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当量与摩尔在滴定分析中的运用


实验室k / 2018-07-24

    在滴定分析法的计算中使用当量和当量浓度已经行之很久。这种计算,在主要反应物的当量已知的情况下是很方便的。因为在任何反应的化学计量点时,溶液中参加反应的溶质的克当量数是相等的(所以叫做“等当点”)。

    设N1为第一种溶液的当量浓度,N2为第二种溶液的当量浓度,如果将V1毫升的第一种溶液和V2毫升的第二种溶液混合在一起,恰好使两种溶液中的溶质反应完全而无剩余,则溶质在溶液中的克当量数必相等。第一种溶液中溶质的克当量数=V1N1/1000,第二种溶液中溶质的克当量数=V2N2/1000,于是V1N1/1000=V2N2/1000

V1N1=V2N2          (1-1)

由于VN/1000=克当量数,而1克当量等于1000毫克当量,所以(VN/1000)×1000是毫克当量数,即V1N1=V2N2=亳克当量数这个关系式不仅适用于酸碱反应,沉淀反应,氧化还原反应,而且也适用于溶液的稀释。
    自从摩尔一词被赋于了新的涵意之后,人们很自然提出这样个问题,在分析化学,能否使用摩尔和摩尔浓度代替当量和当量浓度或并用?答案应当是完全肯定的,因为物质的摩尔质量是该物质当量的简单整数倍数,所以同一物质的当量浓度是其摩尔浓度的同样倍数,

N=mM
m1M1V1=m2M2V2=毫克当量数          (1-2)

式(1-2)表面上看不到N,实质上还是一样。例如在Fe2+的酸性溶液中,用KMnO4进行直接滴定。设Fe2+的摩尔浓度为MFe2+,体积为VFe2+;KMnO4的摩尔浓度为MKMnO4,达到等当点时用去KMnO4的体积为 VKMnO4。这是一个氧化还原反应,其反应式为

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

从式(1-3)得到

Fe2+ → Fe3+          氧化数变化值为1
Mn7+ → Mn2+          氧化数变化值为5

因此,

NFe2+VFe2+=1MFe2+VFe2+=Fe2+的毫克当量数
NKMnO4VKMnO4=5MKMnO4VKMnO4=KMnO4的毫克当量数

在等当点时,  NFe2+VFe2+=NKMnO4VKMnO4

所以          1MFe2+VFe2+=5MKMnO4VKMnO4          (1-4)
如果我们将式(1-3)与式(1-4)进行比较,就不难发现式(1-4)中等式两边系数之比恰好是式(1-3)中有关反应物计量系数的反比。因此,我们只要列出相应的化学反应式,就可将摩尔浓度代入式(1-2)进行计算。事实上,我们计算当量或当量浓度时,也必须知道有关物质的具体化学反应式。
    物质的当量是随着反应的情况的改变而改变的,所以配制标准溶液时,在标签上注明其当量浓度(N)时,也应注明其摩尔浓度(M)。这样,我们可以结合具体情况使用摩尔和摩尔浓度或使用当量和当量浓度进行计算。


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