《无机及分析化学》课件-6.分析化学基础与操作技能

1.分析化学概述知识点讲解内容基本概念滴定分析对化学反应的要求滴定方法分类滴定方式基准物标准溶液的配制1.分析化学概述分析化学概述分析化学：对物质进行组成分析和结构鉴定，研究获取物质化学信息的理论和方法。定性分析确定物质组成组分元素、离子、基团或化合物定量分析确定物质中各组分的含量查资料，讨论分析化学可以分为哪些类型呢？物质组成分析查资料，讨论分析化学方法可以分为哪些类型？被测组分含量常量组分分析微量组分分析痕量组分分析所取试样的量常量试样分析微量、半微量试样分析超微量试样分析测定原理化学分析法仪器分析法查资料，讨论化学分析方法有哪些？化学分析法滴定分析法酸碱滴定法沉淀滴定法配位滴定法氧化还原滴定法称量分析法沉淀称量法电解称量法气化法查资料，讨论仪器分析方法有哪些？仪器分析方法光学分析法电子显微镜分析X射线电化学分析法核磁共振波谱法色谱分析法质谱法毛细管电泳2.基本概念查资料，说说分析化学中的基本概念？滴定分析通过滴定操作，将已知准确浓度的标准溶液滴加到被测物质的溶液中，按化学计量关系恰好反应完全，再根据所加标准溶液的物质的量，计算出试样中待测组分含量的分析方法。标准溶液在滴定分析过程中，确定了准确浓度的用于滴定分析的溶液。滴定用滴定管将标准溶液逐滴加入到盛有一定量被测物质溶液中的操作过程。化学计量点(sp)加入标准溶液的物质的量与被测物的物质的量恰好符合化学反应方程式所表示的化学计量关系量。HCl+NaOH=H2O+NaCl指示剂在滴定分析中加入某种试剂，利用该试剂的颜色突变来判断化学计量点。这种能改变颜色或其他性质的试剂称为指示剂。滴定终点(ep)滴定终点和化学计量点不一致所引起的误差。终点误差滴定时指示剂突然改变颜色的那一点称为滴定终点。3.滴定分析对化学反应的要求滴定分析的基本条件反应按一定的化学反应式进行，即具有确定的化学计量关系，不发生副反应，这是定量计算的基础。(1)

反应必须定量进行，通常要求反应完全程度≥99.9%。(2)反应速率要快。对于速率较慢的反应，可通过加热、增加反应物浓度、加入催化剂等加快反应速率。(3)适当的指示剂或其他物理化学方法来确定滴定终点。(4)可采用直接滴定法的反应：4.滴定方式滴定方式滴定时化学反应类型待测物常用滴定剂适用范围直接滴定酸碱中和酸性物质碱性物质强碱(NaOH)、强酸(HCl、H2SO4)

反应满足滴定分析的要求返滴定配位反应金属离子(Al3+)乙二胺四乙酸(EDTA)反应慢、固体反应物或无合适指示剂置换滴定氧化还原反应氧化性物质、还原性物质还原剂Na2S2O3

氧化剂KMnO4、I2、K2Cr2O7无定量关系或有副反应、无法直接滴定间接滴定沉淀反应Ca2+(NH4)2C2O4

、KMnO4不能直接与标准溶液反应讨论总结滴定方式、滴定试剂、待测物及有关内容5.基准物质预习教材，说说基准物质的概念，常用的基准物质有哪些？基准物质应具有的性质?基准物质：能够直接配制标准溶液或标定溶液浓度的物质。KHP(KHC8H4O4)邻苯二甲酸氢钾、H2C2O4·2H2O、Na2CO3、K2Cr2O7

、NaCl、CaCO3、金属锌等。常用基准物质：基准物质应具有的性质:(6)组成恒定并与化学式相符，包括结晶水。纯度足够高，达99.9％以上。(5)有较大的摩尔质量。(4)(1)(2)性质稳定。(3)滴定反应时，应严格按反应式定量进行，没有副反应。使用条件下易溶于水(或稀酸、稀碱)。滴定度滴定度(TB/A):每毫升标准溶液相当于可以反应消耗掉被测物质的质量(g/mg)。以T被测组分B/标准溶液A表示。例:若每毫升KMnO4标准溶液恰好能与0.005012gFe2+反应，则该KMnO4标准溶液的滴定度可表示为TFe/KMn04=0.005012g/mL。如滴定时消耗20.00mLKMnO4标准滴定溶液，则相当于铁的质量为m=0.005012g/mL×20.00mL=0.1002g。用TA表示:指每毫升标准滴定溶液相当于溶质的质量。例如TNaOH=0.004876g/mL，则表示每毫升NaOH标准溶液相当于溶质的质量是0.004876g。滴定度TB/A与cB换算：直接配制过程6.标准溶液的配制计算浓度直接法配制:准确称取一定量的基准物质，经溶解后，定量转移入一定体积容量瓶中，用去离子水稀释至刻度，根据溶质的质量和容量瓶的体积直接计算溶液的准确浓度。所需仪器：移液管、容量瓶，分析天平基准物称量溶解定量转移间接法(标准溶液的标定)间接法配制过程粗配：先配制成近似浓度的溶液用基准物或另一标准溶液，滴定分析其准确浓度标定配制好的溶液贴上标签，标明物质名、浓度、日期、配制人员需用间接法配制的试剂有：

