化学分析教案

1、哈尔滨师范大学教案院系（部）化学化工院课程名称分析化学使用教材分析化学（第四版，华中师大等校合编）主讲教师李萍职务职称教授授课对象2011级本科生学生人数130人学年学期20122013学年第一学期总学时数50教案首页授课内容绪论第一章误差及分析数据的处理第一早滴疋分析法概论所需课时1+5+3学时主要教材或 参考资料武汉大学主编分析化学，第4版 高等教育出版社2000出版 林树昌，胡乃非编分析化学（化学分析部分）高等教育出版社1993出版教学目标知识目标：1.掌握分析化学的任务及分析方法的分类。2了解分析化学的作用。3掌握分析测试中误差产生的原因、表征方法。4掌握有效数字的运算方法。5掌握标准

2、溶液的配制、浓度表示方法。6掌握滴定分析法的计算。7. 了解滴定分析过程、滴定分析的方法和滴定方式。能力目标：训练学生树立准确的量的概念。初步学会实验数据的统计处理方法。 德育目标：1.培养学生用化学的处理方法和思维方式去分析问题，解决问题。2激发学生对分析化学研究的兴趣，注重理论联系实际。3.培养事实求实的科学态度以及严谨的科学作风。教学重点滴定分析法的计算，有效数字及运算。教学难点滴疋分析方法相关计算。教学方法1全程多媒体教学2讲授法教学内容及 时间安排1. 误差及其产生的原因2. 测量值的准确度与精密度3. 随机误差的正态分布4. 有限测定数据的统计处理 5有效数据及其运算规则6.提高分

3、析结果准确度的方法学习指导1、复习教材和笔记中本章内容。2、 阅读武汉大学主编分析化学，第4版 高等教育出版社 2000出版3、阅读林树昌，胡乃非编分析化学（化学分析部分）高等教育出版社19934、 阅读武汉大学主编分析化学习题精解科学出版社2003出版教学的基本内容时间安排 教学方法绪论一、分析化学的任务1化学的分类无机、分析、有机、物化、高分子2.分析化学的定义研究物质的化学组成、含量、结构的分析方法以及相关理论的一门学科。3分析化学的任务.二、分析化学的作用三、分析化学的分类 任务：定性、定量、结构对象：有机、无机原理：化学、仪器式样用量：常量0.1g常量分 半微量0.010.1 g微量

4、 0.110mg痕量0.1g试样中组分的含量：常量组分W1%微量组分W 0.01%1%痕量组分W20Kw 时，H HB 2B2 HB H CKa12B2 2Ka2Ka2、.CKa 40Ka2 H HB H2BKa1 即可忽略二级离解, H 而按一元弱酸处理教 学 程 序教学的基本内容时间安排教学方法4.两性物质溶液 NaHA :为例PBE: H H2A A2 OH H HAHA Ka1 KWH KaiH H ru nlKai(CKa Kw)H 彳C KaiKa i相当于两性物质中碱组分的共轭酸的KaKa 2相当于两性物质中酸组分的 Ka5强酸与弱酸的混合溶液例：浓度为Ci的强酸+C2的弱酸PB

5、E:H Ci A OH C KaH Ci A Ci2 34 酸碱缓冲溶液H Ka一、缓冲溶液pH的计算以HA NaA配制的缓冲溶液为例 MBE : Na CAHA A Cha CCBE: Na H A OH H I ka % H a kaA CaH OH H kapH Pka lgCbCha教 学 程 序教学的基本内容时间安排教学方法二、缓冲容量与缓冲范围缓冲容量dD. dpH da dpH既缓冲容量：使1L溶液的pH增加dpH单位时，所需强碱的量为dD (mol)2 -3C HA A3 f 当 max 0-575C 时，pH pka缓冲范围：pHpka1三、缓冲溶液的选择：选择酸组分的pHp

