滴定

引入

如何精确测定溶液中某种物质的浓度?

滴定终点和等当点有什么区别?

为什么不同的滴定要用不同的指示剂?

滴定是化学分析中最经典、最实用的定量分析方法之一。通过向待测溶液中逐滴加入已知浓度的标准溶液,直到反应完全,再根据消耗的标准溶液体积计算待测物的浓度。

正文

定义

滴定（titration）是将已知浓度的标准溶液（滴定液）逐滴加入一定体积的待测溶液中,直到化学反应完全（等当点）,通过指示剂判断终点,从而计算待测物浓度的定量分析方法。

基本概念

术语	含义
标准溶液	已知准确浓度的溶液
滴定管	精确量取和滴加液体的仪器
等当点	滴定反应恰好完全进行的时刻
滴定终点	指示剂颜色发生变化的时刻
滴定误差	滴定终点与等当点之间的偏差

滴定操作要点

1. **洗涤:**滴定管先用蒸馏水洗,再用标准溶液润洗 2~3 次
2. **装液:**注入标准溶液,排出气泡,调零
3. **取待测液:**用移液管准确量取待测溶液放入锥形瓶
4. **加指示剂:**滴加适量指示剂
5. **滴定:**左手控制活塞,右手摇动锥形瓶,眼睛观察颜色变化
6. **终点判断:**颜色变化后半分钟内不褪色
7. **读数:**视线与凹液面最低处相平,读到 $0.01\mathrm{mL}$
8. **重复:**至少平行滴定 3 次,取平均值

酸碱滴定

酸碱滴定利用酸碱中和反应,是最常见的滴定类型。

$\mathrm{H}{}^{+}+\mathrm{OH}{}^{-}\to \mathrm{H}{}_2\mathrm{O}$

指示剂选择

指示剂	变色范围 $\mathrm{pH}$	酸色	碱色	适用
甲基橙	$3.1\sim 4.4$	红色	黄色	强酸滴定弱碱
酚酞	$8.2\sim 10.0$	无色	粉红	强碱滴定弱酸
甲基红	$4.4\sim 6.2$	红色	黄色	通用
石蕊	$5.0\sim 8.0$	红色	蓝色	不常用（变色范围宽）

**选择原则:**指示剂的变色范围应落在滴定突跃范围内。

典型曲线

强碱滴定强酸:等当点 $\mathrm{pH}=7$,突跃范围大（$\mathrm{pH}4\sim 10$）

强碱滴定弱酸:等当点 $\mathrm{pH}>7$（因弱酸盐显碱性）,突跃范围在碱性区

强酸滴定弱碱:等当点 $\mathrm{pH}<7$,突跃范围在酸性区

计算

$c_{\text{待测}}\times V_{\text{待测}}\times n_{\text{待测}}=c_{\text{标准}}\times V_{\text{标准}}\times n_{\text{标准}}$

其中 $n$ 为反应计量系数。

**例:**用 $0.1000mol/L$ $\mathrm{NaOH}$ 滴定 $25.00\mathrm{mL}$ 盐酸,消耗 $\mathrm{NaOH}24.50\mathrm{mL}$:

$c(\mathrm{HCl})=\frac{0.1000\times 24.50}{25.00}=0.0980mol/L$

氧化还原滴定

利用氧化还原反应进行定量分析。

高锰酸钾法

$\mathrm{MnO}{}_4{}^{-}+8\mathrm{H}{}^{+}+5\mathrm{e}{}^{-}\to \mathrm{Mn}{}^{2+}+4\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}$

• $\mathrm{KMnO}{}_4$ 本身呈紫红色,不需要额外指示剂
• 终点:溶液由无色变为浅紫红色
• 用于测定 $\mathrm{Fe}{}^{2+}$、$\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}{}_2$、$\mathrm{C}{}_2\mathrm{O}{}_4{}^{2-}$ 等还原性物质

**例:**测定 $\mathrm{Fe}{}^{2+}$ 含量:

$\mathrm{MnO}{}_4{}^{-}+5\mathrm{Fe}{}^{2+}+8\mathrm{H}{}^{+}\to \mathrm{Mn}{}^{2+}+5\mathrm{Fe}{}^{3+}+4\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}$

碘量法

$\mathrm{I}{}_2+2\mathrm{S}{}_2\mathrm{O}{}_3{}^{2-}\to 2\mathrm{I}{}^{-}+\mathrm{S}{}_4\mathrm{O}{}_6{}^{2-}$

• 用淀粉作指示剂（$\mathrm{I}{}_2$ 遇淀粉变蓝）
• 终点:蓝色消失
• 用于测定维生素 C、$\mathrm{Cu}{}^{2+}$ 等

配位滴定（络合滴定）

用 EDTA 作滴定液,与金属离子形成稳定配合物。

$\mathrm{M}{}^{2+}+\mathrm{EDTA}{}^{4-}\to [\mathrm{M}(\mathrm{EDTA})]{}^{2-}$

用金属指示剂（如铬黑 T）判断终点。常用于测定水的硬度（$\mathrm{Ca}{}^{2+}$、$\mathrm{Mg}{}^{2+}$ 总量）。

沉淀滴定

用 $\mathrm{AgNO}{}_3$ 滴定卤素离子:

$\mathrm{Ag}{}^{+}+\mathrm{Cl}{}^{-}\to \mathrm{AgCl}\downarrow$

用 $\mathrm{K}{}_2\mathrm{CrO}{}_4$ 作指示剂（莫尔法）,终点时生成砖红色 $\mathrm{Ag}{}_2\mathrm{CrO}{}_4$ 沉淀。

引出

如何减小滴定误差?

自动电位滴定和传统指示剂滴定有什么区别?

非水滴定在什么情况下需要使用?

参考:酸碱中和反应、氧化还原反应、配位化合物基础