分析化学第六章氧化还原滴定法课件.ppt
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- 分析化学 第六 氧化 还原 滴定法 课件
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1、15:45:19第六章第六章第六章第六章第六章第六章氧化还原滴定法氧化还原滴定法氧化还原滴定法氧化还原滴定法氧化还原滴定法氧化还原滴定法一、条件电位及影响因素一、条件电位及影响因素二、氧化还原反应程度二、氧化还原反应程度三、反应速度三、反应速度第一节第一节第一节第一节第一节第一节氧化还原反应氧化还原反应氧化还原反应氧化还原反应氧化还原反应氧化还原反应15:45:19氧化还原滴定法:氧化还原滴定法:以氧化还原反应为基础的滴定分析方法,是滴定分析方法之以氧化还原反应为基础的滴定分析方法,是滴定分析方法之一。氧化还原反应的实质:电子的转移。一。氧化还原反应的实质:电子的转移。应用的对象:一般直接测定
2、本身具有氧化还原性的物质或间应用的对象:一般直接测定本身具有氧化还原性的物质或间接测定能与氧化剂还原剂定量发生化学反应的物质。接测定能与氧化剂还原剂定量发生化学反应的物质。本章重点:本章重点:(1)条件电位及影响因素)条件电位及影响因素(2)各类反应中条件电位和平衡常数计)各类反应中条件电位和平衡常数计算方法算方法(3)各类滴定曲线和指示剂的选择)各类滴定曲线和指示剂的选择 15:45:19一、条件电位及影响因素一、条件电位及影响因素一、条件电位及影响因素一、条件电位及影响因素一、条件电位及影响因素一、条件电位及影响因素氧化剂或还原剂的氧化或还原能力的强弱可以用有关电对的氧化剂或还原剂的氧化或
3、还原能力的强弱可以用有关电对的电极电位(电极电势)来表示。电极电位(电极电势)来表示。Electrode potential氧化还原电对氧化还原电对 电极电位电极电位111ROen222ROen如果,如果,21122112ORROnnnn23FeFee例:例:v777.0E34CeCeev61.1E3324FeCeFeCe211215:45:19,23Fe/Fe,I/I2,4636Fe(CN)/Fe(CN),24Mn/MnO,3272Cr/OCr232264OS/OS可逆电对可逆电对 不可逆电对不可逆电对对称电对对称电对 不对称电对不对称电对,23Fe/Fe,4636Fe(CN)/Fe(CN)
4、,24Mn/MnO,I/I2,3272Cr/OCr232264OS/OS1 1 1、常用术语、常用术语、常用术语、常用术语、常用术语、常用术语可逆氧化还原电对的电极电位可用能斯特方程可逆氧化还原电对的电极电位可用能斯特方程 来表示。来表示。(Re)O(ln111axaFnRTEE)25(Re)O(lg059.011CaxanEE 标准电极电位标准电极电位(电势),电势),热力学常数,温度的函数。热力学常数,温度的函数。11115:45:202 2 2、条件电位条件电位条件电位条件电位条件电位条件电位O)O(OxaOOO/CR(Re)RaRRR/C代入,得代入,得当当 CO=CR=1 mol/L
5、 时,得时,得 条件电位条件电位:一定条件下,氧化态和还原态的浓度一定条件下,氧化态和还原态的浓度都是都是1mol/L时的实际电位。时的实际电位。氧化态与还原态的活度氧化态与还原态的活度(Re)(lg059.0aOxanROORROCCnnlg059.0lg059.0(25)ORROnlg059.0OxddOxnReRelg059.015:45:20例题:计算例题:计算1 mol/L HCl 溶液中,溶液中,C(Ce4+)=1.00 10-2 mol/L,C(Ce3+)=1.00 10-3 mol/L时,时,Ce4+/Ce3+电对的电位。电对的电位。解解查条件电位表查条件电位表 1 mol/L
