滴定分析待測(cè)物質(zhì)含量計(jì)算的教學(xué)方法探討

趙景波

【摘要】本文針對(duì)分析化學(xué)中滴定分析的計(jì)算，學(xué)生不易靈活應(yīng)用和熟練掌握的困窘，通過(guò)長(zhǎng)期的教學(xué)實(shí)踐，總結(jié)出滴定分析中的計(jì)算方法教學(xué)新思路，以“寫(xiě)反應(yīng)、找關(guān)系、統(tǒng)單位、準(zhǔn)計(jì)算、取位數(shù)”路徑展開(kāi)教學(xué)，收到了良好的效果。

【關(guān)鍵詞】滴定分析 計(jì)算 方法 應(yīng)用

【中圖分類(lèi)號(hào)】G42 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2013）05-0253-02

化學(xué)分析包括滴定分析和重量分析，分析方法選定正確，操作準(zhǔn)確最后結(jié)果要通過(guò)計(jì)算得出，重量分析計(jì)算較為簡(jiǎn)單，易于掌握，滴定分析也稱(chēng)容量分析包括四大滴定（酸堿滴定、配位滴定、氧化還原滴定、沉淀滴定），有些計(jì)算較為復(fù)雜，不易熟用，學(xué)生只會(huì)運(yùn)用已有的公式，如變換題目就無(wú)從下手，筆者通過(guò)多年的教學(xué)和職工培訓(xùn)探索出了一種易于掌握，無(wú)需死記計(jì)算的教學(xué)方法，歸納起來(lái)15個(gè)字，就是“寫(xiě)反應(yīng)、找關(guān)系、統(tǒng)單位、準(zhǔn)計(jì)算、取位數(shù)”。

1.知識(shí)要點(diǎn)

在滴定分析計(jì)算中有兩形式，一是計(jì)算的含量，二是計(jì)算標(biāo)定溶液濃度。被測(cè)定物質(zhì)的含量測(cè)定結(jié)果表示通常用質(zhì)量分?jǐn)?shù)WA=■， ms為樣品的質(zhì)量，通過(guò)分析天平稱(chēng)量得出。樣品中被測(cè)組分的質(zhì)量mA=nAMA，MA為被測(cè)定物質(zhì)的摩爾質(zhì)量是常量，nA為被測(cè)物質(zhì)的量，可通過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)溶液的物質(zhì)的量nT求得。待標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度用物質(zhì)的量濃度cA表示，cA=nA/VA求得，VA為滴定的體積，通過(guò)滴定管讀出，nA可通過(guò)與基準(zhǔn)物質(zhì)的物質(zhì)的量n求得。滴定分析化學(xué)反應(yīng)計(jì)量點(diǎn)是通過(guò)指示劑得出的，化學(xué)反應(yīng)計(jì)量點(diǎn)是滴定劑與被測(cè)組分按照滴定反應(yīng)方程式所示計(jì)量關(guān)系定量地完全反應(yīng)時(shí)的點(diǎn)。只要能求出nT，然后通過(guò)nT與被測(cè)組分的nA之間的關(guān)系就可求出nA（這也是計(jì)算過(guò)程中的關(guān)鍵所在）。即可得出所求的被測(cè)物質(zhì)含量WA和待標(biāo)溶液的濃度cA。理清了這些關(guān)系，對(duì)待滴定分析計(jì)算就不會(huì)有死記公式機(jī)械應(yīng)用，而是能靈活應(yīng)用。

2.教學(xué)方法

2.1寫(xiě)反應(yīng)

寫(xiě)出滴定完全反應(yīng)的化學(xué)方程式是計(jì)算的前提，如果方程式寫(xiě)不出，或不完整，那后面幾步都無(wú)從做起，首先要審題，分步分析，反應(yīng)物生成物都要列出，直接滴定法反應(yīng)物和生成物較為明朗，而返滴定法、間接滴定法和置換滴定法則較為復(fù)雜。配平十分關(guān)鍵，特別是氧化還原的配平要掌握其配平的原則，做到化學(xué)反應(yīng)物質(zhì)守恒。

