我們還將介紹利用這一反應來標定EDTA和測定水的硬度的方法任務描述44氫氧化鈉標準滴定溶液的配制氫氧化鈉標準滴定溶液的標定氯化鋅含量測定碳酸鈣含量測定重鉻酸鉀含量的測定碘酸鉀含量的測定氯化鈉含量的測定碘化鈉含量的測定一、金屬指示劑的性質和作用原理金屬指示劑大多是一些有機染料,也是一種相當強的螯合劑能與幾種金屬離子生成有色配合物,其配合物的顏色與游離的指示劑的顏色明顯不同由于它能指示滴定過程中金屬離子濃度的變化情況,故稱金屬離子指示劑,簡稱金屬指示劑金屬指示劑也是一種有機弱酸,在不同的pH范圍內有不同的結構,因而顯示不同的顏色,所以金屬指示劑都只能在一定的pH范圍內使用在配位滴定中,不但指示劑的選擇十分重要,同時pH的選擇與控制也很重要(一)金屬指示劑的性質45氫氧化鈉標準滴定溶液的配制氫氧化鈉標準滴定溶液的標定氯化鋅含量測定碳酸鈣含量測定重鉻酸鉀含量的測定碘酸鉀含量的測定氯化鈉含量的測定碘化鈉含量的測定一、金屬指示劑的性質和作用原理現(xiàn)以EDTA滴定Mg2+離子(在pH=10.0的條件下),以鉻黑T(In2-)指示劑為例,說明金屬指示劑的作用原理在未滴入EDTA前,鉻黑T與少量Mg2+形成酒紅色配合物,大部分Mg2+離子處于游離狀態(tài)隨著EDTA的滴入,Mg2+不斷被配位,當達到化學計量點時,由于MgIn配合物的穩(wěn)定性比MgY配合物的穩(wěn)定性差,因此EDTA奪取MgIn配合物中的Mg2+,使指示劑釋放出來,于是溶液由酒紅色變?yōu)榧兯{色(鉻黑T的顏色),指示終點的到達有關反應如下:滴定前:Mg2+In2-=MgIn終點時:MgIn(酒紅色)+Y4-(純藍色)=MgY2-(酒紅色)+In2-(純藍色)(二)金屬指示劑的作用原理46氫氧化鈉標準滴定溶液的配制氫氧化鈉標準滴定溶液的標定氯化鋅含量測定碳酸鈣含量測定重鉻酸鉀含量的測定碘酸鉀含量的測定氯化鈉含量的測定碘化鈉含量的測定二、金屬指示劑應具備的條件從指示劑的作用原理可知,作為金屬指示劑必須具備一定的條件:(1)在滴定的pH范圍內,指示劑本身顏色與金屬離子配合物的顏色應有顯著的不同(2)指示劑與金屬離子形成的配合物應有適當?shù)姆€(wěn)定性(3)指示劑應具有一定的選擇性,在測定條件下只與被測金屬離子顯色,且顯色反應靈敏性要好(4)指示劑與金屬離子配位時反應要迅速,生成的配合物應易溶于水如果生成沉淀或膠體溶液,會影響顯色反應的可逆性,使變色不明顯此外,指示劑應比較穩(wěn)定,便于貯存和使用47氫氧化鈉標準滴定溶液的配制氫氧化鈉標準滴定溶液的標定氯化鋅含量測定碳酸鈣含量測定重鉻酸鉀含量的測定碘酸鉀含量的測定氯化鈉含量的測定碘化鈉含量的測定三、金屬指示劑的封閉僵化和氧化變質現(xiàn)象指示劑與某些金屬離子生成極穩(wěn)定的配合物,滴入過量EDTA也不能奪取MIn配合物中的金屬離子因而使指示劑在化學計量點附近沒有顏色的變化,這種現(xiàn)象稱為指示劑的封閉現(xiàn)象如果能發(fā)生封閉作用的離子是干擾離子,一般采用加入比指示劑配位能力更強的試劑把干擾離子掩蔽起來,以達到消除封閉的目的例如,以鉻黑T為指示劑,用EDTA滴定Ca2+Mg2+時,F3+A13+Cu2+Co2+Ni2+等離子對指示