分析化学绪论PPT课件VIP

.,1,目录,第一章：绪论3教时第二章：分析试样采集制备1教时第三章：误差和分析数据处理3教时第五章：酸碱平衡与酸碱滴定法6教时第六章：络合滴定法6教时第七章：氧化还原滴定法4教时第八章：沉淀滴定法2教时第九章：重量分析法2教时第十章：吸光光度法4教时第十一章：分离和富集方法2教时考试：3教时,绪论,.,2,第一章绪论,14分析化学参考及献P4,17基准物质和标准溶液P12,15分析化学过程及分析结果的表示P8,16滴定分析法概P10,18滴定分析中的计算P13,11分析化学的定义、任务和作用P1,12分析方法的分类与选择P2,13分析化学发展简史与发展趋势P3,.,3,1滴定分析法：又称容量分析法。,1.6滴定分析法概论P10,标准溶液,标准溶液,待测溶液,被测物质,指示剂,化学计量关系,酸碱滴定法、络合滴定法氧化还原滴定法、沉淀滴定法,H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O,.,4,目测终点,酸碱滴定,络合滴定,氧化还原滴定,沉淀滴定,16各类化学反应的类型实例:,1.acid-basetitration：以质子传递反应为基础。,plexometrictitration：以络合反应为基础。,3.redoxtitration：利用电子转移反应。,4.precipitationtitration：利用生成沉淀反应进行滴定。,.,5,1.6.1滴定分析法的一般问题:过程和方法特点P10,.,6,定量化学分析法chemicalanalysis,以物质化学反应的计量关系来实现定量分析的分析方法（本课程要讲授的主要内容）,重量分析法(gravimetry)容量分析法（滴定分析法volumetry,titrimetry),根据这个反应，如果我们想知道待测物B的含量，可以用已知准确浓度的T物质与之B反应，再根据T物质所消耗的量，就可以计算出B的含量。,H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O,.,7,碱式滴定管,滴定剂已知浓度的碱,被滴定待测酸溶液浓度,1滴定分析法过程的几个术语,1）将一种已知准确浓度的试剂溶液(标准溶液，即滴定剂)装入从滴定管,3）用已知准确浓度的滴定剂从滴定管逐步滴加到一定量的待测物质溶液中，直到试剂滴定的用量与被测物质的物质的量刚好符合化学反应式所表示的化学计量关系时“化学计量点(sp)”；,2）在滴定中，“化学计量点”需加1-2滴指示剂（In)如甲基橙于锥形瓶中来帮助观察判断“滴定终点(ep)”。,4)当直到已知准确浓度的试剂滴定的用量与被测物质的物质的量刚好符合化学反应式所表示的化学计量关系时，根据所使用试剂的体积及其浓度计算出被测物质含量的方法。故也叫容量分析。这种方法专指容量分析，注重体积的测定。,H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O,.,8,滴定分析法的过程四个基本概念理解,2HCl+Na2CO3=2NaCl+H2CO3,化学计量点(sp)滴定终点(ep)指示剂（In)终点误差(Et),stoichiometricpoint,endpoint,Indicator,titrationerror,指示剂变色点此处黄变红,已知准确浓度的试剂滴定的用量与被测物质的物质的量刚好符合化学反应式所表示的化学计量关系,滴定终点与化学计量点不一致引起的误差，滴定分析法固有的局限特征。,.,9,再例：加酚酞指示剂滴定分析：将一定体积的HCl溶液置于三角瓶中，加酚酞指示剂1-2滴，然后用滴定管逐滴加入NaOH溶液，当由无色变为微红色的这一点,为滴定终点。整个操作过程称为滴定。而理论上加入NaOH溶液的量恰好与HCl作用完全的这一点,，称为化学计量点（也称理论终点）。