定量分析化学计算.ppt

第一章 定量分析化学概论,1-2 分析化学中的误差概念,1-1 概述,1-3 有效数字及其运算规则,1-4 滴定分析法概述,滴定,标准溶液,指示剂,滴定终点,产生了滴定误差,将一种已知准确浓度的溶液 滴加到被测物质的溶液中,使它们按照化学剂计量关系定量反应为止,然后根据已知溶液的浓度和用量,计算被测物质的含量。,(容量分析法),化学计量点,1-4 滴定分析法概述,1 滴定分析法的特点和对化学反应的要求,滴定,标准溶液,指示剂,简便,快速,应用广泛,准确度高,常作为标准方法使用。,a 有确定的化学计量关系,b 反应必须定量进行,c 有较快的反应速度,d 有简便的方法确定滴定终点,适用于含量在1%以上各物质的测定,特点：,要求：,1-4 滴定分析法概述,1 滴定分析法的特点和对化学反应的要求,(过量部分),ZY,(另一种标准溶液),没有合适的指示剂或滴定反应速度很慢,返滴定法,直接滴定法,M+Y(准确的,过量的)=MY+Y,2 滴定方式,1-4 滴定分析法概述,如果反应不按一定反应式进行或伴有副反应,适当试剂+待测组份,定量生成另一种物质,2 滴定方式,返滴定法,直接滴定法,置换滴定,标准溶液,1 滴定分析法的特点和对化学反应的要求,1-4 滴定分析法概述,K2Cr2O7,KI,I2,Cr2O72-+6I-+14H+=2Cr3+3I2+14H2O,I2+2S2O32-=2I-+2S4O62-,2 滴定方式,返滴定法,直接滴定法,置换滴定,例 Na2S2O3不能直接滴定K2Cr2O7及其他强氧化剂,在酸性溶液中 S2O32-2S4O62-+SO42-反应没有定量关系,1-4 滴定分析法概述,2 滴定方式,返滴定法,直接滴定法,置换滴定,1-4 滴定分析法概述,间接滴定法,不能与滴定剂直接起反应的物质,可以通过另外的化学反应,间接进行.,例如 KMnO4 法测定Ca2+,Ca2+,CaC2O4,Ca2+C2O42-,MnO4-标准溶液,2 滴定方式,1-4 滴定分析法概述,3 基准物质和标准溶液,1 滴定分析法的特点和对化学反应的要求,3 基准物质和标准溶液,能用于直接配制或标定标准溶液的物质,a 试剂的组成与化学式完全相苻,b 试剂的纯度足够高,c 性质稳定,d 有较大的摩尔质量,e 按反应式定量进行，没有副反应,1-4 滴定分析法概述,(1)基准物质,3 基准物质和标准溶液,1-4 滴定分析法概述,K2Cr2O7;Na2C2O4;H2C2O4.2H2O；Na2B4O7.10H2O；CaCO3；NaCl；Na2CO3,常用的基准物有：,能用于直接配制或标定标准溶液的物质,(1)基准物质,3 基准物质和标准溶液,标准溶液的配制和标定,a 直接法,准确称取一定量基准物质,溶解后配制成一定体积的溶液,配制：,1-4 滴定分析法概述,(1)基准物质,3 基准物质和标准溶液,标准溶液的配制和标定,a 直接法,配制：,(1)基准物质,1-4 滴定分析法概述,b 标定法,方法：先配置近似于所需浓度的溶液，然后用基准物质来测定它的准确浓度,用不符合基准物质条件的试剂配制,3 基准物质和标准溶液,标准溶液的配制和标定,a 直接法,配制：,(1)基准物质,1-4 滴定分析法概述,b 标定法,用不符合基准物质条件的试剂配制,用基准物质来测定溶液的准确浓度,称为标定,标准溶液的配制和标定,标定方法,用基准物质标定,准确度高，价格贵，操作麻烦。,与标准溶液进行比较,用标准参考物质标定,不如用基准物质标定准确度高，操作简便。,可以消除共存元素的影响，更符合实际情况。,3 基准物质和标准溶液,1-4 滴定分析法概述,2 滴定方式,1-4 滴定分析法概述,3 基准物质和标准溶液,1 滴定分析法的特点和对化学反应的要求,4 滴定分析计算,一 标准溶液浓度的表示方法,(1)物质的量浓度 CB(mol/L),表示溶质B的物质的量(mol 或 mmol),表示溶液的体积(L 或 mL),例如 每升溶液中含 0.2 mol NaOH,C NaOH 0.2 mol/L,即 每升溶液中含 0.1 mol Na2CO3,表示,单位体积溶液中所含溶质的物质的量。,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,(1)物质的量浓度 CB(mol/L),物质的量nB 的数值取决于基本单元的选择,注意:,基本单元不同,摩尔质量就不同,浓度就不同.,C(H2SO4)0.1 mol/L,C(2 H2SO4)0.05 mol/L,一 标准溶液浓度的表示方法,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,(1)物质的量浓度 CB(mol/L),物质的量nB 的数值取决于基本单元的选择,注意:,基本单元不同,摩尔质量就不同,浓度就不同.,一 标准溶液浓度的表示方法,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,通式,(1)物质的量浓度 CB(mol/L),物质的量nB 的数值取决于基本单元的选择,注意:,一 标准溶液浓度的表示方法,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,基本单元 