化学分析法专业基础知识

1、依据依据劳动和社会保障部劳动和社会保障部 制定的制定的国家职业标准国家职业标准要求编写要求编写 通过本章学习，应掌握酸碱滴定法、氧化还原滴定法、配位滴定法、沉淀滴定法及重量分析法的基本原理并能应用。熟悉化学分离法的原理并能应用。 在酸碱滴定中，最重要的是要了解滴定过程中溶液pH值的变化规律，并根据pH值的变化规律选择合适的指示剂来确定滴定终点，然后通过计算求出待测组分的含量。 酸的浓度和酸度是两个不同的概念，酸度是指溶液中H+离子的浓度（准确地说是H+离子的活度），常用pH值来表示。酸的浓度又叫酸的分析浓度，它是指1 L溶液中所含某种酸的物质的量，即总浓度，它包括未离解和已离解酸的浓度。1强酸

2、或强碱溶液2一元弱酸（碱）溶液3多元弱酸（碱）溶液1缓冲溶液 缓冲溶液是一种能对溶液的酸度起稳定作用的溶液。也就是使溶液的pH值不因外加少量酸、碱或被稀释而发生显著变化。2缓冲容量和缓冲范围 用酸碱滴定法测定物质含量时，滴定过程中发生的化学反应外观上一般是没有变化的，通常需要利用酸碱指示剂颜色的改变来指示滴定终点的到达。1酸碱指示剂的变色原理及变色范围（1）指示剂的变色原（2）指示剂的变色范围 为了说明指示剂颜色的变化与酸度的关系，现以HIn代表指示剂的酸式色型，In 代表指示剂的碱式色型，在溶液中存在如下平衡：（3）常用的酸碱指示剂及其配制2混合指示剂1强碱（酸）滴定强酸（碱）图1 1 01

3、000mol/L NaOH溶液滴定2000mL 01000mol/L HCl溶液的滴定曲线图1 2 不同浓度NaOH溶液滴定不同浓度HCl溶液的滴定曲线2强碱（酸）滴定一元弱酸图 1 3 NaOH溶液滴定不同强度弱酸溶液的滴定曲线3多元酸（碱）的滴定图1 4NaOH溶液滴定H3PO4溶液的滴定曲线图1 5HCl溶液滴定Na2CO3溶液的滴定曲线 酸碱滴定法是滴定分析中应用最广的方法之一，也是无机物定量分析中最基本的方法。例如食醋中总酸量的测定、工业硫酸纯度的测定、氨水中氨含量的测定、纯碱总碱度的测定、烧碱中NaOH和 Na2CO3含量的测定、天然水中总碱度以及土壤、肥料中氮与磷含量的测定等等，

4、都可用酸碱滴定法来测定。1工业硫酸纯度的测定（GB/T 5342002）2混合碱的分析 NaOH俗称烧碱，在生产和贮藏过程中，因吸收空气中的CO2而产生部分Na2CO3，测定烧碱中的NaOH和Na2CO3含量，可采用双指示剂法。1)NaOH 标准滴定溶液的配制和标定（详见第四章第二节）。2)HCl标准滴定溶液的配制和标定（详见第四章第二节）。配位滴定法是利用形成配合物的反应为基础的滴定分析方法。1EDTA的性质2EDTA与金属离子形成的配合物 EDTA分子中含有两个氨氮和四个羧氧，一共有六个结合能力很强的配位原子，能和大多数金属离子形成稳定的配合物。EDTA与金属离子的配位反应有以下特点：ED

5、TA与金属离子的配位反应有以下特点：1）EDTA与不同价态的金属离子形成配合物时，一般情况下配合比是1:1，化学计量关系简单。2）配合物的稳定性高。EDTA与大多数金属离子形成多个五员环的螯合物，具有较高的稳定性。3）大多数金属离子与EDTA形成配合物的反应速度很快（瞬间生成），符合滴定要求。4）EDTA的金属配合物易溶于水，与无色金属离子所形成的配合物都是无色的，与有色金属离子则形成颜色更深的配合物。1配合物的稳定常数EDTA与金属离子形成11 型配合物的通式可简写为:2酸效应和酸效应曲线从酸效应曲线上也可查得不同pH下的lg值。图1 6 EDTA的酸效应曲线3EDTA配合物的条件稳定常数

