1、-,1,1,課程基本信息,學(xué)時(shí) 16 3學(xué)時(shí)/周,教材 無(wú)機(jī)及分析化學(xué)（第三版）董元彥 王運(yùn) 張方鈺 主編 (第5、6、8、9和11章),教師 陳鄭博,劉月英 分析化學(xué)教研室 辦 公 室：實(shí)驗(yàn)樓217 辦公電話：68903047 手機(jī)成績(jī) 出勤10% 作業(yè)20% 期末考試70%,-,2,2,2020/6/21,2,5.1 分析化學(xué)的定義、任務(wù)義,第5章 化學(xué)分析,分析化學(xué)是發(fā)展和應(yīng)用各種理論、方法、儀器和策略，以獲取相關(guān)物質(zhì)在相對(duì)時(shí)空內(nèi)的組成和性質(zhì)的信息的一門(mén)科學(xué)。,定 義,任 務(wù),1.鑒定物質(zhì)的組分(元素、離子、基團(tuán))和結(jié)構(gòu)以及測(cè)定有關(guān)組分的含量。 2.研究物質(zhì)的組

2、分測(cè)定方法和原理,-,3,3,3,分析化學(xué)的作用- 提供信息的工具,有什么？ What？,有多少？ How much？,如何測(cè)？ How to ？,環(huán)境監(jiān)測(cè),食品安全,太空探測(cè),生命科學(xué),準(zhǔn)確性和可靠性,準(zhǔn)確度和精密度,-,4,4,分析化學(xué)的作用,美國(guó)化學(xué)家從業(yè)比例 分析化學(xué)，國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì),-,5,5,2020/6/21,5,5.2 分析方法的分類(lèi)與選擇,目的和任務(wù),定性分析(Qualitative analysis) 定量分析(Quantitative analysis) 結(jié)構(gòu)分析(Structural analysis),物質(zhì)的性質(zhì),有機(jī)分析(Organic analysis)

3、無(wú)機(jī)分析(Inorganic analysis),分析原理,化學(xué)分析 (Chemical analysis) 儀器分析(Instrumental analysis),-,6,6,2020/6/21,6,分 析 化 學(xué) 方 法,化 學(xué) 分 析,儀 器 分 析,酸 堿 滴 定,配 位 滴 定,氧化還原滴定,沉 淀 滴 定,電化學(xué)分析,光化學(xué)分析,色譜分析,波譜分析,重量分析,滴定分析,電導(dǎo)、電位、電解、庫(kù)侖極譜、伏安,發(fā)射、吸收，熒光、光度,氣相、液相、離子、超臨界、薄層、毛細(xì)管電泳,紅外、核磁、質(zhì)譜,-,7,7,2020/6/21,5.2.2 分析方法的分類(lèi)與選擇,按待測(cè)組分含量分類(lèi): 常量組分

4、(1%), 微量組分(0.01-1%), 痕量組分(？,-,21,21,di = 0,精密度: 平行測(cè)定結(jié)果相互靠近的程度，用偏差衡量。還常用重復(fù)性和再現(xiàn)性表示。 偏差: 測(cè)量值與平均值的差值, 用 d表示,21,平均偏差： 各單個(gè)偏差絕對(duì)值的平均值,相對(duì)平均偏差：平均偏差與測(cè)量平均值的比值,-,22,22,標(biāo)準(zhǔn)偏差： Standard deviation， s,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差： Relative standard deviation， RSD,n-1 稱為自由度,(變異系數(shù) Coefficient of variation, CV),偏差也可用極差（R）來(lái)表示，極差可用來(lái)粗略的分析精密度或分散

5、性,相對(duì)極差,-,23,例 有兩組測(cè)定值，判斷精密度的差異。,甲組 2.9 2.9 3.0 3.1 3.1 乙組 2.8 3.0 3.0 3.0 3.2 計(jì)算平均值，平均偏差和標(biāo)準(zhǔn)偏差：,平均偏差相同；標(biāo)準(zhǔn)偏差不同，兩組數(shù)據(jù)的離散程度不同；在一般情況下，對(duì)測(cè)定數(shù)據(jù)應(yīng)表示出標(biāo)準(zhǔn)偏差或變異系數(shù)。用標(biāo)準(zhǔn)偏差比用平均偏差更科學(xué)更準(zhǔn)確,-,24,分析鐵礦中鐵含量，得如下數(shù)據(jù)：37.45% , 37.20% ,37.50% , 37.30% , 37.25%計(jì)算此結(jié)果的平均值、平均偏差、標(biāo)準(zhǔn)偏差、變異系數(shù)。,-,25,25,準(zhǔn)確度與精密度的關(guān)系,1.精密度好只說(shuō)明偶然誤差小，但是否存在系統(tǒng)誤差及系統(tǒng)誤差有

