第1个回答 2019-12-26
滴定分析法是将一种已知准确浓度的试剂溶液,滴加到被测物质的溶液中,直到所加的试剂与被测物质按化学计量定量反应为止,根据试剂溶液的浓度和消耗的体积,计算被测物质的含量。
这种已知准确浓度的试剂溶液称为滴定液。
将滴定液从滴定管中加到被测物质溶液中的过程叫做滴定。
当加入滴定液中物质的量与被测物质的量按化学计量定量反应完成时,反应达到了计量点。
在滴定过程中,指示剂发生颜色变化的转变点称为滴定终点。
滴定终点与计量点不一定恰恰符合,由此所造成分析的误差叫做滴定误差。 适合滴定分析的化学反应应该具备以下几个条件:
(1)反应必须按方程式定量地完成,通常要求在99.9%以上,这是定量计算的基础。
(2)反应能够迅速地完成(有时可加热或用催化剂以加速反应)。
(3)共存物质不干扰主要反应,或用适当的方法消除其干扰。
(4)有比较简便的方法确定计量点(指示滴定终点)。 直接滴定法
所谓直接滴定法,是用标准溶液直接滴定被测物质的一种方法。凡是能同时满足上述3个条件的化学反应,都可以采用直接滴定法。直接滴定法是滴定分析法中最常用、最基本的滴定方法。例如用HCl滴定NaOH,用K2Cr2O7滴定Fe2+等。
往往有些化学反应不能同时满足滴定分析的三点要求,这时可选用下列几种方法之一进行滴定。
返滴定法
当遇到下列几种情况下,不能用直接滴定法。
第一,当试液中被测物质与滴定剂的反应慢,如Al3+与EDTA的反应,被测物质有水解作用时。
第二、用滴定剂直接滴定固体试样时,反应不能立即完成。如HCl滴定固体CaCO3。
第三,某些反应没有合适的指示剂或被测物质对指示剂有封闭作用时,如在酸性溶液中用AgNO3滴定Cl– 缺乏合适的指示剂。
对上述这些问题,通常都采用返滴定法。
返滴定法就是先准确地加入一定量过量的标准溶液,使其与试液中的被测物质或固体试样进行反应,待反应完成后,再用另一种标准溶液滴定剩余的标准溶液。
例如,对于上述Al3+的滴定,先加入已知过量的EDTA标准溶液,待Al3+与EDTA反应完成后,剩余的EDTA则利用标准Zn2+、Pb2+或Cu2+溶液返滴定;对于固体CaCO3的滴定,先加入已知过量的HCl标准溶液,待反应完成后,可用标准NaOH溶液返滴定剩余的HCl;对于酸性溶液中Cl–
的滴定,可先加入已知过量的AgNO3标准溶液使Cl–
沉淀完全后,再以三价铁盐作指示剂,用NH4SCN标准溶液返滴定过量的Ag+,出现[Fe(SCN)]2+淡红色即为终点。
置换滴定法
对于某些不能直接滴定的物质,也可以使它先与另一种物质起反应,置换出一定量能被滴定的物质来,然后再用适当的滴定剂进行滴定。这种滴定方法称为置换滴定法。例如硫代硫酸钠不能用来直接滴定重铬酸钾和其他强氧化剂,这是因为在酸性溶液中氧化剂可将S2O32–氧化为S4O62–或SO42–等混合物,没有一定的计量关系。但是,硫代硫酸钠却是一种很好的滴定碘的滴定剂。这样一来,如果在酸性重铬酸钾溶液中加入过量的碘化钾,用重铬酸钾置换出一定量的碘,然后用硫代硫酸钠标准溶液直接滴定碘,计量关系便非常好。实际工作中,就是用这种方法以重铬酸钾标定硫代硫酸钠标准溶液浓度的。
间接滴定法
有些物质虽然不能与滴定剂直接进行化学反应,但可以通过别的化学反应间接测定。
例如高锰酸钾法测定钙就属于间接滴定法。由于Ca2+在溶液中没有可变价态,所以不能直接用氧化还原法滴定。但若先将Ca2+沉淀为CaC2O4,过滤洗涤后用H2SO4溶解,再用KMnO4标准溶液滴定与Ca2+结合的C2O42–,便可间接测定钙的含量。
显然,由于返滴定法、置换滴定法、间接滴定法的应用,大大扩展了滴定分析的应用范围。 滴定液系指已知准确浓度的溶液,它是用来滴定被测物质的。
