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一、滴定分析方法
滴定分析法又称容量分析法,它是用滴定管将已知准确浓度的标准滴定溶液(也称滴定剂)滴加到一定量的待测物质溶液中,直至两者按确定的化学计量关系恰好反应完全为止,根据滴定消耗标准滴定溶液的体积和浓度、滴定反应的化学计量关系,计算待测物质含量的分析方法。滴定操作见图2-103,标准滴定溶液、指示剂见图2-104。
图2-103 滴定操作
图2-104 标准滴定溶液、指示剂
1.方法分类
根据标准溶液和待测组分间的反应类型的不同,分为以下四类。
(1)酸碱滴定法 以酸碱中和反应为基础的滴定分析方法。
反应实质: H++OH- H2O
(2)配位滴定法 以配位反应为基础的滴定分析方法,也称配位反应。
Mg2+ +Y4-=MgY2- (产物为配合物或配合离子)
Ag++2CN-=[Ag(CN)2]-
(3)氧化还原滴定法 以氧化还原反应为基础的一种滴定分析方法。
(4)沉淀滴定法 以沉淀反应为基础的一种滴定分析方法。
Ag+ +Cl- AgCl↓(白色)
2.对滴定反应的要求
(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)反应速率要快——有时可通过加热或加入催化剂方法来加快反应速率;
(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。
3.滴定分析术语
(1)标准溶液 标准溶液为已知准确浓度的试剂溶液。
(2)标准滴定溶液 标准滴定溶液为已知准确浓度且用于滴定的试剂溶液,又称滴定剂。
(3)滴定 滴定是用滴定管将标准滴定溶液滴加到待测物质溶液中的过程。
(4)滴定反应 在滴定中,标准滴定溶液与待测物质的反应称为滴定反应。
(5)化学计量点 化学计量点是标准滴定溶液与待测物质恰好定量反应完全的一点。
(6)指示剂 在滴定中,通常加入一种辅助试剂,利用其在化学计量点附近颜色的突变来判断化学计量点的到达,此辅助试剂即为指示剂。
(7)滴定终点 在滴定过程中,指示剂颜色(或电位)发生突变即停止滴定的一点称为滴定终点。
(8)滴定误差 滴定终点与化学计量点常常不一致,由此而产生的误差为滴定误差,又称终点误差。终点误差属于方法误差和操作误差,为了减小终点误差,必须选用合适的指示剂,使滴定终点与化学计量点尽可能接近,并能正确判断指示剂颜色的突变,准确确定滴定终点。
二、基准物质
能用于直接配制标准溶液的物质或标定标准溶液准确浓度的物质称基准物质,基准物质必须具备以下条件:
(1)组成与化学式严格相符。若含结晶水,其结晶水的实际含量也应与化学式严格相符,如硼砂Na2B4O7·10H2O。
(2)纯度足够高,一般要求纯度≥99.9%。
(3)性质稳定,见光不分解,不吸潮,不变质等。
(4)参加反应时,按反应式定量进行反应,不发生副反应。
(5)摩尔质量较大,以减少称量误差。
(6)易溶解。
常用的基准物质有纯金属和纯化合物等。基准物质在贮存中会吸潮,吸收二氧化碳,因此用前必须经过烘干或灼烧处理。滴定分析中常用基准物质的干燥条件及应用见附录二。
三、滴定方式
在进行滴定分析时,滴定的方式主要有如下几种。
1.直接滴定法
凡能满足滴定分析要求的反应都可用标准滴定溶液直接滴定被测物质。例如用NaOH标准滴定溶液可直接滴定HAc、HCl、H2SO4等试样;用KMnO4标准滴定溶液可直接滴定等。直接滴定法是最常用和最基本的滴定方式,简便、快速,引入的误差较少。
如果反应不能完全符合上述要求时,则可选择采用下述方式进行滴定。
2.返滴定法
返滴定法(又称回滴法)是在待测试液中准确加入适当过量的标准溶液,待反应完全后,再用另一种标准溶液返滴剩余的第一种标准溶液,从而测定待测组分的含量。这种滴定方式主要用于滴定反应速率较慢或反应物是固体,加入符合计量关系的标准滴定溶液后,反应常常不能立即完成的情况。例如,Al3+与EDTA(一种配位剂)溶液反应速率慢,不能直接滴定,可采用返滴定法。即在一定的pH条件下,于待测的Al3+试液中加入过量的EDTA溶液,加热促使反应完全。然后再用另外的标准锌溶液返滴剩余的EDTA溶液,从而计算出试样中铝的含量。
有时返滴定法也可用于没有合适指示剂的情况,如用AgNO3标准溶液滴定Cl-,缺乏合适指示剂。此时,可加入一定量过量的AgNO3标准溶液使Cl-沉淀完全,再用NH4SCN标准滴定溶液返滴过量的Ag+,以Fe3+为指示剂,出现[Fe(SCN)]2+淡红色为终点。
3.置换滴定法
置换滴定法是先加入适当的试剂与待测组分定量反应,生成另一种可滴定的物质,再利用标准溶液滴定反应产物,然后由滴定剂的消耗量、反应生成的物质与待测组分等物质的量的关系计算出待测组分的含量。这种滴定方式主要用于因滴定反应没有定量关系或伴有副反应而无法直接滴定的测定。例如,用K2Cr2O7标定Na2S2O3溶液的浓度时,就是以一定量的K2Cr2O7在酸性溶液中与过量的KI作用,析出相当量的I2,以淀粉为指示剂,用Na2S2O3溶液滴定析出的I2,进而求得Na2S2O3溶液的浓度。
4.间接滴定法
某些待测组分不能直接与滴定剂反应,但可通过其它的化学反应,间接测定其含量。例如,溶液中Ca2+几乎不发生氧化还原反应,但利用它与作用形成CaC2O4沉淀,过滤洗净后,加入H2SO4使其溶解,用KMnO4标准滴定溶液滴定,就可间接测定Ca2+含量。