武汉大学分析化学.pptx

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1、学 习 要 求：1、通过学习，了解定量分析的全过程；2、掌握定量分析结果的表示方法；3、了解滴定分析的特点及基本方法；4、按照“国际单位制（SI）及中华人民共和国法定计量单位”的规定，进行滴定分析的计算；第1页/共62页1.5.11.5.1定量分析的过程 定量分析的任务是测定物质中某种或某些组分的含量。要完成一项分析任务，一般要经过下列几个骤：第2页/共62页5数据分析Data Analysis12436样品制备Sample Preparation样品采集Sampling 样品测定Sample Analysis问题提出Formulation Question结果报告Writing Report

2、s1.5.1定量分析过定量分析过程程第3页/共62页1 1、取样2 2、将待测物质转变为适合于测定的形式 试样的分解和分析试液的制备3 3、分离及测定4 4、分析结果的计算及评价第4页/共62页1 1、取样：在实际工作中，要分析的对象往往是很大量的，很不均匀的，（如矿物质原料以吨计），而分析时所取的试样量是很少的（一般不到1g1g）。这样少的试样的分析结果应能代表全部物料的平均组成。否则无论分析结果如何准确，也是毫无意义的。有时由于提供了无代表性的试样，对实际工作带来难以估计的后果。因此，所取试样是否具有代表性所取试样是否具有代表性，是取样的关键问题。第5页/共62页要使样品具有代表性要使样品

3、具有代表性要注意：要注意：1.1.避免损失避免损失2.2.避免不均匀；避免不均匀；3.3.保存完好；保存完好；4.4.足够的量以保证分析的进行足够的量以保证分析的进行。第6页/共62页2 2、试样的分解：（1 1）试样分解必须完全；（2 2）试样分解过程中，待测组分不应损失；（3 3）不应引入待测组分和干扰物质。在这三条原则下，根据试样性质不同，可采用不同的分解方法。第7页/共62页目的是利用有效的手段将样品处理成便于分析的待测样品；目的是利用有效的手段将样品处理成便于分析的待测样品；与待测样品有关的因素：与待测样品有关的因素：分析方法（常量、微量）；分析方法（常量、微量）；物态与相（多相、均

4、相、固态、液态、气态）；物态与相（多相、均相、固态、液态、气态）；待测成分在样品中的含量（针对不同的分析方法）。待测成分在样品中的含量（针对不同的分析方法）。试样处理方法的原则：试样处理方法的原则：利用样品化学、物理性质的不同；利用样品化学、物理性质的不同；适应测定方法和要求的不同。适应测定方法和要求的不同。*必要时要进行样品的分离与富集必要时要进行样品的分离与富集。第8页/共62页3 3、测定 根据待测组分的性质、含量和对分析结果准确度的要求,再根据实验室不同的具体情况,选择最合适的化学法化学法或仪器分析仪器分析方法进行测定。第9页/共62页每种分析方法都有其特点和不足之处，各种方法在灵敏度

5、、选择性和适用范围等方面有较大的差别，我们应该熟悉各种方法的特点，作到胸中有数，以便在需要时能正确选择分析方法。一个好的分析工作者应能根据分析任务最恰当地使用仪器，而不是利用最新的仪器来解决简单的分析问题。第10页/共62页 由于试样中的其他组分可能对测定有干扰，故应设法消除其干扰。消除干扰的方法主要有两种，一种是分离法分离法，一种是掩蔽法掩蔽法。常用的分离法有沉淀分沉淀分离法离法、萃取分离法萃取分离法和色谱分离法色谱分离法等。常用的掩蔽方法有沉淀掩蔽法、络合掩蔽沉淀掩蔽法、络合掩蔽法法和氧化还原掩蔽法氧化还原掩蔽法等。第11页/共62页4 4 分析结果的计算及评价分析结果的计算及评价 了解针

