滴定终点的确定PPT课件

1、滴定终点的确定 滴定终点的确定方法滴定终点的确定方法 指示剂指示滴定终点的缺陷：指示剂指示滴定终点的缺陷： 有的指示剂颜色变化不敏锐；有的指示剂颜色变化不敏锐； 指示剂的变色范围和化学计量点相偏离；指示剂的变色范围和化学计量点相偏离； 只能指示滴定的终点而不能指示滴定的全只能指示滴定的终点而不能指示滴定的全 部过程等。部过程等。 如果在有机溶液中进行滴定，指示剂的选如果在有机溶液中进行滴定，指示剂的选 择范围就十分有限。择范围就十分有限。 用电分析方法能准确指示滴定终点，用电分析方法能准确指示滴定终点， 且适用于所有的滴定分析法。具体可分为且适用于所有的滴定分析法。具体可分为 电流法、电压法和

2、电导法。电流法、电压法和电导法。 滴定终点的确定 电流法：电流法：控制指示电极系统的电压控制指示电极系统的电压（相对于参比（相对于参比 电极或两指示电极之间的电位差）为恒定值，记电极或两指示电极之间的电位差）为恒定值，记 录滴定过程中电流对滴定剂体积的变化曲线。录滴定过程中电流对滴定剂体积的变化曲线。 分为分为单指示电极单指示电极（另一电极为参比电极）（另一电极为参比电极）电流法电流法 和和双指示电极电流法双指示电极电流法； 电压法电压法：在近似于开路或给指示电极：在近似于开路或给指示电极施加一个小施加一个小 的恒定电流值的恒定电流值，记录滴定过程中电池的电动势值，记录滴定过程中电池的电动势值

3、 （即两电极的电位差）对滴定剂体积的变化曲线。（即两电极的电位差）对滴定剂体积的变化曲线。 分为分为单指示电极单指示电极（另一电极为参比电极）（另一电极为参比电极）电压法电压法 （电位滴定法）（电位滴定法）和和双指示电极电压法双指示电极电压法。 滴定终点的确定 一、单指示电极电流法一、单指示电极电流法 1. Ce4+滴定滴定Fe2 ： ： a=0，只有，只有Fe2+ a=1，只有，只有Fe3+ 还原波还原波 氧化波氧化波 滴定终点的确定 用用CeCe4+ 4+滴定 滴定FeFe2+ 2+时 时, , 控制指示电极的电控制指示电极的电 位在位在E El l处，处，E El l比比 E El/2

4、l/2（ （FeFe3+ 3+, , Fe Fe2+ 2+） ） 正，比正，比 E El/2 l/2（ （CeCe4+ 4+, , CeCe3+ 3+）负 ）负 。 阳极电流从大变小，阳极电流从大变小， 在滴定终点时变为在滴定终点时变为 零。终点以后，电零。终点以后，电 流将变为阴极电流流将变为阴极电流。 过量越多，过量越多，i i阴 阴越大。 越大。 i i阳 阳： ： FeFe2+ 2+ - e Fe - e Fe3+ 3+ i i阴 阴： ： CeCe4+ 4+ + e Ce + e Ce3+ 3+ 滴定终点的确定 2. K2. K2 2CrCr2 2O O7 72- 2-滴定 滴定Pb

5、Pb2+ 2+ 滴定反应：滴定反应：PbPb2+ 2+ + Cr + Cr2 2O O7 72- 2- PbCr PbCr2 2O O7 7 控制控制 指示电指示电 极的电极的电 位在位在不不 同的电同的电 位值位值， E1或或 E2， 得到不得到不 同形状同形状 的滴定的滴定 曲线。曲线。 E1：过量的铬（：过量的铬（ VI ）不在电极上反应，电流值维持不变）不在电极上反应，电流值维持不变 E2：过量的铬（：过量的铬（ VI ）在电极上还原，记录到逐渐变大的铬）在电极上还原，记录到逐渐变大的铬 （ VI ）还原电流值）还原电流值 滴定终点的确定 二、双指示电极电流法二、双指示电极电流法 当两

