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为了分析化学,我已经歇斯底里(五)

2024-07-08 23:34| 来源: 网络整理| 查看: 265

船到尽处自然直 第五章  氧化还原滴定法

这一章和以前两章有所不同,前面滴定曲线中纵坐标要么是pH,要么是pM',都是和浓度直接挂钩。这一章却是条件电位,相对比较复杂,它的滴定曲线有点怪异。这里只介绍最简单的可逆对称电对的电位和它们的滴定曲线,终点误差也不作要求。

1.条件电位条件电位反映了离子强度与各种副反应影响总的结果,理论上只要知道了有关组分的活度系数和副反应系数,就可以由电对的标准电极电势计算条件电位,但实际上谈何容易啊。当氧化态物质浓度等于还原态物质浓度等于1mol/L时,电对的条件电位为:

条件电位

影响条件电位的因素有(1)盐效应,一般不予考虑。(2)沉淀的生成,类似于无机化学中沉淀影响的计算,氧化态生成沉淀则降低电对的电位;还原态生成沉淀时,升高电对的电位。(3)络合物的生成,与沉淀对电位的影响类似,氧化态物质形成了络合物,则会降低电对的电位;还原态物质生成了络合物则升高电对的电位。如果氧化态和还原态都形成了络合物,则要看两种络合物的稳定性。如果氧化态络合物的稳定性大于还原态络合物的稳定性,则降低电对的电位,反之则升高。(4)溶液酸度影响,在不同的酸度下,影响氧化态和还原态物质的平衡浓度,计算时与其分布系数有关。(详见书上和课件相关例题。)

2.反应进行程度对于一般氧化还原反应而言

平衡常数的求算

n是两个电对半反应得失电子的最小公倍数。也可以根据滴定分析要求(定量完成,99.9%)求出满足滴定分析所需的平衡常数。

利用滴定分析误差求出平衡常数

把上述两者联立起来可得满足滴定分析所需的条件电位差。

两者联立求出滴定满足的电位差

所以对于电对得失电子都是一个电子的反应,lgK‘≥6,电位差值≥0.35V对于半反应得失电子分别为1和2的反应,lgK’≥9,电位差值≥0.27V

所以对于满足滴定分析的氧化还原反应而言,为保证滴定反应进行完全,电位差必须大于0.4V

3.滴定曲线和指示剂(1)滴定曲线

滴定曲线的绘制与酸碱和络合滴定的思路一样,分为四个部分,滴定开始、滴定开始到化学计量点前,化学计量点和化学计量点后。由于滴定开始前,无论是滴定剂还是被滴定物质的氧化还原电位不可知,所以起始点无法确定,故而其开始这一点在坐标轴上无法显示。这是与酸碱、络合滴定不同的地方。

在化学计量点前,一般用被滴定物的电对的Nernst方程来计算;

化学计量点后一般用滴定剂电位的Nernst方程式计算。

化学计量点时,对于对称电对而言

化学计量点电位计算

滴定突跃范围就是化学计量点附近±0.1%电位变化。通过计算可知,其突跃范围为:

滴定突跃范围计算

其中的3的来源就是由于在化学计量点前后±0.1%所决定。滴定突跃的前点与还原剂电对有关,后点与氧化剂电对有关。n1、n2就是其电对各自半反应的得失电子数。当滴定分数为50%时的电位就是被滴定物(一般是还原剂)的条件电位;当滴定分数为200%时的电位就是滴定剂(一般是氧化剂)的条件电位。影响突跃范围的因素就是反应电对的条件电位差。

(2)指示剂

氧化还原指示剂分为三类,分别为自身指示剂(如高锰酸钾)、专属指示剂(特殊指示剂)如淀粉,专为碘量法使用、一般的氧化还原指示剂。对于一般氧化还原指示剂,其理论变色范围为:(与酸碱指示剂类似)

指示剂变色范围

4.氧化还原滴定法应用—各个方法分论

有关各个方法的指示剂、标准溶液、反应介质、终点判断总结如下:

各个方法总结

对于各个方法中的一些细节问题,希望大家通过阅读书籍和课件自我完善。

诸如高锰酸钾的酸性调节,常见方法的计算。

碘量法中的直接法和间接法(置换滴定法)的一些关键内容等。如标准溶液硫代硫酸钠的配制、标定;标准碘溶液的标定等。尤其是间接碘量法中相关物质的测定,具体细节可参见书籍和课件,实验过程中各个试剂加入的原因都需要大家熟知熟记。

重铬酸钾法中硫-磷混酸加入的意义等等。这些内容在此不再一一赘述。

(未完待续)

2020.12.24 晨,老时间,5:08



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