的选择以化学反应的计量关系为依据,5C2O42-+2MnO4-+16H+10CO2+2Mn2+8H2O,5C2O42-相当于 2MnO4-,KMnO4 基本单元 的选择为,Na2C2O4 基本单元 的选择为,(1)物质的量浓度 CB(mol/L),一 标准溶液浓度的表示方法,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,(2)滴定度T A/B,一 标准溶液浓度的表示方法,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,(2)滴定度,每毫升滴定剂(标准溶液)相当于被测物质的质量,A 被测物质的分子式,B 滴定剂(标准溶液)的分子式,TA/B,一 标准溶液浓度的表示方法,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,(2)滴定度,每毫升滴定剂(标准溶液)相当于被测物质的质量,A 被测物质的分子式,B 滴定剂(标准溶液)的分子式,TA/B,每毫升 K2Cr2O7标准溶液恰好能与 0.005000g Fe2+反应,例,T Fe2+/K2Cr2O7,0.005000 g/mL,如果在滴定中消耗 K2Cr2O7 标准溶液21.50 mL，则被滴定溶液中铁的质量为,mFe=0.005000gmL-121.50mL=0.1075g,一 标准溶液浓度的表示方法,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,(2)滴定度,每毫升滴定剂(标准溶液)相当于被测物质的质量,A 被测物质的分子式,B 滴定剂(标准溶液)的分子式,TA/B,例,用含S为0.051%的标准钢样标定I2 溶液,如果固定称样0.5000g,标定时消耗I2溶液 11.80 mL,I2溶液的滴定度如何表示？,T S/I2,0.5000 0.051%,11.80,0.000022 g/mL,一 标准溶液浓度的表示方法,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,(2)滴定度,每毫升滴定剂(标准溶液)相当于被测物质的质量,A 被测物质的分子式,B 滴定剂(标准溶液)的分子式,TA/B,例,用含S为0.051%的标准钢样标定I2 溶液,如果固定称样0.5000g,标定时消耗I2溶液 11.80 mL,I2溶液的滴定度如何表示？,如果固定试样的质量，T 可直接表示1ml滴定剂相当于被测物质的百分含量,T S%/I2,0.051%,11.80,0.0043%/mL,(1)物质的量浓度 CB(mol/L),一 标准溶液浓度的表示方法,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,(2)滴定度T A/B,二 滴定剂(标准溶液)与被测物质之间的计量关系,二 滴定剂(标准溶液)与被测物质之间的计量关系,t T+b B c C+d D,滴定剂T与被测物质B 有下列反应,滴定剂的物质的量 nT 与被测物质的量 nB 的关系,通过两种方法求出：,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,滴定到化学计量点时，t 摩尔 T 与 b 摩尔 B 作用完全,二 滴定剂(标准溶液)与被测物质之间的计量关系,t T+b B c C+d D,滴定剂T与被测物质B 有下列反应,通过两种方法求出：,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,(1)根椐滴定反应中T与B 的化学计量数比(摩尔比)求出,nT:nBt:b,滴定到化学计量点时，t 摩尔 T 与 b 摩尔 B 作用完全,二 滴定剂(标准溶液)与被测物质之间的计量关系,t T+b B c C+d D,滴定剂T与被测物质B 有下列反应,通过两种方法求出：,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,(1)根椐滴定反应中T与B 的化学计量数比(摩尔比)求出,nT:nBt:b,二 滴定剂(标准溶液)与被测物质之间的计量关系,t T+b B c C+d D,(1)根椐滴定反应中T与B 的化学计量数比(摩尔比)求出,5C2O42-+2MnO4-+16H+10CO2+2Mn2+8H2O,例如,nT:nB t:b,nKMnO4：nNa2C2O4 2:5,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,(2)根椐等物质的量反应规则计算求出,二 滴定剂(标准溶液)与被测物质之间的计量关系,(1)根椐滴定反应中T与B 的化学计量数比(摩尔比)求出,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,以化学反应首先确定基本单元,据“反应完全时,反应物消耗的物质的量是相等的”这一原则进行计算,(2)根椐等物质的量反应规则计算求出,二 