高考化學(xué)難點(diǎn):四大滴定的基本原理與應(yīng)用!
一、酸堿滴定法
酸堿滴定法是以酸、堿之間質(zhì)子傳遞反應(yīng)為基礎(chǔ)的一種滴定分析法??捎糜跍y定酸、堿和兩性物質(zhì)。其基本反應(yīng)為H++ OH-?= H2O;
也稱中和法,是一種利用酸堿反應(yīng)進(jìn)行容量分析的方法。用酸作滴定劑可以測定堿,用堿作滴定劑可以測定酸,這是一種用途極為廣泛的分析方法。
酸堿滴定法的實際應(yīng)用:混合堿的測定(雙指示劑法)
NaOH ,Na2CO3?,NaHCO3, 判斷由哪兩種組成(定性/定量計算);Na2CO3能否直接滴定,有幾個滴定突躍點(diǎn)以HCl為標(biāo)準(zhǔn)溶液,首先使用酚酞作指示劑,變色時,消耗HCl溶液體積V1,再加入甲基橙指示劑, 繼續(xù)滴定至變色,又消耗 HCl 溶液體積V2, 如圖所示:
實驗結(jié)果與討論:
?(1) 當(dāng) V1>V2?時,混合堿組成:NaOH(V1-V2) ,??Na2CO3(V2)?
?(2) 當(dāng) V1?= V2?時,混合堿組成:Na2CO3?
?(3) 當(dāng) V1<V2?時,混合堿組成:Na2CO3?(V1),NaHCO3?(V2-V1)?
?(4) 當(dāng) V1?=0? 時,混合堿組成:NaHCO3?
?(5) 當(dāng) V2?=0? 時,混合堿組成:NaOH
二、絡(luò)合滴定法
絡(luò)合滴定法是以絡(luò)合反應(yīng)(形成配合物)反應(yīng)為基礎(chǔ)的滴定分析方法,又稱配位滴定。
絡(luò)合反應(yīng)廣泛地應(yīng)用于分析化學(xué)的各種分離與測定中,如許多顯色劑,萃取劑,沉淀劑,掩蔽劑等都是絡(luò)合劑。
絡(luò)合滴定法的實際應(yīng)用:
鹽水中Ca2+、Mg2+含量分析:
(1)鈣離子測定
在pH為12~13的堿性溶液中,以鈣—羧酸為指示劑,用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定樣品,鈣—羧酸為指示劑與鈣離子形成穩(wěn)定性較差的紅色絡(luò)合物,當(dāng)用EDTA溶液滴定時,EDTA即奪取絡(luò)合物中的鈣離子。游離出鈣—羧酸為指示劑的陰離子,溶液由紅色變?yōu)樗{(lán)色終點(diǎn),以下用Na2H2Y代表EDTA其反應(yīng)式如下:
Ca2++ NaH2T →? CaT-?+2H+?+ Na+??
CaT-+ Na2H2Y →?CaY2-?+ 2Na+?+ H+?+ HT2-
(2)鎂離子測定
用緩沖液調(diào)節(jié)試樣的PH值約等到于10,以鉻黑T為指示劑用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定樣品,溶液由紫紅色變?yōu)樗{(lán)色終點(diǎn)。測得鈣鎂離子總量,再從總量中減去鈣離子含量即得鎂離子含量.其反應(yīng)式如下:
Mg2++ 2NaH2T →? MgT-?+Na+?+ 2H?+
Na2H2Y? + MgT?-?→? M gY2-?+ 2Na+?+ H++ HT2-?
Ca2+?+ NaH2T →? CaT-?+ 2H++Na+??
CaT-?+ Na2H2Y→? CaY2-?+ 2Na+?+ H++ HT2-
EDTA與許多金屬離子形成穩(wěn)定程度不同的可溶性絡(luò)合物,在不同溶液與不同的pH值時,應(yīng)用不同的掩蔽劑進(jìn)行直接或間接滴定,故此法叫絡(luò)合滴定。
利用掩蔽法對共存離子進(jìn)行分別測定 :
(1)配位掩蔽法
通過加入一種能與干擾離子生成更穩(wěn)定配合物的試劑。
例:測定鈣、鎂離子時,鐵、鋁離子產(chǎn)生干擾,可采用加入三乙醇胺(能與鐵、鋁離子生成更穩(wěn)定的配合物)來掩蔽干擾離子鐵、鋁離子。
(2)氧化還原掩蔽法
例如:Fe3+干擾Zr2+的測定,加入鹽酸羥胺等還原劑使Fe3+還原生成Fe2+,達(dá)到消除干擾的目的。
(3)沉淀掩蔽法
例如:為消除Mg2+對Ca2+測定的干擾,利用pH≥12時,Mg2+與OH-生成Mg(OH)2沉淀,可消除Mg2+對Ca2+測定的干擾。
三、氧化還原滴定法
氧化還原滴定法是以氧化還原反應(yīng)為基礎(chǔ)的容量分析方法。
它以氧化劑或還原劑為滴定劑,直接滴定一些具有還原性或氧化性的物質(zhì);或者間接滴定一些本身并沒有氧化還原性,但能與某些氧化劑或還原劑起反應(yīng)的物質(zhì)。
氧化還原滴定法的實際應(yīng)用:高考考查頻率很高的是碘量法。
碘量法的特點(diǎn):碘量法是基于I2氧化性及I-的還原性所建立的氧化還原分析法。
I2是較弱的氧化劑,I-是中等強(qiáng)度的還原劑,用I2標(biāo)準(zhǔn)溶液直接滴定還原劑的方法是直接碘量法;利用I-與強(qiáng)氧化劑作用生成定量的I2,再用還原劑標(biāo)準(zhǔn)溶液與I2反應(yīng),測定氧化劑的方法稱為間接碘法,也稱碘量法。
碘量法的基本反應(yīng)是:
?I2?+ 2S2O32-?=? S4O62-+2I-?
