滴定分析待测物质含量计算的教学方法探讨

赵景波

【摘要】本文针对分析化学中滴定分析的计算，学生不易灵活应用和熟练掌握的困窘，通过长期的教学实践，总结出滴定分析中的计算方法教学新思路，以“写反应、找关系、统单位、准计算、取位数”路径展开教学，收到了良好的效果。

【关键词】滴定分析 计算 方法 应用

【中图分类号】G42 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2013）05-0253-02

化学分析包括滴定分析和重量分析，分析方法选定正确，操作准确最后结果要通过计算得出，重量分析计算较为简单，易于掌握，滴定分析也称容量分析包括四大滴定（酸碱滴定、配位滴定、氧化还原滴定、沉淀滴定），有些计算较为复杂，不易熟用，学生只会运用已有的公式，如变换题目就无从下手，笔者通过多年的教学和职工培训探索出了一种易于掌握，无需死记计算的教学方法，归纳起来15个字，就是“写反应、找关系、统单位、准计算、取位数”。

1.知识要点

在滴定分析计算中有两形式，一是计算的含量，二是计算标定溶液浓度。被测定物质的含量测定结果表示通常用质量分数WA=■， ms为样品的质量，通过分析天平称量得出。样品中被测组分的质量mA=nAMA，MA为被测定物质的摩尔质量是常量，nA为被测物质的量，可通过与标准溶液的物质的量nT求得。待标的标准溶液的浓度用物质的量浓度cA表示，cA=nA/VA求得，VA为滴定的体积，通过滴定管读出，nA可通过与基准物质的物质的量n求得。滴定分析化学反应计量点是通过指示剂得出的，化学反应计量点是滴定剂与被测组分按照滴定反应方程式所示计量关系定量地完全反应时的点。只要能求出nT，然后通过nT与被测组分的nA之间的关系就可求出nA（这也是计算过程中的关键所在）。即可得出所求的被测物质含量WA和待标溶液的浓度cA。理清了这些关系，对待滴定分析计算就不会有死记公式机械应用，而是能灵活应用。

2.教学方法

2.1写反应

写出滴定完全反应的化学方程式是计算的前提，如果方程式写不出，或不完整，那后面几步都无从做起，首先要审题，分步分析，反应物生成物都要列出，直接滴定法反应物和生成物较为明朗，而返滴定法、间接滴定法和置换滴定法则较为复杂。配平十分关键，特别是氧化还原的配平要掌握其配平的原则，做到化学反应物质守恒。

2.2找关系

找关系即找出被测物质与滴定剂物质的量关系，这步是整个计算过程最重要的一步，也是学生最难掌握的，这个环节做好后面都迎刃而解了。通过化学反应方程式找出关系通常有两种方法，一是依据是“等物质的量规则”。即在滴定分析中，根据滴定反应选取适当的基本单元，滴定到达化学计量点时，待测组分的物质的量（nA）就等于所消耗标准滴定溶液的物质的量（nT）。

即：nA=nT

应用等物质的量反应规则进行滴定分析计算， 关键在于选择基本单元。滴定分析中， 被测组分与标准溶液之间是严格按照化学计量关系进行反应的。滴定分析中，通常以实际反应的最小单元为基本单元。对于质子转移的酸碱反应，通常以转移一个质子的特定组合作为反应物的基本单元，如1/2H2SO4、 1/2Na2CO3。对于电子转移的氧化还原反应，通常以转移一个电子的特定组合作为反应物的基本单元，如1/5KMnO4。基本单元的概念及怎样确定，学生理解有些困难，与中学所学的化学反应方程式有些差异，而且不直观，通过十余年的教学感觉不太理想。笔者在教学中采用第二种方法，根据化学反应方程式中被测物质与标准溶液的系数确定比例关系而得出被测物质的物质的量关系。

tT+aA=P

由 nA：nT=a：t

得 nA =a/t nT

直接滴定法容易确定，间接滴定采用间接式确定也很容易确定。

如：在酸性溶液中， 用KMnO4标准滴定溶液滴定Na2C2O4的反应为：

2MnO■■+5C2O■■+16H■→2Mn■+10CO■？邙+8H■O

由n ■：n■=2：5

得n■=2/5n■

如：用基准物K2Cr2O7 （M=294 g/mol）标定0.1mol/LFe2+溶液：

Cr■O■■+ 6 Fe■ → Fe■+ Cr■，

由n■：n■+=1：6

得 n■+= 6n■

2.3 统单位

统一计算过程中的量的单位，在滴定操作中，标准溶液的浓度通常用物质量的浓度mol/L，物质的量n=c·V，操作中滴定管及移液管读出的数字为mL，计算中应转换为L，1mL=1×10-3L，质量单位用g。