滴定剂(标准溶液)与被测物质之间的计量关系,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,酸碱滴定：酸给出的质子数等于碱接受的质子数,例如：,所以:,一个硫酸分子可以给出两个质子，则1/2个硫酸分子可以给出一个质子,2n(H2SO4),n(NaOH),(2)根椐等物质的量反应规则计算求出,二 滴定剂(标准溶液)与被测物质之间的计量关系,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,氧化还原滴定：氧化剂得电子数等于还原剂失电子数,5C2O42-+2MnO4-+16H+10CO2+2Mn2+8H2O,例如,KMnO4 基本单元 为,Na2C2O4 基本单元 为,化学计量点时,5n(KMnO4)2n(Na2C2O4),(2)根椐等物质的量反应规则计算求出,二 滴定剂(标准溶液)与被测物质之间的计量关系,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,氧化还原滴定：氧化剂得电子数等于还原剂失电子数,5Fe2+MnO4-+8H+5Fe3+Mn2+4H2O,再如,KMnO4 基本单元 为,Fe2+基本单元 为Fe2+,化学计量点时,n(Fe2+),5n(KMnO4)n(Fe2+),应从总反应中找出实际参加反应的物质 以及物质的量之间的关系,在置换滴定法和间接滴定法中,涉及到两个以上的反应,二 滴定剂(标准溶液)与被测物质之间的计量关系,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,例如:酸性溶液中,以K2Cr2O7为基准物质,标定 Na2S2O3溶液的浓度时,其中包括了两个反应,首先 K2Cr2O7 与过量的 KI 反应,析出 I2,Cr2O72-+6I-+14H+2Cr3+3I2+7H2O(1),然后用 Na2S2O3溶液滴定析出的 I2,I2+2S2O32-2I-+S4O62-(2),因此,实际上总反应相当于K2Cr2O7 氧化了Na2S2O3,1 Cr2O72-,6I-,3I2,6 S2O32-,二 滴定剂(标准溶液)与被测物质之间的计量关系,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,6,KMnO4 法间接测定 Ca2+：,MnO4-标准溶液,Ca2+,CaC2O4,Ca2+C2O42-,Ca2+C2O42-CaC2O4,5C2O42-+2MnO4-+16H+10CO2+2Mn2+8H2O,2 MnO4-,5 C2O42-,5 Ca2+,二 滴定剂(标准溶液)与被测物质之间的计量关系,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,物质的质量mB 物质的量nB 与物质摩尔质量MB 之间的关系是,mB(g)=nB(mol)MB(g/mol,物质的质量mB 物质的量浓度CB 与溶液的体积VB 以及物质摩尔质量MB之间的关系是,nB CB VB,=CB VB MB(g/mol),几个物理量之间的关系,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,三 标准溶液浓度的计算,一 标准溶液浓度的表示方法,二 滴定剂(标准溶液)与被测物质之间的计量关系,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,(1)直接配制法,设 基准物质B的摩尔质量为MB(gmol),质量为 mB(g),nB mB MB(mol),物质的量,配制体积为 VB（L）的标准溶液,CB=nBVB,=mB VB MB,物质的量浓度,三 标准溶液浓度的计算,CB=mB VB MB,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,例 准确称取基准物质K2Cr2O7 1.471g,溶解后定量转移至250mL容量瓶中.问 此K2Cr2O7 溶液的浓度是多少？,CB=mB/VB MB,解,MK2Cr2O7 294.2 g/mol,已知,V 0.2500(L),m K2Cr2O7 1.417g,0.02000(mol/L),C K2Cr2O7,三 标准溶液浓度的计算,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,(1)直接配制法,例 欲配制0.1000 mol/L的 Na2CO3 标准溶液 500mL,应称取基准Na2CO3多少克？,解,CB=mB/VB MB,MNa2CO3 106.0g/mol,V 0.5000(L),m Na2CO3 0.1000 0.5000 106.0,已知,CNa2CO3 0.1000 mol/L,mB(g)=CB VB MB,5.300 g,三 标准溶液浓度的计算,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,(1)直接配制法,2 标定法,1 直接配制法,设 以基准物质mB 标定浓度为CT 的待标溶液，用去待标溶液的体积为VT(mL),nT CTVT(mmol),在 计量点：,t T+b B c C+d D,CT=,三 标准溶液浓度的计算,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,解,例 为标定HCl 溶液,称取硼砂(Na2B4O7 10H2O)0.4710g,用HCl 溶液滴定至化学计量点,消耗25.20mL.