2.2找關(guān)系

找關(guān)系即找出被測(cè)物質(zhì)與滴定劑物質(zhì)的量關(guān)系，這步是整個(gè)計(jì)算過(guò)程最重要的一步，也是學(xué)生最難掌握的，這個(gè)環(huán)節(jié)做好后面都迎刃而解了。通過(guò)化學(xué)反應(yīng)方程式找出關(guān)系通常有兩種方法，一是依據(jù)是“等物質(zhì)的量規(guī)則”。即在滴定分析中，根據(jù)滴定反應(yīng)選取適當(dāng)?shù)幕締卧味ǖ竭_(dá)化學(xué)計(jì)量點(diǎn)時(shí)，待測(cè)組分的物質(zhì)的量（nA）就等于所消耗標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的物質(zhì)的量（nT）。

即：nA=nT

應(yīng)用等物質(zhì)的量反應(yīng)規(guī)則進(jìn)行滴定分析計(jì)算， 關(guān)鍵在于選擇基本單元。滴定分析中， 被測(cè)組分與標(biāo)準(zhǔn)溶液之間是嚴(yán)格按照化學(xué)計(jì)量關(guān)系進(jìn)行反應(yīng)的。滴定分析中，通常以實(shí)際反應(yīng)的最小單元為基本單元。對(duì)于質(zhì)子轉(zhuǎn)移的酸堿反應(yīng)，通常以轉(zhuǎn)移一個(gè)質(zhì)子的特定組合作為反應(yīng)物的基本單元，如1/2H2SO4、 1/2Na2CO3。對(duì)于電子轉(zhuǎn)移的氧化還原反應(yīng)，通常以轉(zhuǎn)移一個(gè)電子的特定組合作為反應(yīng)物的基本單元，如1/5KMnO4?；締卧母拍罴霸鯓哟_定，學(xué)生理解有些困難，與中學(xué)所學(xué)的化學(xué)反應(yīng)方程式有些差異，而且不直觀(guān)，通過(guò)十余年的教學(xué)感覺(jué)不太理想。筆者在教學(xué)中采用第二種方法，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式中被測(cè)物質(zhì)與標(biāo)準(zhǔn)溶液的系數(shù)確定比例關(guān)系而得出被測(cè)物質(zhì)的物質(zhì)的量關(guān)系。

tT+aA=P

由 nA：nT=a：t

得 nA =a/t nT

直接滴定法容易確定，間接滴定采用間接式確定也很容易確定。

如：在酸性溶液中， 用KMnO4標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定Na2C2O4的反應(yīng)為：

2MnO■■+5C2O■■+16H■→2Mn■+10CO■？邙+8H■O

由n ■：n■=2：5

得n■=2/5n■

如：用基準(zhǔn)物K2Cr2O7 （M=294 g/mol）標(biāo)定0.1mol/LFe2+溶液：

Cr■O■■+ 6 Fe■ → Fe■+ Cr■，

由n■：n■+=1：6

得 n■+= 6n■

2.3 統(tǒng)單位

統(tǒng)一計(jì)算過(guò)程中的量的單位，在滴定操作中，標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度通常用物質(zhì)量的濃度mol/L，物質(zhì)的量n=c·V，操作中滴定管及移液管讀出的數(shù)字為mL，計(jì)算中應(yīng)轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)，1mL=1×10-3L，質(zhì)量單位用g。

2.4準(zhǔn)計(jì)算

準(zhǔn)確計(jì)算，計(jì)算可根據(jù)被測(cè)物質(zhì)與標(biāo)準(zhǔn)溶液物質(zhì)的量的關(guān)系，所求的含量的表示要求列出關(guān)系式逐項(xiàng)展開(kāi)，代入數(shù)據(jù)按照有效數(shù)字運(yùn)算規(guī)則細(xì)心計(jì)算即可。整個(gè)計(jì)算應(yīng)一氣呵成，無(wú)須分步，這樣才能條理清晰。

2.5取位數(shù)

計(jì)算的結(jié)果取幾位有效數(shù)字，關(guān)系到結(jié)果的可靠性，不可隨意性，有它的科學(xué)性。在滴定操作中分析天平為萬(wàn)分之一天平，讀數(shù)為克小數(shù)點(diǎn)后四位，通常稱(chēng)量范圍在0.2～1克之間，滴定管計(jì)數(shù)正常也為四位即讀到0.01mL（除非讀到10mL以下為三位，但滴定誤差超過(guò)范圍，不采用），稱(chēng)液管讀數(shù)也為四位，摩爾質(zhì)量也為四位。因此，按照有效數(shù)字乘除法運(yùn)算規(guī)則計(jì)算結(jié)果以有效數(shù)字最少的那個(gè)數(shù)據(jù)為依據(jù)，即結(jié)果取四位數(shù)，這就是為什么被測(cè)物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為四位數(shù)標(biāo)定出的標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為四位數(shù)的原因。，如鐵含量為52.92%，氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為0.1024mol/L。像52.9%，52.926%，0.102mol/L，0.10248mol/L等等都不可靠。

