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北京市一零一中学2013年高中化学竞赛 第19讲 容量分析(包括有效数字的概念)


第 19 讲 容量分析(包括有效数字的概念) 【竞赛要求】 在化学计算和化学实验中正确使用有效数字。定量仪器(天平、量筒、移液管、滴定管、容量瓶等等) 测量数据的有效数字。运算结果的有效数字。常见容量分析的基本概念(被测物、基准物质、标准溶液、 指示剂、滴定反应等) 。酸碱滴定的滴定曲线(酸碱强度、浓度、溶剂极性对滴定突跃影响的定性关系) 。 酸碱滴定指示剂的选择。高锰酸钾、

重铬酸钾、硫代硫酸钠、EDTA 为标准溶液的基本滴定反应。常见容 量分析的基本操作、基本反应及分析结果的计算。容量分析的误差分析。 【知识梳理】 容量分析的基本概念和原理 待测物质中有关组分含量的测定是定量分析要作的工作。测定的化学原理是化学反应: 待测组分 X + 试剂 R = 产物 P 容量分析是通过消耗试剂体积从而知道物质的量,按以上反应的化学计量关系求算待测量的。 作滴定分析时, 将一定体积的待测溶液置于锥形瓶中, 将已知浓度的试剂通过滴定管滴加到锥形瓶中, 当达到滴定终点时,准确读得所加试剂的体积,求得所加试剂的物质的量,从而求出待测组分的物质的量 浓度。也可以倒过来把待测溶液从滴定管中滴入锥形瓶中的标准溶液中。那么,滴定终点如何确定呢?这 是在滴定反应中最为关心的问题——指示剂地选择。滴定终点即指示剂的变色点。由于指示剂的变色点和 化学反应的计量点往往不一致,由此造成的误差称为终点误差或系统误差。 由于滴定分析中要测体积,故把滴定分析又叫容量分析。滴定分析的方法通常有:直接滴定法、返滴 定法、间接滴定法。 二、常见容量分析方法及其应用 (一)酸碱滴定法 1、酸碱滴定法的基本原理 -1 酸碱滴定法是以酸碱反应为基础的滴定分析方法。其中,常用的标准溶液是浓度为 0.1 mol·L 的 HCl 和 NaOH 溶液。 盐酸是由基准物碳酸钠标定的,碳酸钠的量是由称量而来的,标定反应为: Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + CO2↑ NaOH 是用称得的邻苯二甲酸氢钾标定的,反应是: COOH COOK + NaOH = COONa + H O 2 COOK 在酸碱滴定中,最重要的是选择最合适的指示剂来指示滴定终点。为此,必须了解滴定过程中溶液 pH 的变化情况,特别是化学计量点前后一定准确度范围内(如相对误差为 ? 0.1%)溶液 pH 的变化情况。 下面通过实例来说明滴定原理,并说明滴定曲线。 (1)强碱滴定强酸(或强酸滴定强碱) + – 用标准 NaOH 溶液滴定 HCl,滴定反应为:H + OH = H2O 14.00 + – 滴定常数 Kt = 1/Kw = 10 。根据质子条件:[H ] = cHCl + [OH ] - cb (19-1) (19-1)式中 cHCl 为滴定过程中盐酸的浓度,cb 为 NaOH 加入到被滴溶液后的瞬时浓度,cHCl 和 cb 均随 滴定反应的进行而不断变化着,可用滴定分数 a 来衡量滴定反应进行的程度,在酸碱滴定中 c 加入碱的物质的量 c bV总 a = = = b (19-2) 酸起始的物质的量 c HCl V总 c HCl 将 a 代入(19-1)式,并使用[OH ]= – Kt [H+]2 + Kt cHCl (a-1)[H+]-1 = 0 或 1 ,可推导强碱滴定强酸的滴定曲线方程为: K t [H ? ] (19-3) 1 ?c2 ?2 c + [H ] = HCl (1 ? a) ? ? HCl (1 ? a) 2 ? K t?1 ? 2 ? 4 ? ? ? -1 (19-4)

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