,加指示剂酚酞1-2滴,注意：从数学上讲，化学计量点是落在在滴定终点的a,b区间之中的某一点，所以两者概念上存在一定的差异。下面讨论其差别：,HCl+NaOH=NaCl+H2O,.,10,滴定分析的滴定曲线,滴定终点：滴定分析中指示剂发生颜色改变的那一点（实际）化学计量点：滴定剂与待测溶液按化学计量关系反应完全的那一点（理论）,2化学计量点与滴定终点的区别,终点误差：滴定终点（实测值）与化学计量点（理论值）不同引起测定结果的误差。,注意：从数学上讲，化学计量点是落在在滴定终点的a,b区间之中的某一点(不一定是中点)，所以两者概念上存在一定的差异。,.,11,二、按滴定确定终点的方法不同分类,当分析物质的化学反应确定之后，怎样才能现实反应计量点的准确无误报点问题？就成为滴定过程的关键问题。1)依靠眼睛辨识确定：目测滴定法（课程重点）；2)依靠电子仪器辨识确定：电位滴定法光度滴定法,2.化学计量点(理论终点)：,1.标准溶液(滴定剂)：0.1000mol/L,3.指示剂（滴定终点判别）,4.滴定终点与滴定误差,5.对滴定反应的要求,6.标准溶液的配制与基准物质,标准溶液的浓度通过基准物质来确定。基准物应满足的条件:P12,第四章P100及P382附表1:四种滴定分析常用的基准物名称.几种特殊基准物的干燥条件.,*,反应完全(99.9%)；反应速度快；有合适的指示终点的方法；有确定化学计量关系,（相对误差0.2%）,.,13,滴定分析法的特点,快速、准确（相对误差0.2%）设备简单，操作方便用途广泛，可适用于多种化学反应类型的测定适用于常量组分（1%）的测定，尤其是纯物质分析;有时可测定微量组分,.,14,1、滴定要求,1确定的化学计量关系2反应能定量完成（99.9%）3反应迅速4有合适的指示终点的方法,2、滴定方式,直接滴定置换滴定返滴定间接滴定,3、滴定分类,反应类型酸碱滴定络合滴定氧化还原滴定沉淀滴定终点确定方法目测滴定法电位滴定法光度滴定法,化学计量点时A/cA=10-3,满足四个条件求要的反应可用此法,不满足1,2条件要求的，即不按一定反应进行或伴有多种副反应,用此法,不满足3,4条件要求的用此法,不具备1-4条件要求的非同类型反应，即不能直接与滴定剂起反应的物质,用此法,滴定分析中,对滴定的方式理解关键在于怎样适应化学反应的要求,.,15,（1）直接滴定法,NaOH滴定HCl,例,1.有确定的化学计量关系，按一定的反应式进行（不伴有副反应等）;2.反应必须定量进行(99.9%以上);3.快(或可加热、催化剂);4.有适当的方法确定终点(指示剂)。,直接滴定,2、返滴定法（剩余滴定法）又称回滴法(backtitration)P11,特点是：1先准确加入过量标准溶液，使与试液中的待测物质或固体试样进行预先反应，待反应充分完成以后，2再用另一种标准溶液滴定剩余的标准溶液的方法（测定量=总量-剩余量）。,适用不满足3,4条件要求的用此法：反应较慢或难溶于水的固体试样或指示终点不理想。,滴定分析法对化学反应的要求1.有确定的化学计量关系（不伴有副反应等）;2.反应必须定量进行(99.9%以上);3.反应速度要快;4.有适当的方法指示终点.,特点是采用双标准溶液,例1：固体CaCO3+定量加入过量HCl标液剩余HCl标液NaOH标液返滴定,如用HCl标准溶液滴定CaCO3，因在接近计量点时，CaCO3溶解很慢，甚至于不能完全溶解，故不能用HCl直接滴定。但若先先将被测样品加入定量的，过量的HCl标准溶液中，待反应完全后，再用NaOH标推溶液滴定过量(剩余)的HCl，然后根据消耗的HCl和NaOH的物质的量的差，求出固体CaCO3的含量。,n(CaCO3),=n(HCl过量)-n(HCl剩余),适用：反应较慢或难溶于水的固体试样或指示终点不理想。