标准溶液的配制方法及基准物质

<div class="entry-body nerr" style="DISPLAY: block;"><span id="yuyuzi"><font color="#000000">2.2.1标准溶液的配制方法及基准物质 </font><p><font color="#000000">标准溶液是指已知准确浓度的溶液，它是滴定分析中进行定量计算的依据之一。不论采用何种滴定方法，都离不开标准溶液。因此，正确地配制标准溶液，确定其准确浓度，妥善地贮存标准溶液，都关系到滴定分析结果的准确性。配制标准溶液的方法一般有以下两种：</font></p><p class="t1"><font color="#000000">2.2.1.1直接配制法</font></p><p><font color="#000000">用<nobr><b class="kgb" style="BORDER-TOP-WIDTH: 0px; PADDING-RIGHT: 0px; PADDING-LEFT: 0px; FONT-WEIGHT: normal; BORDER-LEFT-WIDTH: 0px; BORDER-BOTTOM-WIDTH: 0px; PADDING-BOTTOM: 0px; MARGIN: 0px; CURSOR: hand; COLOR: #0000ff; PADDING-TOP: 0px; BORDER-RIGHT-WIDTH: 0px; TEXT-DECORATION: underline;">分析天平</b></nobr>准确地称取一定量的物质，溶于适量水后定量转入容量瓶中，稀释至标线，定容并摇匀。根据溶质的质量和容量瓶的体积计算该溶液的准确浓度。</font></p><p><font color="#000000">能用于直接配制标准溶液的物质，称为基准物质或基准试剂，它也是用来确定某一溶液准确浓度的标准物质。作为基准物质必须符合下列要求：</font></p><p><font color="#000000">（1） 试剂必须具有足够高的纯度，一般要求其纯度在99.9%以上，所含的杂质应不影响滴定反应的准确度。</font></p><p><font color="#000000">（2）物质的实际组成与它的化学式完全相符，若含有结晶水（如硼砂Na₂B₄O₇•10H₂O），其结晶水的数目也应与化学式完全相符。</font></p><p><font color="#000000">（3） 试剂应该稳定。例如，不易吸收空气中的水分和<nobr><b class="kgb" style="BORDER-TOP-WIDTH: 0px; PADDING-RIGHT: 0px; PADDING-LEFT: 0px; FONT-WEIGHT: normal; BORDER-LEFT-WIDTH: 0px; BORDER-BOTTOM-WIDTH: 0px; PADDING-BOTTOM: 0px; MARGIN: 0px; CURSOR: hand; COLOR: #0000ff; PADDING-TOP: 0px; BORDER-RIGHT-WIDTH: 0px; TEXT-DECORATION: underline;">二氧化碳</b></nobr>，不易被空气氧化，加热干燥时不易分解等。</font></p><p><font color="#000000">（4）试剂最好有较大的摩尔质量，这样可以减少称量误差。常用的基准物质有纯金属和某些纯化合物，如Cu, Zn, Al, Fe和K₂Cr₂O₇ ，Na₂CO₃ , MgO , KBrO₃ 等，它们的含量一般在99.9%以上，甚至可达99.99% 。</font></p><p><font color="#000000">应注意，有些高纯试剂和光谱纯试剂虽然纯度很高，但只能说明其中杂质含量很低。由于可能含有组成不定的水分和气体杂质，使其组成与化学式不一定准确相符，致使主要成分的含量可能达不到99.9%，这时就不能用作基准物质。一些常用的基准物质及其应用范围列于表2.1中。</font></p><p><font color="#000000">表2.1 常用基准物质的干燥条件和应用</font></p><table class="MsoTableGrid" cellspacing="0" cellpadding="0" border="1"><tbody><tr><td colspan="2"><p><font color="#000000">基准物质</font></p></td><td rowspan="2"><p><font color="#000000">干燥后的组成</font></p></td><td rowspan="2"><p><font color="#000000">干燥条件℃</font></p></td><td rowspan="2"><p><font color="#000000">标定对象</font></p></td></tr><tr><td><p><font color="#000000">名称</font></p></td><td><p><font color="#000000">化学式</font></p></td></tr><tr><td><p><font color="#000000">碳酸氢钠</font></p></td><td><p><font color="#000000">NaHCO₃</font></p></td><td><p><font color="#000000">Na₂CO₃</font></p></td><td><p><font color="#000000">270─300</font></p></td><td><p><font color="#000000">酸</font></p></td></tr><tr><td><p><font color="#000000">十水合碳酸钠</font></p></td><td><p><font color="#000000">Na₂CO₃·10H₂O</font></p></td><td><p><font color="#000000">Na₂CO₃·10H₂O</font></p></td><td><p><font color="#000000">270─300</font></p></td><td><p><font