无机及分析化学(00002)市公开课金奖市赛课一等奖课件.pptx

化学分析(部分）Chemical Analysis(part)第1页第1页 第9章 定量分析化学概论第2页第2页 9.1前 言n什么是分析化学，分析化学任务和作用什么是分析化学，分析化学任务和作用 n分析化学与分析办法 n分析办法分类n分析化学发展史 n化学分析与分析化学及分析科学 n分析化学发展趋向 第3页第3页序言n什么是分析化学，分析化学任务和作用什么是分析化学，分析化学任务和作用n分析化学是研究分析办法科学或学科是化学一个分支n分析化学是一门人们赖以取得物质构成、结构和形态信息科学n分析化学是科学技术眼睛、尖兵、侦察员，是进行科学研究基础学科第4页第4页序言n分析化学是发展和综合应用各种理论、办法、仪器和策略以获取相关物质在相对时空内构成和性质信息一门科学2，也被称为分析科学（KallerR,MermetJM,OttoM,etal.AnalyticalChemistry,Wiley-VCH,1998.）n培养学生实事求是、一丝不苟科学态度和作风，观测、判断、联想思维、总结和表示能力，利用理论知识处理实际问题能力和创新意识n分析化学理论课程及其试验教学，是最主要和最有效手段 第5页第5页9.2分析化学与分析办法及分类 n分析化学是研究分析办法科学，一个完整详细分析办法包括测定办法和测定对象两部分n没有分析对象，就谈不到分析办法，对象与办法存在分析化学或者分析科学各个方面 第6页第6页1.1.分析化学与分析办法分析化学与分析办法n是什么？定性分析n有多少？定量分析n什么样？结构分析与辨认n怎么办？围绕上述三个问题新办法研究第7页第7页2.分析办法分类n依据分析任务、分析对象、办法原理、操作规模以及办法和详细要求 分类n按分析任务：定性分析（qualitativeanalysis)，定量分析(quantitativeanalysis)，结构分析(structureanalysis)n按分析对象：无机分析，有机分析，生物分析，环境分析，材料分析，药物分析，临床分析，金属分析，水质分析，食品分析，土壤分析，结构分析等 第8页第8页2.分析办法分类按原理分：n化学分析(chemicalanalysis)：以物质化学反应为基础分析办法n仪器分析(instrumentalanalysis)：以物质物理和物理化学性质为基础分析办法光学分析办法电化学分析法：电位分析法：电导分析法；库仑法：伏安法与极谱法 第9页第9页2.分析办法分类n热分析法：差热分析法，热失重分析，温度滴定n色谱法：气相色谱；液相色谱，毛细管电泳n质谱n核磁共振 第10页第10页2.分析办法分类n放射分析nX-光荧光n电子显微镜分析nx-光衍射分析第11页第11页2.分析办法分类n按试样用量及操作规模分：常量、半微量、微量和超微量分析 办法办法试样质量试样质量试液体积试液体积常量分析0.1g10ml半微量分析0.01-0.1g1-10ml微量分析0.1-10mg0.01-1ml超微量分析0.1mg1%)n微量(micro)成份分析(0.01-1%)n痕量(trace)成份分析(0.01)n超痕量（ultratrace)成份分析（0.0001）第13页第13页2.分析办法分类n原则分析办法（standard analytical methods)n仲裁分析(arbitral analysis)及例行分析(routine analysis)第14页第14页3.分析办法选择及依据n待测组分性质、含量及样品对象n共存组分性质及对测定影响n对准确度和灵敏度要求n条件、成本和时间n可靠性第15页第15页4.分析化学发展趋向 第16页第16页5.