大学化学-定量分析化学概论ppt课件.ppt

1、大学化学 定量分析化学概论第七章 定量分析化学概论二、分析方法的分类三、定量分析过程一、分析化学的任务7.1 分析化学的任务与内容 第七章 定量分析化学概论 p分析化学是研究物质的化学组成和结构的分析方法及有关理论的一门学科。p定性分析 测定成分p定量分析 测定含量p结构分析 测定结构一、分析化学的任务一、分析化学的任务第七章 定量分析化学概论按测定原理分按测定原理分 重量分析法 滴定分析法(容量滴定法):酸碱滴定、配位滴定、氧化还原滴定、沉淀滴定化学分析法仪器分析法 光学分析法、电化学分析法、色谱分析法按取样量分按取样量分 常量分析、半微量分析、微量分析、超微量分析。二、定量分析方法的分类二

2、、定量分析方法的分类按分析对象分按分析对象分 无机分析、有机分析 第七章 定量分析化学概论化学分析法：根据物质的化学反应（定量进行）为基础的一种分析方法。特点：适用于常量分析、准确、仪器简单。仪器分析法：根据被测物的物理性质或化学性质及其组成和浓度之间的关系，利用特殊仪器进行分析的方法。特点：灵敏、快速、准确度较差、适用半微量、微量、痕量分析。第七章 定量分析化学概论定量分析过程定量分析过程p取样p试样的干燥p试样的分解p消除干扰p测定p计算分析结果第七章 定量分析化学概论二、滴定分析的分类三、滴定分析对化学反应的要求一、基本概念7.2 7.2 滴定分析法滴定分析法 四、标准溶液的配制和浓度表

3、示方法五、滴定分析的计算第七章 定量分析化学概论 一、基本概念一、基本概念(1)(1)滴定分析法滴定分析法:用滴定管将一种已知准确浓用滴定管将一种已知准确浓度的试剂溶液（标准溶液），滴加到被测度的试剂溶液（标准溶液），滴加到被测物质的溶液中，直到所加的试剂与被测物物质的溶液中，直到所加的试剂与被测物质按化学计量定量反应为止，然后根据试质按化学计量定量反应为止，然后根据试剂溶液的浓度和用量，计算被测物质的含剂溶液的浓度和用量，计算被测物质的含量的方法量的方法(2)(2)标准溶液标准溶液 ：已知准确浓度的试剂溶液已知准确浓度的试剂溶液(3)(3)化学计量点（等当点）：化学计量点（等当点）：滴加的标

4、准溶滴加的标准溶液与待测组分恰好完全反应的点液与待测组分恰好完全反应的点(4)(4)指示剂：指示剂：如酚酞等如酚酞等(5)(5)滴定终点：滴定终点：指示剂颜色正好发生变化的指示剂颜色正好发生变化的点点(6)(6)终点误差：终点误差：由于滴定终点与化学计量点由于滴定终点与化学计量点之间的差别而引起的误差之间的差别而引起的误差第七章 定量分析化学概论终点误差终点误差是滴定分析的主要误差来源之一，它是滴定分析的主要误差来源之一，它的大小主要取决于的大小主要取决于滴定反应完全的程度滴定反应完全的程度和和指示指示剂的选择是否适当剂的选择是否适当。滴定分析的关键：滴定分析的关键：如何如何选择适当的指示剂选

5、择适当的指示剂，尽，尽可能使理论终点与滴定终点一致，降低或减少可能使理论终点与滴定终点一致，降低或减少终点误差。终点误差。第七章 定量分析化学概论二、滴定分析法分类二、滴定分析法分类 1.1.按化学反应类型分类按化学反应类型分类(1)(1)酸碱滴定法酸碱滴定法:以质子传递反应为基础，测定酸碱以质子传递反应为基础，测定酸碱(2)(2)沉淀滴定法沉淀滴定法:以沉淀反应为基础，测定以沉淀反应为基础，测定AgAg+、CNCN-、SCNSCN-、X X-等离子等离子(3)(3)配位滴定法配位滴定法（络合滴定法）（络合滴定法）:以配位反应为基础，以配位反应为基础，测定金属离子测定金属离子(4)(4)氧化还

6、原滴定法：氧化还原滴定法：以氧化还原反应为基础，测定以氧化还原反应为基础，测定具有氧化还原性质的物质及某些不具有氧化还原性质具有氧化还原性质的物质及某些不具有氧化还原性质的物质的物质 第七章 定量分析化学概论三、滴定分析对化学反应的要求三、滴定分析对化学反应的要求反应定量完成反应定量完成 ，无副反应无副反应 反应完全反应完全(3)反应速度快反应速度快 (4)有比较简便的方法确定反应终点有比较简便的方法确定反应终点第七章 定量分析化学概论四四.滴定方式滴定方式(1)(1)直接滴定法直接滴定法:满足滴定分析的要求的反应满足滴定分析的要求的反应,可以用于直接滴定可以用于直接滴定法法,即用标准溶液直接

