第二节 标准滴定溶液
在滴定分析中,不论采用何种滴定分析方法,都必须使用标准滴定溶液,并通过标准滴定溶液的浓度和用量来计算待测组分的含量。因此正确地配制标准滴定溶液、准确地标定其浓度,对于滴定分析过程的质量控制意义重大。
一、标准滴定溶液浓度的表示方法
标准滴定溶液浓度的表示方法通常有以下两种。
1.物质的量浓度
滴定分析所用标准滴定溶液的组成通常用物质的量浓度表示。物质的量浓度(c)简称浓度。物质A作为溶质时,其物质的量浓度cA定义为A的物质的量nA与溶液的体积V之比,单位是mol/L。
(3-1)
按照SI制和我国法定单位制,物质的量的单位是摩尔(mol)。它是一系统的物质的量,该系统中所包含的基本单元数与0.012kg 12C的原子数目相等。使用摩尔时基本单元应予指明,可以是原子、分子、离子、电子及其他粒子,或是这些粒子的特定组合。因此在表示物质的量、物质的量浓度和摩尔质量时,必须同时指明基本单元。
在滴定分析中,为了便于计算分析结果,规定了标准滴定溶液和待测物质选取基本单元的原则:酸碱反应以给出或接受一个H+的特定组合作为基本单元;氧化还原反应以给出或接受一个电子的特定组合作为基本单元;EDTA配位反应和卤化银沉淀反应通常以参与反应物质的分子或离子作为基本单元。例如:
c(NaOH)=0.1mol/L,表示每升溶液中含有氢氧化钠4.0g,基本单元是氢氧化钠分子。
,表示每升溶液中含有硫酸49.04g,基本单元是硫酸分子的二分之一。
,表示在酸性介质中,每升溶液含有重铬酸钾4.903g,基本单元是重铬酸钾分子的六分之一。
2.滴定度
在工厂实验室的例常分析中,有时采用滴定度表示标准滴定溶液的浓度。滴定度是指每毫升标准滴定溶液相当于待测组分的质量,用T待测组分/标准滴定溶液表示,单位是g/mL。例如,用K2Cr2O7标准滴定溶液测定铁含量时,,表示1mL K2Cr2O7标准滴定溶液可将0.005238g Fe2+氧化成Fe3+。如果计算水中铁的质量,只要用滴定度乘以滴定用去的标准滴定溶液体积就可以得到(m=TV),计算十分方便。
二、标准滴定溶液的配制与标定
标准滴定溶液的配制分为直接配制法和间接配制法。
1.直接配制法
在天平上准确称取已计算好质量的基准物质,溶解后在容量瓶中定容,摇匀。根据称量基准物质的质量和溶液的体积计算出该标准滴定溶液的准确浓度。
例如,配制的标准滴定溶液500mL,就是在分析天平上准确称取计算量的基准物质K2Cr2O7,溶解在蒸馏水中,移入500mL容量瓶中,小心用蒸馏水稀释至刻度,摇匀。由称量的K2Cr2O7质量和稀释后溶液的体积计算出K2Cr2O7标准滴定溶液的浓度。
能用直接法配制标准滴定溶液的物质称为基准物质或基准试剂。基准物质必须符合下列要求。
①纯度高。一般要求纯度在99.9%以上;其杂质含量应少到滴定分析所允许的误差限度以下。
②组成恒定。物质组成与化学式完全符合。
③性质稳定。在空气中不吸收水分和二氧化碳,不被空气中的氧所氧化,在烘干时不分解等。
基准物质不仅能直接配制成标准滴定溶液,而且更多的是用来标定间接法配制溶液的准确浓度。常用的基准物质及其干燥条件和标定对象列于表3-1。
表3-1 常用基准物质的干燥条件和标定对象
2.间接配制法
有些物质不符合基准物质的条件,如浓盐酸易挥发,氢氧化钠易吸收空气中的水分和二氧化碳,这些物质的标准滴定溶液必须采用间接法配制。
首先用原装试剂先配制成接近所需浓度的溶液,然后准确称取一定量的基准物质,溶解后用配制的溶液滴定,根据基准物质的质量和配制溶液所消耗的体积,求出该溶液的准确浓度。这种利用基准物质来确定另一溶液准确浓度的操作过程称为标定。也可以用已知准确浓度的其他标准滴定溶液来标定待确定溶液的浓度。
例如,欲配制浓度为0.1mol/L的盐酸标准滴定溶液,可先量取适量浓盐酸,先配成大约为这个浓度的溶液,然后准确称取一定量的基准物质如碳酸钠,溶解后用配制的盐酸溶液滴定。根据化学计量点时盐酸溶液的用量和碳酸钠的质量,计算出所配制盐酸的准确浓度;或者用已知准确浓度的NaOH标准溶液进行标定,这样也可以求出盐酸的准确浓度。