6、多大都不知道，因此精密度好準(zhǔn)確度未必高。 2.準(zhǔn)確度好需要兩種誤差均小，即精密度好是準(zhǔn)確度好的前提。即準(zhǔn)確度高一定需要精密度高，同時(shí)精密度低說(shuō)明所測(cè)結(jié)果不可靠，當(dāng)然其準(zhǔn)確度就不高。 3.準(zhǔn)確度與系統(tǒng)誤差、偶然誤差均有關(guān)，精密度只與偶然誤差有關(guān)，因此，消除了系統(tǒng)誤差后，精密度高的分析結(jié)果才是既準(zhǔn)確又精密的。 4.準(zhǔn)確度及精密度都高結(jié)果可靠！,1.準(zhǔn)確度是測(cè)定值與真實(shí)值的接近程度，因此它與系統(tǒng)誤差、偶然誤差均有關(guān)。 2.精密度是測(cè)定值之間的相互接近程度，在求測(cè)定值彼此間接近程度時(shí)抵消了系統(tǒng)誤差的影響，因此只與偶然誤差有關(guān)。,-,26,26,(1) 系統(tǒng)誤差（可測(cè)誤差）：由某些固定的原因所造成的誤差

7、。具有單向性、重現(xiàn)性、可校正性。,2. 系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差(System error and Random error),方法誤差: 溶解損失、終點(diǎn)誤差用其他方法校正 儀器誤差: 刻度不準(zhǔn)、砝碼磨損校準(zhǔn) 操作誤差: 預(yù)處理不當(dāng)，沉淀洗滌次數(shù)過(guò)多 試劑誤差: 不純空白實(shí)驗(yàn) 主觀誤差: 個(gè)人誤差 對(duì)終點(diǎn)顏色的敏感度,-,27,27,(2) 偶然誤差（隨機(jī)誤差），由偶然的因素造成的。無(wú)方向性、大小不固定，故稱不可測(cè)誤差。不可校正，無(wú)法避免，但是服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律：,絕對(duì)值相等的正誤差和負(fù)誤差具有相同的出現(xiàn)頻率；,小誤差出現(xiàn)的頻率較高，大誤差出現(xiàn)的頻率較低。,產(chǎn)生的原因 偶然因素：如室溫，氣壓，溫度，濕度,

8、(3)過(guò)失誤差 發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，舍棄數(shù)據(jù)。,-,28,28,練習(xí)題,1、在重量分析中，沉淀的溶解損失引起的測(cè)定誤差為：A A. 系統(tǒng)誤差 B.偶然誤差 C.過(guò)失誤差 D.儀器誤差 2、下列方法中不能用于校正系統(tǒng)誤差的是：D A. 對(duì)儀器進(jìn)行校正 B. 做對(duì)照實(shí)驗(yàn) C. 作空白實(shí)驗(yàn) D. 增加平行測(cè)定次數(shù),-,29,29,3、下列最能說(shuō)明偶然誤差小的是：A,A. 高精密度 B. 標(biāo)準(zhǔn)偏差大 C. 仔細(xì)校正過(guò)所有法碼和容量?jī)x器 D. 與已知含量的試樣多次分析結(jié)果平均值一致 4、在分析測(cè)定中，論述偶然誤差正確的是：D A. 大小誤差出現(xiàn)的幾率相等 B. 正誤差出現(xiàn)的幾率大于負(fù)誤差 C. 負(fù)誤差出現(xiàn)的幾率大