(一)配制
1.直接法 根据所需滴定液的浓度,计算出基准物质的重量。准确称取并溶解后,置于量瓶中稀释至一定的体积。
如配制滴定液的物质很纯(基准物质),且有恒定的分子式,称取时及配制后性质稳定等,可直接配制,根据基准物质的重量和溶液体积,计算溶液的浓度,但在多数情况是不可能的。
2.间接法 根据所需滴定液的浓度,计算并称取一定重量试剂,溶解或稀释成一定体积,并进行标定,计算滴定液的浓度。
有些物质因吸湿性强,不稳定,常不能准确称量,只能先将物质配制近似浓度的溶液,再以基准物质标定,以求得准确浓度。
(二)标定
标定系指用间接法配制好的滴定液,必须由配制人进行滴定度测定。
(三)标定份数
标定份数系指同一操作者,在同一实验室,用同一测定方法对同一滴定液,在正常和正确的分析操作下进行测定的份数。不得少于3份。
(四)复标
复标系指滴定液经第一人标定后,必须由第二人进行再标定。其标定份数也不得少于3份。
(五)误差限度
1.标定和复标 标定和复标的相对偏差均不得超过0.1%。
2.结果 以标定计算所得平均值和复标计算所得平均值为各自测得值,计算二者的相对偏差,不得超过0.15%。否则应重新标定。
3.结果计算 如果标定与复标结果满足误差限度的要求,则将二者的算术平均值作为结果。
(六)使用期限
滴定液必须规定使用期。除特殊情况另有规定外,一般规定为一到三个月,过期必须复标。出现异常情况必须重新标定。
(七)范围
滴定液浓度的标定值应与名义值相一致,若不一致时,其最大与最小标定值应在名义值的±5%之间。 1. 反应要按一定的化学方程式进行,即有确定的化学计量关系;
2. 反应必须定量进行——反应接近完全(>99.9%);
3. 反应速度要快——有时可通过加热或加入催化剂方法来加快反应速度;
4. 必须有适当的方法确定滴定终点——简便可靠的方法:合适的指示剂。 1. 直接滴定法
2. 反滴定法
3. 置换滴定法
4. 间接滴定法
标准溶液和标准物质
标准溶液:已知准确浓度的溶液
基准物质:能直接配成标准溶液的物质
(一)基准物质须具备的条件
(1)组成恒定:实际组成与化学式符合;
(2)纯度高:一般纯度应在99.5%以上;
(3)性质稳定:保存或称量过程中不分解、不吸湿、不风化、不易被氧化等;
(4)具有较大的摩尔质量:称取量大,称量误差小;
(5)使用条件下易溶于水(或稀酸、稀碱)。 1. 标准溶液浓度大小选择的依据
(1)滴定终点的敏锐程度;
(2)测量标准溶液体积的相对误差;
(3)分析试样的成分和性质;
(4)对分析结果准确度的要求。 (1)直接配制:准确称量一定量的用基准物质,溶解于适量溶剂后定量转入容量瓶中,定容,然后根据称取基准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。
(2)间接配制:先配制成近似浓度,然后再用基准物或标准溶液标定
(标定一般要求至少进行 3~4 次平行测定,相对偏差在 0.1~0.2% 之间) (1)物质的量浓度c;(2)物质的质量浓度
滴定分析误差(一般要求相对误差± 0.1%)
1. 称量误差
每次称量误差:± 0.0001g,一份试样称量误差±0.0002g,
若相对误差±0.1%,则每一份试样的称量至少为0.2g。
2. 量器误差
滴定管读数误差:± 0. 01ml,一份试样量取误差± 0. 02ml,
若相对误差±0.1%,则每一份试样体积量至少为±20 ml
3. 方法误差:主要是终点误差
终点误差——滴定终点与理论终点(化学计量点)不符引起的误差
(1)指示剂不能准确地在化学计量点时改变颜色
(2)标准溶液的加入不可能恰好在指示剂变色时结束:
接近终点时半滴半滴加入 !
