化学滴定分析PPT课件.ppt

第十三章滴定分析 13 1滴定分析概述 13 2分析结果的误差和有效数字 13 3酸碱滴定法 13 4氧化还原滴定法 13 5配位滴定法 1 学习目的要求 1 了解滴定分析基本概念 掌握计量点和滴定终点 2 熟悉误差和偏差的概念及表示方法 相对平均偏差计算 有效数字概念及运算 了解减小误差的方法 2 滴定分析 titrametricanalysis 又称容量分析 volumetricanalysis 是分析化学中常用的方法之一 Chapter13滴定分析 3 前言 3 确定物质内部微粒的结合方式 分子结构or晶体结构 结构分析 分析化学 analyticalchemistry 研究物质化学组成的表征和测量的科学 2 定量测定各组分的含量 定量分析 4 定量分析方法的分类 5 常用滴定分析仪器 容量瓶 刻度吸管 锥形瓶 移液管 酸式滴定管 烧杯 量筒 6 Section1滴定分析概述 7 13 1滴定分析概述 一 滴定分析方法和特点 滴定与滴定分析 化学计量点与滴定终点 终点误差 1 滴定分析方法 8 9 滴定分析基本过程 进行分析时 先将滴定剂 titrant 配制成浓度为已知的标准溶液 standardsolutions 然后用滴定管将滴定剂逐渐加到被测物质的溶液中去进行反应 这个过程称为滴定 10 当加入的滴定剂与被测物质的量相等时 两者均无过剩 此刻称为化学计量点 equivalencepoint 滴定最好能在化学计量点结束 根据滴定剂A的浓度和所消耗的体积便可计算被测物B的含量 若反应为A B C DnA nBCAVA CBVB 11 化学计量点是由指示剂的变色或其他方法来确定的 如电位 所以实际上是在指示剂的变色时结束滴定的 此刻称为滴定终点 endpoint 为体积读数V ml 12 滴定终点应尽可能与化学计量点一致 但它们之间难免会有一定的误差 称为终点误差 是相对误差 13 有两方面内容 1 反应必须按一定的反应方程式进行 无副反应 按一定的化学计量关系来计算结果 2 反应必须进行完全 要求化学计量点时 有99 9 以上的完全程度 当A B时 终点时 一 反应必须定量地完成 9 99 A B C C 用于滴定分析的化学反应必须具备以下条件 14 二 反应必须迅速完成 如果反应很慢 将无法确定终点 可以通过加热 加催化剂等方法来提高反应速度 三 有合适的确定化学计量点的方法 有适合的指示剂或仪器分析方法 四 溶液中若有其它组分共存时 应不干扰主反应 否则需采取掩蔽或分离的措施以消除干扰 15 二 滴定分析的类型和一般过程 根据反应类型不同 16 特点 简便 快速 准确 对于常量分析 相对误差一般在0 2 以内 是一类广泛应用的分析方法 常在临床检验和医疗卫生分析中应用 17 二 滴定分析的类型和一般过程 滴定分析的过程 滴定分析常用于测定常量组分 即分析组分的含量一般大于1 或取试样重量大于0 1g 体积大于10ml 18 二 滴定分析的操作程序 基准物质 primarystandardsubstance 能用于直接配制标准溶液或标定待测溶液的物质 必备条件 a 纯度高 b 性质稳定 c 实际组成与化学式完全相符 d 最好具有较大的摩尔质量 19 草酸 H2C2O4 2H2O 无水碳酸钠 Na2CO3 硼砂 Na2B4O7 10H2O 邻苯二甲酸氢钾 C6H4 COO 2HK 重铬酸钾 K2Cr2O7 常用的基准物质有 20 21 间接配制法是先配制一种近似于所需浓度的溶液 再用基准物质或已知准确浓度的标准溶液测定它的准确浓度 2 标准溶液的标定 比较 标准溶液用前必须标定 标定 standardization 用基准物质确定标准溶液浓度的操作过程 比较 用已知准确浓度的标准溶液确定另一标准溶液浓度的操作过程 3 被测物质含量测定 22 三 滴定分析的计算 标准溶液的浓度一般可用滴定反应基本单元的物质的量浓度来表示 23 酸 能在反应中提供一个质子的单元 碱 能在反应中接受一个质子的单元 还原剂 能在反应中提供一个电子的单元 氧化剂 能在反应中接受一个电子的单元 参加滴定反应的各物质的基本单元一般按以下原则选定 24 反应H2SO4 2NaOH Na2SO4 2H2O 应选择硫酸的基本单元的 1 2 H2SO4 其摩尔质量为98 2 49 g mol 1 0 1mol L 1的H2SO4即为0 2mol L 1的 1 2 H2SO4 表示为c 1 2H2SO4 0 2mol L 1 25 MnO 4 8H 5e Mn2 4H2O 在酸性条件下用KMnO4作滴定剂滴定还原性样品时 半反应式为 26 则应选高锰酸钾的基本单元 1 5 KMnO4 其摩尔质量为158 5 31 6 g mol 1 0 01mol L 1的KMnO4溶液即为0 05mol L 1的 1 5 KMnO4溶液 表示为 c 1 5KMnO4 0 05mol L 1 13 2分析结果的误差和有效数字 一 误差产生的原因及其分类 误差 error 测量值与真实值之差 系统误差 