2.4准计算

准确计算，计算可根据被测物质与标准溶液物质的量的关系，所求的含量的表示要求列出关系式逐项展开，代入数据按照有效数字运算规则细心计算即可。整个计算应一气呵成，无须分步，这样才能条理清晰。

2.5取位数

计算的结果取几位有效数字，关系到结果的可靠性，不可随意性，有它的科学性。在滴定操作中分析天平为万分之一天平，读数为克小数点后四位，通常称量范围在0.2～1克之间，滴定管计数正常也为四位即读到0.01mL（除非读到10mL以下为三位，但滴定误差超过范围，不采用），称液管读数也为四位，摩尔质量也为四位。因此，按照有效数字乘除法运算规则计算结果以有效数字最少的那个数据为依据，即结果取四位数，这就是为什么被测物的质量分数为四位数标定出的标准溶液浓度为四位数的原因。，如铁含量为52.92%，氢氧化钠标准溶液浓度为0.1024mol/L。像52.9%，52.926%，0.102mol/L，0.10248mol/L等等都不可靠。

3.教学实例

3.1称取不纯CaCO3 0.5500g溶于25.00 mL HCl（0.5020mol/L）溶液中，煮沸除去CO2，过量HCl液用0.5030 mol/L NaOH返滴定耗去4.20 mL，试计算试样中CaCO3的百分含量。（MCaCO3=100.09）

解：写方程：

CaCO3+2HCl == CaCl2+CO2+H2O

HCl+NaOH == NaCl+H2O

找关系：

nCaCO■：nHC1=1：2

nCaCO■= 1/2 nHCl

准计算：

CaCO3%=■×100=■×100

=■×100

=■×100

=■×100

=■×100

=■×100

=94.97

3.2用移液管移取H2O2样品1.00mL，置于250mL容量瓶中，加水稀释至刻度，摇匀后，移取25.00mL置于锥形瓶中，用0.02000 mol/L KMnO4标准溶液5.00mL滴定至微红色、1分钟内不褪色，计算试样中H2O2的质量浓度（g/mL）。（MH2O2=34.0 g/mol）

解：写方程：

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

找关系：

n H2O2：n MnO4-=5：2

n H2O2=5/2n MnO4-

准计算：

WH2O2（g/ml）=■×■

=■×■=0.085

3.3 一般测水中溶解氧的方法是：用溶解氧瓶装满水样后，依次加入1毫升硫酸锰及2毫升碱性碘化钾，加塞混匀，再加入1.5毫升浓硫酸，盖好瓶盖，待沉淀完全溶解并混匀后取出100毫升溶液于三角瓶中，迅速用0.01250mol/L硫代硫酸钠标准溶液滴定到溶液呈微黄色，再加入1毫升淀粉作指示剂，继续滴定至蓝色刚好退去。耗去溶液7.25毫升，求其中溶解氧的含量（以mg/L计）（忽略样品处理时加入试剂对体积的影响）。

解：写方程：

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■■

找关系：

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

nO2= 1/4 nNa2S2O3

准计算：

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

4.总结

教学活动，是教师的教与学生的学的统一活动，活动是在过程中实现的，而过程则是通过活动得以展开的。教师本质是传授知识，传授知识更应找出学生易于接受的方法，这就要求教师要不断摸索教学方法。本文所述的滴定分析计算的教学方法应用，在近几年的高职教学和在职化验工培训中取得了显著的效果，学员普遍反映计算不再难了，不需死记硬背便可自己掌握了，在考试和职业技能鉴定中考核中计算题错误率大大降低。

参考文献：

[1]刘珍.化验员读本（第四版）[M].北京：化学工业出版社，2007.

[2]武汉大学主编.分析化学（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2011.

[3]高职高专化学教材编写组编.分析化学（第二版）[M].北京：高等教育出版社，2000.