HCl、NaOH、KMnO4、I2、Na2S2O3说说哪些常见标准溶液适合用间接法配制？知识点讲解内容基本概念滴定分析对化学反应的要求滴定方法分类滴定方式基准物标准溶液的配制2.滴定分析中的误差知识点讲解内容系统误差偶然误差准确度与精密度可疑值的取舍提高分析结果准确度的方法有效数字系统误差(可定误差）：固定原因造成的误差。

方法误差：由方法本身的缺陷造成；

仪器误差：由仪器、量器不准引起；

试剂误差：由试剂纯度不够引起；操作误差：由操作不当造成。1.系统误差说说系统误差的概念？系统误差的分类？系统误差的特点？系统误差特点具单向性（大小、正负一定）可消除（原因固定）重复测定时重复出现系统误差消除方法：空白试验、对照试验、校准仪器、选择合适的方法。如何消除系统误差？2.偶然误差偶然误差的来源：测定时环境的温度、湿度和气压的微小波动，以其性能的微小变化等。偶然误差(不可定误差)：由偶然因素引起的随机误差。说说偶然误差的概念？偶然误差的特点？偶然误差的规律？偶然误差特点不具单向性(大小、正负不定)不可消除(原因不定)，但可减小(测定次数↑)分布服从统计学规律(正态分布)偶然误差规律符合正态分布：大小相等的正负误差出现的几率相等。大误差出现的几率小，小误差出现的几率大。增加平行测定份数，取平均值，减少偶然误差。3.准确度与精密度真值真值类型具体实例理论真值化合物的理论组成计量学约定真值长度、质量、物质的量单位等相对真值厂矿实验室中标准试样及管理试样中组分的含量等可视为真值几次测量数据的算术平均值总体平均值(μ)总体分布集中趋势的特征值中位值一组平行测量数据,数值位于中间的一个数(偶数中位值为中间相邻两个值的平均值)真值xT

：某一物质具有的客观存在的真实数值，即为该量的真值。准确度准确度：误差分类意义表达式绝对误差(Ea)测定结果(x)与真实值(xT)之差Ea=x-xT相对误差(Er)绝对误差Ea在真实值中所占的百分率（常用于表达测定结果的准确度）测量值与被测量的真值或约定真值之间的符合程度。测定值的正确性，用误差来表示。误差(E)：测定值(x)与真实值(xT)之间的差。误差越小，准确度越高。精密度精密度：一组平行测定数据相互接近的程度。精密度通常用各种偏差来表示。平行测定结果数值愈接近，测定的精密度就愈高。用偏差(d)来衡量精密度的高低。

相对偏差：单次测量结果绝对偏差占平均值的百分比。

平均偏差：单项测定值与平均值的偏差(取绝对值)之和除以测定的次数。

标准偏差(s)：在实际测定中，测定次数有限，一般n<30，此时，统计学中，用样本的标准偏差S来衡量分析数据的分散程度。(n为有限次)相对平均偏差：平均偏差在算术平均值中所占的百分率。

常量组分测定，一般小于0.2%微量组分测定，一般小于2%极差(R)：指一组测量数据中，最大值(xmax)与最小值(xmin)之差。R=xmax-xmin

用极差表示误差十分简单，适用于少数几次测定中估计误差的范围。

①4.可疑值的取舍

②

用于4-8个分析数据，判断异常值取舍。

方法特点：不用查表，方便简单，但不够严格。判断：③化学分析：5.提高分析结果准确度的方法选择合适的分析方法用于常量分析，方法相对误差0.2%，使绝对误差小。仪器分析：用于微量分析，方法相对误差2%大，但测定值小，所以绝对误差小。∵绝对误差=相对误差×试样测定值二者中有一个较小，即保证绝对误差较小，可准确。减小测量误差例如：一般分析天平的称量误差是土0.0001g，称取一份试样，用减量法需要称量两次，可能引起的最大误差是土0.0002g，为了使称量时的相对误差在0.1％以下，试样质量最少应该称取多少？在滴定实验中，一般将滴定体积控制在20～30mL左右，以保证误差小于0.1％。减小测量误差：国家规定，常量分析操作，相对误差≤0.1%所以：分析天平，称样量≥0.2g；滴定，体积≥20mL(国际规定滴定消耗30mL～40mL)