6、前面已经讨论了EDTA与金属离子所形成配合物的稳定常数KMY越大，表示配位反应进行完全的趋势越大，生成的配合物MY就越稳定。必须指出：在配位滴定中，要全面考虑酸度对配位滴定的影响。过高的pH值会使某些金属离子水解生成氢氧化物沉淀而降低金属离子的浓度。例如滴定Mg2+时要求溶液的pH12，否则会产生Mg（OH）2沉淀。任何金属离子的配位滴定都要求控制在一定酸度范围内进行。此外，配位反应本身会释放出H+离子，使溶液的酸度升高，为此在配位滴定时，总要加入一定量pH缓冲溶液，以保持溶液的酸度基本稳定不变。1配位滴定曲线 滴定过程中随着EDTA标准滴定溶液的滴入，溶液中金属离子的浓度不断减小。由于金属离

7、子浓度一般较小（10-2mol/L），常用pMpM=-lgc（M）来表示，滴定到达化学计量点时，pM将发生突变，可利用适当方法指示。利用滴定过程中pM随滴定剂EDTA滴入量的变化而变化的关系来绘制成曲线，该曲线称为配位滴定曲线。图1 7表示在不同pH值下，用c（EDTA）=001mol/L EDTA标准滴定溶液滴定c（Ca2+）=001 mol/L Ca2+离子溶液时，滴定过程中Ca2+离子浓度随EDTA加入量的变化而变化的情况。图1 7 不同pH值时用c（EDTA）=001 mol/L溶液滴定 c（Ca2+）001mol/L离子的滴定曲线2单一金属离子滴定可行性的判断和酸度的选择2常用的金属

8、离子指示剂及其配制方法1控制溶液的酸度2掩蔽和解蔽（1）常用的掩蔽法1)配位掩蔽法2)氧化还原掩蔽法3)沉淀掩蔽法（2）解蔽1EDTA标准溶液的配制2EDTA标准滴定溶液的标定1水的硬度测定2铝盐中铝含量的测定3铜合金中锌含量的测定4铅、铋含量的连续测定 氧化还原滴定法是以氧化还原反应为基础的滴定分析方法。通常根据所用氧化剂或还原剂的不同，可将氧化还原滴定法分为高锰酸钾法、重铬酸钾法、碘量法、溴酸钾法和铈量法等。1氧化还原电对2电极电位 （1）标准电极电位（2）能斯特（Nernst）方程3条件电极电位 1滴定曲线滴定反应为图1 8 在1 mol/L硫酸溶液中，用01000mol/L Ce（SO

9、4）2 标准滴定溶液滴定01000 mol/L FeSO4溶液的滴定曲线2氧化还原滴定法终点的确定（1）标准溶液自身作指示剂（2）专属指示剂（3）氧化还原指示剂1高锰酸钾法（1）方法与特点KMnO4是一种强氧化剂，在强酸性溶液中：（2）高锰酸钾标准滴定溶液的制备1）标准溶液的配制2）标准溶液的标定2重铬酸钾法（1）方法与特点（2）K2Cr2O7标准滴定溶液的制备（3）重铬酸钾法的应用实例铁矿石中铁含量的测定。3碘量法（1）方法简介（2）碘量法的滴定条件1）直接碘量法2）间接碘量法（3）提高碘量法测定结果准确度的措施1）防止I2挥发2)防止I-被空气氧化（4）碘量法标准滴定溶液的制备（5）碘量法

10、应用实例沉淀滴定法是以沉淀反应为基础的滴定分析方法。1莫尔法2佛尔哈德法3法扬司法3法扬司法1 AgNO3标准滴定溶液的配制和标定（1）配制（2）标定2 NH4SCN标准滴定溶液的配制和标定（1）配制（2）标定1生理盐水中氯化钠含量的测定莫尔法原理：氯化钠的测定采用莫尔法，根据分步沉淀的原理，溶解度小的AgCl先沉淀，溶解度大的Ag2CrO4后沉淀，适当控制K2CrO4指示液的浓度,使AgCl恰好完全沉淀后立即出现砖红色Ag2CrO4沉淀，指示滴定终点的到达。2溴化钾含量的测定法扬司法重量分析法，是通过称量操作，测定试样中待测组分的质量，以确定其含量的一种分析方法。1重量分析法分类（1）挥发法