該反應(yīng)在中性或弱酸性中進(jìn)行,pH過高,I2會發(fā)生歧化反應(yīng),在強(qiáng)酸性溶液中,Na2S2O3會發(fā)生分解,I-容易被氧化。通常pH<9。
四、沉淀滴定法
沉淀滴定法是利用沉淀反應(yīng)進(jìn)行容量分析的方法。生成沉淀的反應(yīng)很多,但符合容量分析條件的卻很少,沉淀滴定實際上應(yīng)用最多的是銀量法。
沉淀滴定法的實際應(yīng)用:
鹽水中的氯化鈉含量測定:
在中性溶液中,硝酸銀與氯化鈉反應(yīng)生成白色的氯化銀沉淀,當(dāng)氯化鈉反應(yīng)完畢后,硝酸銀立即與鉻酸鉀作用,生成磚紅色的鉻酸銀沉淀。其反應(yīng)式如下:
NaCl+AgNO3? → AgCl↓(白色)+NaNO3
2AgNO3+K2CrO4→ Ag2CrO4?↓(磚紅色)+2KNO3
本法必須控制在中性或微堿性溶液(pH值6.5—10.5)中滴定,在酸性溶液中,由于鉻酸銀溶于酸,使滴定結(jié)果偏高,而在堿性溶液中,銀離子又生成灰黑色氧化銀沉淀,影響滴定和終點(diǎn)的判定。
在滴定過程中,生成的氯化銀沉淀能吸附氯離子,鉻酸銀沉淀將過早地出現(xiàn),因此滴定時必須劇烈震蕩溶液,使吸附的氯離子重新反應(yīng)生成氯化銀沉淀。
佛爾哈德(Volhard)法:直接滴定法(測Ag+)
在酸性介質(zhì)中,鐵銨礬作指示劑,用NH4SCN標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定Ag+,當(dāng)AgSCN 沉淀完全后,過量的 SCN-?與 Fe3+?反應(yīng):
Ag++ SCN-?= AgSCN↓(白色)
Fe3++ SCN-?= FeSCN2+(紅色絡(luò)合物)
五、四大滴定法的異同點(diǎn)
共同點(diǎn):
1、他們都是以消耗計算量的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)來測定被測物質(zhì)含量的。
2、隨著滴定劑的加入,被滴定物質(zhì)的濃度在計量點(diǎn)附近會有突變(突躍),可以用這一突變,或通過這一突變導(dǎo)致指示劑的變色來制定滴定終點(diǎn)。
3、滴定分析終點(diǎn)誤差的定義都可以表示為Et={【(cV)T-(cV)X】/(cV)X}*100%。
4、由于歷史遺留問題四者使用的常數(shù)不同,若都用滴定常數(shù)Kt,可使四種滴定數(shù)學(xué)處理趨于一致。
不同點(diǎn):
1、強(qiáng)酸強(qiáng)堿的滴定產(chǎn)物為水,從滴定未開始到滴定結(jié)束【H20】一直是一個常數(shù),約為55.5mol/L。
2、沉淀滴定有異相生成隨著滴定的進(jìn)行,一旦有沉淀生成他的活度就被制定為1,并且保持不變。
3、絡(luò)合滴定產(chǎn)物ML的濃度在滴定過程中是一變量開始時為0,隨著滴定的進(jìn)行,ML的濃度近線性的增大,直至化學(xué)計量點(diǎn)。
4、最簡單的氧化還原反映的滴定產(chǎn)物有兩種,他們在滴定過程中的濃度變化與絡(luò)合滴定產(chǎn)物ML相似。所以從這一意義上,可把滴定分析分為兩種,一種是滴定產(chǎn)物的濃度為常量的,如強(qiáng)酸強(qiáng)堿滴定、沉淀滴定;一種是產(chǎn)物為變量的,如絡(luò)合和氧化還原滴定。
六、四大滴定法的指示劑指示劑比較
指示劑在分析滴定中是一支神奇的“魔棒”他指示著我們實驗的進(jìn)程,以便使我們知道什么時候開始以及什么時候結(jié)束。
酸堿指示劑:一些有機(jī)弱酸或弱堿,它們的酸式或堿式具有不同的顏色。
金屬指示劑:與酸堿指示劑不同,它不是以指示溶液中H+的濃度變化確定終點(diǎn),而是以指示溶液中金屬離子的濃度變化確定終點(diǎn)。
氧化還原指示劑:一些有機(jī)物隨氧化還原電位變化而改變顏色,從而達(dá)到指示終點(diǎn)的目的。
吸附指示劑:它是沉淀指示劑中的一類特殊指示劑。
指示劑的適用條件:
1、每種酸堿指示劑都有一定的變色范圍。
2、金屬指示劑絡(luò)合物與指示劑的顏色有明顯區(qū)別,終點(diǎn)顏色變化才明顯。金屬指示劑絡(luò)合物穩(wěn)定性應(yīng)比金屬-EDTA絡(luò)合物的穩(wěn)定性要低。
3、氧化還原指示劑是一種通用的指示劑,應(yīng)用比較廣泛。
4、盡量使沉淀表面積大些??