分析化学第五章-化学分析PPT课件

1、-,1,1,课程基本信息,学时 16 3学时/周,教材 无机及分析化学（第三版）董元彦 王运 张方钰 主编 (第5、6、8、9和11章),教师 陈郑博,刘月英 分析化学教研室 办 公 室：实验楼217 办公电话：68903047 手机成绩 出勤10% 作业20% 期末考试70%,-,2,2,2020/6/21,2,5.1 分析化学的定义、任务义,第5章 化学分析,分析化学是发展和应用各种理论、方法、仪器和策略，以获取相关物质在相对时空内的组成和性质的信息的一门科学。,定 义,任 务,1.鉴定物质的组分(元素、离子、基团)和结构以及测定有关组分的含量。 2.研究物质的组

2、分测定方法和原理,-,3,3,3,分析化学的作用- 提供信息的工具,有什么？ What？,有多少？ How much？,如何测？ How to ？,环境监测,食品安全,太空探测,生命科学,准确性和可靠性,准确度和精密度,-,4,4,分析化学的作用,美国化学家从业比例 分析化学，国家自然科学基金委员会,-,5,5,2020/6/21,5,5.2 分析方法的分类与选择,目的和任务,定性分析(Qualitative analysis) 定量分析(Quantitative analysis) 结构分析(Structural analysis),物质的性质,有机分析(Organic analysis)

3、无机分析(Inorganic analysis),分析原理,化学分析 (Chemical analysis) 仪器分析(Instrumental analysis),-,6,6,2020/6/21,6,分 析 化 学 方 法,化 学 分 析,仪 器 分 析,酸 碱 滴 定,配 位 滴 定,氧化还原滴定,沉 淀 滴 定,电化学分析,光化学分析,色谱分析,波谱分析,重量分析,滴定分析,电导、电位、电解、库仑极谱、伏安,发射、吸收，荧光、光度,气相、液相、离子、超临界、薄层、毛细管电泳,红外、核磁、质谱,-,7,7,2020/6/21,5.2.2 分析方法的分类与选择,按待测组分含量分类: 常量组分

4、(1%), 微量组分(0.01-1%), 痕量组分(？,-,21,21,di = 0,精密度: 平行测定结果相互靠近的程度，用偏差衡量。还常用重复性和再现性表示。 偏差: 测量值与平均值的差值, 用 d表示,21,平均偏差： 各单个偏差绝对值的平均值,相对平均偏差：平均偏差与测量平均值的比值,-,22,22,标准偏差： Standard deviation， s,相对标准偏差： Relative standard deviation， RSD,n-1 称为自由度,(变异系数 Coefficient of variation, CV),偏差也可用极差（R）来表示，极差可用来粗略的分析精密度或分散

5、性,相对极差,-,23,例 有两组测定值，判断精密度的差异。,甲组 2.9 2.9 3.0 3.1 3.1 乙组 2.8 3.0 3.0 3.0 3.2 计算平均值，平均偏差和标准偏差：,平均偏差相同；标准偏差不同，两组数据的离散程度不同；在一般情况下，对测定数据应表示出标准偏差或变异系数。用标准偏差比用平均偏差更科学更准确,-,24,分析铁矿中铁含量，得如下数据：37.45% , 37.20% ,37.50% , 37.30% , 37.25%计算此结果的平均值、平均偏差、标准偏差、变异系数。,-,25,25,准确度与精密度的关系,1.精密度好只说明偶然误差小，但是否存在系统误差及系统误差有

6、多大都不知道，因此精密度好准确度未必高。 2.准确度好需要两种误差均小，即精密度好是准确度好的前提。即准确度高一定需要精密度高，同时精密度低说明所测结果不可靠，当然其准确度就不高。 3.准确度与系统误差、偶然误差均有关，精密度只与偶然误差有关，因此，消除了系统误差后，精密度高的分析结果才是既准确又精密的。 4.准确度及精密度都高结果可靠！,1.准确度是测定值与真实值的接近程度，因此它与系统误差、偶然误差均有关。 2.精密度是测定值之间的相互接近程度，在求测定值彼此间接近程度时抵消了系统误差的影响，因此只与偶然误差有关。,-,26,26,(1) 系统误差（可测误差）：由某些固定的原因所造成的误差