6、个指示电极的电位差保持不变时，由 于它们在同一电流回路中，所以它们的电 流值将大小相等，方向相反。 在Ce4+滴定滴定Fe2+的的图 18 一 13 中，如果 电位差 u 保持不变（图18 一 16 ) ， 而同时让电流i阴 = i阳（若两个指示电极 性质完全一样），记录滴定过程中电流与 滴定分数（ a ）的关系，则可以得到如 图 18 一 17A 所示的滴定曲线。 滴定终点的确定 a 0.5 a 0.5 ：电流逐渐上升，：电流逐渐上升， 在一个指示电极上：在一个指示电极上： FeFe3+ 3+ + e Fe + e Fe2+ 2+ ， ， 而在另一个电极上而在另一个电极上 FeFe2+ 2+

7、 - e Fe - e Fe3+ 3+， ， 由于这时由于这时FeFe3+ 3+ FeFe2+ 2+ ，则 ，则 电极反应速度取决于电极反应速度取决于FeFe3+ 3+还原为 还原为 FeFe2+ 2+的速度。 的速度。 0 . 5 a 1 a 1 ：电极反应速度取决于：电极反应速度取决于 CeCe4+ 4+还原为 还原为 CeCe3+ 3+的速度。滴定 的速度。滴定 剂剂 CeCe4+ 4+的过量， 的过量，CeCe4+ 4+越来越 越来越 大，则电极反应速度越来越快，大，则电极反应速度越来越快， 电流也就越来越大。电流也就越来越大。 如图如图 A A 所示。所示。A的电极反应？的电极反应？

8、 滴定终点的确定 例如：库仑滴定法测定例如：库仑滴定法测定Na2S2O3溶液的浓度。溶液的浓度。 用双指示电极电流法确定滴定终点。用双指示电极电流法确定滴定终点。 滴定反应：滴定反应：I I2 2 + 2 S + 2 S2 2O O3 32 - 2 -= 2I = 2I- - + S + S4 4O O6 62- 2- 阴极：阴极：2 H2 H2 2O + 2e = HO + 2e = H2 2 + 2OH + 2OH- - 阳极阳极: 2I: 2I- - - 2e = I - 2e = I2 2 终点确定原理：终点确定原理： “永停法永停法” 电解产生的电解产生的I I2 2滴定滴定NaNa

9、2 2S S2 2O O3 3溶液：溶液： 滴定终点的确定 两个指示电极上的两个指示电极上的电流大小相等电流大小相等且且 保持不变，但方向相反保持不变，但方向相反。如图。如图 18 一一 17 中，当电流大小维持在中，当电流大小维持在 i 时，记录两个时，记录两个 指示电极上的电位，可以分别得到图指示电极上的电位，可以分别得到图 18 一一 18 ( a ）中曲线）中曲线 A 和和 C ，曲线，曲线 B 则相则相 当于是当于是单指示电极电压法单指示电极电压法中的滴定曲线。中的滴定曲线。 记录两个指示电极上的电位差，所得到记录两个指示电极上的电位差，所得到 滴定曲线则如图滴定曲线则如图 18 一

10、一 18 ( b ）所示。）所示。 三、双指示电极电压法三、双指示电极电压法 滴定终点的确定 电流大小维持在电流大小维持在 i 时，记时，记 录两个指示电极上的电位，录两个指示电极上的电位， 可以分别得到曲线可以分别得到曲线 A 和和 C ，曲线，曲线 B 相当于是单指相当于是单指 示电极电压法中的滴定曲示电极电压法中的滴定曲 线。线。 记录两个指示电极上记录两个指示电极上 的电位差，所得到滴的电位差，所得到滴 定曲线则如图定曲线则如图 ( b ） 所示。所示。 滴定终点的确定 滴定终点的确定 15-15-115-15-1 令CAe、CA 分别代表物质A在滴汞电极表面和在溶液 中的浓度， CB