6、对分析方法的正确的计量关系；了解针对分析方法的正确的计量关系；结果的正确计算：结果的正确计算：1.1.有效数字的读取；有效数字的读取；2.2.数据的正确取舍；数据的正确取舍；3.3.正确的数据处理；正确的数据处理；合理的结果分析合理的结果分析（误差的来源及方法的可行性分析）：（误差的来源及方法的可行性分析）：系统误差、方系统误差、方法误差、偶然误差、操作误差法误差、偶然误差、操作误差第12页/共62页1.5.2分析结果的表示1 1、待测组分的化学表示形式分析结果通常以被测组分实际存在形式的含量表示。例如，测得试样中氮的含量以后，根据实际情况，以NHNH3 3、NONO3 3-1-1、N N2

7、2O O5 5等不同形式的含量表示分析结果。第13页/共62页 2、待测组分含量的表示方法（1）固体试样固体试样中待测组分的含量，通常以相对含量相对含量表示。试样中含待测物质B的质量mB与试样的质量ms之比，称为质量分数WB (1-1)乘以乘以100%100%即为物质即为物质B B的百分含量的百分含量第14页/共62页 当待测组分含量非常低时，可采用g/gg/g、ng/gng/g和pg/gpg/g来表示，若在溶液中，则分别以g/mlg/ml、ng/mlng/ml和pg/mlpg/ml表示。第15页/共62页例例1 1 用原子吸收分光光度法测定人发中的微量钴，准确称取试样0.500g0.500g

8、，试样经处理后，测得其中钴的质量为0.024g0.024g。求试样中钴的含量。解：第16页/共62页（2）液体试样a a、物质的量浓度物质的量浓度：表示待测组分的物质的量除以试液的体积，常用单位mol/Lmol/L。b b、质量摩尔浓度质量摩尔浓度：表示待测组分的物质的量除以溶剂的质量，常用单位mol/kgmol/kg。c c、质量分数质量分数：表示待测组分的质量除以试液的质量，量纲为1 1。第17页/共62页d、体积分数体积分数：表示待测组分的体积除以试液的体积，量纲为1 1。e e、摩尔分数摩尔分数：表示待测组分的物质的量除以试液的物质的量，量纲为1 1。f f、质量浓度质量浓度：表示单位

9、体积中某种物质的质量，以mg/Lmg/L、g/Lg/L或g/mlg/ml、ng/mlng/ml、pg/mlpg/ml等表示。（3 3）气体试样气体试样的常量或微量组分的含量，通常以体积分数体积分数表示。第18页/共62页1 滴定分析法：又称容量分析法。滴定分析法：又称容量分析法。标准溶液标准溶液标准溶液标准溶液标准溶液标准溶液待测溶液待测溶液被测物质被测物质被测物质被测物质指示剂指示剂指示剂指示剂化学计量关系化学计量关系化学计量关系化学计量关系酸碱滴定法、酸碱滴定法、络合滴定法络合滴定法氧化还原滴定法、沉淀滴定法氧化还原滴定法、沉淀滴定法1.6 滴定分析法概述第19页/共62页当加入的标准溶液

10、与被测物质定量反应完全时，反应即达到了“化学计量点化学计量点”（stoichiometric point，以sp表示）。一般依据指示剂的变色来确定化学计量点。在滴定中，指示剂（indicate）正好发生颜色变化的转折点叫做“滴滴定终点定终点”（end point，以ep表示）。滴定终点与化学计量点不一定恰好吻合，由此造成的分析误差称为“滴定误差滴定误差”（titration error）也叫“终点误差终点误差”（以Et表示）。终点误差的大小决定于指示剂的性能。因此应该选择合适的指示剂，才能获得准确的分析结果。第20页/共62页滴定分析的特点：（1）滴定分析主要用于常量组分的测定，即含量在1%以

