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當(dāng)量與摩爾在滴定分析中的運(yùn)用


實(shí)驗(yàn)室k / 2018-07-24

    在滴定分析法的計算中使用當(dāng)量和當(dāng)量濃度已經(jīng)行之很久。這種計算,在主要反應(yīng)物的當(dāng)量已知的情況下是很方便的。因?yàn)樵谌魏畏磻?yīng)的化學(xué)計量點(diǎn)時,溶液中參加反應(yīng)的溶質(zhì)的克當(dāng)量數(shù)是相等的(所以叫做“等當(dāng)點(diǎn)”)。

    設(shè)N1為第一種溶液的當(dāng)量濃度,N2為第二種溶液的當(dāng)量濃度,如果將V1毫升的第一種溶液和V2毫升的第二種溶液混合在一起,恰好使兩種溶液中的溶質(zhì)反應(yīng)完全而無剩余,則溶質(zhì)在溶液中的克當(dāng)量數(shù)必相等。第一種溶液中溶質(zhì)的克當(dāng)量數(shù)=V1N1/1000,第二種溶液中溶質(zhì)的克當(dāng)量數(shù)=V2N2/1000,于是V1N1/1000=V2N2/1000

V1N1=V2N2          (1-1)

由于VN/1000=克當(dāng)量數(shù),而1克當(dāng)量等于1000毫克當(dāng)量,所以(VN/1000)×1000是毫克當(dāng)量數(shù),即V1N1=V2N2=亳克當(dāng)量數(shù)這個關(guān)系式不僅適用于酸堿反應(yīng),沉淀反應(yīng),氧化還原反應(yīng),而且也適用于溶液的稀釋。
    自從摩爾一詞被賦于了新的涵意之后,人們很自然提出這樣個問題,在分析化學(xué),能否使用摩爾和摩爾濃度代替當(dāng)量和當(dāng)量濃度或并用?答案應(yīng)當(dāng)是完全肯定的,因?yàn)槲镔|(zhì)的摩爾質(zhì)量是該物質(zhì)當(dāng)量的簡單整數(shù)倍數(shù),所以同一物質(zhì)的當(dāng)量濃度是其摩爾濃度的同樣倍數(shù),

N=mM
m1M1V1=m2M2V2=毫克當(dāng)量數(shù)          (1-2)

式(1-2)表面上看不到N,實(shí)質(zhì)上還是一樣。例如在Fe2+的酸性溶液中,用KMnO4進(jìn)行直接滴定。設(shè)Fe2+的摩爾濃度為MFe2+,體積為VFe2+;KMnO4的摩爾濃度為MKMnO4,達(dá)到等當(dāng)點(diǎn)時用去KMnO4的體積為 VKMnO4。這是一個氧化還原反應(yīng),其反應(yīng)式為

5Fe2++KMnO4+8H+=5Fe3++Mn2++K++4H2O          (1-3)

從式(1-3)得到

Fe2+ → Fe3+          氧化數(shù)變化值為1
Mn7+ → Mn2+          氧化數(shù)變化值為5

因此,

NFe2+VFe2+=1MFe2+VFe2+=Fe2+的毫克當(dāng)量數(shù)
NKMnO4VKMnO4=5MKMnO4VKMnO4=KMnO4的毫克當(dāng)量數(shù)

在等當(dāng)點(diǎn)時,  NFe2+VFe2+=NKMnO4VKMnO4

所以          1MFe2+VFe2+=5MKMnO4VKMnO4          (1-4)
如果我們將式(1-3)與式(1-4)進(jìn)行比較,就不難發(fā)現(xiàn)式(1-4)中等式兩邊系數(shù)之比恰好是式(1-3)中有關(guān)反應(yīng)物計量系數(shù)的反比。因此,我們只要列出相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)式,就可將摩爾濃度代入式(1-2)進(jìn)行計算。事實(shí)上,我們計算當(dāng)量或當(dāng)量濃度時,也必須知道有關(guān)物質(zhì)的具體化學(xué)反應(yīng)式。
    物質(zhì)的當(dāng)量是隨著反應(yīng)的情況的改變而改變的,所以配制標(biāo)準(zhǔn)溶液時,在標(biāo)簽上注明其當(dāng)量濃度(N)時,也應(yīng)注明其摩爾濃度(M)。這樣,我們可以結(jié)合具體情況使用摩爾和摩爾濃度或使用當(dāng)量和當(dāng)量濃度進(jìn)行計算。


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