7、滴定被测物质即用标准溶液直接滴定被测物质.例例:强酸滴定强碱。强酸滴定强碱。(2)(2)返滴定法：返滴定法：当反应较慢或反应物是固体时，加入符合计量关当反应较慢或反应物是固体时，加入符合计量关系的滴定剂，反应常常不能立即完成，此时可以先加入一定系的滴定剂，反应常常不能立即完成，此时可以先加入一定量过量的滴定剂，使反应加速，等反应完成后，再用另一种量过量的滴定剂，使反应加速，等反应完成后，再用另一种标准溶液滴定剩余的滴定剂。这种滴定方式称为返滴定法。标准溶液滴定剩余的滴定剂。这种滴定方式称为返滴定法。例：配位滴定法测定铝例：配位滴定法测定铝(3)(3)置换滴定法：置换滴定法：对于不按一定反应式进

8、行或伴有副反应的反应对于不按一定反应式进行或伴有副反应的反应，不能直接滴定被测物质，可以先用适当试剂与被测物质起，不能直接滴定被测物质，可以先用适当试剂与被测物质起反应，使其被定量地置换成另一物质，再用标准溶液滴定此反应，使其被定量地置换成另一物质，再用标准溶液滴定此物质，这种方法称为置换滴定法。例：物质，这种方法称为置换滴定法。例：K K2 2CrCr2 2O O7 7标定标定NaNa2 2S S2 2O O3 3溶溶液的浓度液的浓度(4)(4)间接滴定法间接滴定法:不能与滴定剂直接反应的物质，有时可以通过不能与滴定剂直接反应的物质，有时可以通过另外的化学反应间接进行测定。例：氧化还原法测定

9、钙。另外的化学反应间接进行测定。例：氧化还原法测定钙。第七章 定量分析化学概论 直接配制法基准物质 间接配制法非基准物标准溶液的浓度表示法物质的量浓度滴定度五、标准溶液的配制五、标准溶液的配制第七章 定量分析化学概论基准物质 能够用来直接配制标准溶液的纯物质。基准物质的条件（1）稳定性高；（2）纯度高（999%）；（3）组成恒定且与化学式相符；（4）具有较大的摩尔质量。第七章 定量分析化学概论 直接配制法 计算（溶质）称量（分析天平）溶解（烧杯）定容（容量瓶）计算（浓度）第七章 定量分析化学概论 间接配制法（标定法）配制近似浓度的标准溶液由基准物质标定标准溶液计算标准溶液的浓度第七章 定量分析

10、化学概论浓度的表示方法浓度的表示方法1.1.物质的量浓度物质的量浓度 单位体积溶液中所含溶质的物质的量。单位体积溶液中所含溶质的物质的量。c c=n n/V V 单位单位 mol/Lmol/L 应指明基本单元：原子、分子、离子、电子等。应指明基本单元：原子、分子、离子、电子等。2.2.滴定度滴定度 与每毫升标准溶液相当的待测组分的质量。与每毫升标准溶液相当的待测组分的质量。表示法表示法：T T滴定剂/被测物 单单 位位：g/mL第七章 定量分析化学概论依据 aA +bB P （滴定剂）（被测物）（生成物）a nA bnB 被测物为溶液：bcA VA acBVB 被测物为固体：6.6 滴定分析计

11、算滴定分析计算BBBMmnbnA anBnA cAVABAABMVcmba第七章 定量分析化学概论例题例题1.有一有一KMnOKMnO4 4溶液，已知其浓度为溶液，已知其浓度为0.02010mol/L0.02010mol/L，求，求其其 。如果称取试样。如果称取试样0.2718g0.2718g，溶解后将，溶解后将 FeFe3+3+还原还原为为FeFe2+2+，再用，再用KMnOKMnO4 4标准溶液滴定用去标准溶液滴定用去26.30ml26.30ml，求试样中，求试样中含铁量，分别以含铁量，分别以Fe%Fe%和和FeFe2 2OO3 3%表示。表示。（5Fe5Fe2+2+MnO+MnO4-4-