color="#000000">酸</font></p></td></tr><tr><td><p><font color="#000000">硼砂</font></p></td><td><p><font color="#000000">Na₂B₄O₇·10H₂O</font></p></td><td><p><font color="#000000">Na₂B₄O₇·10H₂O</font></p></td><td><p><font color="#000000">放在装有NaCl</font></p><p><font color="#000000">和蔗糖饱和溶液</font></p><p><font color="#000000">的密闭器皿中</font></p></td><td><p><font color="#000000">酸</font></p></td></tr><tr><td><p><font color="#000000">二水合草酸</font></p></td><td><p><font color="#000000">H₂C₂O₄·2H₂O</font></p></td><td><p><font color="#000000">H₂C₂O₄·2H₂O</font></p></td><td><p><font color="#000000">室温空气干燥</font></p></td><td><p><font color="#000000">碱或KMnO₄</font></p></td></tr><tr><td><p><font color="#000000">邻苯二甲酸氢钾</font></p></td><td><p><font color="#000000">KHC₈H₄O₄</font></p></td><td><p><font color="#000000">KHC₈H₄O₄</font></p></td><td><p><font color="#000000">110─120</font></p></td><td><p><font color="#000000">碱</font></p></td></tr><tr><td><p><font color="#000000">重铬酸钾</font></p></td><td><p><font color="#000000">K₂Cr₂O₇</font></p></td><td><p><font color="#000000">K₂Cr₂O₇</font></p></td><td><p><font color="#000000">140─150</font></p></td><td><p><nobr><b class="kgb" style="BORDER-TOP-WIDTH: 0px; PADDING-RIGHT: 0px; PADDING-LEFT: 0px; FONT-WEIGHT: normal; BORDER-LEFT-WIDTH: 0px; BORDER-BOTTOM-WIDTH: 0px; PADDING-BOTTOM: 0px; MARGIN: 0px; CURSOR: hand; COLOR: #0000ff; PADDING-TOP: 0px; BORDER-RIGHT-WIDTH: 0px; TEXT-DECORATION: underline;"><font color="#000000">还原剂</font></b></nobr></p></td></tr><tr><td><p><font color="#000000">溴酸钾</font></p></td><td><p><font color="#000000">KBrO₃</font></p></td><td><p><font color="#000000">KBrO₃</font></p></td><td><p><font color="#000000">130</font></p></td><td><p><font color="#000000">还原剂</font></p></td></tr><tr><td><p><font color="#000000">草酸钠</font></p></td><td><p><font color="#000000">Na₂C₂O₄</font></p></td><td><p><font color="#000000">Na₂C₂O₄</font></p></td><td><p><font color="#000000">130</font></p></td><td><p><font color="#000000">KMnO₄</font></p></td></tr><tr><td><p><font color="#000000">碳酸钙</font></p></td><td><p><font color="#000000">CaCO₃</font></p></td><td><p><font color="#000000">CaCO₃</font></p></td><td><p><font color="#000000">110</font></p></td><td><p><font color="#000000">EDTA</font></p></td></tr><tr><td><p><font color="#000000">锌</font></p></td><td><p><font color="#000000">Zn</font></p></td><td><p><font color="#000000">Zn</font></p></td><td><p><font color="#000000">室温干燥器中保存</font></p></td><td><p><font color="#000000">EDTA</font></p></td></tr><tr><td><p><font color="#000000">氯化钠</font></p></td><td><p><font color="#000000">NaCl</font></p></td><td><p><font color="#000000">NaCl</font></p></td><td><p><font color="#000000">500─600</font></p></td><td><p><font color="#000000">AgNO₃</font></p></td></tr><tr><td><p><font