化学分析法概述省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第第4章章 化学分析法概述化学分析法概述 Chemical Analysis Summarization第1页4-1 化学分析法概述化学分析法概述化学分析法意义化学分析法意义以物质以物质化学反应为基础化学反应为基础分析方法，主要用于分析方法，主要用于常量组分常量组分测定，测定，是分析化学基础是分析化学基础化学分析法分类化学分析法分类滴定分析法（容量分析法，滴定分析法（容量分析法，5-8）重量分析法（第重量分析法（第9章）章）第2页4-2 滴定分析法概述（滴定分析法概述（1）滴定分析法定义滴定分析法定义将标准溶液（已知准确浓度溶液）将标准溶液（已知准确浓度溶液）逐滴逐滴加入到含被测物质溶液中中，加入到含被测物质溶液中中，当二者当二者恰好完全反应恰好完全反应时，停顿滴定，即可依据相关数据及反应计量关时，停顿滴定，即可依据相关数据及反应计量关系计算出被测组分浓度或含量。系计算出被测组分浓度或含量。化学计量点化学计量点（sp）Stoichiometric point滴定终点滴定终点（ep）End point终点误差终点误差（Et）End point error滴定管滴定管滴定剂（滴定剂（Titrant）（标准溶液或待标定溶液）（标准溶液或待标定溶液）被滴定溶液（被滴定溶液（Titrant）（试样或基准物溶液）（试样或基准物溶液）HCl+Na2CO3=2NaCl+H2CO3第3页4-2 滴定分析法概述（滴定分析法概述（2）滴定分析必须具备条件滴定分析必须具备条件反应必须按一定反应式进行反应必须按一定反应式进行（计算基础）（计算基础）反应必须定量进行，通常要求完成度反应必须定量进行，通常要求完成度99.9%以上以上（以平衡常数（以平衡常数k表示，表示，与终点误差相关，以后讨论）与终点误差相关，以后讨论）速率快（加热或催化剂速率快（加热或催化剂）（较短时间内完成）（较短时间内完成）有适当方法确定终点（有适当方法确定终点（指示剂指示剂或简单仪器）或简单仪器）仅发生待测物质与标准物质反应仅发生待测物质与标准物质反应（调整（调整pH、掩蔽、分离来实现）、掩蔽、分离来实现）符合上述条件则可采取符合上述条件则可采取直接滴定直接滴定方式进行测定方式进行测定第4页4-2 滴定分析法概述（滴定分析法概述（3）滴定分析法分类（滴定分析法分类（1）按反应原理按反应原理酸碱滴定法酸碱滴定法（中和法）（中和法）配位滴定法配位滴定法（络合滴定法）（络合滴定法）氧化还原滴定法氧化还原滴定法沉淀滴定法沉淀滴定法（容量沉淀法）（容量沉淀法）水水溶溶液液中中四四大大平平衡衡第5页4-2 滴定分析法概述（滴定分析法概述（4）滴定分析法分类（滴定分析法分类（2）按终点确定方式按终点确定方式指示剂法指示剂法仪器法仪器法u电位滴定法电位滴定法u安培滴定法安培滴定法u电导滴定法电导滴定法u光度滴定法光度滴定法比指示剂准确性更高；对于一些反应完成度不高，比指示剂准确性更高；对于一些反应完成度不高，低浓度，浑浊试样测定亦可进行；易于自动化低浓度，浑浊试样测定亦可进行；易于自动化第6页4-2 滴定分析法概述（滴定分析法概述（5）滴定分析法分类（滴定分析法分类（3）按滴定方式按滴定方式直接滴定直接滴定返滴定返滴定置换滴定置换滴定间接滴定间接滴定第7页返滴定返滴定适合用于反应速率较慢或无适当指示剂滴定反应。适合用于反应速率较慢或无适当指示剂滴定反应。详细方法：详细方法：加入过量且定量标准溶液使反应完成，然后用加入过量且定量标准溶液使反应完成，然后用另一个标准溶液滴定未反应量。另一个标准溶液滴定未反应量。配位滴定法测配位滴定法测Al：酸碱滴定法测定酸碱滴定法测定CaCO3（无其它与酸反应成份）（无其它与酸反应成份）Ag+滴定酸性介质中滴定酸性介质中Cl-Al+Y（过量）（过量）AlY+Y（剩下）（剩下）CaCO3（固体）（固体）+2HCl（过量）（过量）CaCl2+CO2+H2O+HCl（剩下）（剩下）Cl-+Ag+（过量）（过量）AgCl +Ag+（剩下）（剩下）第8页置换滴定置换滴定适于适于无定量反应关系或完成度低滴定反应无定量反应关系或完成度低滴定反应详细方法：详细方法：加入过量反应溶液将待测物质定量转化为能够加入过量反应溶液将待测物质定量转化为能够直接滴定形式。