12、+8H+8H+=5Fe=5Fe3+3+Mn+Mn2+2+4H+4H2 2OO）2.为标定为标定HCl溶液，称取硼砂（溶液，称取硼砂（Na2B4O7 10H2O)0.4710g，用，用HCl溶液滴定至化学计量点，消耗溶液滴定至化学计量点，消耗25.20ml，求，求HCl溶液的浓溶液的浓度。度。（Na2B4O7+2HCl+5H2O=4H3BO3+2NaCl）3244/OFeKMnOFeKMnoTT和第七章 定量分析化学概论 3.用用K K2 2CrCr2 2OO7 7标定标定NaNa2 2S S2 2OO3 3时，称取时，称取K K2 2CrCr2 2OO7 7 0.1698g 0.1698g，溶

13、解，溶解后加入过量的后加入过量的 KIKI使其充分反应后，反应析出的使其充分反应后，反应析出的 I I2 2 用用32.26ml Na32.26ml Na2 2S S2 2OO3 3滴定至终点，计算滴定至终点，计算 c c（NaNa2 2S S2 2OO3 3 ）？）？（CrCr2 2OO7 72-2-+6I+6I-+14H+14H+=2Cr=2Cr3+3+3I +3I2 2+7H+7H2 2OO；2S2S2 2OO3 32-2-+I+I2 2 =2I =2I-+S+S4 4OO6 62-2-）4.称取含铝试样称取含铝试样0.2000g,溶解后加入溶解后加入0.02082mol L-1 EDT

14、A 标标准溶液准溶液30.00ml,控制条件使控制条件使Al3+与与EDTA完全配位完全配位,然后以然后以0.02012 mol L-1Zn2+标准溶液返滴定标准溶液返滴定,消耗溶液消耗溶液7.20ml,计计算试样中算试样中Al2O3的质量分数的质量分数.例题例题第七章 定量分析化学概论6.3 6.3 定量分析的误差定量分析的误差一、误差的来源与减免一、误差的来源与减免 (一一)系统误差（可测误差）系统误差（可测误差）特点：特点：（1 1）由分析过程中某些经常发生的原因造成。）由分析过程中某些经常发生的原因造成。（2 2）对分析结果的影响较）对分析结果的影响较固定固定，在同一条件下会，在同一条

15、件下会重重复出现复出现。系统误差具有系统误差具有单向性单向性。（3 3）误差的大小可以估计，可设法减小、校正。）误差的大小可以估计，可设法减小、校正。第七章 定量分析化学概论产生原因和消除方法：产生原因和消除方法：1 1、方法误差：、方法误差：产生原因：产生原因：分析方法本身造成的。例：重量分析中的分析方法本身造成的。例：重量分析中的沉淀的溶解或吸附杂质。在滴定分析中反应不完全，沉淀的溶解或吸附杂质。在滴定分析中反应不完全，副反应等。副反应等。消除方法：消除方法：作作对照试验对照试验，用已知组分的标准试样进行，用已知组分的标准试样进行多次测定。通过校正系数校正试样的分析结果。多次测定。通过校正

16、系数校正试样的分析结果。标准试样测定值标准试样标准值校正系数 校正系数试样测定值分析结 果果第七章 定量分析化学概论2、仪器、仪器和试剂误差：和试剂误差：原因：原因：仪器不准、试剂不纯引起的误差。如：分仪器不准、试剂不纯引起的误差。如：分析天平砝码重量不准，滴定管、移液管刻度不准、析天平砝码重量不准，滴定管、移液管刻度不准、试剂（包括纯水）纯度较差，试剂（包括纯水）纯度较差，721分光分光光度计没有预光度计没有预热就工作等。热就工作等。（纯度：工业纯（纯度：工业纯 化学纯化学纯 分析纯分析纯 优级纯优级纯 ）消除方法：消除方法：校正仪器校正仪器和作和作空白试验空白试验。在不加被测试样的情况下，

17、按对试样的分析步在不加被测试样的情况下，按对试样的分析步骤和测量条件进行测定，所得结果称为骤和测量条件进行测定，所得结果称为空白值空白值。分析结果分析结果 =测定值测定值 -空白值空白值第七章 定量分析化学概论3、操作误差、操作误差 原因：原因：由操作人员的主观原因造成的误差。由操作人员的主观原因造成的误差。例例:测量滴定剂体积时读数偏高或偏低测量滴定剂体积时读数偏高或偏低;观察终点颜观察终点颜色偏深或偏浅。色偏深或偏浅。消除方法：消除方法：对分析人员加强训练对分析人员加强训练第七章 定量分析化学概论（二）偶然误差（随机误差）（二）偶然误差（随机误差）原因：原因：由难以控制、无法避免的因素（环