7、。具有单向性、重现性、可校正性。,2. 系统误差和随机误差(System error and Random error),方法误差: 溶解损失、终点误差用其他方法校正 仪器误差: 刻度不准、砝码磨损校准 操作误差: 预处理不当，沉淀洗涤次数过多 试剂误差: 不纯空白实验 主观误差: 个人误差 对终点颜色的敏感度,-,27,27,(2) 偶然误差（随机误差），由偶然的因素造成的。无方向性、大小不固定，故称不可测误差。不可校正，无法避免，但是服从统计规律：,绝对值相等的正误差和负误差具有相同的出现频率；,小误差出现的频率较高，大误差出现的频率较低。,产生的原因 偶然因素：如室温，气压，温度，湿度,

8、(3)过失误差 发现错误，舍弃数据。,-,28,28,练习题,1、在重量分析中，沉淀的溶解损失引起的测定误差为：A A. 系统误差 B.偶然误差 C.过失误差 D.仪器误差 2、下列方法中不能用于校正系统误差的是：D A. 对仪器进行校正 B. 做对照实验 C. 作空白实验 D. 增加平行测定次数,-,29,29,3、下列最能说明偶然误差小的是：A,A. 高精密度 B. 标准偏差大 C. 仔细校正过所有法码和容量仪器 D. 与已知含量的试样多次分析结果平均值一致 4、在分析测定中，论述偶然误差正确的是：D A. 大小误差出现的几率相等 B. 正误差出现的几率大于负误差 C. 负误差出现的几率大

9、于正误差 D. 绝对值正负误差出现的几率相等,-,30,30,3. 公差,政府部门规定的允许误差-对准确度的要求。,误差总是存在的，在实际的分析检测工作中，针对样品的组成和待测组分的含量，政府部门规定了一定的允许误差范围。如果分析结果的误差在允许的误差范围内，则结果有效；否则视为“超差”，结果无效。,-,31,31,3 提高分析结果准确度的方法,1.选择合适的分析方法 高含量组分：选用滴定分析法，准确度高； 低含量组分：选用仪器分析法，灵敏度高。 2.减小测量误差 为使称量的相对误差小于0.1%，试样质量要在0.2克以上。 为使体积的相对误差小于0.1%，滴定剂体积要大于20毫升。 3.增加平

10、行测定次数，减小偶然误差，一般测定24次。 4.检验和消除系统误差 对照试验：采用标准试样或其他可靠的分析方法 空白试验：不加试样，按相同的操作步骤和条件试验 校准仪器 校正方法,-,32,32,2020/6/21,1 滴定分析法：又称容量分析法。,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,5.6 滴定分析法,-,33,33,2020/6/21,有确定的化学计量关系，反应按一定的反应方程式进行 反应要定量进行 反应速度较快 容易确定滴定终点,2 滴定分析法对化学反应的要求,化学计量点 stoichiometric poi

11、nt, sp,滴定终点 end point, ep,-,34,A.标准溶液 B.化学计量点 C.滴定终点 D.终点误差 试选择： C.指示剂改变颜色 B.标准溶液与被测物质反应完全 A.已知准确浓度的试剂 D.化学计量点与滴定终点不吻合,a.直接滴定法 b.间接滴定法;某些待测组分不能直接与滴定剂反应，但可通过其它的化学反应，间接测定其含量。对于不能直接与滴定剂反应的某些物质，可预先通过其他反应使其转变成能与滴定剂定量反应的产物，从而间接测之。如Ca2+沉淀为CaC2O4，再用硫酸溶解，用KMnO4滴定C2O42-,间接测定Ca2+。 c.返滴定法:反应速度慢或无合适指示剂，如测定CaCO3,