6、 HCl 溶液中,溶液中,=1.28ROORROCCnnlg059.0lg059.0ROCCnlg059.0VCCnCeCe34.11000.11000.1lg1059.028.1lg059.0323415:45:203 3 3、影响条件电位的因素影响条件电位的因素影响条件电位的因素影响条件电位的因素影响条件电位的因素影响条件电位的因素(1)离子强度(盐效应)的影响)离子强度(盐效应)的影响RO ne若无副反应发生,若无副反应发生,条件电位与标准电位的差异仅仅是由离子强度条件电位与标准电位的差异仅仅是由离子强度(I)引起。引起。是增大还是减小决定于氧化态、还原是增大还是减小决定于氧化态、还原态
7、的电荷数和离子强度变化的幅度态的电荷数和离子强度变化的幅度IZii25.0lg ZiI OxddOxnReRelg059.0ROnlg059.0i1,规定通常可忽略盐效应不易计算?15:45:20Fe(CN)63-/Fe(CN)64-电对在不同离子强度下的条件电位如下:电对在不同离子强度下的条件电位如下:I(离子强度)(离子强度)0.000640.01280.1121.60.36190.38140.40940.4584 =0.355 v 15:45:20(2)副反应影响(主要因素)副反应影响(主要因素)条件电位与标准电位的差异主条件电位与标准电位的差异主要是由副反应决定,离子强度要是由副反应决
8、定,离子强度的影响可不考虑。的影响可不考虑。沉淀形成的影响沉淀形成的影响 配合物形成的影响配合物形成的影响 酸度的影响酸度的影响 ORnlg059.015:45:21沉淀生成的影响沉淀生成的影响沉淀生成的影响沉淀生成的影响沉淀生成的影响沉淀生成的影响RO neXRX RX=Ksp,RXR ,设加入设加入X,生成生成 XR,假设假设O无副反应,无副反应,O=C0 当当 Co=1 mol/L,OspspOCnKXnKXCnROnlg059.0lg059.0lg059.0lg059.0spKXnlg059.015:45:21例题例题例题例题例题例题已知已知 Cu2+e =Cu+(Cu(II)/Cu(
9、I))=0.164 v Ksp,CuI=2 10-12 求求 I-=1mol/L时的时的 Cu(II)/Cu(I)电对的条件电位电对的条件电位,V87.0spKXnlg059.0氧化型生成沉淀解解解解解解小结:小结:小结:小结:小结:小结:还原型生成沉淀15:45:21实例分析 Cu2+e Cu+I2+2e 2I-VCuCu164.02VII535.02理论上 2Cu+2I2 2Cu2+4I-实际上 2Cu2+4I-2CuI +2I2 lg059.0222CuCuCuCuCuCu1222CuCCuCuIIIICuILmolIKsp2212/1102时,令又已知 87.01lg059.0222I
10、ICuICuCuCuCuVKsplg059.0)(222IKCCuISPCuCuCuCu15:45:21RO neAOA O(A)BRB R(B)电极电位的变化决定于氧化态和还原态电极电位的变化决定于氧化态和还原态配合物的稳定常数的相对大小。配合物的稳定常数的相对大小。形成配合物的影响形成配合物的影响形成配合物的影响形成配合物的影响形成配合物的影响形成配合物的影响例题例题 求求pH=3,C(F-)=0.1 mol/L时时电对电对 Fe3+/Fe2+的条件电极电位的条件电极电位。23FFeeeH+HF F(H)F-Fe(F)lg 1=5.2,lg 2=9.2,lg 3=11.9答案答案ORnlg
11、059.0V777.0V32.015:45:21小结小结与氧化态形成配合物与氧化态形成配合物 与还原态形成配合物与还原态形成配合物 与两者均形成配合物时:与两者均形成配合物时:氧化态形成配合物稳定性大于还原态形成配合物氧化态形成配合物稳定性大于还原态形成配合物氧化态形成配合物稳定性小于还原态形成配合物氧化态形成配合物稳定性小于还原态形成配合物 15:45:21酸度的影响酸度的影响酸度的影响酸度的影响酸度的影响酸度的影响OH-、H+参与反应的电对参与反应的电对MnO4-+8 H+5e=Mn2+4H2O弱酸碱参与反应的电对弱酸碱参与反应的电对 H3AsO4+2 H+2e=HAsO2+2H2ORmH