(3)指示剂本身会消耗少量标准溶液做空白试验
(4)杂质消耗标准溶液
返滴定法(剩余量滴定,俗称回滴) 当反应较慢或反应物是固体时,加入符合计量关系的滴定剂,反应常常不能立即完成。此时可以先加入一定量过量的滴定剂,使反应加速。等反应完成后,在用另一种标准溶液滴定剩余的滴定剂。这种滴定方式称为返滴定法。
返滴定法主要用于下列情况。
· 采用直接滴定法时,缺乏符合要求的指示剂,或者被测离子对指示剂有封闭作用。
· 被测离子与EDTA的配位速度很慢。
· 被测离子发生水解等副反应,影响测定。
例如Al3+的滴定,由于存在下列问题,故不宜采用直接滴定法。
· Al3+对二甲酚橙等指示剂有封闭作用。
· Al3+与EDTA配位缓慢,需要加过量EDTA并加热煮沸,配位反应才比较完全。
· 在酸度不高时,Al3+水解生成一系列多核氢氧基配合物,如[Al2(H2O)6(OH)3]3+,
[Al3(H2O)6(OH)6]3+等,即便将酸度提高至EDTA滴定Al3+的最高酸度(pH=4.1),仍不能避免多核配合物的形成。铝的多核配合物与EDTA反应缓慢,配位比不恒定,故对滴定不利。
为了避免发生上述问题,可采用返滴定法。为此,可先加入一定量过量的EDTA标准溶液,在pH=3.5时,煮沸溶液。由于此时酸度较大(pH<4.1),故不至于形成多核氢氧基配合物;又因EDTA过量较多,故能使Al3+与EDTA配位完全。配位完全后,调节溶液pH至5~6(此时AlY稳定,也不会重新水解析出多核配合物),加入二甲酚橙,即可顺利地用Zn2+标准溶液进行返滴定。 (1)酸式滴定管(玻塞滴定管)
酸式滴定管的玻璃活塞是固定配合该滴定管的,所以不能任意更换。要注意玻塞是否旋转自如,通常是取出活塞,拭干,在活塞两端沿圆周抹一薄层凡士林作润滑剂(或真空活塞油脂),然后将活塞插入,顶紧,旋转几下使凡士林分布均匀(几乎透明)即可,再在活塞尾端套一橡皮圈,使之固定。注意凡士林不要涂得太多,否则易使活塞中的小孔或滴定管下端管尖堵塞。在使用前应试漏。
一般的滴定液均可用酸式滴定管,但因碱性滴定液常使玻塞与玻孔粘合,以至难以转动,故碱性滴定液宜用碱式滴定管。但碱性滴定液只要使用时间不长,用毕后立即用水冲洗,亦可使用酸式滴定管。
(2)碱式滴定管
碱式滴定管的管端下部连有橡皮管,管内装一玻璃珠控制开关,一般用做碱性滴定液的滴定。其准确度不如酸式滴定管,只要由于橡皮管的弹性会造成液面的变动。具有氧化性的溶液或其他易与橡皮起作用的溶液,如高锰酸钾、碘、硝酸银等不能使用碱式滴定管。在使用前,应检查橡皮管是否破裂或老化及玻璃珠大小是否合适,无渗漏后才可使用。
(3)使用前的准备
a 在装滴定液前,须将滴定管洗净,使水自然沥干(内壁应不挂水珠),先用少量滴定液荡洗三次,(每次约5~10ml),除去残留在管壁和下端管尖内的水,以防装入滴定液被水稀释。
b 滴定液装入滴定管应超过标线刻度零以上,这时滴定管尖端会有气泡,必须排除,否则将造成体积误差。如为酸式滴定管可转动活塞,使溶液的急流逐去气泡;如为碱式滴定管,则可将橡皮管弯曲向上,然后捏开玻珠,气泡即可被溶液排除。