劑有封閉作用,此時加入KCN(掩蔽Cu2+Co2+N2+)和三乙醇胺(掩蔽Fe3+和Al3+)聯(lián)合掩蔽,以消除干擾如果能發(fā)生封閉作用的離子是被測離子,一般采用返滴法或選用其他指示劑(一)指示劑的封閉現(xiàn)象48氫氧化鈉標準滴定溶液的配制氫氧化鈉標準滴定溶液的標定氯化鋅含量測定碳酸鈣含量測定重鉻酸鉀含量的測定碘酸鉀含量的測定氯化鈉含量的測定碘化鈉含量的測定三、金屬指示劑的封閉僵化和氧化變質現(xiàn)象有些指示劑或指示劑與金屬離子生成的配合物在水中不易溶解,或溶解度極低,或指示劑與金屬離子所形成配合物的穩(wěn)定性接近于EDTA與金屬離子形成配合物的穩(wěn)定性,因而使EDTA與MIn之間的交換緩慢,終點拖長,這種現(xiàn)象稱為指示劑的僵化現(xiàn)象當僵化不嚴重時,滴定近終點時要慢慢滴定也可適當加熱或加入有機溶劑來消除僵化現(xiàn)象如用磺基水楊酸作指示劑來滴定鐵時,通常需加熱至6070C后,再進行滴定用PAN作指示劑時,可加入少量乙醇或將溶液適當加熱,以加快置換速度,使指示劑變色較明顯(二)指示劑的僵化現(xiàn)象49氫氧化鈉標準滴定溶液的配制氫氧化鈉標準滴定溶液的標定氯化鋅含量測定碳酸鈣含量測定重鉻酸鉀含量的測定碘酸鉀含量的測定氯化鈉含量的測定碘化鈉含量的測定三、金屬指示劑的封閉僵化和氧化變質現(xiàn)象由于金屬指示劑大多為具有雙鍵的有機化合物,這種化合物易為日光氧化劑或空氣所分解有些指示劑在水溶液中不穩(wěn)定,日久變質因此,金屬指示劑一般貯藏在有磨口的棕色容器中使用時,如鈣指示劑鉻黑T甲基百里香酚藍等則常與NaCl或KClKNO3,等配成固體混合物這樣,保留時間能長一些(三)指示劑的氧化變質現(xiàn)象50氫氧化鈉標準滴定溶液的配制氫氧化鈉標準滴定溶液的標定氯化鋅含量測定碳酸鈣含量測定重鉻酸鉀含量的測定碘酸鉀含量的測定氯化鈉含量的測定碘化鈉含量的測定任務實施復習鞏固差減法稱量碳酸鈣固體樣品(一)集中教學學生獨立完成測定實驗操作步驟如下:1.玻璃儀器選用清洗檢查2.用差減法稱取0.15g試樣兩份,精確至0.0001g,置于250mL錐形瓶中3.用2mL水調濕樣品,滴加20%鹽酸溶液至試樣全部溶解4.加50mL水和5mL 30%的三乙醇胺溶液(二)實操訓練51氫氧化鈉標準滴定溶液的配制氫氧化鈉標準滴定溶液的標定氯化鋅含量測定碳酸鈣含量測定重鉻酸鉀含量的測定碘酸鉀含量的測定氯化鈉含量的測定碘化鈉含量的測定任務實施5.用EDTA標準滴定溶液c(EDTA)約為0.05mol/L滴定,標準滴定溶液消耗至25mL時停止6.加5mL濃度為100g/L的氫氧化鈉溶液和10mg鈣指示劑7.繼續(xù)用EDTA標準滴定溶液滴定至溶液由紅色為純藍色,記錄讀數(shù)8.進行平行測定同時做空白試驗并進行滴定管體積校正和溶液溫度的體積校正(二)實操訓練52氫氧化鈉標準滴定溶液的配制氫氧化鈉標準滴定溶液的標定氯化鋅含量測定碳酸鈣含量測定重鉻酸鉀含量的測定碘酸鉀含量的測定氯化鈉含量的測定碘化鈉含量的測定任務實施1.