18、境的温度，由难以控制、无法避免的因素（环境的温度，湿度，气压的微小波动，仪器性能的微小变化）所引湿度，气压的微小波动，仪器性能的微小变化）所引起的。故又称不可测误差。起的。故又称不可测误差。特点：特点：其大小、正负具有随机性，所以称为不可其大小、正负具有随机性，所以称为不可测误差。但多次重复测定时，它符合正态分布规律。测误差。但多次重复测定时，它符合正态分布规律。可用正态分布曲线来表示：可用正态分布曲线来表示：第七章 定量分析化学概论纵坐标：测定次数纵坐标：测定次数横坐标：误差横坐标：误差 -0 +由图可看出其规律性：由图可看出其规律性：1、对称性，、对称性，正负误差出正负误差出现的几率相等。

19、现的几率相等。2、单峰性，、单峰性，小误差出现小误差出现的机率大，大误差出现的机率大，大误差出现的机率小。的机率小。3、抵偿性，、抵偿性，平行测定次数平行测定次数 n 时，偶然误差的算术时，偶然误差的算术平均值平均值 E0。第七章 定量分析化学概论 通常平行测定通常平行测定34次。要求高时，测定次。要求高时，测定10次左右次左右。增加测定次数增加测定次数消除方法消除方法第七章 定量分析化学概论提高分析结果准确度的方法提高分析结果准确度的方法1、选择合适的分析方法；、选择合适的分析方法；2、减小测量误差：称量试样必须、减小测量误差：称量试样必须0.2g以上；以上；滴定分析中滴定剂的消耗量必须在滴

20、定分析中滴定剂的消耗量必须在20ml以上。以上。3、增加平行测定次数，减少偶然误差；、增加平行测定次数，减少偶然误差；4、检验和消除系统误差：其方法有：、检验和消除系统误差：其方法有：对照实验：相同条件，测定标准试样、被测对照实验：相同条件，测定标准试样、被测试样；或由不同方法或不同人员测定，可判断试样；或由不同方法或不同人员测定，可判断系统误差是否存在。系统误差是否存在。第七章 定量分析化学概论试样质量绝对误差相对误差相对误差绝对误差试样质量 分析天平每次称量误差为0.0001克。一份样品需称量两次，最大绝对误差为0.0002克，若要求相对误差0.1%。计算试样的最小质量。第七章 定量分析化

21、学概论溶液体积绝对误差相对误差相对误差绝对误差溶液体积滴定管每次读数误差为0.01mL。一次滴定中，需读数两次，最大绝对误差为0.02mL，若要求相对误差 xT 负误差：负误差：x xT、绝对误差和相对误差都有正和负之分。、绝对误差和相对误差都有正和负之分。从上例看出：从上例看出：、被测物质越重（或被测物质含量越大），、被测物质越重（或被测物质含量越大），Er 越小越小,准确度高，越可靠；反之，准确度准确度高，越可靠；反之，准确度低，不可靠。低，不可靠。、要求的相对误差相同时，测量值越大，允、要求的相对误差相同时，测量值越大，允许的绝对误差越大许的绝对误差越大第七章 定量分析化学概论（二）精密

22、度与偏差（二）精密度与偏差 偏差偏差绝对偏差绝对偏差(d)测定值（测定值（x)平均值平均值 100%xddr）平均值（）绝对偏差（相对偏差）（xnddnii1）平均偏差（%100 xddr）相对平均偏差（精密度精密度是指是指在相同的条件下多次重复（平行）测定在相同的条件下多次重复（平行）测定值之间的吻合程度值之间的吻合程度表示测定结果的再现性。表示测定结果的再现性。第七章 定量分析化学概论11)(1212ndnxxSniinii标准偏差(n 30)nxnii21)()(n%100CVxS数）相对标准偏差（变异系第七章 定量分析化学概论标准偏差可以更好地将较大的偏差和测定次标准偏差可以更好地将较

23、大的偏差和测定次数对数对精密度精密度的影响反映出来，即用的影响反映出来，即用 S 比用比用 好，好，d如有两组数据：如有两组数据：+0.3，-0.2，-0.4，+0.2，+0.1，+0.4，0.0，-0.3，+0.2，-0.3；0.0，+0.1，-0.7，+0.2，-0.1，-0.2，+0.5，-0.2，+0.3，+0.1；两组数据的两组数据的 为为 =0.24 用用 反映不出这两组数据的好坏来。反映不出这两组数据的好坏来。d1d2dd第七章 定量分析化学概论28.0110)3.0()2.0()3.0(122221 ndSi33.0110)1.0()1.0()0.0(122222 ndSi由此