12、OneH+HjO H+HiR O(H)R(H)Kai(O)Kai(R)H3AsO4+2 H+2e=HAsO2+2H2OOORR1,1ORnHnmlg059.0lg059.0ROnHnmlg059.0lg059.015:45:21例题例题例题例题例题例题 已知已知 (As()/As()=0.56 v,(I2/I-)=0.54 v,求求pH=8和和C(HCl)=5 mol/L时的时的 (As()/As()。并说明反并说明反应应 H3AsO4+2 H+2 I-=HAsO2+2H2O+I2 的方向与的方向与pH的的关系。关系。H3AsO4:pKa1=2.2,pKa2=7.0,pKa3=11.5。HAs
13、O2:pKa=9.2解:解:C(HCl)=5 mol/L时时0.4lg22059.056.0v60.0pH=8.0时时H3AsO4+2 H+2 I-HAsO2+2H2O+I2ROnHnmlg059.0lg059.0VnHnmRO11.010lg2059.010lg22059.056.0lg059.0lg059.08.68该反应不发生该反应不发生该反应不发生该反应不发生该反应不发生该反应不发生12HAsO8.61043AsOHROlg2059.015:45:21二、氧化还原反应进行的程度二、氧化还原反应进行的程度二、氧化还原反应进行的程度二、氧化还原反应进行的程度二、氧化还原反应进行的程度二、氧
14、化还原反应进行的程度1.1.进行的程度用反应平衡常数来衡量进行的程度用反应平衡常数来衡量 由标准电极电位由标准电极电位K K(一般平衡常数)(一般平衡常数)由条件电极电位由条件电极电位KK(条件平衡常数)条件平衡常数)Ox1+n1e Red1 Red2 Ox2 +n2e 1111Re11Re111lg059.0lg059.0dOxdOxCCnaan222Re22Re2222lg059.0lg059.0dOxdOxCCnaan15:45:21(有副反应)时或(无副反应)当2121n2Ox1 +n1Red2 n1Ox2 +n2Red1,用活度表示平衡常数12122121nRennnRedOxOxd
15、aaaaK,用分析浓度表示条件平衡常数12122121nRennnRedOxOxdCCCCK21的标志:氧化还原反应达平衡时15:45:212211Re22Re11lg059.0lg059.0dOxdOxaanaan(无副反应)059.0)(nlglg2121nRennnRe12122121naaaaKdOxOxd2211Re22Re11lg059.0lg059.0dOxdOxCCnCCn)(059.0)(nlglg2121nRennnRe12122121有副反应nCCCCKdOxOxd15:45:21无副反应)(K有副反应)(K反应程度越高结论:2.氧化还原滴定反应定量完成的条件氧化还原滴定
16、反应定量完成的条件滴定分析一般要求滴定分析一般要求SP时的反应完全度应时的反应完全度应 99.9%以上以上3Re3Re10102211dOxOxdCCCC或应满足15:45:21 1:1型反应型反应 ,106ReRe2121dOxOxdCCCCKVnnKn21212121n36.0n6059.0 lgn059.0 Vnn36.012121Vnn18.022121注意注意:n1n2一定是最小公倍数一定是最小公倍数 3324FeCeFeCe15:45:21 1:2型反应型反应92Re2Re102121dOxOxdCCCCKVnnnnKnn2121212153.09059.0lg059.0VnnVn
17、n13.04227.02121212121,化还原滴定分析的要求完全程度就能够满足氧,该反应的注:只要V40.035.0 212432Fe2SnFe2Sn15:45:223 3 3、化学计量点时反应进行的程度、化学计量点时反应进行的程度、化学计量点时反应进行的程度、化学计量点时反应进行的程度、化学计量点时反应进行的程度、化学计量点时反应进行的程度化学计量点时,反应程度可由产物与反应物浓度比值来表示化学计量点时,反应程度可由产物与反应物浓度比值来表示例:计算在例:计算在1 mol/L HCl 介质中介质中Fe3+与与Sn2+反应的平衡常数反应的平衡常数及化学计量点时反应进行的程度。及化学计量点时