碳酸鈣含量以質量分數(shù)w,數(shù)值以%表示,按下式計算:式中:cEDTA標準滴定溶液濃度的準確數(shù)值,單位為摩爾每升(mol/L);Vo空白試驗消耗EDTA標準滴定溶液體積的準確數(shù)值,單位為毫升(mL);V測定試樣消耗EDTA標準滴定溶液體積的準確數(shù)值,單位為毫升(mL);m試樣質量的準確數(shù)值,單位為克(g);M碳酸鈣的摩爾質量的數(shù)值,單位為克每摩爾(g/mol)M(CaCO3)=100.09取平行測定結果的算術平均值為試樣的含量(三)數(shù)據(jù)處理及結果計算53氫氧化鈉標準滴定溶液的配制氫氧化鈉標準滴定溶液的標定氯化鋅含量測定碳酸鈣含量測定重鉻酸鉀含量的測定碘酸鉀含量的測定氯化鈉含量的測定碘化鈉含量的測定任務實施2.平行測定的相對平均偏差。式中:n測定次數(shù);Wi單次測定值;W測定值的平均值。(三)數(shù)據(jù)處理及結果計算54氫氧化鈉標準滴定溶液的配制氫氧化鈉標準滴定溶液的標定氯化鋅含量測定碳酸鈣含量測定重鉻酸鉀含量的測定碘酸鉀含量的測定氯化鈉含量的測定碘化鈉含量的測定任務實施1.玻璃儀器清潔干凈堆放整齊2.差減法稱量操作規(guī)范,所稱樣品量符合稱量范圍3.滴定操作規(guī)范,終點判斷及讀數(shù)準確4.原始記錄完整,有效數(shù)字正確,結果計算準確5.在規(guī)定時間內完成操作與計算(四)完成任務要求重鉻酸鉀含量的測定任務五學習氧化還原滴定的基本理論,并用氧化還原滴定法測定重鉻酸鉀的含量學習目標在這個任務中,氧化還原反應將應用于滴定分析方法中通過學習氧化還原滴定法的基本理論,練習使用碘量瓶測定重鉻酸鉀的含量任務描述56氫氧化鈉標準滴定溶液的配制氫氧化鈉標準滴定溶液的標定氯化鋅含量測定碳酸鈣含量測定重鉻酸鉀含量的測定碘酸鉀含量的測定氯化鈉含量的測定碘化鈉含量的測定一、氧化還原滴定法的特點氧化還原滴定法是以氧化還原反應為基礎的滴定分析法氧化還原滴定法的特點:(1)氧化還原反應與酸堿反應配位反應比較,其反應機理復雜,反應物間具有電子轉移過程或電子的偏移,反應往往是分步進行的,不能瞬間完成,速度一般較慢因此,在應用氧化還原反應進行滴定時,必須考慮氧化還原反應的速度,注意滴定速度要和反應速度相適應(2)氧化還原反應除主反應外,還常常伴有各種副反應發(fā)生,或因條件不同而生成的產(chǎn)物不同,因此在滴定過程中,必須嚴格控制反應條件,使它符合滴定分析的基本要求(3)氧化還原滴定法種類繁多,它不僅可以直接測定具有氧化性或還原性的物質,而且還可以間接測定能與氧化劑或還原劑定量反應的非氧化還原性物質因此氧化還原滴定法應用范圍較大57氫氧化鈉標準滴定溶液的配制氫氧化鈉標準滴定溶液的標定氯化鋅含量測定碳酸鈣含量測定重鉻酸鉀含量的測定碘酸鉀含量的測定氯化鈉含量的測定碘化鈉含量的測定二氧化還原反應的速度及其影響因素根據(jù)質量作用定律,反應速度與反應物濃度的乘積成正比例如,在酸性溶液中,一定量的K2Cr2O7(作基準物質)和KI的反應:此反應速度較慢,提高I-和H+濃度,可以使反應速度加快實驗證明,在0.4mol/L酸度下,使用過量約2倍的KI時,只需5min,反應即可完全但應注意,反應式只表示了反應的最初狀態(tài)和最終狀態(tài)反應的中間過程往往是分步進行的,整個反應的速度取決于反應歷程中最慢的一步,即反應速度與這一步反應的