c 最后,再调整溶液的液面至刻度零处,即可进行滴定。 a 滴定管在装满滴定液后,管外壁的溶液要擦干,以免流下或溶液挥发而使管内溶液降温(在夏季影响尤大)。手持滴定管时,也要避免手心紧握装有溶液部分的管壁,以免手温高于室温(尤其在冬季)而使溶液的体积膨胀(特别是在非水溶液滴定时),造成读数误差。
b 使用酸式滴定管时,应将滴定管固定在滴定管夹上,活塞柄向右,左手从中间向右伸出,拇指在管前,食指及中指在管后,三指平行地轻轻拿住活塞柄,无名指及小指向手心弯曲,食指及中指由下向上顶住活塞柄一端,拇指在上面配合动作。在转动时,中指及食指不要伸直,应该微微弯曲,轻轻向左扣住,这样既容易操作,又可防止把活塞顶出。
c 每次滴定须从刻度零开始,以使每次测定结果能抵消滴定管的刻度误差。
d 在装满滴定液后,滴定前“初读”零点,应静置1~2分钟再读一次,如液面读数无改变,仍为零,才能滴定。滴定时不应太快,每秒钟放出3~4滴为宜,更不应成液柱流下,尤其在接近计量点时,更应一滴一滴逐滴加入(在计量点前可适当加快些滴定)。滴定至终点后,须等1~2分钟,使附着在内壁的滴定液流下来以后再读数,如果放出滴定液速度相当慢时,等半分钟后读数亦可,“终读”也至少读两次。
e 滴定管读数可垂直夹在滴定管架上或手持滴定管上端使自由地垂直读取刻度,读数时还应该注意眼睛的位置与液面处在同一水平面上,否则将会引起误差。
读数应该在弯月面下缘最低点,但遇滴定液颜色太深,不能观察下缘时,可以读液面两侧最高点,“初读”与“终读”应用同一标准。
f 为了协助读数,可在滴定管后面衬一“读数卡”(涂有一黑长方形的约4×1.5cm白纸)或用一张黑纸绕滴定管一圈,拉紧,置液面下刻度1分格(0.1ml)处使纸的上缘前后在一水平上;此时,由于反射完全消失,弯月面的液面呈黑色,明显的露出来,读此黑色弯月面下缘最低点。滴定液颜色深而需读两侧最高点时,就可用白纸为“读数卡”。若所用白背蓝线滴定管,其弯月面能使色条变形而成两个相遇一点的尖点,可直接读取尖头所在处的刻度。
g 滴定管有无色、棕色两种,一般需避光的滴定液(如硝酸银滴定液、碘滴定液、高锰酸钾滴定液、亚硝酸钠滴定液、溴滴定液等),需用棕色滴定管。 1.量瓶具有细长的颈和磨口玻塞(亦有塑料塞)的瓶子,塞与瓶应编号配套或用绳子相连接,以免条错,在瓶颈上有环状刻度。量瓶是用来精密配制一定体积的溶液的。
2.向量瓶中加入溶液时,必须注意弯月面最低处要恰与瓶颈上的刻度相切,观察时眼睛位置也应与液面和刻度同水平面上,否则会引起测量体积不准确。量瓶有无色、棕色两种,应注意选用。
3.量瓶是用来精密配制一定体积的溶液的,配好后的溶液如需保存,应转移到试剂瓶中,不要用于贮存溶液。量瓶不能在烘箱中烘烤。 移液管有各种形状,最普通的是中部吹成圆柱形,圆柱形以上及以下为较细的管颈,下部的管颈拉尖,上部的管颈刻有一环状刻度。移液管为精密转移一定体积溶液时用的。
1.使用时,应先将移液管洗净,自然沥干,并用待量取的溶液少许荡洗3次。
2.然后以右手拇指及中指捏住管颈标线以上的地方,将移液管插入供试品溶液液面下约1cm,不应伸入太多,以免管尖外壁粘有溶液过多,也不应伸入太少,以免液面下降后而吸空。这时,左手拿橡皮吸球(一般用60ml洗耳球)轻轻将溶液吸上,眼睛注意正在上升的液面位置,移液管应随容器内液面下降而下降,当液面上升到刻度标线以上约1cm时,迅速用右手食指堵住管口,取出移液管,用滤纸条拭干移液管下端外壁,并使与地面垂直,稍微松开右手食指,使液面缓缓下降,此时视线应平视标线,直到弯月面与标线相切,立即按紧食指,使液体不再流出,并使出口尖端接触容器外壁,以除去尖端外残留溶液。