,2HCl+CaCO3=CaCl2+H2CO3,特点是采用双标准溶液,.,18,例2：,络合滴定法测定Al,再如，用EDTA滴定AL3+，由于AL3+与EDTA的配位反应速度慢，用封闭指示剂二甲酚橙也不能用直接滴定法滴定，但可采用返滴定法。即先加入定量的过量的EDTA标准溶液，待反应完全后剩余的EDTA再用Zn2+的标准溶液返滴定，然后根据消耗的两种标准溶液体积和浓度，求出AL的含量。,EBT,特点是采用双标准溶液,.,19,再如，有时采用返滴定法是由于某些反应没有合适的指示剂。如在酸性溶液中用AgNO3滴定CL，缺乏合适的指示剂，此时可先加一定量的过量AgNO3标准镕液，再以三价铁盐作指示剂，用NH4SCN标准溶液返滴过量的Ag+，当出现Fe(SCN)2+谈红色即为终点。,例3：,3、置换滴定法(replacementtitration),不满足1,2条件要求的，即不按一定反应进行或伴有副反应,用此法。即可先用适当试剂与待测组分反应，使其定量地置换为另一种物质，再用标准溶液滴定这种物质，这种滴定方法称为置换滴定法(同类型反应之间的转换过程，特点是必须寻找其它途径替换的定量转换才行，计算可不考虑中间过程，只要建立等量关系即可)。,这相当于相互不了解对方的交易活动风格或市场本身变数波动较大时，不确定因素较多；为减少风险，双方往往会选择通过同行类的担保人进行可靠公平合理交易的方法。,滴定分析法对化学反应的要求1.有确定的化学计量关系（不伴有副反应等）;2.反应必须定量进行(99.9%以上);3.反应速度要快;4.有适当的方法指示终点.,特点仍是采用双标准溶液,但通常是同类型反应,.,21,（3）置换滴定法,例如，不能用来直接滴定基准物质K2Cr2O7，及其他氧化剂，进行Na2S2O3的标定。因为在酸性溶液中这些强氧化剂将S2O32氧化为S4O62及SO42等的混合物（即非单一产物），反应没有定量关系。但是，K2Cr2O7却是一种很好的滴定I2的滴定剂，如果在K2Cr2O7的酸性溶液中加入过量KI，使KI与K2Cr2O7起氧化反应，并定量析出产生一定量的I2，再调回溶液为弱酸性后，这种现场产生的一定量的I2即可用Na2S2O3进行滴定，从而可计算出K2Cr2O7的含量。这种滴定方法常用于以K2Cr2O7标定Na2S2O3标准溶液的浓度。,1先用适当试剂与待测物质反应，定量置换出另一种物质，2再用标准溶液去滴定该物质的方法,特点是找到桥梁式定量反应,但通常是同类型反应,.,22,例：,K2Cr2O7标定Na2S2O3,.,23,(4)间接滴定法(indirecttitration),不具备1-4条件要求的非同类型反应，即不能直接与滴定剂起反应的物质,用此法。即不能与滴定剂直接起反应的物质，有时可以通过另外类型的化学反应，以滴定法间接进行测定(与置换法相似，特点仍是必须寻找其它途径替换的定量转换才行，但此时为非同类型反应之间的外部转换过程，)。例如Ca2+不能直接与氧化剂起反应，不能采用氧化还原法直接滴定法。但Ca2+是不是就不能采用氧化还原法滴定测量呢？答案是否定的。,滴定分析法对化学反应的要求1.有确定的化学计量关系（不伴有副反应等）;2.反应必须定量进行(99.9%以上);3.反应速度要快;4.有适当的方法指示终点.,.,24,这种间接滴定法相当于夫人外交：只要对双方有利，虽由于种种原因，时机尚不成熟；当通过正常国际外交手段失败（Ca2+不能直接与氧化剂起反应）后，可以通过身边有影响之人，夫人外交（通过定量沉淀反应转化对应草酸阴离子方式），创造机会，促成外交成功。,定量沉淀反应,定量氧化还原反应,注意要领：各种方法都是建立在定量转换基础上。由于返滴定法、置换滴定法、间接滴定法的应用，大大扩展了滴定分析的应用范围。