反應物濃度的乘積成正比(一)濃度的影響58氫氧化鈉標準滴定溶液的配制氫氧化鈉標準滴定溶液的標定氯化鋅含量測定碳酸鈣含量測定重鉻酸鉀含量的測定碘酸鉀含量的測定氯化鈉含量的測定碘化鈉含量的測定二氧化還原反應的速度及其影響因素實踐證明,對于大多數(shù)反應來說,溶液的溫度每升高10,反應速度約增加24倍這是由于溶液的溫度升高時,不僅增加了反應物之間的碰撞幾率,更重要的是增加了活化分子或活化離子的數(shù)目因此,為了加速反應的進行,常在熱溶液中進行分析測定例如,用Na2C2O4為基準物質(在稀HSO4溶液中)標定KMnO4時:室溫下反應速度很慢,如將溶液加熱至7585時,進行標定,反應速度大大加快但應注意,加熱不應該產(chǎn)生其他的副反應(二)溫度的影響59氫氧化鈉標準滴定溶液的配制氫氧化鈉標準滴定溶液的標定氯化鋅含量測定碳酸鈣含量測定重鉻酸鉀含量的測定碘酸鉀含量的測定氯化鈉含量的測定碘化鈉含量的測定二氧化還原反應的速度及其影響因素除以上兩個條件外,有些反應使用催化劑也是提高反應速度的有效方法所謂催化劑,即對有些氧化還原反應,由于某種物質的存在能改變其反應速度,這種物質稱為催化劑例如,在酸性溶液中,即使加熱至80左右,KMnO4與Na2C2O4之間的反應在開始時仍進行的很慢,但加入少許Mn2+離子,反應速度立即加快,這里的Mn2+就起了催化劑的作用在實際測定中,一般不另加Mn2+離子,而是利用滴定反應后,生成的Mn2+離子作催化劑這種生成物本身就起催化作用的反應叫自動催化反應自動催化反應的特點,就是滴定開始時反應速度很慢,而一旦有Mn2+離子生成,速度就變得非???隨后由于反應物C2O2-4濃度減小,則反應速度又重新變慢(三)催化劑的影響60氫氧化鈉標準滴定溶液的配制氫氧化鈉標準滴定溶液的標定氯化鋅含量測定碳酸鈣含量測定重鉻酸鉀含量的測定碘酸鉀含量的測定氯化鈉含量的測定碘化鈉含量的測定二氧化還原反應的速度及其影響因素在分析實踐中,有些氧化還原反應在通常情況下并不發(fā)生或進行極慢,但在另一氧化還原反應進行時,會促進這一反應的發(fā)生,這種現(xiàn)象稱為誘導作用這種被加速的反應,稱為受誘反應;能促使別的反應加速的反應,稱為誘導反應誘導反應與催化反應是不同的,在催化反應中的催化劑參加反應后又恢復其原來的狀態(tài)而誘導反應中的誘導體參加反應后變成了其他的物質(四)誘導反應的影響61氫氧化鈉標準滴定溶液的配制氫氧化鈉標準滴定溶液的標定氯化鋅含量測定碳酸鈣含量測定重鉻酸鉀含量的測定碘酸鉀含量的測定氯化鈉含量的測定碘化鈉含量的測定二氧化還原反應的速度及其影響因素綜上所述,為使氧化還原反應能夠定量較快地進行,重要的問題在于怎樣選擇合適的外界條件,以控制反應速度,使之符合滴定分析的基本要求,這些基本條件是:(1)滴定速度在氧化還原滴定中,由于一般的氧化還原反應的速度很慢,需要一定時間才能完成,為此滴定速度不能太快,應與反應速度相適應(2)溶液的酸度對于有H+加的氧化還原反應,為使其按反應式定量進行,提高溶液的酸度,可增大反應速度,有利于滴定反應的進行但對不同的反應,其酸度條件應視具體情況而定(3)溶液的溫度利用升高溫度來加快反應速度,這是氧化還原滴定中的又一重要條件(五)滴定條件的選擇62氫氧化鈉標準滴定溶液的配制氫氧化鈉標準滴定溶液的標定氯化鋅含量測定碳酸鈣含量測定重鉻酸鉀含量的測定碘酸鉀含量的測定氯化鈉含量的測定碘化鈉含量的測定任務實施碘量瓶的使用(一)集中教學學生獨立完成測定實驗操作步驟如下:1.