沉淀滴定法
以沉淀反应为基础的滴定分析方法
沉淀滴定法(precipitation titration),指的是以沉淀反应为基础的一种滴定分析方法
基本介绍
是以沉淀反应为基础的一种滴定分析方法。沉淀滴定法必须满足的条件:1.S小,且能定量完成;2.反应速度大;3.有适当指示剂指示终点;4.吸附现象不影响终点观察。
生成沉淀的反应很多,但符合容量分析条件的却很少,实际上应用最多的是银量法,即利用Ag+与卤素离子的反应来测定Cl-、Br-、I-、SCN-和Ag+。银量法共分三种,分别以创立者的姓名来命名。
莫尔法 在中性或弱碱性的含Cl试液中,加入指示剂铬酸钾,用硝酸银标准溶液滴定,氯化银先沉淀,当砖红色的铬酸银沉淀生成时,表明Cl已被定量沉淀,指示终点已经到达。此法方便、准确,应用很广。
福尔哈德法 ①直接滴定法。在含Ag的酸性试液中,加NH4Fe(SO4)2为指示剂,以NH4SCN为滴定剂,先生成AgSCN白色沉淀,当红色的Fe(SCN)2+出现时,表示Ag+已被定量沉淀,终点已到达。此法主要用于测Ag+。②返滴定法。在含卤素离子的酸性溶液中,先加入一定量的过量的AgNO3标准溶液,再加指示剂NH4Fe(SO4)2,以NH4SCN标准溶液滴定过剩的Ag+,直到出现红色为止。两种试剂用量之差即为卤素离子的量。此法的优点是选择性高,不受弱酸根离子的干扰。但用本法测Cl-时,宜加入硝基苯,将沉淀包住,以免部分的Cl-由沉淀转入溶液。
法扬斯法 在中性或弱碱性的含Cl-试液中加入吸附指示剂荧光黄,当用Ag-NO3滴定时,在等当点以前,溶液中Cl-过剩,AgCl沉淀的表面吸附Cl-而带负电,指示剂不变色。在等当点后,Ag+过剩,沉淀的表面吸附Ag+而带正电,它会吸附荷负电的荧光黄离子,使沉淀表面显示粉红色,从而指示终点已到达。此法的优点是方便。
原则
此法又称银量法。
虽然可定量进行的沉淀反应很多,但由于缺乏合适的指示剂,而应用于沉淀满定的反应并不多,比较有实际意义的是银量法。因此本人将银量法用两种表达方式集合一起给大家参考,希望能让大家都掌握这个方法。
沉淀滴定法:根据其确定终点指示剂的方法不同常分为三种。
详细
莫尔法
——K2CrO4指示剂
(一)原理:以AgNO3标准溶液测定Cl-为例
终点前:Ag++Cl-=AgCl(白色)Ksp=1.8×10ˉ10
终点时:2Ag++CrO42-=Ag2CrO4ˉ(砖红色)Ksp=2.0×10ˉ12
沉淀的溶解度S:SAgCl
1.34×10-5mol/L二甲基二碘荧光黄>Br->曙红>Cl->荧光黄或二氯荧光黄
计量点附近终点出现的早晚与溶液中[CrO42-]有关:
[CrO42-]过大------终点提前------结果偏低(-TE%)
[CrO42-]过小-------终点推迟------结果偏高(+TE%)
(二)指示剂用量(CrO42-浓度)
理论计算:在计量点时,溶液中Ag+物质的量应等于Cl-物质的量若计量点时溶液的体积为100ml,实验证明,在100ml溶液中,当能觉察到明显的砖红色Ag2CrO4ˉ出现时,需用去AgNO3物质的量为2.5×10-6mol,即:
实际滴定中:因为K2CrO4本身呈黄色,按[CrO42-]=5.9×10-2mol/L加入,则黄颜色太深而影响终点观察,实验中,采用K2CrO4浓度为2.6×10-3mol/L~5.6×10-3mol/L范围比较理想。(计算可知此时引起的误差TE<±0.1%)
在实验中:50~100ml溶液中加入5%K2CrO41ml。
(三)滴定条件
1.溶液的酸度
通常溶液的酸度应控制在pH=6.5~10(中性或弱碱性),
若酸度高,则:
Ag2CrO4+H=2Ag++HCrO4- Ka2=3.2×10-7
2HCrO4-?Cr2O72-+H2OK=98
若碱性太强:2Ag++2OH-2AgOH=AgO↓+H2O
当溶液中有少量NH3存在时,则应控制在pH=6.5~7:
NH3++OH-NH3+H2O=Ag+Ag(NH3)2
2.沉淀的吸附现象 先生成的AgCl↓易吸附Cl-使溶液中[Cl-]↓,终点提前,滴定时必须剧烈摇动。AgBr↓吸附更强。
3.干扰离子的影响
①能与Ag+生成沉淀的阴离子(PO43-、AsO43-、SO32-、S2-、CO32-、C2O42-)
②能与Cr2O72-生成沉淀的阳离子(Pb2+、Ba2+)
③在弱碱性条件下易水解的离子(Al3+、Fe3+、Bi3+)
④大量的有色离子(Co2+、Cu2+、Ni2+)都可能干扰测定,应预先分离。
佛尔哈德法
——铁铵矾[NH4Fe(SO4)2]指示剂
(一)原理:
SCN-+Ag+=AgSCN↓(白色)Ksp=1.0×10-12终点时:SCN-+Fe3+=FeSCN2+(红色)K稳=138
终点出现早晚与[Fe3+]大小有关。
(二)滴定条件
1.溶液的酸度——在硝酸的酸性条件下进行
2.直接滴定法测定Ag+时,AgSCNˉ吸附Ag+,近终点时剧烈摇动
3.返滴定法测定Cl-时:
Cl-+Ag+(过量)=AgClˉ SAgCl=1.35×10-5mol/L大
Ag+(剩余)+SCN-?AgSCNˉ SAgSCN=1.0×10-6mol/L小
终点时:SCN-+Fe+=FeSCN2+(红)发生转化作用
AgClˉ+SCN-=AgSCNˉ+Cl-
致使[SCN-]ˉ,已生成的FeSCN2+离解,红色消失,多消耗SCN-,造成较大误差,常采取预防措施
(1)加入有机溶剂硝基苯(有毒)、1,2—二氯乙烷甘油等,用力摇动,使AgClˉ表面被有机溶剂覆盖,减少与溶液接触;
(2)近终点时,防止剧烈摇动;
(3)加入AgNO3先生成AgClˉ后,先加热至沸使AgCl凝聚。4.干扰物质
强氧化剂铜盐Hg盐等,应预先分离或掩蔽。
法扬斯法
——吸附指示剂
(一)原理:
吸附指示剂大多是有机酸------当被沉淀表面吸附后------结构发生变化------颜色发生变化
例:用AgNO3溶液滴定Cl-,采用有机酸荧光黄指示剂(HFIn),为指示剂:
HFIn=H++FIn-(黄绿色)
计量点前:Ag++Cl-=AgClˉ(白色)
AgCl+Cl-?AgCl=Cl-吸附构晶离子
计量点后—终点时:AgCl+Ag+?AgCl·Ag+(Ag+过量)AgCl·Ag++FIn-=AgCl+AgFIn
黄绿色粉红色
(二)滴定条件
1.加入胶体保护剂——糊精或淀粉
2.酸度:一般在中性、弱碱性、弱酸性溶液中进行
HFIn分子不易被吸附,FIn-阴离子存在与Ka有关.
Ka-允许酸度越高(pH值ˉ)
如:曙红Ka较大,pH32以上使用;
荧光黄Ka较小,pH37以上使用。
但:最高pH二甲基二碘荧光黄>Br->曙红>Cl->荧光黄或二氯荧光黄
银量法
定义
硝酸银液为滴定液,测定能与Ag+反应生成难溶性沉淀的一种容量分析法。
原理
硝酸银液为滴定液,测定能与Ag+生成沉淀的物质,根据消耗滴定液的浓度和毫升数,可计算出被测物质的含量。
反应式:Ag++X-→AgX↓
X-表示Cl-、Br-、I-、CN-、SCN-等离子
指示终点方式
(一)铬酸钾指示剂
1.原理
用AgNO3滴定液滴定氯化物溴化物时采用铬酸钾作指示剂的滴定方法。滴定反应为:
终点前Ag++Cl-→AgCl
终点时2Ag++CrO42-→Ag2CrO4↓(砖红色)
根据分步沉淀的原理,溶度积Ksp)小的先沉淀,溶度积大的后沉淀。由于AgCl的溶解度小于Ag2CrO4的溶解度,当Ag+进入浓度较大的Cl-溶液中时,AgCl将首先生成沉淀,而[Ag+]2[CrO42-]<Ksp(Ag2CrO4),Ag2CrO4不能形成沉淀;随着滴定的进行,Cl-浓度不断降低,Ag+浓度不断增大,在等当点后发生突变,
[Ag+][CrO42-]>Ksp(Ag2CrO4),于是出现砖红色沉淀,指示滴定终点的到达。
