滴定分析理论与定量设计性实验额融合

发表时间:2020/6/2   来源:《基层建设》2020年第4期   作者:靳永兰
[导读] 摘要:实践中常用滴定曲线形象地反映滴定分析的进程,它直观地反映了随着滴定挤的加入,试液中的待测组分浓度(活度)的变化情况。
        巴彦淖尔西部铜业有限公司  内蒙古巴彦淖尔市  015000
        摘要:实践中常用滴定曲线形象地反映滴定分析的进程,它直观地反映了随着滴定挤的加入,试液中的待测组分浓度(活度)的变化情况。例如酸碱滴定是溶液中氢离子浓度的变化、络合滴定中待测金属离子浓度的变化等。上述变化在计量点附近是以数量级的程度急剧进行的,以至于滴定曲线的中段近似于垂直线,我们将此种现象称为滴定突跃。滴定突跃现象为进行定量分析提供了依据,滴定突跃的大小反映了滴定反映的完全程度。
        关键词:滴定分析理论;定量设计性实验;融合
        前言
        化工分析的主要任务是定量分析,滴定分析是定量分析的基础和重点,它是根据物质的化学计量关系,通过滴定操作实现定量分析的化学分析方法,是化工专业学生必须掌握的基本技能之一。滴定分析是在酸碱平衡、综合平衡、氧化还原平衡、沉淀平衡等四大溶液平衡理论基础上建立起来的,特点各异。根据所利用的化学反应类型不同,滴定分析可以分为酸碱滴定法、配位滴定法、氧化还原滴定法、沉淀滴定法。
        一、滴定分析法理论
        1.滴定分析的由来
        滴定分析法因其主要操作式滴定而得名,又因为它是以测定溶液的体积为基础的分析方法,因此又称容量分析法。进行滴定分析时先将试样制备成溶液至于容器,通常是锥形瓶之中,在适宜的反应条件下,再将另一种已知其准确浓度的试剂溶液,即标准溶液由滴定管滴加到被测物质溶液中去,直到两者按照一定的化学方程式所表示的计量关系完全反应为止,这时称反应到达化学计量点,简称计量点以sp表示,这一操作过程称为滴定。染后根据滴定反应的化学计量关系、标准溶液的浓度和体积用量,计算出被测组分的含量,这种滴定分析方法称为滴定分析法。一般来说,由于在计量点时的外观并无明显变化,因此还需要加入适当的指示剂,使滴定进行至计量点附近指示剂的颜色发生突变而终止此时成为滴定终点,以ep表示。滴定终点与化学计量点往往并不相同,由此引起测定结果的误差称为终点误差(滴定误差)。
        3.1滴定曲线
        实践中常用滴定曲线形象地反映滴定分析的进程,它直观地反映了随着滴定挤的加入,试液中的待测组分浓度(活度)的变化情况。例如酸碱滴定是溶液中氢离子浓度的变化、络合滴定中待测金属离子浓度的变化等。上述变化在计量点附近是以数量级的程度急剧进行的,以至于滴定曲线的中段近似于垂直线,我们将此种现象称为滴定突跃。滴定突跃现象为进行定量分析提供了依据,滴定突跃的大小反映了滴定反映的完全程度。
        3.2络合滴定理论与设计性实验融合
        络合滴定这一章理论知识主要内容有:(1)副反应及酸效应理论;(2)条件稳定常数理论;(3)络合滴定曲线及酸效应曲线;(4)金属指示剂选择及金属指示剂随酸效应和金属离子效应的变化而变化的问题;(5)准确滴定与分别滴定判别式;(6)络合滴定中酸度的控制问题;(7)终点误差。这一章也有很多设计性实验项目,如“胃舒平药片中Al2O3和MgO含量的测定”,“Bi3+-Fe3+混合液中Bi3+和Fe3+的含量的测定”,“硫酸铝中铝和硫的测定”,“Fe2O3-Al2O3混合物中Fe3+,Al3+含量的测定”,“蛋壳中钙含量测定”等等。如何才能应用络合滴定理论知识来指导这些项目的设计,也需要络合滴定理论与设计性实验融合。
        3.3氧化还原滴定理论与设计性实验融合
        氧化还原滴定跟酸碱滴定、络合滴定类似也有相关的滴定理论,但氧化还原滴定更注重于实际的氧化还原滴定方法的理论原理与应用,主要有高锰酸钾法、重铬酸钾法与碘量法。学生如果能掌握有关的滴定原理,那么也很容易设计出相关的实验来。如“漂白粉中有效氯和总钙量的测定”的设计性实验,这个题目中总钙量的测定可采用络合滴定法,而有效氯测定则采用间接碘量法,其原理就基于漂白粉中的次氯酸盐具有氧化能力,其酸化时放出的氯。


