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06 第六章 氧化还原滴定法.pptx

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本课件从能斯特方程式与条件电位讲起,分析盐效应、沉淀、配合物与酸效应对条件电位的影响,推导反应完全程度的判据与滴定曲线突跃范围,介绍各类指示剂,随后逐一展开碘量法、高锰酸钾法、亚硝酸钠法及溴酸钾法、重铬酸钾法等应用。

分析化学第六章氧化还原滴定法封面,涵盖条件电位、滴定曲线与碘量法、高锰酸钾法等方法
氧化还原滴定法,指出是以氧化还原反应为基础的滴定分析方法
按所用滴定剂的不同分类可分为:碘量法,指出重铬酸钾法、高锰酸钾法、铈量法等
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第1页:第六章氧化还原滴定法封面

第一节氧化还原滴定法的基本原理

本页源文件提取到的文字较少,内容以公式推导与图示为主,建议对照原课件图片查看。

第2页:氧化还原滴定法

氧化还原滴定法(oxidation-reductiontitration):是以氧化还原反应为基础的滴定分析方法。是一种电子由还原剂转移到氧化剂的反应。氧化还原反应为的实质:

第3页:按所用滴定剂的不同分类可分为:碘量法

按所用滴定剂的不同分类可分为
碘量法、重铬酸钾法、高锰酸钾法、铈量法等。1、机理复杂、往往分步进行。2、常伴有副反应3、反应速度慢氧化反应特点:氧化还原反应的分类:

第4页:一、条件电位及其影响因素(一)条件电位

一、条件电位及其影响因素(一)条件电位(conditional potential)1、能斯特(Nernst)方程式电对的半电池反应:称氧化还原电对,简称电对氧化态还原态a Ox + n eb Red

第5页:对称电对

对称电对
在半电池反应中氧化态与还原态的系数相同例例不对称电对:在半电池反应中氧化态与还原态的系数不相同对称电对与不对称电对

第6页:可逆电对和不可逆电对可逆氧化还原电对

可逆电对和不可逆电对可逆氧化还原电对
指在氧化还原反应的任一瞬间,能按氧化还原半反应所示,迅速地建立起平衡,并且其实际电位与能斯特公式计算所得的理论电位相符,或相差甚小的电对。例如:

第7页:不可逆氧化还原电对

不可逆氧化还原电对
指在氧化还原反应中不能迅速地建立起平衡,并且其实际电位与能斯特公式计算所得的理论电位偏离较大的电对。例如:

第8页:可逆电对电极电位可用Nernst方程式表

可逆电对电极电位可用Nernst方程式表示,若电对半反应电对电极电位表达式为:aOx + n ebRed(25℃)

第9页:根据电对电位可判断

根据电对电位可判断
1)物质的氧化性或还原性的强弱2)氧化还原反应自发进行的方向电对的电位越高,其氧化态的氧化能力越强;电对的电位值越低,其还原态的还原能力越强。高电位电对的氧化态氧化低电位电对的还原态,生成新的还原态和氧化态。

第10页:例:相同条件下

例:相同条件下:Ce4+氧化能力强于Fe3+Fe2+还原能力强于Ce3+反应自发进行的方向:Ce4+氧化Fe2+右左

第11页:参加反应的两个电对的电极电位差越大

参加反应的两个电对的电极电位差越大,反应越完全。(1)固体、溶剂的活度为1mol/L(2)气体以大气压为单位(3)半反应中有其它组分参加,其它组分的活度应包括在Nernst方程式中3)一个氧化还原反应的完全程度2、书写Nernst方程式时注意几点:

第12页:本页计算示例

例:

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第13页:例:计算0.01000mol/

例:计算0.01000mol/LNaCl溶液中电对AgCl/Ag的电极电位(忽略离子强度的影响)。已知,解1:电对AgCl/Ag半电池反应

第14页:解2:电对Ag+/Ag半电池反应

解2:电对Ag+/Ag半电池反应

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第15页:3、条件电极电位为了讨论方便

3、条件电极电位为了讨论方便,我们以下式为例来进行讨论:Ox + n eRed

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第16页:第二:故有:首先

第二:故有
首先:

第17页:条件电位(25℃)

条件电位(25℃)

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第18页:条件电位的定义指在一定条件下

条件电位的定义指在一定条件下,当氧化态和还原态的浓度均为1mol/L(或)时的实际电极电位,它反应了离子强度和其他副反应的影响。只有在离子强度和副反应系数α等条件不变的情况下才为一常数。

第19页:不同介质中Ce4+/Ce3+的条件电位

不同介质中Ce4+/Ce3+的条件电位:下表列出相关数据。

不同介质中Ce⁴⁺/Ce³⁺电对的条件电位(25℃)
介质浓度条件电位(V)
HCl1 mol/L1.28
H2SO40.5 mol/L1.44
HNO31 mol/L1.61
HClO41 mol/L1.70

说明:条件电位通常通过实验获取,反映离子强度与副反应的影响;源文件数值为粘连文本,本表按介质与浓度的对应顺序还原,建议对照原图核对。

第20页:由于往往副反应系数和活度系数不全

由于往往副反应系数和活度系数不全,计算条件电位是比较困难的,通常通过实验而获取。若无相同条件下的条件电位,可借用该电对在相同介质、相近浓度下的条件电位。

第21页:(二)影响条件电位的因素主要包括

(二)影响条件电位的因素主要包括
盐效应酸效应生成沉淀生成配合物

第22页:1、盐效应盐效应

1、盐效应盐效应
指溶液中电解质浓度对条件电位的影响作用。若只考虑盐效应,条件电位为:(25℃)

第23页:(不考虑盐效应)与其它常常存在的副反应相

(不考虑盐效应)与其它常常存在的副反应相比,影响甚小,故盐效应在估算与讨论中常常忽略不计。此时:

第24页:2、生成沉淀氧化态生成沉淀,则增大

2、生成沉淀氧化态生成沉淀,则增大,值减小。还原态生成沉淀,则增大,值增大

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第25页:例如,在氧化还原法中测定Cu2+的含量

例如,在氧化还原法中测定Cu2+的含量,有关的电对为:由于过量的I-与Cu+生成沉淀:

第26页:考虑到副反应作用有:因则

考虑到副反应作用有
因则

第27页:计算过程与结果

则

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第28页:因为在实验条件下Cu2+不发生明显的副反

因为在实验条件下Cu2+不发生明显的副反应,,若[I-]=1mol/L,则:由于CuI的产生,使Cu2+/Cu+电对电位升高,Cu2+的氧化能提高,能够氧化I-

第29页:3、生成配合物从本例中可见

3、生成配合物从本例中可见
若氧化态生成沉淀,电对的条件电位降低;若还原态生成沉淀,则电对的条件电位升高。氧化态生成稳定的配合物,则增大,值减小。还原态生成稳定的配合物,则增大,值增大

第30页:例如,用间接碘量法测定Cu2+时

例如,用间接碘量法测定Cu2+时,反应为若试液中有Fe3+共存时,Fe3+也可以氧化KI生成I2,干扰Cu2+的测定。此时在溶液中加入F-掩蔽Fe3+,使

第31页:假定[F-]=1mol/L,查得β1

假定[F-]=1mol/L,查得β1、β2、β3分别为105.28、109.30、1012.06代入上式=0.0595V<0.54V

第32页:4、酸效应

4、酸效应(1)H+或OH-离子参与反应,酸度的变化直接影响条件电位。(2)氧化态或还原态为多元酸碱,酸度变化影响型体的浓度,改变酸度,也改变条件电位。酸度对条件电位的影响称为酸效应。Cr2O72-+14H++6e 2Cr3++7H2OH3AsO4+2H++2e HAsO2+2H2O

第33页:例:计算25ºC时,当

例:计算25ºC时,当[H+]≈5mol/L或pH≈8.0时,电对H3AsO4/HAsO2的条件电位,并判断在以上两种条件下与电对I2/I-进行反应的方向。解:已知半电池反应:

第34页:

第35页:

第36页:发生的反应为

发生的反应为
[H+]≈5mol/L时计算代入可知:

第37页:当pH≈8.0时发生的反应为

当pH≈8.0时发生的反应为

第38页:不同介质中Fe3+/Fe2+的条件电位

不同介质中Fe3+/Fe2+的条件电位:下表列出相关数据。

不同介质中Fe³⁺/Fe²⁺电对的条件电位
介质浓度条件电位(V)
HClO41 mol/L0.767
HCl0.5 mol/L0.71
H2SO41 mol/L0.68
HCl/H3PO41 mol/L / 0.25 mol/L0.51
H3PO42 mol/L0.46

说明:源文件该页数值与文字粘连,本表按介质、浓度、电位的对应顺序还原,建议对照原课件图片核对。

第39页:二、氧化还原反应进行的程度和速度氧化还原

二、氧化还原反应进行的程度和速度氧化还原反应的程度也是用平衡常数的大小来衡量。氧化还原反应的平衡常数与有关电对的电极电位有关。(一)氧化还原反应进行的程度

第40页:对于反应绝对平衡常数条件平衡常数aOx1

对于反应绝对平衡常数条件平衡常数aOx1+bRed2aRed1+bOx2电对的电极反应及其电位分别为:

第41页:其中,。n

其中,。n:为两半反应电子得失数n1与n2的最小公倍数,即氧化还原反应中的电子转移总数。:此值越大,反应越完全

第42页:推导如下:对于反应两电对半反应为

推导如下:对于反应两电对半反应为:氧化剂电对电位还原剂电对电位aOx1+bRed2aRed1+bOx2

第43页:当反应达到平衡时,即

当反应达到平衡时,即
两边同乘以n1与n2最小公倍数n,整理得:

第44页:要多大才能说反应完全呢?根据滴定分析误差

要多大才能说反应完全呢?根据滴定分析误差小于0.1%的要求(即反应的完全程度为99.9%以上,未作用物应小于0.1%):对于1:1型(即a=b=1)的反应

第45页:当n1=n2=1时,要使反应完全

当n1=n2=1时,要使反应完全,则要求对于1:1型(即a=b=1)的反应当n1=n2=2时,要使反应完全,则要求

第46页:同理:对于1:2型的反应(如a=1

同理
对于1:2型的反应(如a=1,b=2)当n1=2,n2=1时(如a=1,b=2),当误差要求小于0.1%时,反应完全的条件为当n1=4,n2=2时(如a=1,b=2),

第47页:由上推导可知:在同一误差要求下

由上推导可知
在同一误差要求下,得失电子数越多的反应,反应完全要求值越小。可见,无论哪种类型的氧化还原反应,只需取大于0.4V,就能满足滴定分析的要求。

第48页:例:请判断在1mol/L HCl溶液中

例:请判断在1mol/L HCl溶液中,下列反应能否反应完全?解:查表知:可见,该反应可反应完全。

第49页:可见,该反应可反应完全。或者

可见,该反应可反应完全。或者(1
2反应)

第50页:氧化还原反应平衡常数的大小

氧化还原反应平衡常数的大小,可以表示反应进行的程度,但不能说明反应的速度。有许多氧化还原反应,虽然从理论上看可以进行完全,但实际上由于反应速度太慢而几乎觉察不出反应的进行。例如,水溶液中的溶解氧:(二)氧化还原反应进行的速度