减小偶然误差在消除系统误差的前提下，平行测定次数越多，测定结果的平均值越接近真实值。因此，增加测定次数可以减小偶然误差。但测定次数过多意义不大，一般分析测定，平行测定4～6次即可。对平行测定结果的处理：取平行测定结果的平均值，减少偶然误差。6有效数字有效数字的概念有效数字位数：一般从第一个不是0的数字开始，至最末位数字为止。有效数字：在分析工作中实际能够测量到的数字。在第一个非“0”数字前的所有的“0”都不是有效数字，它只起定位作用，与精度无关；第一个非“0”数字后的所有的“0”都是有效数字。例：1.008(4位)、0.7200(4位)，

0.0382(3位)对数的有效数字位数(pH、pKa、lgk等)：取决于小数部分数字的位数，整数部分只说明相应真数的方次。有效数字的修约舍弃的数字为两位以上按规则一次修约。数字修约规则：按“四舍六入五成双”来修约测定数字。

有效数字的计算有效数字运算规则:①加减法：以小数点后位数最少的数据的位数为准，即取决于绝对误差最大的数据位数，先修约、后计算；0.015+34.37+4.3235=0.02+34.37+4.32=38.71②乘除法：几个数据相乘或相除时，它们的积或商的有效数字位数的保留，应以各数据中有效数字位数最少（相对误差最大）的数据为准。0.1034×2.34=0.103×2.34=0.241③乘方和开方对数据进行乘方或开方时，所得结果的有效数字位数保留应与原数据相同。

例如：知识点讲解内容系统误差偶然误差准确度与精密度可疑值的取舍提高分析结果准确度的方法有效数字3.滴定管的使用一、实验目的一、实验目的掌握聚四氟乙烯滴定管的排气泡和调零方法及操作技能掌握聚四氟乙烯滴定管的检漏方法及操作技能掌握聚四氟乙烯滴定管的读数方法和技巧掌握聚四氟乙烯滴定管的滴定方法和技巧二、滴定管二、滴定管1.滴定管的规格滴定管的总量最小的为1mL，最大的为100mL常用滴定管的规格为50mL、25mL、10mL，其最小刻度为0.1mL，可估读到0.01mL二、滴定管酸式滴定管碱式滴定管聚四氟乙烯滴定管棕色滴定管酸式滴定管碱式滴定管聚四氟乙烯滴定管棕色碱式滴定管棕色酸式滴定管2.滴定管类型二、滴定管2.滴定管类型下端为玻璃活塞，酸式滴定管用来装酸性、中性和氧化性溶液，不能用于装碱性溶液。下端用乳胶管连接一个小玻璃管，乳胶管内有一个玻璃珠，用以控制溶液的流出。碱式滴定管用来装碱性或无氧化性溶液，凡是能与橡胶起反应的溶液（如：高锰酸钾、碘和硝酸银）等，都不能装入碱式滴定管。聚四氟乙烯活塞代替玻璃活塞，是一种通用型滴定管，可以装酸、碱、氧化性及还原性溶液。碱式滴定管聚四氟乙烯滴定管酸式滴定管用于装见光易分解的溶液（如：硝酸银、高锰酸钾等）棕色滴定管三、聚四氟乙烯滴定管操作流程与步骤1.滴定管旋塞检查检查旋塞转动是否灵活，拧紧并关闭旋塞。2.滴定管检漏用自来水充满滴定管，固定在滴定管架上，静置2分钟，用滤纸在旋塞和管尖处检查有无水漏出。将旋塞旋转180度，直立2分钟，再如前检查。3.滴定管的洗涤先用自来水充分洗涤至滴定管内壁不挂水珠，若滴定管内油污严重，可根据具体情况，选用针对性洗液进行清洗。（1）自来水洗涤3.滴定管的洗涤用蒸馏水洗涤3次，向滴定管中加入5-10mL蒸馏水，边转动，边将滴定管放平，使蒸馏水流遍全管内壁，打开旋塞，从下端管口放出少量水，冲洗下端管口；（2）蒸馏水洗涤3.滴定管的洗涤关闭旋塞，边转动，边向上端管口倾斜，将其余水从上端管口倒出。洗净后的滴定管内壁应均匀的润上一层水膜，而不挂水珠。（2）蒸馏水洗涤4.滴定管的润洗滴定管在使用前必须用待测液润洗三次，每次用5-10mL左右的待测液润洗，润洗方法与滴定管的洗涤方法相同。5.滴定管装液用左手前三指持滴定管上部无刻度处，稍微倾斜，右手拿住细口瓶，将待测液直接倒入滴定管中，让溶液慢慢沿滴定管内壁流入，直到充满至