9、于正誤差 D. 絕對(duì)值正負(fù)誤差出現(xiàn)的幾率相等,-,30,30,3. 公差,政府部門(mén)規(guī)定的允許誤差-對(duì)準(zhǔn)確度的要求。,誤差總是存在的，在實(shí)際的分析檢測(cè)工作中，針對(duì)樣品的組成和待測(cè)組分的含量，政府部門(mén)規(guī)定了一定的允許誤差范圍。如果分析結(jié)果的誤差在允許的誤差范圍內(nèi)，則結(jié)果有效；否則視為“超差”，結(jié)果無(wú)效。,-,31,31,3 提高分析結(jié)果準(zhǔn)確度的方法,1.選擇合適的分析方法 高含量組分：選用滴定分析法，準(zhǔn)確度高； 低含量組分：選用儀器分析法，靈敏度高。 2.減小測(cè)量誤差 為使稱量的相對(duì)誤差小于0.1%，試樣質(zhì)量要在0.2克以上。 為使體積的相對(duì)誤差小于0.1%，滴定劑體積要大于20毫升。 3.增加平

10、行測(cè)定次數(shù)，減小偶然誤差，一般測(cè)定24次。 4.檢驗(yàn)和消除系統(tǒng)誤差 對(duì)照試驗(yàn)：采用標(biāo)準(zhǔn)試樣或其他可靠的分析方法 空白試驗(yàn)：不加試樣，按相同的操作步驟和條件試驗(yàn) 校準(zhǔn)儀器 校正方法,-,32,32,2020/6/21,1 滴定分析法：又稱容量分析法。,標(biāo)準(zhǔn)溶液,標(biāo)準(zhǔn)溶液,待測(cè)溶液,被測(cè)物質(zhì),指示劑,化學(xué)計(jì)量關(guān)系,酸堿滴定法、 絡(luò)合滴定法 氧化還原滴定法、沉淀滴定法,5.6 滴定分析法,-,33,33,2020/6/21,有確定的化學(xué)計(jì)量關(guān)系，反應(yīng)按一定的反應(yīng)方程式進(jìn)行 反應(yīng)要定量進(jìn)行 反應(yīng)速度較快 容易確定滴定終點(diǎn),2 滴定分析法對(duì)化學(xué)反應(yīng)的要求,化學(xué)計(jì)量點(diǎn) stoichiometric poi

11、nt, sp,滴定終點(diǎn) end point, ep,-,34,A.標(biāo)準(zhǔn)溶液 B.化學(xué)計(jì)量點(diǎn) C.滴定終點(diǎn) D.終點(diǎn)誤差 試選擇： C.指示劑改變顏色 B.標(biāo)準(zhǔn)溶液與被測(cè)物質(zhì)反應(yīng)完全 A.已知準(zhǔn)確濃度的試劑 D.化學(xué)計(jì)量點(diǎn)與滴定終點(diǎn)不吻合,a.直接滴定法 b.間接滴定法;某些待測(cè)組分不能直接與滴定劑反應(yīng)，但可通過(guò)其它的化學(xué)反應(yīng)，間接測(cè)定其含量。對(duì)于不能直接與滴定劑反應(yīng)的某些物質(zhì)，可預(yù)先通過(guò)其他反應(yīng)使其轉(zhuǎn)變成能與滴定劑定量反應(yīng)的產(chǎn)物，從而間接測(cè)之。如Ca2+沉淀為CaC2O4，再用硫酸溶解，用KMnO4滴定C2O42-,間接測(cè)定Ca2+。 c.返滴定法:反應(yīng)速度慢或無(wú)合適指示劑，如測(cè)定CaCO3,

12、加入過(guò)量鹽酸，氫氧化鈉溶液返滴。 d.置換滴定法 :沒(méi)有確定化學(xué)計(jì)量關(guān)系時(shí)，可采用置換滴定。配位滴定中鋁的滴定,先過(guò)量EDTA,加熱,鋁與EDTA充分反應(yīng),.,然后用鋅標(biāo)準(zhǔn)滴定過(guò)量EDTA.然后加入氟化物,加熱,鋁中EDTA被氟定量置換,再用鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定,此次鋅量與鋁量對(duì)用相同,3 滴定方式,-,35,35,2020/6/21,4 基準(zhǔn)物質(zhì)和標(biāo)準(zhǔn)溶液 基準(zhǔn)物質(zhì): 能用于直接配制和標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)溶液的物質(zhì)。 要求：試劑與化學(xué)組成一致；純度高；穩(wěn)定；摩爾質(zhì)量大；滴定反應(yīng)時(shí)無(wú)副反應(yīng)。 標(biāo)準(zhǔn)溶液: 已知準(zhǔn)確濃度的試劑溶液。 配制方法有直接配制和標(biāo)定兩種。,-,36,36,36,直接配制法：基準(zhǔn)物質(zhì)稱量,