第51页:应很容易氧化一些较强的还原剂

应很容易氧化一些较强的还原剂,如但实际上,在水溶液中却有一定的稳定性,说明它与水中溶解氧之间的反应是很慢的。

第52页:氧化还原反应历程复杂,例1、反应历程中

氧化还原反应历程复杂,例1、反应历程中
2、故总反应

第53页:因此,在氧化还原反应中

因此,在氧化还原反应中,不仅要从反应的平衡常数来判断反应的可能性,还要从反应速度来考虑反应的现实性,只有速度快的反应才能用于滴定分析中。影响氧化还原反应速度的因素主要有:一般说来,反应物的浓度愈大,反应速度愈快。对有H+参加的反应,提高溶液的酸度亦可加快反应速度。1、浓度对反应速度的影响

第54页:例如:K2Cr2O7与KI在酸性介质中发

例如
K2Cr2O7与KI在酸性介质中发生的反应:为加快反应速度:1.加入过量的KI2.控制[H+]约1mol/L

第55页:对于多数反应

对于多数反应,升高温度一般可加快反应速度。通常溶液的温度每增高10℃,反应速度可增大2~3倍左右。例如,在酸性溶液中,用KMnO4溶液滴定C2O42-的反应为:2、温度对反应速度的影响75~85℃

第56页:必须注意,对于某些易挥发的物质

必须注意,对于某些易挥发的物质(如碘)或具有还原性的物质(如Sn(II)、Fe(II)等),如将溶液加热会引起挥发损失或易被空气中的氧所氧化,从而引起误差。在这些情况下,就得采用其他方法来提高反应速度。

第57页:3、催化剂对反应速度的影响例:下述反应

3、催化剂对反应速度的影响例
下述反应,加热反应速度仍慢在滴定前加入一些Mn2+作为催化剂,反应即加速。或利用反应本身产生Mn2+作为催化剂,这种反应称为自动催化反应。75~85℃

第58页:诱导作用由于一种反应的进行,诱导另一速率

4.诱导作用由于一种反应的进行,诱导另一速率慢的反应速率加快或本不能进行的反应发生了反应的现象.初级反应诱导反应受诱体诱导体催化剂:分正催化剂和负催化剂正催化剂提高反应速度负催化剂降低反应速度,称阻化剂

第59页:三、氧化还原滴定曲线滴定曲线上的各点的电

三、氧化还原滴定曲线滴定曲线上的各点的电位可以用实验方法测定,对于可逆电对也可以用Nernst公式计算。以滴定剂加入的体积或百分数为横坐标,以相关电对的电位为纵坐标作图,所得曲线称为氧化还原滴定曲线。

第60页:例:滴定剂:Ce

例:滴定剂:Ce(SO4)2c=0.1000mol/L待测液:FeSO4c=0.1000mol/LV=20.00ml介质:1mol/L的H2SO4滴定反应为:Ce4++ Fe2+Ce3++ Fe3+

第61页:平衡常数大,反应完全

平衡常数大,反应完全。

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第62页:1、滴定前电位无法计算2

1、滴定前电位无法计算2、滴定开始至计量点前若,表明尚有0.1%的Fe2+未反应,Fe3+生成99.9%。

第63页:3、化学计量点时两式相加

3、化学计量点时两式相加

第64页:计量点时故

计量点时故

第65页:4、化学计量点后若

4、化学计量点后若,表明Ce4+已过量0.1%。

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第66页:Ce4+滴定Fe2+的电位数据

电位过量的Ce4+剩余的Fe2+加入的Ce4+溶液V%%%毫升数—0.600.620.640.670.680.690.740.800.861.061.261.321.381.421.440.11.010.050.0100.0100.095.090.080.060.050.040.010.01.00.10.05.010.020.040.050.060.090.099.099.9100.0100.1101.0110.0150.0200.00.001.002.004.008.0010.0012.0018.0019.8019.9820.0020.0220.2022.0030.0040.00滴定突跃在1 mol/L H2SO4溶液中,用0.1000 mol/L Ce(SO4)2滴定20.00 mL 0.1000 mol/L Fe2+时,溶液电位变化的情况

Ce⁴⁺滴定Fe²⁺的电位数据表(滴定百分数与电位),数值顺序混乱,建议对照原图人工还原。

第67页:由表可知,滴定百分率为50%处的电位

由表可知,滴定百分率为50%处的电位,等于被测物的电对的条件电位;滴定百分率为200%处的电位,等于滴定剂电对的条件电位值

第68页:0电位/V加入Ce4+溶液的量

0电位/V加入Ce4+溶液的量/%501001502000.500.600.700.800.901.001.101.201.301.401.50计量点突跃范围0.1000mol/LCe4+滴定0.1000mol/LFe2+的滴定曲线(1mol/LH2SO4)

第69页:滴定曲线的特点:1

滴定曲线的特点
1、有滴定突跃存在化学计量点前后0.1%溶液的电位值有一个突变,称为滴定突跃。突跃范围可推导如下:若用滴定剂Ox1滴定待测物Red2:两个相关电对:

第70页:a、计量点前0.1%b

a、计量点前0.1%b、计量点后0.1%c、突跃范围为:~

本页源文件提取到的文字较少,内容以公式推导与图示为主,建议对照原课件图片查看。

第71页:2、计量点时电位=n1/n2=1

2、计量点时电位=n1/n2=1(1)(2)

本页源文件提取到的文字较少,内容以公式推导与图示为主,建议对照原课件图片查看。

第72页:(适用于对称电对)式(1)×n1+式

(适用于对称电对)式(1)×n1+式(2)×n2,得在氧化剂和还原剂两个半反应中,若转移的电子数目相等,即n1=n2,则化学计量点为滴定突跃中点。若n1≠n2,则计量点偏向n值较大的电对一方。