6、ka （需要稳定）、酸碱指示剂的原理C=0.01 1mol/L组分不干扰分析反应35酸碱指示剂二、指示剂理论变色点、变色范围Hln H InK HlnInHln当HIn In 时，即pH pK Hln点为理论变色点pH pKHIn 1范围内，可观察到由pH引起的指示剂颜色的范围这一区间 是指示剂的变色范围三、 影响酸碱指示剂变色范围的主要因素1 指示剂用量1）单色指示剂：变色范围受用量影响2） 双色指示剂：其变色范围向PH减小的方向发生移动2 温度3 中性电解质4 溶剂四、混合指示剂教 学 程 序教学的基本内容时间安排教学方法 36酸碱滴定法基本原理一、酸强碱滴定1 1HOHH2OKtH OH

7、 Kw以 CO O.IOOOmol L 1 NaOH滴定 VO 20.00mL 等浓度的 HCI 为例 滴定前：pH 1.00计量点前：H 0CHCI V 加入NaOH体积V 0 VV=19.98 mL（ -0.1%误差）pH=4.30计量点：pH=7.00计量点后：NaOH -0CNaOHV。VV=20.02mL （+0.1%误差）pH=9.70滴定曲线pH V作图滴定突跃：在计量点前后土 0.1%相对误差范围内， 滴定液pH值的突变。称为滴定突跃滴定 突跃范围：滴定突跃包括的pH称为滴定突跃范围 C f pH突跃f且C增加一个数量级，滴定突跃扩大两个 pH 单位pH ep pH sp终点误

8、差：OH ep H ep10 PH 10 PHEtCePHZ epCHxV Kt Chx11pH pHep pH spChxCoKt2Kw二、强碱滴定一元弱酸Ka HA OHAH2OktKw以 0.1000moI/LNaOH 滴定 Vo=20.00ml 等浓度的 HAc 为例：滴定前: C Ka 20Kw%a 400 H vCKapH=2.89CAcVsp 前：pH pka Igpka Ig-0.1%CHAcV0 VpH=7.74sp: CAc0.05moI/L C Kb 20Kw %400 OH JckbpH=8.72教 学 程 序教学的基本内容时间安排教学方法V Vosp后：0H 0V V

9、oCNaOH+.01%pH=9.70Cka越大,滴定突跃范围越大pH 0.2对指示剂实际变色点的判断误差手冊余的助七圧/ |ri.n d 0/ Cspka 10直接准确滴疋某元弱酸的判据(Et0.1%)终点误差：匚+H ePHAep10 曲10 PH丿 、z 1 . LCep CHAJkQHApH pHep pHspcHA Co2三、强碱滴定多元酸一元酸H2A可被滴定的方式如下：(pH0.2,| Et| 0.3% )1.KajKa2105, Csp1 Ka 18 810 , Csp2Ka2 10 。可被分步滴定，形成两个突跃2.KajKa2105 , Csp1 Ka 18 810, Csp 2

10、Ka 210 。可分步滴定，滴至第 计量点3.KajKa2105, Csp1 Ka 110 8, Csp2Ka210 8。不能分步滴定，滴总量4.KajKa2105, Csp1 Ka 110 8, Csp?10 8。不能被准确滴定以0.1000mol/L NaOH滴定等浓度的 H3PO43Ka17.6 10Ka26.3 10 8Ka34.4 10 13KajKa2 105KaKa3 10528Csp1 Ka1 10Csp2Ka8 820.2110CspsKa?10Sp1:H3PO4 H2PO4C=0.050mol/LH gCka；k )-w p| |-4 70甲基橙H M cpH=4.7U甲基

11、橙k3教 学 程 序教学的基本内容时间安排教学方法Sp2: H2POhpo2C=0.033mol/LH ka2(Cka3 kw)C ka2pH=9.66 百里酚酞四、酸碱滴定中 CO2的影响：标定和测定采用相同指示剂在同条件进行.有助于减小或消除 CO2的影响.对于NaOH溶液无论CO2的影响是发生在浓度标定之前还是之后只要采用甲基橙 为指示剂进行标定和测定.浓度都不会受到影响.合碱的分析（双指示剂法）i. Na2CO3 NaOH ppWNaOHC HCl (ViV2)M NaOHmsViHCINaCI NaHCO 3 MONa 2 CO31C HCl 2 V 2 M Na2CO32 2 32