systematicerror 随机误差 accidentalerror 27 系统误差 来源 分析过程中某些确定的 经常性的因素而引起的误差性质 单向可重复性 增加测定次数 不能使其减小 但可测 可校 可消除分类 方法误差 仪器和试剂误差 操作误差 主观 个人 误差 28 2 29 二 随机误差 又称偶然误差或不可测误差 随机误差 指由于一些难于控制的随机因素引起的误差 不仅影响准确度 而且影响精密度 3 特点 1 不确定性 2 不可测性 3 服从正态分布规律 产生原因 1 随机因素 室温 湿度 气压 电压的微小变化等 2 个人辨别能力 滴定管读数的不确定性 30 4 31 5 32 准确度 accuracy 测量值与真实值相符的程度 表示方法 绝对误差 E x T相对误差 RE E T 100 误差 衡量准确度高低的尺度 1 准确度与误差 33 二准确度与精密度 精密度 precision 多次分析结果之间的相互符合程度 2 精密度与偏差 绝对偏差 平均偏差 相对平均偏差 表示方法 偏差 deviation 衡量精密度高低的尺度 34 适当地增加测定次数可减少随机误差的影响 提高测定结果的精密度 在日常分析中 一般平行测定 3 4次较高要求 5 9次最多 10 12次 过多地增加测定次数n 所费劳力 时间与所获精密度的提高相比较 是很不合算的 是不可取的 14 35 36 37 3 准确度与精密度的关系 精密度高是准确度高的必要条件但不是充分条件 38 准确度高一定需要精密度高 但精密度高不一定准确度高 精密度是保证准确度的先决条件 精密度低说明所测结果不可靠 也就失去了衡量准确度的前提 39 三 提高分析结果准确度的方法 1 选择适当的分析方法 根据试样的组成 性质及测定的准确度要求进行选择 2 减少测量的相对误差 用分析天平称量的最小质量在0 2g以上 滴定剂的体积控制在20 25mL之间 40 3 检验和消除系统误差a 对照试验 检验和消除方法误差 对照试验 41 b 空白试验 检验和消除由试剂 溶剂 分析器皿中某些杂质引起的系统误差空白试验 指在不加试样的情况下 按照与试样测定完全相同的条件和操作方法进行的试验 c 校准仪器和量器 消除仪器误差d 改进分析方法或采用辅助方法校正测定结果 42 一般定量分析 平行测定3 4次 对测定结果的准确度要求较高时 测定次数为10次左右 正确表示分析结果 样本平均值 样本标准偏差S 样本相对标准偏差Sr 测定次数n 4 适当增加平行测定次数 减少随机误差 43 四 有效数字及其运算规则 一 有效数字有效数字 实际上能测量得到的数字 它由全部准确数字和最后一位不确定数字组成 23 43 23 42 23 44mL 最后一位无刻度 估计的 不是很准确 但不是臆造的 称可疑数字 记录测定结果时 只能保留一位可疑数字 44 1 000843181五位有效数字0 100010 98 四位0 03821 98 10 10三位0 540 0040二位0 052 105一位3600100有效数字位数较含糊 45 在 1 9 数字前面的 0 只表示定位 不算作有效数字 如0 0009仅为1位有效数字 通常应按科学计数法表示为9 10 4 夹在 1 9 数字间的 0 和跟在 1 9 数字后面的 0 是有效数字 如分析天平称量0 4000g样品 0 4000为4位有效数字 46 在遇到分数或倍数的换算时 所乘以的系数有效数字位数不受限制 例如 以L为单位换算为mL所要乘的1000 有效数字位数也不因单位的换算而改变 如0 4000g 400 0mg 同样为4位有效数字 47 以对数表示的pH pK及lgc等 其有效数字的位数 仅取决于小数部分的位数 因为整数部分只与该真数中的10的方次有关 如pH 10 20为两位有效数字 与表示成 H 6 3 10 11mol L 1一致 48 2 有效数字计算规则通常采用 四舍六入五留双 的规则 当被修约数等于或小于4时则舍弃 被修约数等于或大于6时则进位 当被修约数为5 而其后面又没有数字时 若前一位是偶数 包括0 则舍去5 前一位是奇数则进位 使整理后的最后一位为双数 当被修约的5的后面还有数字 则须进位 49 例 将下列数字修约为两位有效数字 1 3 148 2 7 3976 3 7 35 4 74 5 5 2 451 6 83 5009注意 不能分次修约 50 加减运算加减运算所得的结果应继承最大的绝对误差 即以小数点后位数最少的数为准 削减其它数值的小数位数 然后再相加减 或先相加减 再修约 例 0 0121 25 64 1 05782 0 01 25 64 1 06 26 71 51 乘除运算乘积或除商应继承最大的相对误差 即按有效数字位数最少的数来保留位数 然后再相乘除 例 0 0121 25 64 1 05782 应为0 012l 25 6 1 06 0 328 最后仍为三位有效数字 52 对数运算所取对数的小数 尾数 位数应与真数的有效数字位数相同 如 lg1 8 10 5 4 74 53 化学中记录数据及计算分析结果的基本原则