要求n掌握分析化学基础理论、基本知识和主要分析办法n正确和较纯熟掌握分析化学基本操作技术和试验技能n树立严格“量”概念第17页第17页主要参考文献n参考书n武汉大学等主编，分析化学（第5版），高等教育出版社，n彭崇慧，冯建章，张锡瑜，李克安，赵风林，定量化学分析简明教程，第2版，北京大学出版社，1997Harris D C,Quantitative Chemical Analysis,6th ed,Freedman,nCristian Gary D,Analytical Chemistry,6th ed.Wiley,nMelona C E,Chemical Separation,A Wiley-Interscience pub.1999n国内外期刊n因特网（internet)p.6第18页第18页9.3 分析化学概论分析化学概论 n定量分析化学中基本工具、专业名词和语言 n定量分析操作环节 n分析数据统计处理（p360)（另讲）n典型定量分析办法概述 n定量分析误差、有效数字(significant figure)及其运算规则(p358)第19页第19页1.定量分析化学中基本工具、专业名词和语言n一些符号n测量基本原则单位 nkg,g,mg,g,ngnL,ml,l，nlnm，cm，mm，m，nm 第20页第20页定量分析化学中基本工具、专业名词和语言n定量分析基本仪器和设备及用途n定量分析基本仪器和设备及用途n天平、量筒，容量瓶，移液管，滴定管，移液器，（尚有仪器名称等）n称量，移取，测定，取样，溶样，熔样，浸取，分离，掩蔽，络合，还原，氧化，试液，样液等n 第21页第21页3.定量分析过程(p.351)n1.取样（制样和称量）n2.试样分解（分析试液制备）n3.分离与测定n4.分析结果计算和评价 第22页第22页4.典型定量分析办法概述 n重量法：先用适当办法将被测定组分与共存其它物质分离转化为一定称量形式，然后称重，由被称物质量计算该组分含量。n有沉淀法、气化法和电解法等。第23页第23页典型定量分析办法概述n滴定分析法：又称容量分析法。是将一个已知准确浓度试剂溶液(原则溶液)以滴加方式使其与样品溶液中被测物质反应(反过来也能够)，直到所加原则溶液与被测物质按化学计量关系反应完全为止，用批示剂批示定量反应终点滴定终点，然后依据原则溶液浓度和用量，计算被测物质含量。第24页第24页典型定量分析办法概述n滴定分析法包括酸碱滴定法、络合滴定法、氧化还原滴定法和沉淀滴定法等n滴定方式：na.直接滴定法，最惯用。nb.间接滴定法如Ca2+沉淀为CaC2O4再用硫酸溶解用KMnO4滴定C2O42-,间接测定Ca2+nc.返滴定法如测定CaCO3,加入过量盐酸，多出盐酸用原则氢氧化钠溶液返滴nd.置换滴定法如络合滴定测定锡合金中Sn，MY（EDTA)+L(F)=ML+Y第25页第25页典型定量分析办法概述n滴定分析法对化学反应要求：a.反应按一定反应方程式进行，即有拟定化学计量关系。b.反应速度较快。c.容易拟定滴定终点 第26页第26页典型定量分析办法概述n滴定方式：n直接滴定法，最惯用n 间接滴定法，返滴定法，。n置换滴定法，多用于络合滴定法 第27页第27页滴定剂与被滴定物质之间计量关系 n.化学计量比n滴定剂（T）与被滴定测定物质B反应式：tT+bB=cC+dD n被滴定物质B物质量nB 与滴定剂T物质量nT之间关系是：nB=b/tnT 或 nT=t/b nB （1）nb/t和t/b称为化学计量比（也曾称摩尔比）第28页第28页滴定剂与被滴定物质之间计量关系n2MnO4-+5C2O42+16H+=2Mn2+10CO2+8H2On化学计量比是：n KMnO4=2/5 nH2C2O4第29页第29页滴定剂与被滴定物质之间计量关系n等物质量规则 n还以基准物质草酸标定高锰酸钾溶液反应为例n 2KMnO4相称于5H2C2O4，选择KMnO4基本单元为1/5 KMnO4，选择H2C2O4基本单元为1/2 H2C2O4 第30页第30页滴定剂与被滴定物质之间计量关系nn(1/5 KMnO4)=n(1/2H2C2O4)等物质量n5n(KMnO4)=2n(H2C2O4)n同样得 n(KMnO4)=2/5 n(H2C2O4)第31页第31页5.基准物质和原则溶液na.基准物质:能用于直接配制和标定原则溶液物质。要求试剂与化学构成一致；纯度高；稳定；摩尔质量大；滴定反应时无副反应。nb.原则溶液：已知准确浓度试剂溶液。配制办法有直接配制和标定两种办法第32页第32页基准物质和原则溶液n原则溶液浓度表示办法n原则溶液浓度通常用物质量浓度表示。例如物质B物质量浓度（用cB表示），是指溶液中所含溶质B物质量（nB）与溶液体积(V)比。溶质B物质量单位为mol或mmol;常用体积单位是L(升)或ml.