12、V2msHCICO3 NaCINa 2CO 3NaHCO3PPWNa2CO312CHCl 2V2 叽心3msViCHCl (V2Vi ) M NaHCO 3/msV2HCI NaHCO 3V2和Vi变化：VWNaHCO3H2CO3Vi式样组成：OH CO 2 HCO3 co2MOV2HCIV2ViV20ViCO；hco3OH教 学 程 序教学的基本内容时间安排教学方法2 极弱酸（碱）的测定CSpka 10 8弱酸的强化方法：1） 络合法：H3BO3 甘油络合物 H2） 沉淀法：2HPO2 3Ca2Ca2（PO4）2H 3）氧化还原法：H2SO3 Br2H2SO44）非水溶液中（在某些有机溶液中

13、可测）3. 铵盐中氮的测定（甲醛法）甲醛与铵盐作用，生成等物质的量的酸（质子化的六次甲基四胺和H ）：4NH 4 6HCHO （CH2）6N4H3H6H2O质子化的六亚甲基四氨以PP为指示剂，用 NaOH标液滴定此法能否测 NH4NO3、NH4CI、NH4HCO3中含氮量？4. 有机化合物中氮的测定-凯氏定氮法5.硅氟酸钾法测定硅：试样溶解：试样+ KOH熔融K2SiO3 转化K2SiO3 6HF KF HK2SiF63H2OK2SiF6 3H2O沸2KF H 2SiO3 4HF1 （CN ） NaOH M siO2以 NaOH 标液滴 HF WSiO 42ms教案首页授课内容第四章络合滴定法

14、所需课时8学时主要教材或武汉大学主编分析化学，第4版高等教育出版社2000出版参考资料林树昌，胡乃非编分析化学（化学分析部分）高等教育出版社1993出版教学目标知识目标：1.掌握掌握应用副的应系数及条件稳定常数处理络合平衡的方法。2。2. 掌握络合滴定原理（包括金属指示剂、滴定过程中pM变化及影响滴定突跃的因素以及提高络合滴定选择性的方法）。能力目标：要求掌握络合滴定法的基本知识、基本理论和基本分析方法。德育目标：1.培养学生用化学的处理方法和思维方式去分析问题，解决问题。2激发学生对分析化学研究的兴趣，注重理论联系实际。3. 培养事实求实的科学态度以及严谨的科学作风。教学重点络合平衡中条件稳

15、定常数的计算，混合离子的选择性滴定的有关计算。教学难点滴定误差的计算。教学方法1全程多媒体教学2讲授法教学内容及 时间安排1概述2.溶液中各级络合物型体的分布3络合滴定中的副反应和条件形成常数4. EDTA滴定曲线5. 络合滴定指示剂6. 终点误差和准确滴定的条件7. 提高络合滴定选择性的方法8. 络合滴定的方式和应用学习指导1、复习教材和笔记中本章内容。2、 阅读武汉大学主编分析化学，第4版 高等教育出版社2000出版3、阅读林树昌，胡乃非编分析化学（化学分析部分）高等教育出版社19934、 阅读武汉大学主编分析化学习题精解科学出版社2003出版作业及思考题思考题：1.在pH=56时，以二甲

16、酚橙作指示剂，用EDTA测定黄铜（锌铜合金）中锌的质量分数，现有以下几种方法标定EDTA溶液的浓度。a. 以ZnO作基准物质，在pH=10的氨性缓冲溶液中，以铬黑T作指示剂，标定EDTA溶液；b. 以CaCO3作基准物质，在pH=12.0时，以KB指示剂指示终点，标定EDTA 溶液；c.以ZnO作基准物质，在 pH=6.0时，以二甲酚橙作指示剂，标定EDTA。试问，用上述哪一种方法标定EDTA的浓度最合适？试简要说明其理由。教 学 程 序时间安排教学的基本内容蛛禹舌、止教学万法一、简单络合物第四章络合滴定法 4 1分析化学中常用的络合物二、螯合物三、乙二胺四乙酸(EDTA)HOOCH 2CCH