11、上的物质；（2）方法简便、快速、仪器简单，测量的准确度也较高，一般情况下，相对误差0.2%。（3）适应性广，可用来测定多种物质。第21页/共62页有有确确定定的的化化学学计计量量关关系系，反反应应按按一一定定的的反应方程式进行反应方程式进行反应要定量进行反应要定量进行反应速度较快反应速度较快容易确定滴定终点容易确定滴定终点 1.6.2滴定分析法对化学反应的要求和滴定方式第22页/共62页滴定方式滴定方式a.a.直接滴定法直接滴定法直接滴定法直接滴定法 b.b.间接滴定法间接滴定法间接滴定法间接滴定法 如如如如CaCa2+2+沉沉沉沉淀淀淀淀为为为为CaCCaC2 2OO4 4，再再再再用用用用

12、硫硫硫硫酸酸酸酸溶溶溶溶解解解解，用用用用KMnOKMnO4 4滴定滴定滴定滴定C C2 2OO4 42-2-,间接测定间接测定间接测定间接测定CaCa2+2+c.c.返滴定法返滴定法返滴定法返滴定法如如如如测测测测定定定定CaCOCaCO3 3,加加加加入入入入过过过过量量量量盐盐盐盐酸酸酸酸，多多多多余余余余盐盐盐盐酸酸酸酸用用用用标准氢氧化钠溶液返滴标准氢氧化钠溶液返滴标准氢氧化钠溶液返滴标准氢氧化钠溶液返滴d.d.置换滴定法置换滴定法置换滴定法置换滴定法 络合滴定多用络合滴定多用络合滴定多用络合滴定多用第23页/共62页 1.7基准物质和标准溶液 1.7.1基准物质在滴定分析中，不论采

13、用何种滴定方式，都离不开标准溶液，否则，无法计算分析结果。标准溶液一种已知准确浓度的溶液。1、直接法，是不是任何试剂都可用来直接配制标准溶液呢？不是的，只有基准基准物质物质才能直接配制。第24页/共62页4 基准物质和标准溶液基准物质和标准溶液基准物质基准物质:能用于直接配制和标定标准溶液的物质。能用于直接配制和标定标准溶液的物质。要要求求：试试剂剂与与化化学学组组成成一一致致；纯纯度度高高；稳稳定定；摩尔质量大；滴定反应时无副反应。摩尔质量大；滴定反应时无副反应。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。配制方法有直接配制和标定两种。配制方法有直接配制和标定两种。第2

14、5页/共62页2、间接法（也叫标定法）有许多试剂，由于不易提纯和保存，（如NaOH）或组成不固定（如HCL、H2SO4等），或在放置时溶液不稳定等，都不能用直接法配制标准溶液。在这种情况下，只能采用间接法。所谓间接法就是先将试剂配制成近似浓度的溶液，然后再用一种基准物质对它进行标定。第26页/共62页用直接法配制标准溶液比较简便，产生误差的机会少；用间接法配制标准溶液时所用的基准物质少，符合节约原则，此法适于配制大量的标准溶液。当测定和标定在完全相同的情况下进行时，能使滴定误差和其它系统误差相互抵消。这些都是间接法的优点。第27页/共62页常用的几种基准物质有：标定酸：Na2CO3 Na2B4

15、O710H2O标定碱：KHC8H4O6 H2C2O42H2O标定氧化剂：As2O3 Na2O2标定还原剂：K2Cr2O7 KIO3 Cu2+标定EDTA：CaCO3 Zn Cu MgSO4标定AgNO3：NaCl KCl等第28页/共62页溶液标定得是否准确，直接关系到分析结果的准确度。为此，标定时应注意以下几点：（1）标定最少应重复三次，其符合程度应达到0.1%0.2%。（2）称取基准物质的量不应太少。因为每份基准物质，都要经过两次称量，如果每次有0.1mg的误差，则称量一份基准物质就可能有0.2mg误差，因此最少应称取200mg，才能使相对误差小于0.1%，第29页/共62页（3）滴定到化

