滴定分析三步驟計(jì)算方法

林洪

(玉溪師范學(xué)院資源環(huán)境學(xué)院化學(xué)系 云南玉溪 653100)

滴定分析三步驟計(jì)算方法

林洪

(玉溪師范學(xué)院資源環(huán)境學(xué)院化學(xué)系 云南玉溪 653100)

提出了建立計(jì)量關(guān)系、確定量比等式及替換物質(zhì)的量并計(jì)算的三步驟滴定分析計(jì)算方法。方法具有簡(jiǎn)單和通用的優(yōu)點(diǎn)，有助于學(xué)生計(jì)算能力的提高。

滴定分析 計(jì)算 計(jì)量關(guān)系 量比等式

普遍分析化學(xué)教材在介紹滴定分析中的計(jì)算問(wèn)題時(shí)，大多從溶液的配制、稀釋與增濃，濃度的標(biāo)定，濃度與滴定度之間的換算，被測(cè)物質(zhì)的質(zhì)量和質(zhì)量分?jǐn)?shù)等方面分門(mén)別類(lèi)呈現(xiàn)相應(yīng)的計(jì)算公式［1］，學(xué)生往往在不理解公式建立的理論基礎(chǔ)時(shí)，就習(xí)慣于死記硬背，導(dǎo)致不理解公式內(nèi)涵，在使用公式時(shí)就容易混淆和出錯(cuò)。為此，筆者在教學(xué)中有意回避各種類(lèi)型計(jì)算公式，代之以一種簡(jiǎn)便而通用的三步驟計(jì)算方法，該法可幫助學(xué)生掌握有關(guān)滴定分析各類(lèi)型的計(jì)算原理，減輕對(duì)繁多公式的記憶。

1 理論依據(jù)

滴定分析計(jì)算的主要理論依據(jù)有等物質(zhì)的量原則［2］和反應(yīng)計(jì)量數(shù)比［3］兩種。前一種涉及基本單元的選取和濃度的換算，較為抽象和繁瑣;相比而言，后一種更為簡(jiǎn)便。對(duì)于任意一個(gè)化學(xué)反應(yīng):

若用符號(hào)∝表示各物質(zhì)間的反應(yīng)計(jì)量關(guān)系，則有:

當(dāng)各反應(yīng)物和生成物均以化學(xué)式為基本單元時(shí)，它們的物質(zhì)的量比等于對(duì)應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)比:

可統(tǒng)一表示為:

即在化學(xué)反應(yīng)方程式中，各物質(zhì)間的物質(zhì)的量與其計(jì)量數(shù)的倒數(shù)之積相等，該式即為量比等式。采用此式有利于直接建立待求參數(shù)與已知參數(shù)的關(guān)系等式。

2 三步驟計(jì)算方法

三步驟計(jì)算方法的基本思路是:在理解滴定原理的基礎(chǔ)上，分析題意，緊扣待求參數(shù)，以物質(zhì)的量n為橋梁，用相關(guān)參數(shù)巧妙表達(dá)n，從而搭建已知量和未知量的計(jì)算關(guān)系，得出結(jié)果。

①建立計(jì)量關(guān)系:aA∝tT，A代表待測(cè)物化學(xué)式，T代表已知物化學(xué)式。

3 應(yīng)用示例

例1稱(chēng)取不純的草酸試樣0.1500g，溶于適量水后，用c(NaOH)為0.09000mol/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，共用去25.00mL，求試樣中H2C2O4·2H2O的含量。

解:

①計(jì)量關(guān)系:

②量比等式:

③替換n，計(jì)算質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

依題意，已知NaOH的V和c，需求草酸質(zhì)量m，所以用cV替代n(NaOH);用替代n(H2C2O4·2H2O)，從而可得:

例2要加多少mL純水到1.000×103mL 0.2500mol·L－1HCl溶液中，才能使稀釋后的HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液對(duì)CaCO3的滴定度T(HCl/CaCO3)=0.01001g·mL－1?

解:

①計(jì)量關(guān)系:

②量比等式:

③替換n并計(jì)算。從滴定度T(HCl/CaCO3)=0.01001g·mL－1，可以認(rèn)為有兩個(gè)已知條件:V(HCl)=1.0mL，m(CaCO3)=0.01001g;所以，用cV替換n(HCl)，用替換n(CaCO3)，得:

稀釋后為:

設(shè)加入純水的體積為V，則有0.2500×1.0000×103=0.2000×(1.000×103+V)，求得V=250.0mL。若按教材關(guān)于滴定度的計(jì)算公式，學(xué)生往往容易記錯(cuò)系數(shù)，使用該法可使學(xué)生清晰理解滴定度的含義，解題變得輕松容易。例3取廢水100.0mL，用H2SO4酸化后，加入0.01667mol·L－1K2Cr2O7溶液25.00mL，在一定條件下，水樣中的還原性物質(zhì)被氧化，然后用0.1000mol·L－1FeSO4滴定剩余量的Cr2O，用去15.00mL，計(jì)算廢水中的化學(xué)需氧量COD。

解:

①計(jì)量關(guān)系:氧化還原反應(yīng)計(jì)量關(guān)系可根據(jù)電子得失數(shù)相等原則求出，如下:

②量比等式:

③替換n，進(jìn)行返滴定計(jì)算。

例4一定質(zhì)量的KHC2O4·H2C2O4·2H2O既能被20.00mL 0.2000mol·L－1的NaOH中和，又恰好被40.00mL KMnO4溶液氧化，試計(jì)算KMnO4溶液的濃度。

①計(jì)量關(guān)系:根據(jù)電子(質(zhì)子)得失數(shù)相等原則，可列出計(jì)量關(guān)系。

②量比等式:

③替換n，計(jì)算濃度。

例5用碘量法測(cè)定0.5000g鉛樣品中的鉛反應(yīng)過(guò)程為:

消耗濃度為0.1000mol·L－1S2O的體積為20.00mL，求試樣中鉛的含量。

解:

①計(jì)量關(guān)系:此為多步反應(yīng)，可依據(jù)相關(guān)的反應(yīng)物與生成物的系數(shù)關(guān)系:

得到待求物質(zhì)與標(biāo)準(zhǔn)溶液物質(zhì)的計(jì)量關(guān)系為:

②量比等式:

③替換n，計(jì)算質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

不論對(duì)于何種類(lèi)型的滴定分析計(jì)算，本方法的出發(fā)點(diǎn)均為先建立計(jì)量關(guān)系，然后確定量比等式。學(xué)生只要掌握這一思路，對(duì)問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析、推理和轉(zhuǎn)化，便可得出計(jì)算式。這樣可使學(xué)生從公式的記憶者轉(zhuǎn)變?yōu)楣降慕⒄?，從而能輕松地應(yīng)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制、稀釋增濃、濃度的標(biāo)定、滴定度、質(zhì)量分?jǐn)?shù)、多步滴定分析等計(jì)算問(wèn)題，提高計(jì)算能力。

［1］華中師范大學(xué)，陜西師范大學(xué)，東北師范大學(xué).分析化學(xué).第4版.北京:高等教育出版社，2011

［2］趙夢(mèng)月，呂靈翠.化學(xué)通報(bào)，1992(3):13

［3］王瑞斌.延安大學(xué)學(xué)報(bào)，1994，13(2):10

［4］王令今，王桂花.分析化學(xué)計(jì)算基礎(chǔ).第2版.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2002