求HCl 溶液的浓度.,Na2B4O7+2HCl+5H2O=4H3BO3+2NaCl,CHCl VHCl,nHCl 2n Na2B4O7,CHCl,0.09802(mol/L),三 标准溶液浓度的计算,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,如果要求在标定浓度约为0.1molL-1HCl溶液时，消耗的HCl溶液体积在2535mL之间，问应称取硼砂（Na2B4O710H2O）的质量称量范围是多少克？,Na2B4O7+2HCl+5H2O=4H3BO3+2NaCl,m(Na2B4O710H2O),C(HCl)V(HCl)M(Na2B4O710H2O),由题意可得,消耗的HCl溶液体积在25mL时,m1=,0.1molL-1 0.025L381.36gmol-1,0.5g,消耗的HCl溶液体积在35mL时,m2 0.7g,3 量浓度与滴定度的关系,三 标准溶液浓度的计算,2 标定法,1 直接配制法,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,例 计算 0.02000 mol/L K2Cr2O7 溶液对Fe 的滴定度,Cr2O72-+6Fe2+14H+2Cr3+6Fe3+7H2O,每毫升滴定剂(标准溶液)相当于被测物质的质量,1000,3 量浓度与滴定度的关系,三 标准溶液浓度的计算,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,例 计算 0.02000 mol/L K2Cr2O7 溶液对Fe 的滴定度,Cr2O72-+6Fe2+14H+2Cr3+6Fe3+7H2O,1000,3 量浓度与滴定度的关系,三 标准溶液浓度的计算,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,mFe,每升滴定剂(标准溶液)相当于被测物质的质量,例 计算 0.02000 mol/L K2Cr2O7 溶液对Fe 的滴定度,Cr2O72-+6Fe2+14H+2Cr3+6Fe3+7H2O,1000,3 量浓度与滴定度的关系,三 标准溶液浓度的计算,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,mFe,每升滴定剂(标准溶液)相当于被测物质的质量,例 计算 0.02000 mol/L K2Cr2O7 溶液对Fe 的滴定度,Cr2O72-+6Fe2+14H+2Cr3+6Fe3+7H2O,0.006702 g/mL,3 量浓度与滴定度的关系式为,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,3 量浓度与滴定度的关系式为,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,3 量浓度与滴定度的关系式为,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,解 反应式为 2HCl+Na2CO3=2NaCl+CO2+H2O,计算c(HCl)=0.1015 mol/L 的HCl溶液对Na2CO3的滴定度。,=0.005380g/ml,四 待测组分含量的计算,三 标准溶液浓度的计算,一 标准溶液浓度的表示方法,二 滴定剂(标准溶液)与被测物质之间的计量关系,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,四 待测组分含量的计算,设 试样的质量为 mS 测得其中待测组分B 的质量为 mB,待测组分在试样中的质量分数为WB,WB,mB,nB MB,CB VB MB,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,设 试样的质量为 mS 测得其中待测组分B 的质量为 mB,待测组分在试样中的质量分数为WB,若用百分含量表示,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,四 待测组分含量的计算,例 称取铁矿石样品 0.5000 g,将其溶解,使全部铁还原成亚铁离子,用0.01500 mol/L的 K2Cr2O7标准溶液滴定至化学计量点,消耗K2Cr2O7标准溶液33.45mL.求试样中Fe 和Fe2O3 的质量分数各是多少？,解,Cr2O72-+6Fe2+14H+2Cr3+6Fe3+7H2O,6,WB,WFe,0.3363,MFe=55.85,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,若以Fe2O3 的形式计算质量分数,Fe2O3 2Fe,n(Fe2O3)n(Fe),W(Fe2O3),0.4808,MFe2O3 159.7,4 滴定分析计算,滴定分析法概述,6,4.分析天平可称准至0.0001 g，要使称量误差不大于0.1%，至少应称取多少试样？,解 要求相对误差0.1%,mS0.2g,0.1%,