直接滴定形式。Na2S2O3标定（氧化还原中惯用标准溶液）标定（氧化还原中惯用标准溶液）配位滴定法测定配位滴定法测定Ag第9页间接滴定间接滴定经过适当路径将不能直接与滴定剂反应待测物质定量经过适当路径将不能直接与滴定剂反应待测物质定量转化为可被滴定物质转化为可被滴定物质高锰酸钾法测定钙高锰酸钾法测定钙酸碱滴定法测定酸碱滴定法测定N元素含量元素含量第10页4-3 标准物质与标准溶液（标准物质与标准溶液（1）标准物质（标准物质（Reference Material）定义：定义：已确定其一个或几个特征，用于校准测量器具、评价测已确定其一个或几个特征，用于校准测量器具、评价测量方法或确定物质材料特征量值物质量方法或确定物质材料特征量值物质特征：特征：材质均匀、定值准确可靠、性能稳定、有标准物质证书材质均匀、定值准确可靠、性能稳定、有标准物质证书用途：用途：工业生产质量检验和工艺流程控制、商业贸易中仲裁依工业生产质量检验和工艺流程控制、商业贸易中仲裁依据、临床检验和药品判定标准科学研究数据准确、可靠确保。据、临床检验和药品判定标准科学研究数据准确、可靠确保。标准物质手册，韩永志，中国计量出版社，标准物质手册，韩永志，中国计量出版社，1998第11页4-3 标准物质与标准溶液（标准物质与标准溶液（2）基准物质（基准物质（Primary Standard）定义：定义：滴定分析中用以直接配制标准溶液或标定溶液浓度滴定分析中用以直接配制标准溶液或标定溶液浓度物质。物质。特征：特征：试剂试剂组成与化学式完全相符；组成与化学式完全相符；试剂纯度足够高试剂纯度足够高（质量分数应（质量分数应99.9%）；）；性质性质稳定且不易吸收空气中水稳定且不易吸收空气中水分；分；最好含有较大分子量，有利于减小称量误差（见例最好含有较大分子量，有利于减小称量误差（见例题）题）基准物质使用前应按要求烘干后保留在干燥器中基准物质使用前应按要求烘干后保留在干燥器中第12页惯用工作基准试剂惯用工作基准试剂n国家标准编号名称名称主要用途主要用途使用前干燥方法使用前干燥方法GB1253-89氯化钠氯化钠标定标定AgNO3溶液溶液500-600 C至恒重至恒重GB1254-90草酸钠草酸钠标定标定KMnO4溶液溶液105 2 C至恒重至恒重GB1255-90无水碳酸钠无水碳酸钠标定标定HCl、H2SO4溶液溶液270-300 C至恒重至恒重GB1256-90三氧化二砷三氧化二砷标定标定I2溶液溶液H2SO4干燥器中干燥器中至恒重至恒重GB1257-89邻苯二甲酸氢钾邻苯二甲酸氢钾标定标定NaOH、HClO4溶液溶液105-110 C至恒重至恒重GB1258-90碘酸钾碘酸钾标定标定Na2S2O3溶液溶液180 2 C至恒重至恒重GB1259-89重铬酸钾重铬酸钾标定标定Na2S2O3、FeSO4溶液溶液120 2 C至恒重至恒重GB1260-90氧化锌氧化锌标定标定EDTA溶液溶液800 2 C至恒重至恒重GB12593-90乙二胺四乙酸二钠乙二胺四乙酸二钠标定各种金属离子溶液标定各种金属离子溶液硝酸镁饱和溶液恒湿器放置硝酸镁饱和溶液恒湿器放置7天天GB12594-90溴酸钾溴酸钾标定标定NaS2O3溶液溶液180 2 C至恒重至恒重GB12595-90硝酸银硝酸银标定氯化物及硫氰酸盐溶液标定氯化物及硫氰酸盐溶液H2SO4干燥器中干燥器中至恒重至恒重GB12596-90碳酸钙碳酸钙标定标定EDTA溶液溶液110 2 C至恒重至恒重部分纯金属亦可作为基准物质部分纯金属亦可作为基准物质第13页试验室惯用试剂试验室惯用试剂级别级别123生化试剂生化试剂n汉字名优级纯优级纯分析纯分析纯化学纯化学纯英文缩写英文缩写GRARCPBR标签颜色标签颜色对试验结果准确度要求不是很高时，可用对试验结果准确度要求不是很高时，可用优级纯优级纯或分析纯试剂代替同或分析纯试剂代替同种基准试剂。种基准试剂。分析化学试验中所用其它试剂级别应为分析化学试验中所用其它试剂级别应为分析纯或以上分析纯或以上。常量分析（分。常量分析（分析纯）；仪器分析（视情况而定）。