        3.43.标准溶液
        标准溶液是已知其准确浓度的溶液,在对常量和常量组分的定量分析中常用四位有效数字表示,他是滴定分析中进行定量计算的依据之一,无论采取何种滴定方式都是不可缺少的。标准溶液有两种表示方法:物质的量浓度和滴定度。配置标准溶液也有两种方法:直接法和标定法。
        4.条件
        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。
        二、滴定方法
        按照滴定方法分类可分为直接滴定法、间接滴定法、置换滴定法、返滴定法。按照化学性质分类可分为酸碱滴定法、络合滴定法、沉淀滴定法、氧化还原滴定法。
        1.酸碱滴定
        以酸碱中和反应为基础的滴定分析法, 叫酸碱滴定法。一般酸、碱以及能与酸、碱直接或间接发生反应的物质, 几乎都可以利用酸碱滴定法进行测定。在农、林、牧业分析中, 常用酸碱滴定法测定土壤、肥料、果品、饲料等试样的酸碱度, 氮、磷的含量, 农药中游离酸及某些农药的含量等。酸碱滴定法可通过直接或间接的滴定方式测定酸性或碱性物质的含量。H++OH-= H2O例如用盐酸标准溶液直接测定烧碱中NaOH的含量,属于直接滴定法; 用甲醛与铵盐反应, 置换出一定量的较强酸, 再用标准碱溶液进行测定, 通过化学计量关系来计算出铵盐中氮的含量, 这种滴定方式属于间接滴定法。酸碱滴定法中常用的标准溶液是强酸和强碱, 如盐酸、硫酸、氢氧化钠、氢氧化钾等。
        2.络合滴定法
        络合反应广泛应用与分析化学的分离和测定。在水溶液中,金属离子以水合离子的形式存在,在发生络合反应时,络合剂取代了金属离子周围的配位水分子,与之形成具有一定稳定性的络合物,而以络合反应为基础的滴定分析方法称为络合滴定法,主要用于对金属物质含量的测定。
        在络合反应中,提供配位原子的物质称为配体,即络合剂。作为滴定用的络合剂可分为有机和无机两大类。
        3.沉淀滴定法
        沉淀滴定法是依据生成沉淀的反应简历滴定分析法,它是以沉淀溶解平衡为基础的分析方法。虽然形成沉淀的反应众多,但能够用于沉淀分析的却很少,比较有实际意义的是生成难容性银盐的沉淀反应,例如:Ag++cl-=Agcl↓
        利用生成难溶性银盐的沉淀滴定法称为银量法,主要用于测定cl-、Br-、I-、Ag-、及SCN-等离子及其有关的有机化合物。
        4.氧化还原反应
        氧化还原滴定法是建立在氧化还原反应基础上的滴定分析法。氧化还原反应滴定法不仅可以测定具有氧化性或还原性的物质,而且可以测定能与氧化剂或还原剂定量反应生成沉淀的物质。由于氧化还原反应的广泛存在,因此,氧化还原滴定法的应用也十分普遍,可直接或间接测定许多无机物和有机物。
        氧化还原反应与酸碱反应相比较,其特点是反应机理比较复杂,而且反应速率一般较慢, 往往需要加热,因此要创造条件,使它符合滴定分析的基本要求,同时在滴定过程中,必须注意滴定速度与反应速率相适应。根据标准溶液所用氧化剂或还原剂的不同,氧化还原滴定法又有不同的方法,其中最常用的方法是高锰酸钾法和重铬酸钾法,此外,还有碘量法等
        结束语
        滴定分析法是一种简便、快速和应用广泛的定量分析方法,在常量分析中有较高的准确度,而且对无机物和有机物的测定都是非常重要的。因此它在生产实践和科学研究中具有很大的使用价值。
        参考文献:
        [1]刘传银.对比归纳法与滴定分析教学[J].高等函授学报:自然科学版,2000,13(4):50~53.
        [2]赖国松,张海丽.滴定分析学习方法探讨[J].湖北师范学院学报:自然科学版,2005,25(4):105.
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