,特点仍是找到桥梁式定量反应,但通常是反应是不同类型的,.,25,例：KMnO4法测Ca2+Ca2+C2O42-（过量）=CaC2O4定量的沉淀物经过滤、洗涤后溶于H2SO4CaC2O4+2H+=Ca2+H2C2O4定量的草酸用标准KMnO4溶液滴定5H2C2O4+2MnO4-+6H+=2Mn2+10CO2+8H2O,定量沉淀反应,定量氧化还原反应,.,26,第一章绪论,14分析化学参考及献P4,17基准物质和标准溶液P12,15分析化学过程及分析结果的表示P8,16滴定分析法概P10,18滴定分析中的计算P13,11分析化学的定义、任务和作用P1,12分析方法的分类与选择P2,13分析化学发展简史与发展趋势P3,.,27,2.3.3基准物质和标准溶液P12,一、标准溶液定义:具有准确浓度的溶液1.直接配制：K2Cr2O7、KBrO32.标定法配制：NaOH、HCl、EDTA、KMnO4、I3-,二、基准物质定义：用以直接配制标准溶液或标定溶液浓度的物质1.组成与化学式相符(H2C2O42H2O、NaCl);2.试剂纯度99.9%;3.稳定(Na2CO3、CaCO3、Na2C2O4等）；4.试剂最好有较大的摩尔质量。因为对同等浓度，摩尔质量越大，需称量的质量越大，称量误差越小。,.,28,1基准物质,基准物质要求,组成与化学式相同,纯度高（99.9%),在空气中稳定,摩尔质量相对较大,酸碱滴定,络合滴定,氧化还原滴定,沉淀滴定,常用基准物质,不分解、不风化、不潮解、不与空气中的O2、CO2起作用,.,29,P382附表1,.,30,(一)直接法：用分析天平称重,容量瓶定容,直接计算出标准溶液浓度。,如：重铬酸钾可直接配制其标准溶液:,3）定量转移入容量瓶中,1）准确称取一定量的基准物质,2）溶解于适量水后,4）以水稀释至刻度容量瓶定容,标准溶液的配制有直接法和间接法两种方法P12:,.,31,A.先粗称配制（未知浓度）样品作待标定溶液,2.标定法,B再称准基准物质,注意概念：滴定测量与标定过程正好相反，待分析未知溶液放入三角瓶中，已知浓度的溶液装入滴定管中。,当不能采用直接法配制标准溶液时，可用标定法配制：先粗配，再标定,.,32,标定时应注意：1、标定最少应重复三次，误差应在0.10.2%。2、用分析天平称取的重量不低于0.2克,3、被标定溶液或所使用的标准溶液的消耗量应不小于20ml。,4、滴定体积，不应超出滴定管的容量，也不要滴过化学计量点。因为操作越复杂，所产生误差的机会就越多。,.,33,常用滴定分析仪器,酸式滴定管,.,34,测量中常见问题：如何准确量取100.0mL溶液？是否可以用别人的滴定管放溶液到自己的滴定管中，以求校正自己的滴定管?移液管尖处的液体是否可吹出?,.,35,第一章绪论,14分析化学参考及献P4,17基准物质和标准溶液P12,15分析化学过程及分析结果的表示P8,16滴定分析法概P10,18滴定分析中的计算P13,11分析化学的定义、任务和作用P1,12分析方法的分类与选择P2,13分析化学发展简史与发展趋势P3,.,36,四.滴定分析法的计算P13,2.物质的摩尔质量(M)的定义为：质量m除以物质的量n。当以g/mol为单位时，任何原子或分子的摩尔质量，在数值上等于其相对原子质量或相对分子质量。如：12克12C所含的原子数，近似的数值为6.021023。因此，摩尔质量为1mol的物质，含有6.021023个基本单元数目（阿伏加德罗常数（NO）。,1.化学中，物质的量的概念理解：要想寻找微观粒子的个数与宏观质量之间的关系，应该采用聚微成宏的思维方式。1)物质的量(n,以前称摩尔数),在生活中相当于几“打”的概念。“打”既反映某系统微观数量的多少，也反映某系统宏观数量是打的多少倍的关系。2)此处1“打”相当于单位概念。化学中，物质的单位用1摩尔(mol)表示：定义：摩尔是某一系统物质的量的单位，该系统所包含的基本单元数与0.012Kg碳-12的原子数相等。