2.滴定条件
(1)终点到达的迟早与溶液中指示剂的浓度有关。为达到终点恰好与等当点一致的目的,必须控制溶液中CrO42-的浓度。每50~100ml滴定溶液中加入5%(W/V)K2CrO4溶液1ml就可以了。
(2)用K2CrO4作指示剂,滴定不能在酸性溶液中进行,因指示剂K2CrO4是弱酸盐,在酸性溶液中CrO42-依下列反应与H+离子结合,使CrO42-浓度降低过多,在等当点不能形成Ag2CrO4沉淀。
2CrO42-+2H+→←2HCrO4-→←Cr2O72-+H2O
也不能在碱性溶液中进行,因为Ag+将形成Ag2O沉淀:
Ag++OH-→AgOH
2AgOH→Ag2O↓+H2O
因此,用铬酸钾指示剂法,滴定只能在近中性或弱碱性溶液(pH6.5~10.5)中进行。如果溶液的酸性较强可用硼砂、NaHCO3或CaCO3中和,或改用硫酸铁铵指示剂法。
滴定不能在氨性溶液中进行,因AgCl和Ag2CrO4皆可生成[Ag(NH3)2]+而溶解。
3.主要应用
本法多用于Cl-、Br-的测定。
(二)硫酸铁铵指示剂
1.原理
在酸性溶液中,用NH4SCN(或KSCN)为滴定液滴定Ag+,以Fe3+为指示剂的滴定方法。滴定反应为:
终点前Ag++SCN-→AgSCN↓
终点时Fe3++SCN-→Fe(SCN)2+(淡棕红色)
卤化物的测定可用回滴法,需向检品溶液中先加入定量过量的AgNO3滴定液,以为Fe3+指示剂,用NH4SCN滴定液回滴剩余的AgNO3,滴定反应为:
终点前Ag+(过量)+X-→AgX↓
Ag+(剩余量)+SCN-→AgSCN↓
终点时Fe3++SCN-→Fe(SCN)2+(淡棕红色)
这里需指出,当滴定Cl-到达等当点时,溶液中同时有AgCl和AgSCN两种难溶性银盐存在,若用力振摇,将使已生成的Fe(SCN)2+络离子的红色消失。因AgSCN的溶解度小于AgCl的溶解度。当剩余的Ag+被滴定完后,SCN-就会将AgCl沉淀中的Ag+转化为AgSCN沉淀而使重新释出。
AgCl→←Ag++Cl-
Ag++SCN-→←AgSCN
这样,在等当点之后又消耗较多的NH4SCN滴定液,造成较大的滴定误差
2.滴定条件及注意事项
(1)为了避免上述转化反应的进行,可以采取下列措施:
a 将生成的AgCl沉淀滤出,再用NH4SCN滴定液滴定滤液,但这一方法需要过滤、洗涤等操作,手续较繁。
b 在用NH4SCN滴定液回滴之前,向待测Cl-溶液中加入1~3ml硝基苯,并强烈振摇,使硝基苯包在AgCl的表面上,减少AgCl与SCN-的接触,防止转化。此法操作简便易行。
c 利用高浓度的Fe3+作指示剂(在滴定终点时使浓度达到0.2mol/L),实验结果证明终点误差可减少到0.1%。
(2)此外,用本法时,应注意下列事项:
a 为防止Fe3+的水解,应在酸性(HNO3)溶液中进行滴定,在酸性溶液中,Al3+、Zn2+、Ba2+及CO32-等离子的存在也不干扰。与铬酸钾指示剂法相比,这是本法的最大优点。
b 为避免由于沉淀吸附Ag+过早到达终点,在用硝基苯包裹AgCl沉淀时,临近终点应轻轻旋摇,以免沉淀转化,直到溶液出现稳定的淡棕红色为止。
c 本法测定I-和Br-时,由于AgI和AgBr的溶解度都小于AgCl的溶解度,不存在沉淀转化问题,不需加入有机溶剂或滤去沉淀,滴定终点明显确切。
d 滴定不宜在较高温度下进行,否则红色络合物褪色。
(三)吸附指示剂
1.原理
用AgNO3液为滴定液,以吸附指示剂指示终点,测定卤化物的滴定方法。
吸附指示剂是一些有机染料,它们的阴离子在溶液中很容易被带正电荷胶态沉淀所吸附,而不被带负电荷的胶态沉淀所吸附,并且在吸附后结构变形发生颜色改变。
若以Fl-代表荧光黄指示剂的阴离子,则变化情况为:
终点前Cl-过量(AgCl)Cl-┇M+
终点时Ag+过量(AgCl)Ag+┇X-
(AgCl)Ag+吸附Fl-(AgCl)Ag+┇Fl-