第73页:例如,在1mol/L H2SO4介质中

例如,在1mol/L H2SO4介质中,以Fe3+滴定Sn2+的反应:电池半反应为:

第74页:滴定突跃为0.23~0.50

滴定突跃为0.23~0.50。由于n2>n1,故值偏向于n值较大的一方。计量点前0.1%计量点后0.1%

第75页:影响突跃范围的因素a

影响突跃范围的因素a、与两电对的电位差值大小及半反应电子得失数有关。越大,则滴定突跃范围越大,越易寻找指示剂。b、氧化还原滴定突跃与滴定剂的浓度无关。1.401401201006040200801.000.80.61.20滴定百分数图6-2 Ce4+滴定4种不同还原剂的滴定曲线

第76页:一般时,可用氧化还原指示剂确定终点

一般时,可用氧化还原指示剂确定终点。在时,可用电位法确定终点。当时,不宜进行滴定分析。

第77页:(一)自身指示剂标准溶液或被滴定物质本身

(一)自身指示剂标准溶液或被滴定物质本身有颜色,滴定产物为无色或颜色很浅,滴定时就不必另加指示剂。例如,在高锰酸钾法中,用KMnO4标准溶液作滴定剂测定Na2C2O4,可利用KMnO4自身的紫红色判断终点。四、氧化还原滴定指示剂氧化还原指示剂法常用的指示剂有:

第78页:(二)特殊指示剂能与标准溶液或被滴定物反

(二)特殊指示剂能与标准溶液或被滴定物反应,生成具有特殊颜色的物质,称特殊指示剂。例如,在碘量法中,直链淀粉吸附显蓝色,当被吸附的作用完后蓝色消失。

第79页:(三)氧化还原指示剂颜色甲颜色乙电对电位

(三)氧化还原指示剂颜色甲颜色乙电对电位
氧化还原指剂示剂本身是弱的氧化剂或还原剂。

第80页:氧化还原指示剂的变色点:cIn

氧化还原指示剂的变色点
cIn(Ox)/cIn(Red)=1,即:氧化还原指示剂变色的电位范围是例:邻二氮菲-亚铁[H+]=1mol/L时,

第81页:常用氧化还原指示剂及变色电位

常用的氧化还原指示剂及条件电位、颜色变化颜色变化(V)指示剂还原态氧化态[H+]=1mol/L无色无色无色无色红绿色紫红蓝紫紫红绿蓝浅蓝红色浅蓝0.360.760.840.361.061.001.25靛蓝-磺酸盐二苯胺二苯胺磺酸钠亚甲蓝邻二氮菲-亚铁羊毛罂红5-硝基邻二氮菲亚铁

常用氧化还原指示剂及条件电位、颜色变化表,颜色与数值错位,建议对照原图人工还原。

第82页:氧化还原指示剂的选择原则

氧化还原指示剂的选择原则
1.指示剂的条件电位与滴定反应的化学计量点尽量一致。2.指示剂的变色电位范围应在滴定的电位突跃范围之内。以减小终点误差。注意:终点前后的颜色变化要明显。

第83页:五、滴定前的试样预处理在滴定前使待测组分

五、滴定前的试样预处理在滴定前使待测组分转变为适合滴定的价态的操作,称为滴定前的预处理。进行预处理时所用的氧化剂和还原剂应符合下列条件:1.与待测组分的反应迅速、定量;2.反应具有一定的选择性(最好只与待测组分起反应)

第84页:过量的氧化剂和还原剂易于除去

3.过量的氧化剂和还原剂易于除去。4.与被处理组分的反应速度较快预处理时常用的氧化剂有:预处理时常用的还原剂有:(NH4)2S2O8、KMnO4、H2O2、KIO4、KClO4等。SnCl2、SO2、TiCl3、金属还原剂(锌、铝、铁)等。

第85页:除去过量的氧化剂和还原剂的方法有

除去过量的氧化剂和还原剂的方法有:1.加热分解
如:H2O2,(NH4)2S2O8可通过加热煮沸分解除去。

第86页:过滤:如:固体NaBiO3不溶于水

2.过滤
如:固体NaBiO3不溶于水,可过滤除去。3.利用氧化还原反应:如:测铁矿中Fe%时,使用SnCl2将Fe3+还原为Fe2+后,过量的SnCl2可加入HgCl2除去。

第87页:第二节碘量法

第二节碘量法

本页源文件提取到的文字较少,内容以公式推导与图示为主,建议对照原课件图片查看。

第88页:I-+ 2e 3I-3一

I-+ 2e 3I-3一、碘量法基本的原理碘量法(iodimetry)是利用I2的氧化性和I⁻的还原性进行滴定分析的方法。I2(s) + 2e 2I-它的半电池反应为:常将I2溶解在KI溶液中,使I2以形式存在,增加溶解度,降低挥发程度。

第89页:(一)直接碘量法

(一)直接碘量法(碘滴定法)凡标准电极电位低于的电对,其还原态可用碘标准溶液直接滴定,此方法称为直接碘量法。直接碘量法基本反应:I2(s) + 2e 2I-直接碘量法滴定条件:只能在酸性、中性或弱碱性溶液中进行因pH>9,碘分子会发生歧化反应3I2+6OH-5I-+IO-+3H2O3

第90页:例:钢铁中硫的测定钢铁O2H2O吸收SO

例:钢铁中硫的测定钢铁O2H2O吸收SO2燃烧2I2+SO2+ H2O 2I-+SO42-+2H+

第91页:(二)间接碘量法

(二)间接碘量法(滴定碘法)凡标准电极电位高于的电对,其氧化态可用I-还原,定量置换出I2,置换出的I2用Na2S2O3标准溶液滴定,此方法称为置换碘量法。氧化性物质+KI(过量)I2