17、2COO-yN -CH2 CH2N-OOCH 2CCH 2COOH1无逐级络合，通常形成 1 : 1的络合物。2. MY非常稳定，配位原子间都相隔2个C,形成多个五兀环结构3 成络的广泛性4 在水溶液中，有7种型体Y、H5Y、HeY2)5. MY易溶于水，其颜色：(Y4、HY3、H2Y2、H 3丫、H 4a.金属离子无色,则 MY无色b.金属离子有色，则 MY无色 4 2洛合平衡一、洛合物的形成常数1 : 1型M L MLK皿K型ML1： n 型 M LmlK1ML MLMn 1 LMLn KnMLnMn 1L常逐级累积形成常数(?n)?i = KiML = ? 1ML?2 = Ki K2ML

18、 2 = ?2ML 2?n = Ki K2 KnMLn =? nML n二、溶液中各级络合物的分布对于1: n型Cm=M+ML+ML2+ ? ? ? + MLn=M+? 1ML+ ? 2ML 2+ ? ? ? +?nMLn=M (1+ ?1L + ? 2L 2 + ? ? ?+ ?nL1)教 学 程 序教学的基本内容时间安排教学方法m M/C1/(1 i L i iLi)i 1 nml ML/C iML/CiL/(1iLi)i 1nMLn ML n/CnLn/(1iLi)i 13仅仅是L的函数，可作3 L曲线 43副反应系数和条件形成常数主反应：主要考察的一种反应副反应：与主反应相关的其它反应

19、M + YMY 主反应M(OH)ML副反应M(OH) nML n水解效应络合效应 林邦提出副反应系数(a)HbY丿酸效应共存离子效应，巧妙的解决了副反应问题、副反应系数1 滴定剂Y的副反应及副反应系数丫(1) EDTA的酸效应和酸效应系数Y Y HYY(H)两MHbYH 1H bHb(2)共存离子效应和共存离子效应系数1NkNY【NY Y YNY(N) YYEDTA总副反应系数：丫Y(H)Y(N)2、金属离子M的副反应及副反应系数教学的基本内容时间安排 教学方法络合物MY的副反应及副反应系数MLMM MLML n.r. t nM L_1 1LnLMMM的水解效应系数m（oh）M M (OH)M

20、(OH)n“r z- I Is nM(OH)M11【OH nOH （3） M的总反应系数：MM(L)M(OH)1二、MY络合物的条件形成常数1.定义：无副反应时，K=MY/MY 称形成常数（它只和络合物性质有关）有副反应时，K随条件不同而变化，此时 K称为条件形成常数 KK=MY/MY2.K与K关系：（以a 建立关系）/MYMY MY1XMY1/1KKKM Y mM Y丫M YMYlgK IgK Ig mlg (Y)副反应越大，K越小；K在何值时，反应不能再进行？ 4-4络合滴定法的基本原理一、络合滴定曲线例:以 0.01000 mol L-1EDTA?滴定等浓度 Vo=2O.OOmL 的 C

21、a2+1.滴定前：Ca2+ = 0.01000mol L-1 a =0 Pea2.002.计量点前：-0.1% VY =19.98mLa =0.999由于 CaY 的 KCaY=1010.69,可以认为滴入的EDTA全部与Ca2+络合，体系中Ca2+取决于剩余的Ca2+的浓度2+ 20.0019.98mlccCa2+= 0.01000 xPea5.3020.0019.98教 学 程 序教学的基本内容时间安排 教学方法C 计量占时：Ca2 YrcaviCaK-、，CCa . w、 T -LspL J spL2、caY2T22Ca sp c 2 r. - 5.50Ca11 Cca10PCasp6.