16、学计量点所使用标准溶液的体积也不可太少，否则滴定的相对误差太大。若滴定管每次读数有0.02ml误差，则每份溶液的滴定就可能有0.04ml误差，因此，使用的体积必须在2040ml间，才能使读数误差小到0.1%-0.2%。第30页/共62页18滴定分析中的计算1.8.1标准溶液浓度的表示方法(1)标准溶液的浓度常用物质的量浓度物质的量浓度表示：V是溶液的体积，一般用是溶液的体积，一般用L（升）表示，（升）表示，nB是溶质的物质的量是溶质的物质的量,单位是单位是(mol)第31页/共62页由于物质的量nB的数值取决于基本单基本单元元的 选择，因此，表示物质的量浓度时，必须指明基本单元基本单元。如某硫

17、酸溶液的浓度，由于选择不同的基本单元，其摩尔质量就不同，浓度亦不同：第32页/共62页由此得出（1-9）其通式为：其通式为：第33页/共62页基本单元的选择，一般是以化学反应的计量关系化学反应的计量关系为依据的。如反应。因此因此KMnO4基本单元选择为基本单元选择为 由于由于H H2 2C C2 2O O4 4基本单元则选择为基本单元则选择为第34页/共62页 1ml标准溶液相当于被测物质的量（g或mg）例如，若每ml K2Cr2O7溶液恰好能与0.005000g Fe2+反应，则可表示为TFe/K2Cr2O7=0.005000g/ml。如果在滴定中消耗该K2Cr2O7标准溶液21.50ml，

18、则被滴定溶液中铁的质量为：mFe=0.00500g/ml21.50ml=0.1075g(2)滴定度第35页/共62页滴定度与物质的量浓度可以换算，根据反应式n(Fe2+)=6n(K2Cr2O7)此时，此时，K2Cr2O7的物质的量浓度为：的物质的量浓度为：第36页/共62页1.8.2 滴定剂与被滴物质之间的计量关系设滴定剂T与被测物质B有下列反应：tT+bB=cC+dD则被滴物质的物质的量nB与滴定剂的物质的量nT之间的关系，可通过下例两种方式求得:第37页/共62页a、根据滴定反应中T与B的化学计量数之比求出由反应式可知，被测物质的物质量nB与滴定剂的物质量nT有下列关系：第38页/共62页

19、例如在酸性溶液中，用H2C2O4标定KMnO4的滴定反应为：第39页/共62页 b、根据等物质的量反应规则计算由化学反应首先确定各物质的基本单元，然后根据“反应中，反应物消耗的物质的量与产物的物质的量是相等的”。这一原则来进行计算。如在酸性溶液中，用H2C2O4作为基准物质标定KMnO4溶液的浓度时，滴定反应为：第40页/共62页若选择KMnO4的基本单元为 H2C2O4的基本单元为 ，在化学计量点时有以下关系：这关系在置换滴定法和间接滴定法中经常用到。第41页/共62页 例如：在酸性溶液中，以K2Cr2O7为基准物标定Na2S2O3溶液的浓度，首先在K2Cr2O7的酸性溶液中加入过量的KI，

20、反应为：Cr2O72-+6I-+14H+=2Cr3+3I2+7H2O （1）然后以Na2S2O3溶液为滴定剂滴定析出的I2，反应式为：I2+2S2O32-=2I-+S4O62-(2)第42页/共62页 I-在反应（1）中被氧化，但又在反应（2）中被还原，等于未发生变化。将（2）式乘以3，用（1）-（2）就可知1摩尔的K2Cr2O7氧化6摩尔的Na2S2O3，则有：若按等物质的量规则计算，确定Na2S2O3作为基本单元，则K2Cr2O7的基本单元为故第43页/共62页由上述二式可得出：6n(K2Cr2O7)=n(1/6K2Cr2O7)写成通式则为an(B)=n(B)可以理解为：对于同一物系B来说

21、，选择 B为基本单元的物质的量，应该是以B为基本单元的物质的量的a倍。第44页/共62页在间接滴定法中，要从两个以上的反应中找出被测物的量与滴定剂的量之间的关系。例如，将Ca2+沉淀为CaC2O4后，用H2SO4溶解沉淀，再用KMnO4溶液为滴定剂滴定与Ca2+结合的那部分H2C2O4，间接地测得Ca2+含量，涉及的反应有：第45页/共62页Ca2+C2O42-=CaC2O4 （1）CaC2O4+2H+=Ca2+H2C2O4 （2）2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2+10CO2+8H2O （3）第46页/共62页由（2）（3）式可见，有多少物质量的Ca2+就生成相同物质量的H2C2