(黄绿色)(微红色)
2.滴定条件
为了使终点颜色变化明显,应用吸附指示剂时需要注意以下几个问题:
(1)吸附指示剂不是使溶液发生颜色变化,而是使沉淀的表面发生颜色变化。因此,应尽可能使卤化银沉淀呈胶体状态,具有较大的表面。为此,在滴定前应将溶液稀释并加入糊精、淀粉等亲水性高分子化合物以形成保护胶体。同时,应避免大量中性盐存在,因为它能使胶体凝聚。
(2)胶体颗粒对指示剂离子的吸附力,应略小于对被测离子的吸附力,否则指示剂将在等当点前变色。但对指示剂离子的吸附力也不能太小,否则等当点后也不能立即变色。滴定卤化物时,卤化银对卤化物和几种常用的吸附指示剂的吸附力的大小次序如下:
I->二甲基二碘荧光黄>Br->曙红>Cl->荧光黄
因此在测定Cl-时不能选用曙红,而应选用荧光黄为指示剂
(3)溶液的pH应适当,常用的吸附指示剂多是有机弱酸,而起指示剂作用的是它们的阴离子。因此,溶液的pH应有利于吸附指示剂阴离子的存在。也就是说,电离常数小的吸附指示剂,溶液的pH就要偏高些;反之,电离常数大的吸附指示剂,溶液的pH就要偏低些。
(4)指示剂的离子与加入滴定剂的离子应带有相反的电荷。
(5)带有吸附指示剂的卤化银胶体对光线极敏感,遇光易分解析出金属银,在滴定过程中应避免强光照射。
测定
巴比妥类化合物,在其结构中的亚胺基受两个羰基影响,上面的H很活泼,能被Ag+置换生成可溶性银盐,而它的二银盐不溶于水,利用这一性质可进行测定。
配制与标定
1.配制间接法配制
2.标定用基准氯化钠标定,以荧光黄指示液指示终点。
3.贮藏置玻璃塞的棕色玻瓶中,密闭保存。
(二)硫氰酸铵滴定液
1.配制间接法配制
2.标定用硝酸银滴定液标定,以硫酸铁铵指示液指示终点。
注意事项
1.用铬酸钾指示剂法,必须在近中性或弱碱性溶液(pH6.5~10.5)中进行滴定。因铬酸钾是弱酸盐,在酸性溶液中,CrO42-与H+结合,降低CrO42-浓度,在等当点时不能立即生成铬酸银沉淀;此法也不能在碱性溶液中进行,因银离子氢氧根离子生成氧化银沉淀。
2.应防止氨的存在,氨与银离子生成可溶性[Ag(NH3)2]+络合物,干扰氯化银沉淀生成。
3.硫酸铁铵指示剂法应在稀硝酸溶液中进行,因铁离子在中性或碱性介质中能形成氢氧化铁沉淀。
4.为防止沉淀转化(AgCl+SCN-→←AgSCN+Cl-),硫酸铁铵指示剂法加硝酸银滴定液沉淀后,应加入5ml邻苯二甲酸二丁酯或1~3ml硝基苯,并强力振摇后再加入指示液,用硫氰酸铵滴定液滴定。
5.滴定应在室温进行,温度高,红色络合物易褪色。
6.滴定时需用力振摇,避免沉淀吸附银离子,过早到达终点。但滴定接近终点时,要轻轻振摇,减少氯化银与SCN-接触,以免沉淀转化。
7.吸附指示剂法,滴定前加入糊精、淀粉,形成保护胶体,防止沉淀凝聚使吸附指示剂在沉淀的表面发生颜色变化,易于观察终点。滴定溶液的pH值应有利于吸附指示剂的电离,随指示剂不同而异。
8.吸附指示剂法选用指示剂应略小于被测离子的吸附力,吸附力大小次序为I->二甲基二碘荧光黄>Br->曙红>Cl->荧光黄。
9.滴定时避免阳光直射,因卤化银遇光易分解,使沉淀变为灰黑色。
10.有机卤化物的测定,由于有机卤化物中卤素结合方式不同,多数不能直接采用银量法,必须经过适当处理,使有机卤素转变成卤离子后再用银量法测定。
适用范围
1.铬酸钾指示剂法:在中性或弱碱性溶液中用硝酸银滴定液滴定氯化物、溴化物时采用铬酸钾指示剂的滴定方法。
2.硫酸铁铵指示剂法:在酸性溶液中,用硫氰酸铵液为滴定液滴定Ag+,采用硫酸铁铵为指示剂的滴定方法。
3.吸附指示剂法:用硝酸银液为滴定液,以吸附指示剂指示终点测定卤化物的滴定方法。
允许差
本法的相对偏差不得超过0.3%。
参考资料
最新修订时间:2023-12-18 16:43
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