0刻度以上。6.滴定管排气泡注意观察滴定管下端管口和旋塞处是否有气泡，若有气泡，必须将其排出，右手拿滴定管上部并稍微倾斜，左手迅速打开旋塞，使溶液冲出而排出气泡。6.滴定管排气泡若气泡仍未排出，可用手握住滴定管，用力上下抖动滴定管，将气泡排出。7.滴定管调零向排气泡后的滴定管内补加溶液至零刻度线以上。调零时，用一手大拇指和食指捏住滴定管上部无刻度处，使滴定管保持自然下垂，另一手慢慢打开旋塞，使液面缓慢下降，使零刻度线及弯液面最低处相切。8.滴定操作滴定操作时，应将滴定管垂直夹在滴定架上，以白瓷板或白纸为背景，用锥形瓶或烧杯承接滴定液。8.滴定操作使用滴定管时，左手的食指和无名指弯向手心，轻轻的贴在出管口，用其余三指控制旋塞转动，注意不要向外拉旋塞，也不要用手心顶着旋塞末端而向前推动旋塞，以免推动旋塞位移而造成落液。8.滴定操作在锥形瓶中进行滴定时，用右手的前三指捏住瓶颈，调节滴定管的高度，使滴定管下端深入锥形瓶口约1cm，瓶底离台面约2-3cm。8.滴定操作用手腕力使瓶底向同一方向做圆周运动，边滴边摇，使滴下的溶液混合均匀。滴定管与锥形瓶无接触。滴定速度滴定时左手不可离开旋塞，让其自流。滴定开始时滴定速度可稍快，但不要让溶液流成线。接近滴定终点时，应改为每滴加一滴都要观察溶液滴落点周围溶液颜色的变化。8.滴定操作滴定速度最后每滴加半滴，摇动锥形瓶直至锥形瓶内溶液出现明显的颜色变化，停止滴加。8.滴定操作注意：半滴操作是控制滴定终点的关键，微微转动旋塞，使溶液悬挂在出管口，此时为使半滴溶液快速落入瓶内，可将锥形瓶稍倾斜靠一下半滴液，并用洗瓶将锥形瓶靠半滴处轻轻冲洗一下。8.滴定操作读数前滴定管应在滴定管架上垂直静置1-2分钟，使附着在内壁的溶液完全流下来方可读数，取下滴定管，用右手大拇指和食指捏住滴定管上部无刻度处，使滴定管保持自然下垂，9.滴定管读数无色或浅色溶液读数时，使自己的视线与弯液面最低处相切。若是深色溶液，则读液面两侧的最高点。滴定管的读数应读到小数点后第二位，即0.01mL。9.滴定管读数注意：每次读数前要检查管壁是否挂水珠，管尖是否有气泡，尖嘴外应不挂液滴，否则读数不准。9.滴定管读数四、注意事项四、注意事项滴定管读数时，在滴定管架上垂直静置1-2分钟。摇瓶用手腕力，不要用胳膊晃动，也不能前后震荡，以免溅出溶液。读数时，初读数和终读数采取同一标准。可以站立滴定也可以坐着滴定。半滴操作是控制滴定终点的关键。实验结束后，按照6s要求清理实验台桌面和仪器，将试剂放入指定位置。践行两山精神，废固和废液倒入指定容器内，集中绿色无害化处理。4.固定质量称量法一、实验目的一、实验目的知道分析天平的使用方法掌握固定质量称量法的操作步骤及操作技能二、分析天平的操作步骤二、分析天平的操作步骤调平校准称量整理三、分析天平的称量方法三、分析天平的称量方法常用称量方法A直接称量法、减量称量法和固定质量称量法。直接称量法B将称量物直接放在天平秤盘上称量，所得读数即为被称物的质量，如：称量小烧杯、坩埚的质量。减量称量法C称量一定质量范围的试剂，两次称量之差为试剂的质量。此方法适用于称量易吸潮、易氧化或易与CO2反应的试剂。三、分析天平的称量方法固定质量称量法D又称增量法，用于称量某一固定质量的试剂（如基准物）或试样（金属、矿石、合金等）。这种称量操作速度较慢，适用于称量不易吸潮、在空气中能稳定存在的粉末或小颗粒（最小颗粒应小于0.1mg，便于调节试剂称量质量）试剂。四、固定质量称量法