!11(1)直接滴定法(directtitration)凡能满足上述要求的反应,都可用直接滴定法即用标推溶液直接滴定待测物质。直接滴定法是滴定分析中最常用和最基本的滴定方法。但是,有些反应不能完全符合上述要求,因而不能采用直接滴定法。遇到这种情况时,可采用下述儿种方法进行滴定。(2)返滴定法(backtitration)当试液中待测物质与滴定剂反应很慢(如A1+与EDTA的反应),或者用滴定剂直接滴定固体试样(如用HCI液滴定固体CaCO,)时,反应不能立即完成,故不能用直接滴定法进行滴定。此时可先准确地加入过量标准溶液,使与试液中的待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,这种滴定方法称为返滴定法。对于上述A13+的滴定,在加人过量EDTA标准溶液后,剩余的EDTA可用标准Zn?+或Cu+溶液返滴定;对于固体CaCO,的滴定,在加入过量HCI标准溶液并完全反应后,剩余的HCI可用标准NaOH溶液返滴定。有时采用返滴定法是由于某反应没有合适的指示剂。如在酸性溶液中用AgNO.滴定CI",缺乏合适的指示剂,此时可先加过量AgNO标准溶液,再以三价铁盐作指示剂,用NH,SCN标准溶液返滴过量的Ag+,出现[Fe(SCN)2+淡红色即为终点。(3)置换滴定法(replacementtitration)当待测组分所参与的反应不按一定反应式进行或伴有副反应时,不能采用直接滴定法。可先用适当试剂与待测组分反应,使其定量地置换为另一种物质,再用标准溶液滴定这种物质,这种滴定方法称为置换滴定法。例如,Na2S,O,不能用来直接滴定K,Cr2O及其他氧化剂,因为在酸性溶液中这些强氧化剂将S20~氧化为S,O-及SO-等的混合物,反应没有定量关系。但是,NazS,O3却是一种很好的滴定Iz的滴定剂,如果在K,CrzO的酸性溶液中加入过量KI,使KCr20,还原并产生定量I2,即可用NazSO3进行滴定。这种滴定方法常用于以K,CrzO,标定Na2S,O标准溶液的浓度。(4)间接滴定法(indirecttitration)不能与滴定剂直接起反应的物质,有时可以通过另外的化学反应,以滴定法间接进行测定。例如将Ca2+沉淀为CaC,O.后,用HzSO,溶解,再用KMnO标准溶液滴定与Ca2+结合的C,O,从而间接测定Ca"+。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
徐121.7基准物质和标准溶液1.7.1基准物质滴定分析中离不开标准溶液。能用于直接配制标准溶液或标定溶液准确浓度的物质称为基准物质。基准物质应符合下列要求:a.试剂的组成与化学式完全相符,若含结晶水,如H.C.O2H,0,NaB,O·10H,0等,其结晶水的含量均应符合化学式;b,试剂的纯度足够高(质量分数在99.9%以上);C,性质稳定,不易与空气中的O及CO,反应,亦不吸收空气中的水分,d.试剂参加滴定反应时,应按反应式定量进行,没有副反应。常用的基物质有纯金属和纯化合物。如Ag,Cu,Zn,Cd,SiGe,Al,Co,Ni,Fe和NaCl,KCIzOr,NazCO,邻莱二甲酸氢钾,硼砂,AsO3,NaCO,CaC0,等。它们的质量分数一般在99.9%以上,甚至可达99.99%以上。有些超纯试剂和光谱纯试剂的纯度很离,这只说明其中杂质的含放很低而已,并不表明它的主要成分的质量分数在99.9%以上,有时候因为其中含有不定组成的水分和气体杂质,以及试剂本身的组成不固定等原因,使主要成分的质量分数达不到99.9%,这时就不能用作基准物质了。所以,不可随意认定基准物质。1.7.2标准溶液的配制配制标准溶液的方法有以下两种。1.直接法准确称取一定量基准物质,溶解后配成一定体积的溶液,根据物质质量和溶液体积,即可计算出该标准溶液的准确浓度。例如,称取4.903名基准物K,Cr0,用水溶解后,置于1L容量瓶中,用水稀释至刻度,摇匀,即得0.01667molL-1K,CrzO,标准溶液。2.标定法有很多物质不能直接用来配制标准溶液,但可将其先配制成一种近似于所需浓度的溶液,然后用基准物质(或已经用基准物质标定过的标准溶液)来标定它的准确浓度。例如,欲配制0.1mol·L-1HCl标准溶液,先用浓HCI稀释配制成浓度大约是0.1mol·L-1的稀溶液,然后称取一定量的基准物质如硼砂进行标定,或者用已知准确浓度的NaOH标准溶液进行标定,这样便可求得HCI标准溶液的准确浓度