第92页:有些还原性物质可与过量的I2标准溶液反应

有些还原性物质可与过量的I2标准溶液反应,待反应完全后,剩余的I2用Na2S2O3标准溶液滴定,此方法称为剩余碘量法或回滴碘量法。还原性物质+ I2(过量)反应完全

第93页:置换碘量法与剩余碘量法统称间接碘量法间接

置换碘量法与剩余碘量法统称间接碘量法间接碘量法滴定反应:若酸性太强则:间接碘量法滴定条件:在中性或弱酸性溶液中进行光

第94页:若在碱性溶液中,则发生

若在碱性溶液中,则发生
间接碘量法的误差主要来源:(1)I2的挥发,(2)I-在酸性溶液中被空气中的O2氧化。

第95页:防止I2挥发的方法

防止I2挥发的方法
(1)加入过量的KI(比理论值大2~3倍);(2)在室温中进行;(3)使用碘瓶,快滴慢摇。

第96页:防止I-被O2氧化的方法

防止I-被O2氧化的方法
(1)降低酸度,以降低I-被O2氧化的速率;(2)防止阳光直射,除去Cu2+、NO2-等催化剂,避免I-加速氧化;(3)使用碘量瓶,滴定前的反应完全后立即滴定,快滴慢摇。

第97页:例:维生素C的含量测定维C分子中烯二醇基

例:维生素C的含量测定维C分子中烯二醇基具还原性,可直接滴定条件:弱酸性(HAc),避光、防热、新鲜煮沸放冷的蒸馏水

第98页:例:漂白粉中有效氯的测定(主要成分

例:漂白粉中有效氯的测定(主要成分:CaCl(OCl)CaCl(OCl)+2H+Ca2++HClO+HClHClO+HCl Cl2+H2OCl2+2KI I2+2KClI2+2S2O32-2I-+S4O62-

第99页:例:卡尔费休法测定微量水Karl

例:卡尔费休法测定微量水Karl Fischer法的基本原理是利用:I2氧化SO2时需定量的水:由于上述反应可逆,要使反应向右进行需加入适当的碱性物质以中和反应生成的酸,采用吡啶可满足此要求。I2+SO2+2H2O 2HI+H2SO4

第100页:I2+SO2+3C5H5N+CH3OH+

I2+SO2+3C5H5N+CH3OH+H2O2C5H5N +C5H5NHIHSO4CH3在此反应中I2可作自身指示剂,但最好使用永停法指示终点。

第101页:碘量法在有机分析中的应用

碘量法在有机分析中的应用。其中有直接碘量法的应用,也有间接碘量法的应用。例如:葡萄糖、甲醛、丙酮和硫脲等的测定。例葡萄糖的含量测定(用剩余回滴法)1.在碱性条件下,加入一定过量的I2标准溶液。相关反应如下:a : I2+ 2OH-IO-+I-+H2O定量,过量

第102页:溶液酸化后,在酸性条件下c

2.溶液酸化后,在酸性条件下c: 3NaIO(剩余)NaIO3+2NaIb:CH2OH(CHOH)4CHO+NaIO+NaOHCH2OH(CHOH)4COONa+NaI+H2ONaIO3+5NaI+3H2SO43I2+3Na2SO4+3H2O3.用Na2S2O3滴定析出的I2I2+2S2O32-2I-+S4O62-

第103页:4、同时取同样量的I2标准溶液作空白试验

4、同时取同样量的I2标准溶液作空白试验2molNa2S2O31molI21/3molNaIO31molNaIO 1mol葡萄糖

第104页:二、碘量法的指示剂1

二、碘量法的指示剂1、I2作自身指示剂2、淀粉指示剂(多用)注意:1)加入时间直接碘量法滴定前加入间接碘量法临近终点时加入。I3-+淀粉(直链)深蓝色吸附物弱酸性常温

第105页:2)温度温度升高

2)温度温度升高,指示剂灵敏度降低3)溶液的酸度pH<2淀粉水解pH>9 I2歧化4)淀粉质量直链淀粉遇I3-变蓝色、灵敏、可逆。支链淀粉遇I3-变紫红色,但不稳定。

第106页:三、碘量法的标准溶液

三、碘量法的标准溶液(一)碘标准溶液的配制与标定1、配制方法—标定法注意:1)加入过量KI,并使溶液中存在过量的KI浓度不低于2%~4%,可增大I2的溶液解度和降低其挥发程度。2)加少量HCl为除去少量的IO3-及中和Na2S2O3标准溶液配制时作稳定剂用的Na2CO3。

第107页:3)避免I2溶液与橡皮等有机物接触

3)避免I2溶液与橡皮等有机物接触。4)过滤,放入棕色瓶中保存2、标定的方法常用基准物:As2O31)在碱性条件下As2O3溶解As2O3+2NaOH 2NaAsO2+H2O2)酸化后,加入NaHCO3使溶液呈弱碱性HAsO2+I2+2H2O H3AsO4+2I-+2H+

第108页:1molAs2O32molAsO2-2

1molAs2O32molAsO2-2molI2无法显示该图片。或采用比较法确定准确浓度:用已知准确浓度的Na2S2O3来滴定。标定好后要注意保存。

第109页:(二)硫代硫酸钠标准溶液的配制与标定1

(二)硫代硫酸钠标准溶液的配制与标定1、配制方法—标定法因Na2S2O3·5H2O晶体容易风化,并含有少量S、S2-、SO32-、CO32-、Cl-等杂质,不能直接配制标准溶液。因下面几方面原因,配好的Na2S2O3浓度不稳定,需放置7~8天,侍浓度稳定后,过滤,标定。

第110页:a、溶于水中的CO2的作用:b

a、溶于水中的CO2的作用
b、细菌作用:c、空气中氧的氧化作用:

第111页:因此1)配制溶液时

因此1)配制溶液时,蒸馏水应新煮沸放冷煮沸的目的是除去水中溶解的CO2和O2,并杀死细菌2)加入少量Na2CO3使溶液呈弱碱性(pH≈9),以抑制细菌的生长。3)配好的溶液置于棕色瓶中放置7~10天,过滤后再标定。4)过一段时间后如发现溶液有混浊,表示有硫析出,应弃去重配或过滤后再标定。

第112页:2、标定方法基准物:K2Cr2O7

2、标定方法基准物
K2Cr2O7、KIO3、KBrO3等。其中以重铬酸钾最常用。采用置换碘量法,以K2Cr2O7作基准物标定Na2S2O3浓度。(1)在酸性条件下置换出I2Cr2O72-+6I-+14H+2Cr3++3I2+7H2O

第113页:2)使用碘量瓶。3)加入过量的KI

2)使用碘量瓶。3)加入过量的KI,加快反应速度。4)室温下进行。防止I2的挥发注意:1)酸度约0.4mol/L,暗处放置10分钟:目的使反应完全,防光照射,减弱I-被空气中O2氧化的速度。

第114页:在弱酸条件下用Na2S2O3滴定置换出的

(2)在弱酸条件下用Na2S2O3滴定置换出的I2注意:1)滴定前要稀释(控制[H+]浓度约0.2mol/L),防止Na2S2O3分解,同时降低Cr3+的浓度,便于终点观察。2)开始轻摇快滴。防I2挥发。

第115页:1molK2Cr2O73molI26

1molK2Cr2O73molI26molNa2S2O33)近终点时加入淀粉指示剂,并大力振摇。防终点迟钝。

第116页:第三节高锰酸钾法

第三节高锰酸钾法

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第117页:一、基本原理高锰酸钾法

一、基本原理高锰酸钾法(potassium permanganatemethod)是以高锰酸钾为标准溶液的氧化还原滴定法。MnO4-+8H++5e Mn2++4H2O强酸性条件:[H+]1~2mol/L时

第118页:KMnO4法滴定条件

KMnO4法滴定条件
控制酸度为1~2mol/L,常用H2SO4,不用HCl及HNO3酸度太高,KMnO4分解;酸度过低,生成MnO2沉淀因HCl具有还原性,HNO3具有氧化性

第119页:高锰酸钾法的应用1)直接滴定法许多还原性

高锰酸钾法的应用1)直接滴定法许多还原性物质,如Fe2+、As(Ⅲ)、Sb(Ⅲ)、H2O2、C2O42-等,可用KMnO4溶液直接滴定。例如:过氧化氢的测定2Mn2++5O2+8H2O2MnO4-+5H2O2+6H+

第120页:例如:原料药中亚铁离子的测定1

例如
原料药中亚铁离子的测定1molKMnO45molFe2+5molFe注意:此法不适合制剂的测定。因KMnO4能与糖浆、淀粉等有机物作用。

第121页:有些氧化性物质不能用KMnO4溶液直接滴

有些氧化性物质不能用KMnO4溶液直接滴定,可用返滴定法。3)间接滴定法某些非氧化还原性物质,不能用KMnO4直接滴定可采用此法。如:测Ca2+Ca2++C2O42-CaC2O4↓过滤,加硫酸溶解沉淀后,再用KMnO4标准溶液滴定生成的H2C2O4。

第122页:二、高锰酸钾法的标准溶液1.配制高锰酸钾

二、高锰酸钾法的标准溶液1.配制高锰酸钾标液方法—标定法高锰酸钾在制备和贮存过程中,常混入少量的MnO2和其他杂质;因此不能直接配制。同时,KMnO4氧化能力很强,能与水中的有机物缓慢发生反应,生成的MnO(OH)2又会促使KMnO4进一步分解,见光则分解的更快。因此,KMnO4溶液不稳定。应此配制KMnO4时应注意:

第123页:1)称取稍多于理论量的KMnO4溶解

1)称取稍多于理论量的KMnO4溶解。2)将配好的溶液加热至沸,并保持微沸1hr,放冷,于棕色试剂瓶中放置2~3天。或用新鲜煮沸放冷的蒸馏水配制,放置7~8天3)用微孔玻璃漏斗过滤。不用滤纸。4)将过滤后的溶液贮存于棕色试剂瓶中,放于暗处,以待标定。

第124页:KMnO4标准溶液的标定基准物质2MnO

2. KMnO4标准溶液的标定基准物质2MnO4-+5C2O42-+16H+2Mn2++10CO2+8H2OAs2O3、H2C2O4∙2H2O、Na2C2O4、纯铁丝、Fe (NH4)2(SO4)2∙6H2O等。最常用的是Na2C2O4,它易于提纯、稳定、不含结晶水,在105℃烘干即可使用。标定反应为:

第125页:为使这个反应能定量地较快进行

为使这个反应能定量地较快进行,应注意以下条件
1)温度70~85℃,t>90℃,2)酸度开始滴定,0.5~1mol/LH2SO4H2C2O4CO2+CO +H2O滴定终了,酸度0.2~0.5mol/LH2SO4。t<60℃,反应速度太慢

第126页:滴定速度开始滴定时,速度要慢

3)滴定速度开始滴定时,速度要慢。4)催化剂若开始滴定时加入锰离子,就可加快最初滴定的速度。5)指示剂出现KMnO4紫红色确定终点。若KMnO4标液很稀,最好采用二苯磺酸钠、1,10-二氮菲-Fe(Ⅱ )等,来确定终点。