,.,37,3标准溶液浓度有两种常用的表示方法：一、物质的量浓度（浓度）单位体积溶液中,所含溶质的物质的量。,滴定度:就是滴定剂为1mL标准溶液相当的被测物质的质量。（工厂生产是相对固定的，所以可把所有的中间测量过程的定量系数关系归于一个计算因子，使计算简化。引入此概念目的主要是滴定法中省去中间的计算过程，只管头尾。如计量关系:1Cr2O72-3I26e6S2O32-）,二、滴定度与1毫升标准溶液相当的被测组分的质量。,.,38,例P13相似例子:,滴定度概念的应用公式:被测物=TV；T就是含量计算因子；这与物质的百分含量或相对误差等概念相似；,先求出质量m,再求Fe%=m/m样,.,39,1.8.1物质的量浓度（c，简称浓度）P13,cB溶质基本单元B的物质的量浓度（mol/L)nB溶质基本单元B的物质的量(mol）mB溶质基本单元B的质量（g)MB溶质基本单元B的摩尔质量(g/mol)V溶液的体积(L),注意:1)物质的量摩尔数:(cV)B=nB2)分析化学中，B单位为mol/L;通常用B表示总浓度;用B表示平衡浓度。,（1-2P13）,.,40,在使用物质的量、摩尔质量及物质的量浓度时，必须指明其基本单元。基本单位的理解实例：,1）例如：对于98.08g硫酸(由于其基本单元不同而结果不同)：物质的量(n)：n(H2SO4)=1mol；n(1/2H2SO4)=2mol；n(2H2SO4)=1/2mol2）摩尔质量:M(H2SO4)=98.08g/mol,；M(1/2H2SO4)=49.04g/mol；M(2H2SO4)=196.16g/mol3）物质的量浓度（简称浓度）:对于98.08g硫酸溶于1L水中：因基本单位不同有：(大单位:小数量)；(小单位:大数量);(类比1克黄金对换不同货币情况)c(H2SO4)=1mol/L；c(1/2H2SO4)=2mol/L；c(2H2SO4)=1/2mol/L,4）数量相等的换算关系:,.,41,1.8.2滴定分析的计算公式推导思路:P14-171.根据化学反应中，待测物质B与滴定剂T之间的化学计量关系进行计算P14bB+tT=cC+dD：b/t(1-4),nB/b=nT/t,nB*t=nT*b,（1-4）式以（单位归一化记忆）,2.根据(1-4)公式知，滴定是绝对量测定的原理：必存在关系：(cV)B=(cV)Tb/t式中，V以mL表示。(1-6)3.待测对象：nB=mB/MB=(cV)Tb/t(1-7)mB=(cV)T（b/t）MB/1000(1-8a)4.待测对象表达：B%=mB/m样质量100(1-9),（1-4）式以系数反对称关系记忆：,.,42,P17例4：以硼砂标定HCl溶液。称取0.4710g的Na2B4O7.10H2O,溶解后，用HCl溶液滴定至计量点，消耗盐酸溶液24.20mL，试计算该HCl溶液的浓度。,1)由反应式决定待测对象头尾的摩尔数关系:,2)再由滴定是绝对量测定的原理：nB硼砂=mB/MB=1/2nHCL=1/2(cV)HCL0.4710/381.371000=1/2(cV)HCL3)待测对象表达：cHCL=0.1021mol/L,碱性,.,43,1）由反应定关系：,2）由题意，再根据滴定方程，定待测对象的摩尔数关系为：,3）待测对象表达：,Fe%=mFe/m样100%=,=mFe/MFe,找出头尾存在计量关系,P17例5,.,44,2）同理，由题意，再根据滴定方程，定待测对象关系：故其摩尔数关系为:,3）待测对象表达：,Fe2O3%=mFe2O3/m样100%=,=mFe2O3/MFe2O3,找出头尾存在计量关系,.,45,解：,络合滴定法测定Al，用EDTA(Y)滴定AL3+，由于AL3+与EDTA的配位反应速度慢，用封闭指示剂二甲酚橙也不能用直接滴定法滴定，但可采用返滴定法。