12、加入过量盐酸，氢氧化钠溶液返滴。 d.置换滴定法 :没有确定化学计量关系时，可采用置换滴定。配位滴定中铝的滴定,先过量EDTA,加热,铝与EDTA充分反应,.,然后用锌标准滴定过量EDTA.然后加入氟化物,加热,铝中EDTA被氟定量置换,再用锌标准溶液滴定,此次锌量与铝量对用相同,3 滴定方式,-,35,35,2020/6/21,4 基准物质和标准溶液 基准物质: 能用于直接配制和标定标准溶液的物质。 要求：试剂与化学组成一致；纯度高；稳定；摩尔质量大；滴定反应时无副反应。 标准溶液: 已知准确浓度的试剂溶液。 配制方法有直接配制和标定两种。,-,36,36,36,直接配制法：基准物质称量,

13、溶解,定容,计算 邻苯二甲酸氢钾，K2Cr2O7、KBrO3，草酸，硼砂，碳酸钠As2O3，KIO3，以及纯金属物质 标定法：用基准物质或另一标准溶液测定标准溶液准确浓度。步骤：粗配标定根据标准溶液或基准物质的量计算其准确浓度. NaOH、KOH，H2SO4，HCl、Na2S2O3，EDTA、KMnO4、I3-，,标准溶液的配制方法,例题1.1: 欲配制0.1000 mol/L的Na2CO3标准溶液500mL, 应称取基准Na2CO3多少克?,解: = 106.0 g/mol,-,37,37,2020/6/21,37,课堂练习1 标准溶液浓度的计算 以0.1876克纯Na2CO3（Mr=105

14、.99)标定稀HCl,需用HCl溶液37.86mL. 求此稀HCl的准确浓度。,课堂练习2 待测组分含量的计算 用上述HCl溶液滴定0.4671克含NaHCO3 的试样，需用HCl溶液40.72mL.求试样中NaHCO3 （Mr=84.007)的纯度为多少？,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 滴定分析中的计算,1. 标准溶液浓度 (concentration) 的表示方法,物质的量浓度，用c表示, 单位mol/L，也有用

15、mol/dm3 如0.1000 mol/L NaOH溶液 滴定度：1mL标准溶液相当于被测物质的质量，用T表示 单位g/mL 如：TNaOH/HCl= 0.005g/mL ：1mLHCl可以与0.005g NaOH反应 TFe/K2Cr2O7= 0.005g/mL ：1mLK2Cr2O7可以与0.005g Fe反应,注意：有的书中将标准溶液放在斜杠的上方,-,39,39,2020/6/21,39,2. 滴定分析中的计算,物质的量 n = cV = W/M M：溶质的摩尔质量 W：溶质的质量,tT + bB = cC + dD t : b nT : nB,滴定剂与被测物质的计量关系，称为化学计量

16、数比，或摩尔比。,-,40,40,2020/6/21,40,根据被测物质的物质的量，可以方便的求出其物质的量浓度、质量和质量分数,-,41,41,2020/6/21,41,例题3: 以适量的水稀释3.00g食醋，用0.1150 mol/L NaOH溶液滴定 (酚酞作指示剂), 消耗NaOH溶液20.25 mL, 求食醋中醋酸的质量分数. 已知醋酸的摩尔质量为60.05g/mol,解: HAc + NaOH = NaAc + H2O,-,42,42,2020/6/21,例4 称取基准物质草酸(H2C2O22H2O)0.3802g, 溶于水，用NaOH 溶液滴定至终点，消耗NaOH溶液25.50mL。求此NaOH溶液的量浓度。 解：此滴定反应为,-,43,43,2020/6/21,例5 吸取25.00mL0.1000mol L-1的K2Cr2O7溶液, 移入250mL容量瓶内，用水稀释至刻度，求稀释后的K2Cr2O7溶液的量浓度及其对Fe的滴定度。,Fe2+ /Cr2O72-,-,44,44,2020/6/21,例6 称取铁矿石试样0.3348g，酸溶，以SnCl2把Fe3+还原为Fe2+, 用0.02000molL-1的K2Cr2O7标准溶液滴定至终