11、e代表物质B在滴汞电极表面附近溶液 中的浓度，或B在汞齐中的浓度。A、B分别为物质 A或B的活度系数。滴汞电极的电位Ede为： 简单金属离子的波方程式 A为可还原物质， B为还原产物，对于滴汞电极上 的可逆反应： A +ne- + Hg +nH+ = B（Hg） H n BeB AeA de lna nF RT C C ln nF RT EE （1） 已知：-id=KACA，（15-21），”-”表示还原电流。未达到极 限电流前，CAe0，所以，-i = kA（CA-CAe）（2）， 即 CAe=（-id+i）/kA （ 3 ） 滴定终点的确定 当i =1/2 id时，Ede =E 1/2 称

12、之为半波电位。所以， i i nF RT EE i ln d de （ 6 ） 但CBe = -i/kB ， （ 4 ） ，所以 H n a nF RT i i nF RT EEln i k k ln d AB BA 0 ）（ （ 5 ） kA= 607 n Ds 1/2 qm 2/3 t 1/6 ，kB= 607 n DH 1/2 qm 2/3 t 1/6 式中 Ds为金属离子在溶液中的扩散系数， DH为金属 在汞齐中的扩散系数。在确定的实验条件下，E0、A、 B、kA、kB都是常数，合并为E，因此 H n a nF RT nF RT EEln k k ln AB BA 0 ）（ （ 7 ）

13、 15-15-215-15-2 滴定终点的确定 苯醌还原为苯酚的极谱波方程式为： i ln d 2/1de i i nF RT EE 0 k k ln lnE AB BA 0 2/1 ）（因为 nF RT a nF RT EE H n ).)(042.0244.0286.0 )(286.010lg0592.0699.0 lnE 7 0 2/1 SCEvsv v a nF RT E H n 当pH=7.0时，E1/2为： 15-15-315-15-3 注：E0=0.699v，应为vsNHE，题目有误，查电化学 方法原理和应用，附录C。作者：美阿伦.J.巴德等， 邵元华等译，化学工业出版社，200

14、5.5第二版 滴定终点的确定 简单金属离子还原波的极谱波方程式为简单金属离子还原波的极谱波方程式为： 15-16 金属络合物的极谱波方程式 实际分析时，金属离子常常以络离子的形式存在。 考虑金属的络合作用时， 式中 E0为标准电极电位， Kc 为络合物的不稳定常数，DMx为 络离子在溶液中的扩散系数，DH 为金属在汞齐中的扩散系数 ， p为络合物的配合比，cx为络合剂的浓度（其浓度远大于Mn+的 浓度，可视为一恒定值）。 i ln d 2/1de i i nF RT EE （ 15-24 ） i -i i ln nF RT lnlnln d 2/1 2/1 0 de Xc H MX c nF

15、RT pK nF RT D D nF RT EE （15-26） 滴定终点的确定 由此可得络合物的极谱波方程式： i ln)( d 2/1 i i nF RT EE cde（15-28） 当i=id/2时，即为络合物极谱波的半波电位（E1/2）C： 可以看出，络离子的半波电位比简单金属离子的 要负，当络离子越稳定，即 Kc 越小，或络合剂浓 度越大时，半波电位越负。 Xc Xc H MX c c nF RT pK nF RT E c nF RT pK nF RT D D nF RT EE lnln lnlnln)( 2 1 2/1 2/1 0 2/1 ( 15-27 ) 滴定终点的确定 例例2