color="#000000">硝酸银</font></p></td><td><p><font color="#000000">AgNO₃</font></p></td><td><p><font color="#000000">AgNO₃</font></p></td><td><p><font color="#000000">220─250</font></p></td><td><p><font color="#000000">氯化物</font></p></td></tr></tbody></table><p><font color="#000000"></font></p><p><span id="yu2615"><font color="#000000"></font></span></p><p class="t1"><font color="#000000">2.2.1.2 间接配制法（标定法）</font></p><p><font color="#000000">需要用来配制标准溶液的许多试剂不能完全符合上述基准物质必备的条件，例如：NaOH极易吸收空气中的二氧化碳和水分，纯度不高；市售盐酸中HCl的准确含量难以确定，且易挥发；KMnO₄和Na₂S₂O₃等均不易提纯，且见光分解，在空气中不稳定等。因此这类试剂不能用直接法配制标准溶液，只能用间接法配制，即先配制成接近于所需浓度的溶液，然后用基准物质（或另一种物质的标准溶液）来测定其准确浓度。这种确定其准确浓度的操作称为标定。</font></p><p><font color="#000000">例如欲配制0.1mol∙L^-1HCl标准溶液，先用一定量的浓HCl加水稀释，配制成浓度约为0.1mol∙L^-1的稀溶液，然后用该溶液滴定经准确称量的无水Na₂CO₃ 基准物质，直至两者定量反应完全，再根据滴定中消耗HCl溶液的体积和无水Na₂CO₃ 的质量，计算出HCl溶液的准确浓度。大多数标准溶液的准确浓度是通过标定的方法确定的。</font></p><p><font color="#000000">在常量组分的测定中，标准溶液的浓度大致范围为0.01 mol∙L^-1至1 mol∙L^-1，通常根据待测组分含量的高低来选择标准溶液浓度的大小。</font></p><p><font color="#000000">为了提高标定的准确度，标定时应注意以下几点：</font></p><p><font color="#000000">⑴ 标定应平行测定3- 4次，至少重复三次，并要求测定结果的相对偏差不大于0.2% 。</font></p><p><font color="#000000">⑵ 为了减少测量误差 ，称取基准物质的量不应太少，最少应称取0.2ｇ以上；同样滴定到终点时消耗标准溶液的体积也不能太小，最好在于20ｍL以上。</font></p><p><font color="#000000">⑶ 配制和标定溶液时使用的量器，如滴定管，容量瓶和移液管等，在必要时应校正其体积，并考虑温度的影响。</font></p><p><font color="#000000">⑷ 标定好的标准溶液应该妥善保存，避免因水分蒸发而使溶液浓度发生变化；有些不够稳定，如见光易分解的ＡgNO₃和 KMnO₄等标准溶液应贮存于棕色瓶中，并置于暗处保存；能吸收空气中二氧化碳并对玻璃有腐蚀作用的强碱溶液，最好装在塑料瓶中，并在瓶口处装一碱石灰管，以吸收空气中的二氧化碳和水。对不稳定的标准溶液，久置后，在使用前还需重新标定其浓度。</font></p><p class="t1"><font color="#000000">2.2.2 标准溶液浓度表示方法</font></p><p class="t1"><font color="#000000">2.2.2.1 物质的量浓度（<i>c</i>，简称浓度）</font></p><p><font color="#000000">物质的量浓度是指单位体积溶液中含溶质Ｂ的物质的量，以符号ｃ_Ｂ表示。即</font></p><p><font color="#000000">c_Ｂ=ｎ_Ｂ /Ｖ_B （2.1）</font></p><p><font color="#000000">因 ｎ_Ｂ= ｍ_Ｂ/Ｍ_Ｂ （2.2）</font></p><p><font color="#000000">所以 ｍ_Ｂ=c_ＢＶ_BＭ_Ｂ （2.3）</font></p><p><font color="#000000">式 （2-1）中，B代表溶质的化学式，ｎ_Ｂ为溶质B的物质的量，它的SI单位是mol，V_B表示溶液的体积，其SI单位是m³；所以物质的量浓度c_Ｂ的SI单位是mol∙m^-3，在分析化学中常用的单位为mol∙L^-1或mol∙dm^-3 。</font></p><p><font color="#000000">在式（2-2）中，ｍ_Ｂ是物质B的质量，常用单位为ｇ，Ｍ_Ｂ是物质B的摩尔质量，其SI单位是Kg∙mol^-1，在分析化学中常用的单位为g ∙mol^-1。以此为单位时，任何原子、分子或离子的摩尔质量在数值上就等于其相对原子质量、分子质量或相对离子质量。</font></p><p class="t1"><font color="#000000">2.2.2.2 滴定度（T）</font></p><p><font color="#000000">在工业生产中，由于测定对象比较固定，常使用同一标准溶液测定同一种物质，因此常用滴定度表示标准溶液的浓度，使计算简便、快速。滴定度是指1mL标准溶液相当于被测物质的质量(单位为g∙mL^-1或mg∙mL^-1),以符号<i>T</i>_A/B表示。其中A为被测物质，B为滴定剂。例如，1.00mL K₂Cr₂O₇标准溶液恰好能与0.005682g Fe完全反应，则此K₂Cr₂O₇溶液对Fe的滴定度T_Fe/K2Cr2O7 = 0.005682g∙mL^-1。</font></p><p><font color="#000000">在实际生产过程中，常常需要对大批试样测定其中同一组分，标准溶液的浓度若用滴定度表示，计算被测组分的含量就很简便。如上例中若已知滴定时消耗K₂Cr₂O₇标准溶液的体积V（mL），则被测组分的质量m_Fe 为：</font></p><p><font color="#000000">m_Fe =T_Fe/K2Cr2O7 • V</font></p></span></div>