22、5计 2kC；Y20 02常4.计量点后：+0.1%V20.000.010004.998 10 520.0220.001CCa2 CaV2CCaCa 1pca=7.69影响滴定突跃的主要因素：kCavVkCavV1. Cm越大,突跃越大2. O MV越大，突跃越大化学计量点时pM / sp值的计算CM1Qsp1,2cmPM splg k MV pCM sp加上口乂一、终点误差M ；p M 人2CV epVm epCm epVepVep Mep10 pm10 pmL 1 nnoz.EtC VC2 m ep v epm epI00 %y Cm spk MV 1 PMPM epPMspC M spC

23、M讨论 E t与厶pMcMsp 、KMY 关系 cM /E t / pM /E t / KMY /E t 如果能够满足lgCMspkMV 6,M。则说明有可能在 N存在下选择性地滴定因此我们推导仅有a y（n）时的选择性滴定判据。若在滴定反应中有其他副反应存在，则分别滴定的判别式以条件形成常数米表示|CMspq、【/ cc卄lg k6lg K|g c6 当 C MspC Nsp 时，CNsp教学程 序教学的基本内容时间安排 教学方法 4-5金属离子指示剂一、金属离子指示剂的作用原理1）定义：能与金属离子络合，并且由于这种络解离作用而产生明显颜色改变的物质叫金属离子指示剂。滴定前：M InMln

24、KMI nK MlnM In 甲色乙色滴定终点：Ml n YMYInPMsplg K MInlg K MInlgInlg m乙色甲色铬黑 T (EBT)In :(NaH2In ) EBT : PH: 811 蓝色MEBT红色二、甲酚橙（XO）: pH6.3呈红色，pH6.0呈黄色 MXO呈紫红色pH=6.06.3呈中间色（橙色）所以Ph4时，AI水解1AI使二甲酚橙等有封闭三、置换滴定法置换出金属离子2如 2Ag Ni(CN)422Ag(CN)2 Ni教 学 程 序教学的基本内容时间安排 教学方法置换出Y如测锡青铜中的锡2Sn（Pb、Ca） Y （过量）Sn （Pb、Ca） NH4F SnF6

25、 Y4 ZaZnY常zn2+ZnY四、间接滴定法教案首页授课内容第五章氧化还原滴定法所需课时6学时主要教材或 参考资料武汉大学主编分析化学，第4版高等教育出版社2000出版 林树昌，胡乃非编分析化学（化学分析部分）高等教育出版社1993出版教学目标知识目标：1.掌握氧化还原电对电极电位及有关的计算。2 掌握氧化还原反应平衡常数的计算。3掌握常用的氧化还原滴定法反应条件的控制。能力目标：要求掌握氧化还原滴定法的基本知识、基本理论和基本分析方法。 德育目标：1.培养学生用化学的处理方法和思维方式去分析问题，解决问题。2激发学生对分析化学研究的兴趣，注重理论联系实际。3.培养事实求实的科学态度以及严

26、谨的科学作风。教学重点氧化还原滴定原理，氧化还原法的应用。教学难点氧化还原滴定原理及相关计算。教学方法1全程多媒体教学2讲授法教学内容及 时间安排第五章-氧化还原滴定法1. 氧化还原平衡2. 氧化还原反应的速率3. 氧化还原滴定曲线4. 氧化还原滴定中的指示剂5氧化还原滴定前的预处理6. 常用的氧化还原滴定方法7. 氧化还原滴定结果的计算学习指导1、复习教材和笔记中本章内容。2、 阅读武汉大学主编分析化学，第4版 高等教育出版社2000出版3、阅读林树昌，胡乃非编分析化学（化学分析部分）高等教育出版社19934、 阅读武汉大学主编分析化学习题精解科学出版社2003出版教 学 程 序时间安排教学