13、溶解,定容,計(jì)算 鄰苯二甲酸氫鉀，K2Cr2O7、KBrO3，草酸，硼砂，碳酸鈉As2O3，KIO3，以及純金屬物質(zhì) 標(biāo)定法：用基準(zhǔn)物質(zhì)或另一標(biāo)準(zhǔn)溶液測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)溶液準(zhǔn)確濃度。步驟：粗配標(biāo)定根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)溶液或基準(zhǔn)物質(zhì)的量計(jì)算其準(zhǔn)確濃度. NaOH、KOH，H2SO4，HCl、Na2S2O3，EDTA、KMnO4、I3-，,標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制方法,例題1.1: 欲配制0.1000 mol/L的Na2CO3標(biāo)準(zhǔn)溶液500mL, 應(yīng)稱取基準(zhǔn)Na2CO3多少克?,解: = 106.0 g/mol,-,37,37,2020/6/21,37,課堂練習(xí)1 標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度的計(jì)算 以0.1876克純Na2CO3（Mr=105

14、.99)標(biāo)定稀HCl,需用HCl溶液37.86mL. 求此稀HCl的準(zhǔn)確濃度。,課堂練習(xí)2 待測(cè)組分含量的計(jì)算 用上述HCl溶液滴定0.4671克含NaHCO3 的試樣，需用HCl溶液40.72mL.求試樣中NaHCO3 （Mr=84.007)的純度為多少？,答案：0.09350mol/L,答案：68.47%,提示：0.18762105.990.03786,提示： 0.040720.093584.0070.4671,-,38,38,2020/6/21,38,1.8 滴定分析中的計(jì)算,1. 標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度 (concentration) 的表示方法,物質(zhì)的量濃度，用c表示, 單位mol/L，也有用

15、mol/dm3 如0.1000 mol/L NaOH溶液 滴定度：1mL標(biāo)準(zhǔn)溶液相當(dāng)于被測(cè)物質(zhì)的質(zhì)量，用T表示 單位g/mL 如：TNaOH/HCl= 0.005g/mL ：1mLHCl可以與0.005g NaOH反應(yīng) TFe/K2Cr2O7= 0.005g/mL ：1mLK2Cr2O7可以與0.005g Fe反應(yīng),注意：有的書(shū)中將標(biāo)準(zhǔn)溶液放在斜杠的上方,-,39,39,2020/6/21,39,2. 滴定分析中的計(jì)算,物質(zhì)的量 n = cV = W/M M：溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量 W：溶質(zhì)的質(zhì)量,tT + bB = cC + dD t : b nT : nB,滴定劑與被測(cè)物質(zhì)的計(jì)量關(guān)系，稱為化學(xué)計(jì)量

16、數(shù)比，或摩爾比。,-,40,40,2020/6/21,40,根據(jù)被測(cè)物質(zhì)的物質(zhì)的量，可以方便的求出其物質(zhì)的量濃度、質(zhì)量和質(zhì)量分?jǐn)?shù),-,41,41,2020/6/21,41,例題3: 以適量的水稀釋3.00g食醋，用0.1150 mol/L NaOH溶液滴定 (酚酞作指示劑), 消耗NaOH溶液20.25 mL, 求食醋中醋酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù). 已知醋酸的摩爾質(zhì)量為60.05g/mol,解: HAc + NaOH = NaAc + H2O,-,42,42,2020/6/21,例4 稱取基準(zhǔn)物質(zhì)草酸(H2C2O22H2O)0.3802g, 溶于水，用NaOH 溶液滴定至終點(diǎn)，消耗NaOH溶液25.50mL。求此NaOH溶液的量濃度。 解：此滴定反應(yīng)為,-,43,43,2020/6/21,例5 吸取25.00mL0.1000mol L-1的K2Cr2O7溶液, 移入250mL容量瓶?jī)?nèi)，用水稀釋至刻度，求稀釋后的K2Cr2O7溶液的量濃度及其對(duì)Fe的滴定度。,Fe2+ /Cr2O72-,-,44,44,2020/6/21,例6 稱取鐵礦石試樣0.3348g，酸溶，以SnCl2把Fe3+還原為Fe2+, 用0.02000molL-1的K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終