3.再将移液管移入准备接受溶液的容器中,使其出口尖端接触器壁,使容器微倾斜,而使移液管直立,然后放松右手食指,使溶液自由地顺壁流下,待溶液停止流出后,一般等待15秒钟拿出。
4.注意此时移液管尖端仍残留有一滴液体,不可吹出。 1.刻度吸管是由上而下(或由下而上)刻有容量数字,下端拉尖的圆形玻璃管。用于量取体积不需要十分准确的溶液。
2.刻度吸管有“吹”、“快”两种形式。使用标有“吹”字的刻度吸管时,溶液停止流出后,应将管内剩余的溶液吹出;使用标有“快”字的刻度吸管时,待溶液停止流出后,一般等待15秒钟拿出。
3.量取时,最好选用略大于量取量的刻度吸管,这样溶液可以不放至尖端,而是放到一定的刻度(读数的方法与移液管相同)。 1.一级品 即优级纯,又称保证试剂(符号G.R.),我国产品用绿色标签作为标志,这种试剂纯度很高,适用于精密分析,亦可作基准物质用。
2.二级品 即分析纯,又称分析试剂(符号A.R.),我国产品用红色标签作为标志,纯度较一级品略差,适用于多数分析,如配制滴定液,用于鉴别及杂质检查等。
3.三级品 即化学纯,(符号C.P.),我国产品用蓝色标签作为标志,纯度较二级品相差较多,适用于工矿日常生产分析。
4.四级品 即实验试剂(符号L.R.),杂质含量较高,纯度较低,在分析工作常用辅助试剂(如发生或吸收气体,配制洗液等)。
5.基准试剂 它的纯度相当于或高于保证试剂,通常专用作容量分析的基准物质。称取一定量基准试剂稀释至一定体积,一般可直接得到滴定液,不需标定,基准品如标有实际含量,计算时应加以校正。
6.光谱纯试剂(符号S.P.) 杂质用光谱分析法测不出或杂质含量低于某一限度,这种试剂主要用于光谱分析中。
7.色谱纯试剂 用于色谱分析。
8.生物试剂 用于某些生物实验中。
9.超纯试剂 又称高纯试剂。 1.移液管及刻度吸管一定用橡皮吸球(洗耳球)吸取溶液,不可用嘴吸取。
2.滴定管、量瓶、移液管及刻度吸管均不可用毛刷或其他粗糙物品擦洗内壁,以免造成内壁划痕,容量不准而损坏。每次用毕应及时用自来水冲洗,再用洗衣粉水洗涤(不能用毛刷刷洗),用自来水冲洗干净,再用纯化水冲洗3次,倒挂,自然沥干,不能在烘箱中烘烤。如内壁挂水珠,先用自来水冲洗,沥干后,再用重铬酸钾洗液洗涤,用自来水冲洗干净,再用纯化水冲洗3次,倒挂,自然沥干。
3.需精密量取5、10、20、25、50ml等整数体积的溶液,应选用相应大小的移液管,不能用两个或多个移液管分取相加的方法来精密量取整数体积的溶液。
4.使用同一移液管量取不同浓度溶液时要充分注意荡洗(3次),应先量取较稀的一份,然后量取较浓的。在吸取第一份溶液时,高于标线的距离最好不超过1cm,这样吸取第二份不同浓度的溶液时,可以吸得再高一些荡洗管内壁,以消除第一份的影响。
5.容量仪器(滴定管、量瓶、移液管及刻度吸管等)需校正后再使用,以确保测量体积的准确性。本回答被网友采纳