11、（2）沉淀重量法（3）其他方法2重量分析对沉淀的要求 沉淀按其物理性质不同大致分为晶形沉淀和非晶形沉淀（又称无定形沉淀）两大类。晶形沉淀是指具有一定形状的晶体，它是由较大的沉淀颗粒组成，内部排列规则有序，结构紧密，吸附杂质少，极易沉降，有明显的晶面。如BaSO4、CaC2O4等是典型的晶形沉淀。非晶形沉淀是指无晶体结构特征的一类沉淀，它是由许多聚集在一起的微小颗粒组成，内部排列杂乱无序、结构疏松，常常是体积庞大的絮状沉淀，不能很好地沉降，无明显的晶面。如Fe2O3xH2O等是典型的无定形沉淀。1沉淀条件（1）晶形沉淀的沉淀条件1）沉淀应在稀溶液中进行。2）在不断的搅拌下将沉淀剂缓慢地加入热溶液

12、中。3）选择合适的沉淀剂。4）进行陈化。（2）非晶形沉淀物的沉淀条件1）在较浓的溶液中进行沉淀，沉淀剂加入的速度要快些。2）在热溶液中及电解质存在下进行沉淀。3）趁热过滤、洗涤沉淀物，不必陈化。4）必要时应进行再沉淀。2沉淀剂的选择1）沉淀剂应为易挥发或易分解的物质，在灼烧时可以除去。2）沉淀剂应具有较高的选择性。重量分析法的主要操作过程如下：样品的溶解、沉淀、沉淀的过滤和洗涤、沉淀物的烘干和灼烧、称量及结果计算。1沉淀物的生成（1）试样溶解（2）沉淀2沉淀物的过滤和洗涤3沉淀物的烘干和灼烧1氯化钡含量的测定（1）测定原理（2）注意事项2水不溶物的测定1分离的目的2分离的一般要求3分离的方法（

13、1）沉淀分离法（2）溶剂萃取分离法（3）离子交换分离法（4）色谱分离法（5）蒸馏分离法 在定量化学分析中常常通过沉淀反应把待测组分沉淀分离出来或将共存的干扰组分沉淀除去，这种利用沉淀反应使待测组分与干扰组分分离的方法，称为沉淀分离法。1用无机沉淀剂的分离法（1）氢氧化物沉淀分离法3共沉淀分离和富集2用有机沉淀剂的分离法4提高沉淀分离选择性的方法（1）控制溶液的酸度（2）利用配位掩蔽作用（3）利用氧化还原反应5沉淀分离法的应用（1）合金钢中镍的分离（2）试液中微量锑的共沉淀分离1溶剂萃取分离的基本原理（1）溶剂萃取分离的机理（2）分配系数与分配比（3）萃取率（4）分离系数2主要的溶剂萃取体系（1

14、）螯合物萃取体系（2）离子缔合物萃取体系（3）萃取剂选择萃取剂的基本原则是：1）溶剂纯度要高，减小因溶剂而引入杂质。2）沸点宜低，便于分离后浓缩。3）被萃取物质在萃取剂中溶解度要大，而杂质在其中的溶解度要小。4）密度大小适宜，易于两相分层。5）性质稳定、毒性小。3溶剂萃取分离的操作技术和应用（1）溶剂萃取分离的操作技术（2）溶剂萃取分离法的应用图1 9 提取器a)轻溶剂提取器b）重溶剂提取器c）索氏(Soxhlet)提取器 1冷凝液 2待萃取混合液 3、4萃取用溶剂素瓷或滤纸套筒 蒸气上升管 虹吸管 萃取用溶剂 冷凝液（纯净萃取剂） 离子交换分离法是利用离子交换树脂与试样溶液中离子发生交换反应而使离子分离的方法。1离子交换树脂的种类 离子交换剂的种类很多，主要分为无机离子交换剂和有机离子交换剂两大类。（1）阳离子交换树脂（2）阴离子交换树脂（3）螯合树脂这类树脂2离子交换分离操作技术（1）树脂的选择和处理（2）装柱（3）交换（4）洗脱（5）树脂再生3离子交换分离法的应用（1）水的净化（2）阴阳离子的分离（3）微量组分的富集 色谱法亦称色层分析法或层析法，是根据物质在不同的两相（固定相和流动相）中的吸附作用或分配系数的差异为依据