第127页:滴定终点粉红色在0.5

6)滴定终点粉红色在0.5~1min内不褪即为终点。因空气中的还原性气体和灰尘都能与高锰酸根缓慢作用。

第128页:第四节亚硝酸钠法

第四节亚硝酸钠法

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第129页:一、亚硝酸钠法的基本原理亚硝酸钠法

一、亚硝酸钠法的基本原理亚硝酸钠法(sodium nitritemethod):以亚硝酸钠为标准溶液的氧化还原滴定法。根据反应类型的不同,又可分为如下两种:

第130页:重氮化滴定法

1.重氮化滴定法(滴定芳伯胺类)2.亚硝基化滴定法(滴定芳仲胺类)NO

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第131页:重氮化滴定应注意以下反应条件

重氮化滴定应注意以下反应条件
1)酸的种类和浓度通常加入HCl,且酸度控制在1mol/L,若酸度过低,则发生如下副反应:若酸度过高,会阻碍芳伯胺的游离,影响重氮化反应的速度。

第132页:2)反应温度与滴定速度温度应在15℃以下

2)反应温度与滴定速度温度应在15℃以下。温度高
HNO2分解与逸失。可采用“快速滴定法”3)苯环上取代基团的影响在苯胺环上:有吸电子基团取代如:-NO2、-SO3H、-COOH等使反应加速;有斥电子基团(-OH、-OR)使反应减慢。

第133页:H2NSO3H

H2NSO3H +NaNO2+2HCl⁻⁺ClHSONN[3二、标准溶液的配制与标定1、配制方法论—标定法配制过程中加入少量Na2CO3作稳定剂,可基本保持三个月内浓度基本不变常用的基准物质是对氨基苯磺酸]+NaCl+2H2O2、标定

第134页:2NO2-+2I-+4H+I2+2NO

2NO2-+2I-+4H+I2+2NO +2H2O三、亚硝酸钠法的指示剂1.外指示剂含氯化锌的KI-淀粉糊或KI-淀粉试纸。近终点时,蘸少许溶液,在外面与指示剂作用。试纸显蓝色为终点。2.内指示剂橙黄Ⅳ-亚甲蓝、中性红、二苯胺3.永停滴定法

第135页:应用示例:+ NaNO2+ 2HCl+

应用示例
+ NaNO2+ 2HCl+ 2H2O + NaCl外指示剂法:KI-淀粉试纸I2遇淀粉变蓝

第136页:第五节其它氧化还原滴定法

第五节其它氧化还原滴定法

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第137页:一、溴酸钾法和溴量法KBrO3是强氧化剂

一、溴酸钾法和溴量法KBrO3是强氧化剂,在酸性溶液中其半反应为:1、溴酸钾法

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第138页:化学计量点后,利用溴的颜色指示终点

化学计量点后,利用溴的颜色指示终点,不够灵敏,通常需在近终点时加入甲基橙或甲基红等含氮酸碱指示剂。化学计量点前:酸性甲基橙红色化学计量点后:Br2的破坏,红色褪去

第139页:2、溴量法以溴的氧化作用和溴代作用为基础

2、溴量法以溴的氧化作用和溴代作用为基础的滴定法。标准溶液:KBrO3-KBr(1:5)混合液(称溴液)在酸性条件下:

第140页:例:测定苯酚含量。在苯酚的试样溶液中

例:测定苯酚含量。在苯酚的试样溶液中,加入一定量过量的KBrO3—KBr标准溶液,酸化后,则KBrO3和KBr作用产生Br2。相关反应如下:1)

第141页:4)Br2

4)Br2(剩余)+2I-I2+2Br-3)+Br+3HBrOHBrBr3Br2OH2)苯酚样品

第142页:取同量的标准溶液做空白实验,反应如下

取同量的标准溶液做空白实验,反应如下
1)Br2+2I-I2+2Br-2)3)

第143页:例:测定不饱和有机化合物醋酸乙烯

例:测定不饱和有机化合物醋酸乙烯。在含醋酸乙烯的酸性溶液中加入定量过量的KBrO3—KBr标准溶液,反应如下:加入过量的KI与剩余的Br2作用,析出的I2用Na2S2O3标准溶液滴定。

第144页:二、重铬酸钾法1、标准溶液:重铬酸钾

二、重铬酸钾法1、标准溶液
重铬酸钾(直接配制)2、测定条件:在酸性溶液中在中性、碱性溶液中会水解,转变为K2CrO4并失去氧化能力。

第145页:重铬酸钾在不同介质中的电位

重铬酸钾在不同介质中的电位:下表列出相关数据。

不同介质中Cr₂O₇²⁻/Cr³⁺电对的条件电位
介质浓度(mol/L)条件电位(V)
HCl1.01.00
H2SO40.50.92
HClO41.01.025

第146页:常用二苯胺磺酸钠和邻苯氨基苯甲酸Cr2O

常用二苯胺磺酸钠和邻苯氨基苯甲酸Cr2O72⁻的还原产物Cr3+呈绿色,且K2Cr2O7本身颜色不是很深,所以使用氧化还原指示剂确定终点。3、指示剂4、重铬酸钾法有如下优点:

第147页:1)容易提纯。K2Cr2O7在140℃

1)容易提纯。K2Cr2O7在140℃~150℃烘干后可作为基准物质,能用直接法配制其标准溶液;2)K2Cr2O7溶液相当稳定。在HCl浓度低于3mol/L及室温下,Cr2O72⁻不会氧化Cl⁻,故可在HCl介质中进行滴定。3)滴定可在盐酸溶液中进行。

第148页:应用重铬酸钾法可测定某些还原性物质

5.应用重铬酸钾法可测定某些还原性物质(如样品中的铁,盐酸小檗碱等药物),也可测定能与Fe3+定量反应生成Fe2+的氧化性物质(如Cu2+、Ti3+等),还可间接测定一些非氧化还原性物质(如Pb2+,Ba2+等)。重铬酸钾法最重要的应用是测定试样中铁的含量