18、反应进行的程度。2432Fe2SnFe2Sn解解1 mol/L HCl 中中,Fe(III)/Fe(II)=0.777v,Sn(IV)/Sn(II)=0.14v 化学计量点时,化学计量点时,Sn(IV)Fe(II)2CCSn(II)Fe(III)2CC32.6398.183321010,)(,)lg()()lg(lg98.18059.02)14.0777.0(lg3232322432FeFeFeFeFeFeSnSnFeFeCCCCKCCCCCCKK转化率转化率 99.99%15:45:22第六章第六章第六章第六章第六章第六章氧化还原定法氧化还原定法氧化还原定法氧化还原定法氧化还原定法氧化还原定
19、法一、滴定曲线一、滴定曲线二、指示剂二、指示剂第二节第二节第二节第二节第二节第二节氧化还原滴定原理氧化还原滴定原理氧化还原滴定原理氧化还原滴定原理氧化还原滴定原理氧化还原滴定原理15:45:22氧化还原滴定法主要掌握三点氧化还原滴定法主要掌握三点滴定过程中溶液电位值的变化规律滴定过程中溶液电位值的变化规律 滴定曲线的形状和滴定突跃滴定曲线的形状和滴定突跃 影响滴定突跃的因素和指示剂的选择影响滴定突跃的因素和指示剂的选择?15:45:22一、一、一、一、一、一、氧化还原滴定曲线氧化还原滴定曲线氧化还原滴定曲线氧化还原滴定曲线氧化还原滴定曲线氧化还原滴定曲线1、滴定过程中电位值变化、滴定过程中电位
20、值变化例:在例:在1 mol/L H2SO4 介质中,用介质中,用0.1000 mol/L Ce4+滴定滴定20.00ml浓度为浓度为0.1000 mol/L Fe2+溶液。溶液。23FeFee34CeCee注意:滴定至任何一点体系都处于平衡状态,体系注意:滴定至任何一点体系都处于平衡状态,体系中两电对的电位相等:中两电对的电位相等:3324FeCeFeCeVCeCe44.134/VFeFe68.023/34342323lg059.0lg059.0/CeCeCeCeFeFeFeFeCCCC?15:45:22滴定前电位无法计算,滴定中以便于电位计算的电对计算溶滴定前电位无法计算,滴定中以便于电位
21、计算的电对计算溶液的电位值液的电位值滴定开始至化学计量点前滴定开始至化学计量点前Ce(IV)Ce(III)C(Ce(IV)C(Ce(III)未知Fe(II)Fe(III)C(Fe(II)C(Fe(III)设滴定百分数为设滴定百分数为 T%时时TTCC100Fe(II)Fe(III)T%=50%T%=99.9%已知VCCFeFeFeFeFeFeFeFe68.05010050lg059.0lg059.023232323/VCCFeFeFeFeFeFeFeFe86.09.991009.99lg059.0lg059.023232323/3324FeCeFeCe15:45:224233%100CeFeC
22、eFeCCCCSPT,时:时即232323lg059.068.0lg059.0FeFeFeFeFeFespCCCC343434lg059.044.1lg059.0CeCeCeCeCeCespCCCC3243lg059.044.168.02CeFeCeFespCCCCVSP06.1244.168.0想一想?若滴定想一想?若滴定反应涉及不对称反应涉及不对称电对,电对,是否与是否与浓度无关?浓度无关?sp15:45:22计量点后计量点后计量点后计量点后计量点后计量点后T%=200%T%=100.1%3324FeCeFeCeVCCCeCeCeCeCeCeCeCe44.1200100200lg059.0
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