27、的基本内容教学方法第五章氧化还原滴定法 5 1平衡一、概述二、条件电位Ox neReClE匸匸0.059rox RedEE IgnrRed Ox三、氧化还原平衡常数氧化还原反应：n 2Oi mR2n 10 2 n 2 R1有关电对反应：O1 nR1 E1 E10.059 CO1n1CR1O 2nR 2E2E20.059 co2n2CR2当反应在任一点达到平衡时，都有E1-E21 1lg k（ElE2 ）n1n 2Ig K0.059mrt/ r r 曰 r t-t r. t 1-、丄l z 厶 j crtrnnt 1-、宀八 丄L 厶 J 厶=/四、化学计量点时反应进仃的程度用于滴疋分析的氧化还

28、原反应，一般要求其元全程rh-t-V /fz 丨. 日八、丄穴门cc度在化学计里点时至少达到99CRi99.9 103CR2CO!0.1co290919 103 KCR1 CO2612d c6mfA10设 n 1 n 21co1 cr2当 n1 n2 2时，K 1012E 0.18V9当 n1 12 2时，K 10 E 0.27V五、影响反应速率的因素氧化还原反应的速度一般较其他反应（酸碱，络合）要小1. 反应物浓度：c f,贝U V f2. 温度：t f ,贝U V ft增加10C，则V增大23倍教 学程 序教学的基本内容时间安排 教学方法六、催化反应和诱导反应1催化反应2 诱导反应2MnO

29、 4 5Fe8H23Mn5Fe4H2O诱导体诱导反应2MnO4 10Cl 16H2Mn2 5Cl2 8H2O 受诱体受诱反应1）.反应诱导2）.反应加快 52氧化还原滴定原理一、氧化还原滴定指示剂（一）分类1）自身指示剂2）自身指示剂3）氧化还原指示剂（二）氧化还原指示剂的作用原理，变色范围，理论变色点。O in neR in0.059CoinE EmlgnCRin变色范围：E0.059EepEinn理论变巴点：n二、氧化还原滴定曲线以0.1000mol/L Ce 4+滴定等浓度Vo=20.00mL Fe2+为例1 .计里点前：采用Fe的电对（-0.1%） E E Fe（ 2） Fe（ 3）0

30、.095 lg99.90.86V0.12.计量点：EspCe2旦 1.06V3.计量点后：米用Fe的电对（+0.1%） E Ece0.095.01 lg99.91.32 V曲线：E V作图E 越大 滴定突越越大曲线特点：对称： Esp在突跃中间。不对称：Esp偏向n值较大的电对教 学程 序教学的基本内容时间安排 教学方法三、化学计量点电位的计算氧化还原反应：n 2O1 n1R2n1O2 n2R1有关电位反应：Or n1eR1 E11O 2 n 2 eR 2 E2* *eni Ei门2丘2Espnj n2四、滴定突跃范围0.05930.0591 “ 3、(E2Igi0)(Ei Igi0 )n2n

31、j滴定突越与Ej , E2的值及n1,n2有关三、氧化还原滴定结果的计算 5 3氧化还原滴定的预处理一、定义：在氧化还原滴定前，使待测组分转变为一定价态的步骤，称为预处理（先氧化或先还原）。二、预先处理所用的氧化剂或还原剂应符合下列要求：1反应进行完全，速度快；2过量的氧化剂或还原剂易于除去3反应具有一定的选择性三、滴定剂一般为氧化剂（因为还原剂易受空气中02的作用）四、常见的预氧化剂或预还原剂氧化剂：(NH4)2S2O8 KMnO4 H2O2 HClO4还原剂：SnCl2 TiCl 3 SO2 5 4氧化还原滴定法的应用一、高锰酸钾法1.特点：强酸：MnO 4 8H 5eMn2 5Fe34H2OE1.51V中性：MnO 4 2H2O 3eMnO 2 2H2OE0.60V强碱：MnO 4 eMnO 4E0.56V教 学 程 序教学的基本内容时间安排 教学方法2 标定：以基准物质NazCzOq2MnO4 5C2O416H2Mn 210CO28H2O标定时应控制条件：a. 7080 Ct 90 C H2C2O4一 CO2f快速分解b.滴定速度为先慢后快c.酸度为0.51mol/L低MnO 4MnO 2高H2C2