析纯）；仪器分析（视情况而定）。第14页4-3 标准物质与标准溶液（标准物质与标准溶液（3）标准溶液：标准溶液：已知其主体成份或其它特征溶液已知其主体成份或其它特征溶液标准滴定溶液：标准滴定溶液：直接法配制：直接法配制：用基准物质直接配制用基准物质直接配制标定法配制：标定法配制：以分析纯物质粗配后用基准物质或标准溶液标定以分析纯物质粗配后用基准物质或标准溶液标定v仪器分析用标准溶液仪器分析用标准溶液（微量组分测定用）（微量组分测定用）pH测量用标准溶液测量用标准溶液（标准缓冲溶液）（标准缓冲溶液）含有准确浓度，用于测定试样中主体或常量成份含有准确浓度，用于测定试样中主体或常量成份第15页例例1：欲配制欲配制0.0 molL-1 K2Cr2O7标准溶液标准溶液250.0 mL，应称取应称取K2Cr2O7多少克多少克?解：解：有有K2C2O7基准物质，所以采取直接配制法基准物质，所以采取直接配制法实际所配溶液浓度在实际所配溶液浓度在0.02 molL-1 附近即可满足要求，附近即可满足要求，所以只需所以只需准确称量准确称量1.47 g（10%）K2Cr2O7基准物质基准物质定容于定容于250 mL容量瓶中，再计算其准确浓度即可。容量瓶中，再计算其准确浓度即可。第16页例例2：已知浓已知浓H2SO4相对密度为相对密度为1.84 g mL-1，含，含H2SO4约为约为96%，欲配制，欲配制1 L 0.20 molL-1 H2SO4溶液，应取浓溶液，应取浓H2SO4 多多少毫升少毫升?解：解：没有没有H2SO4基准物质，只能采取标定法配制基准物质，只能采取标定法配制因为是粗配，有效数字保留因为是粗配，有效数字保留2-3位即可位即可其准确浓度需用基准物质或标准溶液进行标定其准确浓度需用基准物质或标准溶液进行标定第17页4-3 标准物质与标准溶液（标准物质与标准溶液（4）标准溶液浓度表示方法标准溶液浓度表示方法物质量浓度（摩尔浓度）物质量浓度（摩尔浓度）滴定度：滴定度：每每mL滴定剂相当于待测物克数滴定剂相当于待测物克数单位：单位：molL-1A：被测组分，：被测组分，B：标准物质；单位：标准物质；单位：gmL-11 mLKMnO4溶液能把溶液能把0.005682 g Fe2+氧化成氧化成Fe3+第18页滴定度滴定度T应用应用例：例：铁矿中铁含量测定（铁矿中铁含量测定（KMnO4法）法）大批量样品测定大批量样品测定第19页滴定度滴定度T与摩尔浓度与摩尔浓度c换算换算aA（待测物）待测物）+bB（标准物）标准物）=cC+dD第20页例例3：已知已知 ，求，求cNaOH解：解：例例4：已知已知 ，求，求解：解：第21页4-4 滴定分析中体积测量（滴定分析中体积测量（1）移移液液管管吸吸量量管管酸酸式式滴滴定定管管通通用用滴滴定定管管容量瓶容量瓶量筒量筒烧杯烧杯锥形瓶锥形瓶第22页4-4 滴定分析中体积测量（滴定分析中体积测量（2）惯用容量分析仪器惯用容量分析仪器容量瓶容量瓶（量入式）（量入式）烧杯烧杯（量入式）（量入式）移液管移液管（量出式）（量出式）量筒量筒（量出式）（量出式）滴定管滴定管（量出式）（量出式）校正方法校正方法绝对校正：绝对校正：天平天平相对校正：相对校正：移液管与容量瓶移液管与容量瓶分析化学试验分析化学试验（第二版），化学工业出版社，（第二版），化学工业出版社，19-25页页第23页问题讨论问题讨论怎样准确量取怎样准确量取25.00 mL溶液？溶液？是否能够用他人滴定管（已校准）放溶液到自己滴定管中，是否能够用他人滴定管（已校准）放溶液到自己滴定管中，以求校正自己滴定管？以求校正自己滴定管？移液管尖处液体是否能够吹出？移液管尖处液体是否能够吹出？x滴定管、移液管、容量瓶、锥形瓶中哪些需用待装入溶液滴定管、移液管、容量瓶、锥形瓶中哪些需用待装入溶液润洗？润洗？y若滴定速度过快，可否在至滴定终点时马上读数？若滴定速度过快，可否在至滴定终点时马上读数？