3.教學(xué)實(shí)例

3.1稱(chēng)取不純CaCO3 0.5500g溶于25.00 mL HCl（0.5020mol/L）溶液中，煮沸除去CO2，過(guò)量HCl液用0.5030 mol/L NaOH返滴定耗去4.20 mL，試計(jì)算試樣中CaCO3的百分含量。（MCaCO3=100.09）

解：寫(xiě)方程：

CaCO3+2HCl == CaCl2+CO2+H2O

HCl+NaOH == NaCl+H2O

找關(guān)系：

nCaCO■：nHC1=1：2

nCaCO■= 1/2 nHCl

準(zhǔn)計(jì)算：

CaCO3%=■×100=■×100

=■×100

=■×100

=■×100

=■×100

=■×100

=94.97

3.2用移液管移取H2O2樣品1.00mL，置于250mL容量瓶中，加水稀釋至刻度，搖勻后，移取25.00mL置于錐形瓶中，用0.02000 mol/L KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液5.00mL滴定至微紅色、1分鐘內(nèi)不褪色，計(jì)算試樣中H2O2的質(zhì)量濃度（g/mL）。（MH2O2=34.0 g/mol）

解：寫(xiě)方程：

2MnO4-+5H2O2+6H+== 2Mn2++5O2+8H2O

找關(guān)系：

n H2O2：n MnO4-=5：2

n H2O2=5/2n MnO4-

準(zhǔn)計(jì)算：

WH2O2（g/ml）=■×■

=■×■=0.085

3.3 一般測(cè)水中溶解氧的方法是：用溶解氧瓶裝滿(mǎn)水樣后，依次加入1毫升硫酸錳及2毫升堿性碘化鉀，加塞混勻，再加入1.5毫升濃硫酸，蓋好瓶蓋，待沉淀完全溶解并混勻后取出100毫升溶液于三角瓶中，迅速用0.01250mol/L硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定到溶液呈微黃色，再加入1毫升淀粉作指示劑，繼續(xù)滴定至藍(lán)色剛好退去。耗去溶液7.25毫升，求其中溶解氧的含量（以mg/L計(jì)）（忽略樣品處理時(shí)加入試劑對(duì)體積的影響）。

解：寫(xiě)方程：

MnSO4+2NaOH=Mn（OH）2+Na2SO4

2Mn（OH）2+O2=2MnO（OH）2

MnO（OH）2+Mn（OH）2=MnMnO3+2H2O

MnMnO3+6H++2I-=2Mn2++I2+3H2O

I2+2S2O■■=2I-+S4O■■

找關(guān)系：

1O2～2MnO（OH）2～2MnMnO3～2 I2～4S2O■■1O2 ～4S2O■■

nO2= 1/4 nNa2S2O3

準(zhǔn)計(jì)算：

O2=1/4（0.01250×7.25） ×32.0×1000/100=7.25（mg/L）

4.總結(jié)

教學(xué)活動(dòng)，是教師的教與學(xué)生的學(xué)的統(tǒng)一活動(dòng)，活動(dòng)是在過(guò)程中實(shí)現(xiàn)的，而過(guò)程則是通過(guò)活動(dòng)得以展開(kāi)的。教師本質(zhì)是傳授知識(shí)，傳授知識(shí)更應(yīng)找出學(xué)生易于接受的方法，這就要求教師要不斷摸索教學(xué)方法。本文所述的滴定分析計(jì)算的教學(xué)方法應(yīng)用，在近幾年的高職教學(xué)和在職化驗(yàn)工培訓(xùn)中取得了顯著的效果，學(xué)員普遍反映計(jì)算不再難了，不需死記硬背便可自己掌握了，在考試和職業(yè)技能鑒定中考核中計(jì)算題錯(cuò)誤率大大降低。

參考文獻(xiàn)：

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