第149页:三、铈量法Ce4++ e

三、铈量法Ce4++ e Ce3+1.标准溶液
硫酸铈铵(直接配制)(也可间接配制,用三氧化二砷、草酸钠、硫酸亚铁等基准物标定。)2.测定条件:在酸性溶液中3.指示剂Ce4+(黄色)灵敏度较差,常用邻二氮菲亚铁

第150页:优点:1)硫酸铈稳定。2)选择性高

4.优点
1)硫酸铈稳定。2)选择性高。3)反应机理简单,副反应少。5.应用直接测定一些金属的低价化合物。例:葡萄糖酸亚铁片,硫酸亚铁片、硫酸亚铁糖浆等中铁的含量。

第151页:标准溶液:用H5IO6

1.标准溶液
用H5IO6、KIO4或NaIO4配制(直接配制)。若间接配制,要标定,加入过量的KI析出的I2用Na2S2O3标准溶液滴定。四、高碘酸钾法

第152页:高碘酸盐在酸性溶液中的主要形式

高碘酸盐在酸性溶液中的主要形式
H5IO6和HIO4H5IO6+H++2e IO3-+3H2O2.测定条件:在酸性溶液中进行3.应用:可测定α-羰基醇,α-羟基醇,α-氨基醇,多羟基醇(如甘露醇、甘油)等有机物

第153页:例:甘露醇

例:甘露醇(M=182.2)的测定精密量取适量甘露醇样品,加高碘酸钠标准溶液,水浴加热使反应完全,加入过量KI溶液,待反应完成后,析出的I2用标准溶液滴定。

第154页:本章小结

小结

  • 几个基本概念:条件电位、自动催化反应、氧化还原指示剂、自身指示剂、特殊指示剂、氧化还原滴定曲线、滴定突跃
  • 条件电位及其影响因素:酸效应、生成配合物、生成沉淀、盐效应。

第155页:氧化还原反应进行的程度

氧化还原反应进行的程度
用条件平衡常数K'(或平衡常数K)来衡量两个电对条件电位差(或)越大、反应过程中得失电子数越多,条件平衡常数K'(或K)就越大,反应向右进行就越完全。

第156页:氧化还原滴定反应定量进行的条件对于1

  • 氧化还原滴定反应定量进行的条件对于1:1型(a=b=1)反应:lgK'≥ 6;对于1:2型(a=1,b=2)反应:lgK'≥9。一般只需取大于0.4V,就能满足滴定分析的要求。
  • 影响氧化还原反应速度的因素:浓度、温度、催化剂。
  • 氧化还原滴定曲线以滴定剂加入的体积或百分数为横坐标,以电对电极电位为纵坐标作图所得曲线。

第157页:化学计量点电位为

  • 化学计量点电位为:
  • 滴定突跃范围:
  • 影响氧化还原滴定突跃的因素:氧化还原滴定突跃大小与浓度无关。反应电对的条件电位差越大,则滴定突跃范围越大。~(适用于)对称电对

第158页:氧化还原指示剂的选择原则

  • 氧化还原指示剂的选择原则:指示剂的变色范围或变色点电位应在滴定电位突跃范围内且有明显的颜色变化。尽量使与滴定反应的接近,以减小误差。
  • 碘量法:碘量法是利用I2的氧化性或I-的还原性进行测定的方法。
  • 直接碘量法:在酸性、中性或弱碱性溶液中测定还原性物质,滴定前加入淀粉指示剂,蓝色出现为终点。

第159页:间接碘量法

间接碘量法
间接碘量法以Na2S2O3为标准溶液在中性或弱酸性溶液滴定氧化性物质与KI反应置换出来的I2(置换碘量法),或还性物质与I2标准溶液反应剩余的I2(剩余碘量法)。近终点加入淀粉指示剂,蓝色消失为终点。滴定反应:

第160页:碘量法的主要误差来源

  • 碘量法的主要误差来源:是I2的挥发和I-被空气中的O2氧化。
  • 防止I2挥发的方法:(1)在配制I2标准溶液或置换I2反应中加入过的KI(理论值的2~3倍);(2)在室温下进行反应和滴定;(3)间接碘量法使用碘量瓶,且快滴慢摇
  • 防止I被空气中O2氧化的方法:(1)降低溶液的酸度,酸度增大会使I被空气中的O2氧化速度加快;

第161页:除去对I-的氧化起催化作用的Cu2+

(2)除去对I-的氧化起催化作用的Cu2+、NO等催化剂;(3)置换I2的反应过程中应密塞避光,析出I2的反应完全后立即滴定。

碘量法常用的标准溶液(1)碘标准溶液:间接配制,常用As2O3基准物标定。(2)硫代硫酸钠标准溶液:间接配制,放置7~8天后,常用K2Cr2O7基准物标定。

第162页:高锰酸钾法标准溶液:高锰酸钾。指示剂

  • 高锰酸钾法标准溶液:高锰酸钾。指示剂:自身指示剂。测定条件:控制在1~2mol/L H2SO4溶液测定还原性物质。
  • 亚硝酸钠法(1)重氮化滴定法:在酸性介质中,用亚硝酸钠标准溶液滴定芳伯胺化合物,发生重氮化反应;(2)亚硝化滴定法:用亚硝酸钠标准溶液滴定芳仲胺化合物,发生亚硝基化反应。

第163页:其它氧化还原滴定法溴酸钾法溴量法重铬酸钾

其它氧化还原滴定法溴酸钾法溴量法重铬酸钾法铈量法高碘酸钾法

本页源文件提取到的文字较少,内容以公式推导与图示为主,建议对照原课件图片查看。

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