第24页4-5 滴定分析中计算（滴定分析中计算（1）n物质量 nmol；mmol摩尔质量摩尔质量 Mgmol-1n物质量浓度 cmolL-1质量质量 mg；mg体积体积 VL；mL质量分数质量分数 w%；mgg-1质量浓度质量浓度 gmL-1；mgmL-1分析化学中惯用量和单位分析化学中惯用量和单位第25页4-5 滴定分析中计算（滴定分析中计算（2）计算方法计算方法换算因数法：换算因数法：依据反应方程式中系数得出反应物之间物质依据反应方程式中系数得出反应物之间物质量关系量关系等物质量规则等物质量规则酸碱滴定：质子守恒（得失质子数目相同）酸碱滴定：质子守恒（得失质子数目相同）氧化还原滴定：电子守恒（得失电子数目相同）氧化还原滴定：电子守恒（得失电子数目相同）配位滴定和沉淀滴定中计量关系通常为配位滴定和沉淀滴定中计量关系通常为1:1（比较简单）（比较简单）第26页4-5 滴定分析中计算（滴定分析中计算（3）计算类型计算类型u基准物质或试样称量范围计算基准物质或试样称量范围计算v标准溶液配制及标定计算标准溶液配制及标定计算w分析结果计算分析结果计算规范格式规范格式解解；反应式及反应式及计量关系计量关系；公式；公式；代入数据代入数据（注意有效数（注意有效数字）；字）；结果结果（注意有效数字）（注意有效数字）可能情况下一步完成，以降低修约次数可能情况下一步完成，以降低修约次数第27页例例5：欲标定欲标定0.1 mol L-1NaOH溶液，试计算分别以溶液，试计算分别以（1）KHC8H4O4和（和（2）H2C2O4 2H2O为基准物时称量质量为基准物时称量质量。解：解：（1）（2）求称量范围时以消耗待标定溶液求称量范围时以消耗待标定溶液20 30 mL计算计算第28页例例6：计算例计算例5中以（中以（1）KHC8H4O4和（和（2）H2C2O4 2H2O为为基准物时称量误差基准物时称量误差。解：解：（1）以）以KHC8H4O4为基准物为基准物满足常量分析中对称量误差要求（满足常量分析中对称量误差要求（0.1%），可直接称取，该称量方式），可直接称取，该称量方式称为称为“称小样称小样”。（2）以）以H2C2O4 2H2O为基准物为基准物不满足常量分析中对称量误差要求（不满足常量分析中对称量误差要求（0.1%），通常可称为），通常可称为4或或10倍质量，倍质量，完全溶解后转移至完全溶解后转移至100或或250mL容量瓶中定容，然后用容量瓶中定容，然后用25mL移液管移取移液管移取25.00mL溶液至锥形瓶中进行测定，该称量方式称为溶液至锥形瓶中进行测定，该称量方式称为“称大样称大样”。若称量误差允许，若称量误差允许，“称小样称小样”测定结果更为可靠；对于均匀性较差待测测定结果更为可靠；对于均匀性较差待测试样，试样，“称大样称大样”可消除试样不均匀所引发误差。可消除试样不均匀所引发误差。第29页例例7：认为认为K2Cr2O7基准物质，采取析出基准物质，采取析出I2方法标定方法标定0.020 molL-1 Na2S2O3溶液浓度，需称多少克溶液浓度，需称多少克K2Cr2O7？应怎样做？应怎样做才能使称量误差小于才能使称量误差小于0.1%？解：解：第30页例例8：称取铁矿试样称取铁矿试样0.3143 g，溶于酸并将，溶于酸并将Fe3+还原成还原成Fe2+。用用0.0 molL-1 K2Cr2O7溶液标定，消耗溶液标定，消耗K2Cr2O7溶液溶液21.30 mL。计算试样中计算试样中Fe2O3质量分数。质量分数。解：解：第31页例例9：检验某病人血液中含钙量，取检验某病人血液中含钙量，取2.00 mL 血液，稀释后用血液，稀释后用(NH4)2C2O4处理，使处理，使Ca2+生成生成CaC2O4沉淀，沉淀过滤后溶解沉淀，沉淀过滤后溶解于强酸中，然后用于强酸中，然后用0.0100 molL-1KMnO4溶液滴定，用去溶液滴定，用去1.20mL，试计算此血液中钙含量。试计算此血液中钙含量。解：解：第32页例例10：欲测定石灰石试样中欲测定石灰石试样中CaCO3含量。称取含量。称取1.000 g该试样，该试样，小心加入小心加入50.00 mL 0.5100 mol L-1 HCl标准溶液，待试样完标准溶液，待试样完全反应后，再用全反应后，再用0.4900 mol L-1 NaOH标准溶液返滴定过量标准溶液返滴定过量HCl，共用去，共用去25.00 mL。求该试样中。求该试样中CaCO3含量。含量。解：解：得质子数：得质子数：失质子数：失质子数：第33页