16、. 2. 某一溶液中含某一溶液中含KBrKBr和和KIKI溶度均为溶度均为0.1mol/L0.1mol/L，将，将 溶液放入带有溶液放入带有PtPt电极的多孔磁杯内，将杯再放在一电极的多孔磁杯内，将杯再放在一 个较大的器皿中，器皿内有一个较大的器皿中，器皿内有一ZnZn电极和大量的电极和大量的 0.1mol/L0.1mol/L的的ZnClZnCl2 2溶液，设溶液，设H H2 2气在气在ZnZn上的析出过电位上的析出过电位 是是0.70v0.70v，O O2 2气在气在PtPt电极上析出过电位是电极上析出过电位是0.45v(0.45v(不考不考 虑液接电位，虑液接电位，ZnZn、I I2 2和

17、和BrBr2 2的析出过电位很小，可忽的析出过电位很小，可忽 略略) )。问：。问： （1 1）分别计算阴极和阳极析出物质的电位。）分别计算阴极和阳极析出物质的电位。 (2)(2)析出析出9999的的I I2 2时所需的外加电压是多少时所需的外加电压是多少? ? (3) (3)析出析出9999的的BrBr2 2时所需的外加电压是多少时所需的外加电压是多少? ? (4) (4)当开始析出当开始析出O O2 2气时，溶液中气时，溶液中BrBr- -离子的浓度为多离子的浓度为多 少少?(?(均以浓度代替活度均以浓度代替活度) ) 滴定终点的确定 解解（1）分别计算阴极和阳极析出物质的电位）分别计算阴

18、极和阳极析出物质的电位 : : 在阴极上：在阴极上：E EZn Zn= E = E0 0(Zn(Zn2+ 2+/Zn)+0.059/2 lga /Zn)+0.059/2 lgaZn2+ Zn2+ = -0.763 + 0.059/2 lg0.1 = -0.793v = -0.763 + 0.059/2 lg0.1 = -0.793v E EH2 H2= E = E0 0(H(H+ +/H/H2 2)+0.059 lg(a)+0.059 lg(aH H+/P+/PH2 H2) - ) -H2 H2 = 0 + 0.059lg10 = 0 + 0.059lg10-7 -7 -0.70 = -1.1

19、14 v -0.70 = -1.114 v 在阴极上发生还原反应的是在阴极上发生还原反应的是Zn, Zn, 电极上析出电极上析出ZnZn。 在阳极上在阳极上: E EI2/I- = E= E0 0( (I2/I-) - 0.059/2 lga) - 0.059/2 lga2 2I-） = 0.536 - 0.059 lg0.1 = 0.595v= 0.536 - 0.059 lg0.1 = 0.595v E EBr2/Br- = E= E0 0( (Br2/Br-) - 0.059/2 lga) - 0.059/2 lga2 2Br- = 1.065 - 0.059 lg0.1 = 1.125

20、v = 1.065 - 0.059 lg0.1 = 1.125v O24H+4e2H2O E EO2/H2O = E= E0 0( (O2/H2O) + 0.059/4 lga) + 0.059/4 lga4 4H+ O2 O2 = 1.229 + 0.059 lg10 = 1.229 + 0.059 lg10-7 -7 + 0.45 = 1.266v + 0.45 = 1.266v 在阳极上在阳极上I2先析出，先析出，Br2次之，最后析出次之，最后析出O2。 例2-2 滴定终点的确定 解解(2)(2)析出析出99的的I2时所需的外加电压是多少时所需的外加电压是多少? 当已析出当已析出9999

21、I I2 2时，阳极电位是时，阳极电位是 E EI2/I- I2/I- = E = E0 0(I2/I-)- 0.059/2 lga(I2/I-)- 0.059/2 lga2 2I- I- = 0.536 - 0.059 lg(0.1x0.01) = 0.536 - 0.059 lg(0.1x0.01) = 0.713V = 0.713V 已知阴极析出已知阴极析出ZnZn的电位的电位Ezn = -0.793VEzn = -0.793V 外加电压外加电压 E = EE = EI2 I2-E -EZn Zn = 0.713-(-0.793) = 1.506v = 0.713-(-0.793) = 1.506v 例2-3 滴定终点