24、可见，第一组数据的精密度较好，更可由此可见，第一组数据的精密度较好，更可靠。靠。第七章 定量分析化学概论(三三)准确度与精密度的关系准确度与精密度的关系真值均值均值均值均值1234精密度是保证准确度的先决条件，精密度差，准确度不高。但精密度高时，准确度不一定高；准确度高时，精密度一定高。第七章 定量分析化学概论第七章 定量分析化学概论三、异常值的取舍三、异常值的取舍pQQ检验法检验法步骤步骤：（1）数据排列 X1 X2 Q表 舍弃该数据,（过失误差造成）若Q Q表 保留该数据,（偶然误差所致）当数据较少时 舍去一个后，应补加一个数据。第七章 定量分析化学概论7.4 7.4 有限数据的统计处理有

25、限数据的统计处理p置信区间置信区间nsxtntsx 真值在置信真值在置信区间出现的几率区间出现的几率；以平均值以平均值为中心，真值出现的范为中心，真值出现的范围；围；第七章 定量分析化学概论7.5 7.5 有效数字有效数字一、有效数字一、有效数字 二、修约规则二、修约规则三、运算规则三、运算规则第七章 定量分析化学概论一、一、有效数字有效数字 1 1有效数字的定义有效数字的定义有效数字就是实际能测量得到的数字。是一个数据有效数字就是实际能测量得到的数字。是一个数据中所有的确定数据再加一位不定数据。中所有的确定数据再加一位不定数据。记录数据和计算结果时数字位数的保留，必须记录数据和计算结果时数字

26、位数的保留，必须根据测定方法和使用仪器的准确程度来决定。根据测定方法和使用仪器的准确程度来决定。如：分析天平读数：如：分析天平读数：8.2156g8.2156g 滴定管读数：滴定管读数：19.64ml19.64ml第七章 定量分析化学概论2 2数据中零的作用数据中零的作用数字零在数据中的作用：数字零在数据中的作用：1、有效数字中间的、有效数字中间的“0”是有效数字。是有效数字。2、有效数字前面的、有效数字前面的“0”不是有效数字。（起不是有效数字。（起定位作用）定位作用）3、有效数字后面的、有效数字后面的“0”是有效数字。是有效数字。第七章 定量分析化学概论3 3pHpH、pMpM、lgKlg

27、K等对数值的有效数字位数等对数值的有效数字位数有效数字位数为小数点后的数字位数有效数字位数为小数点后的数字位数如如 pH pH4.34 24.34 2位有效数字位有效数字 lg lgX X=2.381 3=2.381 3位有效数字位有效数字 4 4注意点注意点（1）容量器皿；滴定管；移液管；容量瓶）容量器皿；滴定管；移液管；容量瓶:xx.xx（2）分析天平（万分之一）分析天平（万分之一）:xx.xxxx（3）分数；比例系数；实验次数等常数不记位数；分数；比例系数；实验次数等常数不记位数；（4）第一位数字大于第一位数字大于8时，多取一位时，多取一位,如：如：8.48，4位位（5）改变单位，不改变

28、有效数字的位数）改变单位，不改变有效数字的位数 如如 24.01mL 24.01 103 L 第七章 定量分析化学概论二、修约规则二、修约规则 四舍六入五留双；四舍六入五留双；五后有数就进一，五后有数就进一，五后没数看单双（奇进偶舍）。五后没数看单双（奇进偶舍）。例：将下列数字保留四位有效数字：例：将下列数字保留四位有效数字：15.2643 11.276215.2643 11.2762 23.1451 23.1450 23.1451 23.1450 23.1350 23.1350 第七章 定量分析化学概论三、运算规则三、运算规则1.1.加减运算加减运算 结果的位数取决于结果的位数取决于绝对误差

29、最大绝对误差最大的的(即即小数点后小数点后位数最少的位数最少的）数据的位数）数据的位数 例：例：0.0121 绝对误差：绝对误差：0.0001 25.64 0.01 1.057 0.001 26.7091第七章 定量分析化学概论2.2.乘除运算时乘除运算时 有效数字的位数取决于有效数字的位数取决于相对误差最大相对误差最大（即（即有效数有效数字位数最少字位数最少的）的数据的位数。的）的数据的位数。例：例：(0.0325(0.0325 5.103 5.103 60.064)/139.82=0.071244916 60.064)/139.82=0.071244916 0.0325 0.0325 0.0001/0.0325 0.0001/0.0325 100%=100%=0.3%0.3%5.103 5.103 0.001/5.103 0.001/5.103 100%=100%=0.02%0.02%60.06 60.06 0.01/60.06 0.01/60.06 100%=100%=0.02%0.02%139.8 139.8 0.1/139.8 0.1/139.8 100%=100%=0.07%0.07%