22、O4，实际上相当于在酸性溶液中以KMnO4溶液为滴定剂滴定H2C2O4溶液，由反应式可知：第47页/共62页1.8.3 标准溶液浓度的计算a、直接配制法设基准物质B的摩尔质量为MB（g/mol），质量为mB(g)，则物质B的物质的量为 nB=mB/MB(mol)（1-11）若将其配制成体积为VB（L）的标准溶液，它的浓度为 （1-11a）第48页/共62页b、标定法设以浓度为CT（mol/L）的标准溶液滴定体积为VB（ml）的物质B的溶液。若在化学计量点时，用去标准溶液的体积为VT（ml），则滴定剂和物质B的物质的量分别为nT=CT VT(m mol)(1-12a)nB=CB VB(m mol

23、)(1-12b)第49页/共62页 设滴定反应的化学计量系数为b/t，由（1-10）式得：若已知若已知C CT T、V VT T及及V VB B则可求出则可求出C CB B第50页/共62页若已知物质的摩尔质量为MB，则可由下式求出物质B的质量mB 若以基准物质标定标准溶液，设所称基若以基准物质标定标准溶液，设所称基准物质的质量为准物质的质量为mT，其摩尔质量为，其摩尔质量为MT，则计算公式为：则计算公式为：第51页/共62页1.8.4 待测组分含量的计算设试样的质量为mS(g)，测得其中待测组分的质量为mB(g)，则待测组分在试样中的质量分数WB为 将（将（1-14a）代入上式，得到）代入上

24、式，得到第52页/共62页注意：在滴定分析计算时，滴定体积VT一般以ml 为单位，而浓度CT的单位为mol/L，因此必须将VT的单位由ml换算为L，即乘以10-3。若用百分含量表示，则将质量分数乘以100%即可。第53页/共62页1.8.5 滴定分析计算示例例1：欲配制0.1000mol/L K2Cr2O7标准溶液250.0ml，应称取K2Cr2O7多少g？解：已知K2Cr2O7的摩尔质量MB为294.2g/mol，则第54页/共62页例3 用稀盐酸滴定0.1876g纯Na2CO3，其反应式为：CO32-+2H+=H2O+CO2如果滴定需用37.86ml稀HCl，稀HCl的浓度为多少?若用此稀

25、HCl滴定0.4671g NaHCO3试样需用40.72ml，此NaHCO3 试样的纯度为多少？第55页/共62页例4 在含锆（IV）的溶液中，加入10.00ml 0.052mol/LEDTA，剩余EDTA需用2.08ml 0.0540mol/L硝酸铋回滴定，计算试液中含有多少锆？解：EDTA+Zr(IV)Zr-EDTA+剩余EDTABi+剩余EDTABi-EDTA由于两步反应中化学计量数之比都是1:1，所以(10.00)(0.0502)-(2.08)(0.0504)=0.0360(g)第56页/共62页例5 有0.2905g Pb3O4及惰性物质的试样，经反应后生成0.3819g PbSO4，试样的纯度为多少？解：按Pb3O43PbSO4，Pb3O4和PbSO4的物质的量之比为3:1。设X=试样中Pb3O4的质量（g），则第57页/共62页例6 计算0.02000mol/L K2Cr2O7溶液对Fe和Fe2O3及Fe3O4的滴定度。解：从前面例子可知，K2Cr2O7与Fe2+反应的化学计量数为 ，因此每毫升K2Cr2O7标准溶液中K2Cr2O7的物质的量相当于Fe的物质的量乘以 。第58页/共62页即：第59页/共62页同理第60页/共62页第1章习题P212.3.4.6.8第61页/共62页感谢您的观看！第62页/共62页