即先加入定量的过量的EDTA标准溶液，待反应完全后剩余的EDTA再用Zn2+的标准溶液返滴定，然后根据消耗的两种标准溶液体积和浓度，求出AL的含量。,P18例6,.,46,1）由题意是求Al2O3质量分数,故待测对象头尾存在关系的摩尔数关系为:,2)待测对象表达：Al2O3=mAl2O3/m样=,.,47,滴定度：是指每毫升滴定剂溶液相当于被测物质的质量(克或毫克)或%含量,例：,又例：,由P14（1-4式）滴定计量关系式:mB/MB1000=(cV)Tb/t;TB/T=mB/VT=(b/t)cTMB1000,滴定度:就是滴定剂为1mL标准溶液相当的被测物质的质量。（工厂生产是相对固定的，所以可把所有的中间测量过程的定量系数关系归于一个计算因子，使计算简化。引入此概念目的主要是滴定法中省去中间的计算过程，如计量关系:1Cr2O72-3I26e6S2O32-）,P18例7,.,48,1)(FeFe2+1/6K2Cr2O7)n(Fe)6n(K2Cr2O7),2)(Fe2O32Fe2Fe2+2/6K2Cr2O7)n(Fe2O3)3n(K2Cr2O7),3)(Fe3O43Fe3Fe2+3/6K2Cr2O7)n(Fe2O3)2n(K2Cr2O7),P18例7,.,49,2.根据“等物质的量反应规则”进行计算P15,滴定剂B滴定待测定物质A设有如下反应：aA十bBcC+dD若选择包括反应式在内的化学式为反应单元，即aAbB，cC，dD，则有:n(aA)=n(bB)=n(cC)=n(dD)=反应物=生成物上式即为：“等物质的量反应规则”。即均理解成一对一的反应。为此，对反应物而言，基本单位的选择是：A/b;B/a;,.,50,在使用物质的量、摩尔质量及物质的量浓度时，必须指明其基本单元。基本单位的理解实例：,1）例如：对于98.08g硫酸(由于其基本单元不同而结果不同)：物质的量(n)：n(H2SO4)=1mol；n(1/2H2SO4)=2mol；n(2H2SO4)=1/2mol2）摩尔质量:M(H2SO4)=98.08g/mol,；M(1/2H2SO4)=49.04g/mol；M(2H2SO4)=196.16g/mol3）物质的量浓度（简称浓度）:对于98.08g硫酸溶于1L水中：因基本单位不同有：(大单位:小数量)；(小单位:大数量);(1克黄金对换不同货币情况)c(H2SO4)=1mol/L；c(1/2H2SO4)=2mol/L；c(2H2SO4)=1/2mol/L,4）数量相等的换算关系:,.,51,等物质的量规则的理解也可以认为是：ZA和ZB分别为A物质和B物质在反应中的得失质子数H+或得失电子数e。,由于分子量,所以在数量上存在下面关系:(小单位,大数量);(大单位,小数量),(旧书中等当量法,一个得失质子数H+或一个得失电子数e,相当于A物质和B物质在反应中的量),.,52,例：H2SO42H+相当于：1/2H2SO4H+,H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O,H2SO4的基本单元:NaOH的基本单元:NaOH等物质的量规则:,.,53,MnO4-的基本单元:Fe2+的基本单元:Fe2+等物质的量规则:,MnO4-+5Fe2+8H+=Mn2+5Fe3+4H2O,例：MnO4-5Fe2+5e相当于：1/5MnO4-1Fe2+1e,.,54,“等物质的量反应规则”与“根据待测物质B与滴定剂T之间的化学计量比”进行计算的差别,“等物质的量反应规则”与“根据待测物质B与滴定剂T之间的化学计量比”进行计算”的原理都是化学反应式中，反应物=生成物。其区别的关键是：前者把计量数和反应物质看成是一个整体，选择了某个特定的反应式作基本单元；后者把计量比分开，只选择了某个特定的反应式中的反应物质或生成物作基本单元。(小单位:大数量);(大单位:小数量)这好比测量