玻璃儀器選用清洗檢查2.用差減法稱取0.15g試樣兩份,精確至0.0001g,置于500mL碘量瓶中3.每份樣品中加50mL水,再加入2g碘化鉀及20mL濃度為20%的硫酸溶液,水封碘量瓶,搖勻4.于暗處放置10min(二)實操訓練63氫氧化鈉標準滴定溶液的配制氫氧化鈉標準滴定溶液的標定氯化鋅含量測定碳酸鈣含量測定重鉻酸鉀含量的測定碘酸鉀含量的測定氯化鈉含量的測定碘化鈉含量的測定任務實施5.取出用水沖洗瓶塞和瓶口,加150mL水(最好水溫不超過10)6.立即用濃度c(Na2S2O3)=0.1mol/L的硫代硫酸鈉標準滴定溶液滴定,近終點時,加2mL淀粉指示液,繼續(xù)滴定至溶液由藍色變?yōu)榱辆G色7.進行平行測定同時做空白試驗并進行滴定管體積校正和溶液溫度的體積校正(二)實操訓練64氫氧化鈉標準滴定溶液的配制氫氧化鈉標準滴定溶液的標定氯化鋅含量測定碳酸鈣含量測定重鉻酸鉀含量的測定碘酸鉀含量的測定氯化鈉含量的測定碘化鈉含量的測定任務實施1.重鉻酸鉀含量以質量分數(shù)w,數(shù)值以%表示,按下式計算:式中:cEDTA標準滴定溶液濃度的準確數(shù)值,單位為摩爾每升(mol/L);Vo空白試驗消耗EDTA標準滴定溶液體積的準確數(shù)值,單位為毫升(mL);V測定試樣消耗EDTA標準滴定溶液體積的準確數(shù)值,單位為毫升(mL);m試樣質量的準確數(shù)值,單位為克(g);M基本單元為M(1/6K2Cr2O7)=49.03的重鉻酸鉀的摩爾質量,單位為克每摩爾(g/mol)取平行測定結果的算術平均值為試樣的含量(三)數(shù)據(jù)處理及結果計算65氫氧化鈉標準滴定溶液的配制氫氧化鈉標準滴定溶液的標定氯化鋅含量測定碳酸鈣含量測定重鉻酸鉀含量的測定碘酸鉀含量的測定氯化鈉含量的測定碘化鈉含量的測定任務實施2.平行測定的相對平均偏差。式中:n測定次數(shù);Wi單次測定值;W測定值的平均值。(三)數(shù)據(jù)處理及結果計算66氫氧化鈉標準滴定溶液的配制氫氧化鈉標準滴定溶液的標定氯化鋅含量測定碳酸鈣含量測定重鉻酸鉀含量的測定碘酸鉀含量的測定氯化鈉含量的測定碘化鈉含量的測定任務實施1.玻璃儀器清潔干凈堆放整齊2.差減法稱量操作規(guī)范,所稱樣品量符合稱量范圍3.碘量瓶使用正確4.滴定操作規(guī)范,終點判斷及讀數(shù)準確5.原始記錄完整,有效數(shù)字正確,結果計算準確6.在規(guī)定時間內完成操作與數(shù)據(jù)處理(四)完成任務要求任務六碘酸鉀含量的測定鞏固練習氧化還原滴定法,并測定碘酸鉀含量學習目標在這個任務中,我們將進一步學習氧化還原指示劑和氧化還原滴定的類型,并練習氧化還原滴定法測定碘酸鉀含量任務描述68氫氧化鈉標準滴定溶液的配制氫氧化鈉標準滴定溶液的標定氯化鋅含量測定碳酸鈣含量測定重鉻酸鉀含量的測定碘酸鉀含量的測定氯化鈉含量的測定碘化鈉含量的測定一氧化還原指示劑氧化還原指示劑本身是一些具有氧化還原性質的有機化合物,其氧化型和還原型具有不同的顏色在滴定中,因被氧化或還原而發(fā)生顏色的改變,借此指示終點的到達例如,當用K2Cr2O7溶液滴定Fe2+時,常用二苯胺磺酸鈉為指示劑,它是具有還原性質的指示劑,到達計量點時,稍過量的K2Cr2O7即將二苯胺磺酸鈉氧化,使其由無色的還原型變?yōu)樽仙难趸?