樂13在实际工作中,有时选用与被分析试样组成相似的“标准试样”来标定标准溶液,以消除共存元素的影响。1.8滴定分析中的计算滴定分析法中涉及到一系列的计算问题,如标准溶液的配制和标定,滴定剂和待测定物质之间的计量关系以及分析结果的计算等。1.8.1标准溶液浓度的表示方法标准溶液的浓度通常用物质的量浓度表示。物质B的物质的量浓度,是指单位体积溶液中所含溶质B的物质的量,用符号CB表示(1-2)CB=nB/V式中,ng表示溶液中溶质B的物质的量,其单位为mol或mmol;V为溶液的体积,单位可以为m、dm2等,在分析化学中,最常用的体积单位为L(升)或mL。浓度cB的常用单位为mol·L"。例如,每升溶液中含0.2molNaOH,其浓度表示为cNaOH=0.2mol·L-1,或者记为c(NaOH)=0.2mol·L-1。又如:CNa,co,0.1mol·L-1,即为每升溶液中含 NazCO,0.1 mol。由于物质的量nB的数值取决于基本单元的选择,因此,表示物质的量浓度时,必须指明基本单元。如某硫酸溶液的浓度,由于选择不同的基本单元,其摩尔质量就不同,浓度亦不相同CH,so, =0. 1 molL-1C+H, O,=0. 2 mol-L-1由此得出1CB=20+8其通式为(1-3)CAB-在生产单位的例行分析中,为了简化计算,常用滴定度表示标准溶液的浓度。滴定度是指每毫升滴定剂溶液相当于被测物质的质量(克或毫克)。例如Tre/K.Crgu,,若每毫升KzCr2O,标准溶液恰好能与0.005000gFe2+反应,则可表示为Tre/kaCrg0,=0.005000gmL-1。如果在滴定中消耗该KzCrzO,标准溶液
14:.21.50mL,则被滴定溶液中铁的质量为mre=0.005000gmL-1×21.50mL=0.1075g滴定度与物质的量浓度可以换算。基于K,CrzO,与Fe2+的滴定反应,上例中K,CrzO,的物质的量浓度为TX10°mL.L-=0.01492mol·L1CK,CrO,MeX61.8.2滴定剂与被滴物质之间的计量关系在直接滴定法中,设滴定剂T(标准溶液)与被滴物质B有下列化学反应tT+bB cC+dD式中C和D为滴定产物。当上述滴定反应到达化学计量点时,tmol的T物质恰与bmol的B物质完全作用,生成cmol的C物质和dmol的D物质,即在滴定反应的化学计量点时,滴定剂T的物质的量nT与被测物质B的物质的量之间的反应计量数比(简称计量数比)为nr:nB=t:b6t即或nT(1-4)nBnt6ngt与或去称为反应计量数比。h例如在酸性溶液中,用H2C,O,作为基准物质标定KMnO溶液的浓度时,滴定反应为2MnO,+5C,0-+16H+-2Mn2++10CO,+8H,0即可得出2nkMno,"号nm.Go根据实际滴定反应中滴定剂T物质与待测物B物质之间的反应计量数比,可以方便地进行各种有关滴定分析的计算,本教材提倡采用这一方法。当然,也可以根据等物质的量规则计算。例如上例中,根据反应式,选择KMnO的基本1单元为一KMnO.H.C.O.的基本单元为HzC.O1。由等物质的量规则可得ngkMno, =ntugCo.5nkMno, 2nh,c0
152同样可得出nkMno,nH,Co,5在置换滴定法和间接滴定法中,涉及两个以上的反应,此时应从总的反应中找出实际参加反应的物质的量之间的关系。例如在酸性溶液中以K2Cr2O,为基准物质,标定NazS,O,溶液的浓度时,其中包括了两个反应。首先是在酸性溶液中K,CrzO,与过量的KI反应析出I2(1)Cr20-+61-+14H+2Cra++312+7H20然后用Na2S,O.溶液滴定析出的Iz(2)I2+252021+S.0在反应(1)中,I-被K,Cr2O,氧化为Iz,但在反应(2)中,又被NaaS,O还原为I。因此,实际上总反应相当于K,Cr2O,氧化了Na,S,O3。将反应(2)的系数乘以3,再与反应(1)合并,得到K,CrzO,与NaS2Os的反应计量数比为1:6,即nNogS0.=6nk,Cr20,若按等物质的量规则计算,确定NazSzO,作为基本单元,则K,CrzO,的基本单元为一-K,C2O1。故6nNa S0g =nk, Crno, 6nk, Cr2,1.8.3标准溶液浓度的计算1.直接配制法设基准物质B的魔尔质量为Mz(g.mol-1).质量为me(g),则物质B的物质的量为(1-5a)nB=mg/MB若将其配制成体积为V(L)的标准溶液,它的浓度为ne-mB(1-5b)CB=VuVeM亦可表示为mg一CVBMB。2.标定法设以浓度为cr(mol·L-1)的标准溶液滴定体积Ve(mL)的物质B的溶液。若在化学计量点时,用去标准溶液的体积为V(mL),则滴定剂(标准溶液)和物质B的物质的量分别为