溶液的顔色發(fā)生了變化,指示出終點的到達選擇指示劑的原則是:指示劑變色范圍的電位應在滴定的突躍范圍內但由于指示劑變色范圍實際上很小,故一般在選擇指示劑時,只需選擇變色點電位霆In在突躍范圍內并且盡量和化學計量點接近的指示劑,可以減小終點誤差(一)氧化還原指示劑69氫氧化鈉標準滴定溶液的配制氫氧化鈉標準滴定溶液的標定氯化鋅含量測定碳酸鈣含量測定重鉻酸鉀含量的測定碘酸鉀含量的測定氯化鈉含量的測定碘化鈉含量的測定一氧化還原指示劑在氧化還原滴定中,有些標準滴定溶液或被滴定的物質本身有顏色,如果反應后產(chǎn)物變無色的或顏色很淺,那么滴定時就不必另加指示劑,利用本身的顏色變化起著指示劑的作用,稱為自身指示劑例如,KMnO4法測定鐵,由于MnO-4本身呈紫紅色,還原產(chǎn)物Mn2+無色,當?shù)味ㄖ粱瘜W計量點后,只要MnO-4稍微過量就可使溶液顯粉紅色,指示終點的到達(二)自身指示劑70氫氧化鈉標準滴定溶液的配制氫氧化鈉標準滴定溶液的標定氯化鋅含量測定碳酸鈣含量測定重鉻酸鉀含量的測定碘酸鉀含量的測定氯化鈉含量的測定碘化鈉含量的測定一氧化還原指示劑有些物質本身并不具有氧化還原性,但是在滴定反應中能與標準滴定溶液或被測物質發(fā)生反應而產(chǎn)生特殊的顏色,因而可指示滴定終點例如,在碘量法中,用可溶性淀粉作指示劑,淀粉本身不具有氧化還原性,并且是無色的但只要遇到極少量的碘,就能形成顯著的深藍色吸附配合物當I2被還原成I-時,深藍色立即消失因此可以利用深藍色的出現(xiàn)或消失表示終點的到達,反應極靈敏(三)特殊指示劑71氫氧化鈉標準滴定溶液的配制氫氧化鈉標準滴定溶液的標定氯化鋅含量測定碳酸鈣含量測定重鉻酸鉀含量的測定碘酸鉀含量的測定氯化鈉含量的測定碘化鈉含量的測定二、重鉻酸鉀法重鉻酸鉀法是以K2Cr2O7為標準滴定溶液的氧化還原滴定法在酸性溶液中的半反應為:K2Cr2O7用作滴定劑具有如下優(yōu)點:(1)K2Cr2O7溶液提純,可制得99.99%的純品在140150干燥2h后,即可以準確稱量,于容量瓶中直接配制成標準滴定溶液(2)K2Cr2O7溶液相當穩(wěn)定,若放置在密閉容器內,可以長期保存,濃度不變(3)由于 ,二者很接近,在室溫條件下,當HCl濃度低于3mol/L時,Cl2O2-7不氧化Cl-,因此可以在鹽酸溶液中滴定Fe2+(4)有機物的存在對測定無影響K2Cr2O7溶液的顏色不是很深,所以不能根據(jù)它本身的顏色變化來確定終點,而常用二苯胺磺酸鈉為指示劑72氫氧化鈉標準滴定溶液的配制氫氧化鈉標準滴定溶液的標定氯化鋅含量測定碳酸鈣含量測定重鉻酸鉀含量的測定碘酸鉀含量的測定氯化鈉含量的測定碘化鈉含量的測定三、高錳酸鉀法KMnO4是一種強氧化劑,其氧化作用和溶
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