则有：ncBnB/V，即每升溶液溶质摩尔数（M），单位可认为molL-1或mmolL-1第33页第33页基准物质和原则溶液n物质量nB数值取决于基本单元选择，物质量以前为摩摩尔尔数数。基本单元选择，普通是以化学反应计量关系为依据。如反应：n2MnO4-+5C2O42-+16H+=2Mn2+10CO2+8H2O 2KMnO4相称于5H2C2O4，KMnO4基本单元为1/5 KMnO4，H2C2O4基本单元为1/2 H2C2O4 第34页第34页6.原则溶液浓度计算 na.直接配制法:称一定量基准物质B（mB，质量，单位，g）直接溶于一定量（V，体积，单位，L）溶剂配制.n按cB=nB/V=mB/MBV计算浓度，MB是基准物质B摩尔质量(gmol-1).第35页第35页原则溶液浓度计算 b标定法：n依据滴定剂和被测物质比计算求出。n标定某一溶液，需要原则溶液，假定其浓度为cT（molL-1）原则溶液来标定物质B（体积为VBmL），用去原则溶液VTmL。n那么滴定剂和物质B物质量分别为：nnTcTVT（21）和 nBcBVB （22）第36页第36页原则溶液浓度计算n假定标定反应化学计量比为b/t，依据（1）式得：nnBb/t nT （2-3）n把（21）和（22）代入（2-3），得：cBVBb/t cTVT (试验中已知VB，cT，VT)，则cBb/t cTVT/VB (2-4)第37页第37页原则溶液浓度计算n物质B质量mB能够用下式求得：mB nBMB b/t cTVTMB (2-5)假如以基准物质标定原则溶液，则依据cBVBb/t cTVT取得下列计算公式：cBVBb/t mT/MT 第38页第38页7.定量分析结果表示(p.352)1.被测组分化学表示形式:是单质或元素，还是化合物如C,H,N;氧化物Al2O3,CaO等2.被测组分含量表示办法n（1）.固体试样 a.以质量分数表示，惯用是百分含量（）；b.其它表示gg-1；ngg-1；gT-1第39页第39页定量分析结果表示(2)液体试样n物质量浓度，molL-1；质量摩尔浓度，molkg-1;质量浓度，mgL-1,gL-1，ngL 1等；体积分数；摩尔分数；质量分数。(3)气体试样体积分数第40页第40页9.4 定量分析误差(p.353)第41页第41页1.准确度与精密度准确度与精密度；误差与偏差误差与偏差1 准确度和精密度准确度和精密度a.准确度准确度(Accuracy)：测定结果与测定结果与“真值真值”靠近程度靠近程度.误差（误差（Error）：）：衡量准确度原则，衡量准确度原则，测定结果测定结果(X)(X)与真实值（与真实值（）之间差值。）之间差值。相对误差相对误差 Er绝对误差绝对误差=x=/100=/x 100 第42页第42页例例:滴定体积误差滴定体积误差VEr20.00 mL 0.02 mL 0.1%2.00 mL 0.02 mL 1.0%第43页第43页b.精密度精密度(Precision)与偏差与偏差（Deviation）精密度精密度:平行测定结果互相靠近程度平行测定结果互相靠近程度,用用偏差偏差表示表示。偏偏差差:即各次测定值即各次测定值(Xi)(Xi)与平均值与平均值(x)之之差。差。xd=xi-第44页第44页平均偏差：平均偏差：各单个偏差绝对值平各单个偏差绝对值平均值 相对平均偏差：相对平均偏差：平均偏差与测量平均值比值平均偏差与测量平均值比值第45页第45页原则偏差：原则偏差：S 相对原则偏差：相对原则偏差：RSDor第46页第46页c.准确度与精密度关系准确度与精密度关系第47页第47页结结 论论1.精密度好是准确度好前提精密度好是准确度好前提;2.精密度好不一定准确度高精密度好不一定准确度高系统误差系统误差!准确度及精密度都高准确度及精密度都高结果可靠结果可靠第48页第48页2.2.误差产生原因及减免误差产生原因及减免a.a.系统误差系统误差(Systematic error)办法办法:溶解损失、终点误差溶解损失、终点误差用其它办法校正用其它办法校正 仪器仪器:刻度不准、砝码磨损刻度不准、砝码磨损校准校准(绝对、相对绝对、相对)操作操作:颜色观测颜色观测试剂试剂:不纯不纯空白试验空白试验具单向性、重现性、可校正特点具单向性、重现性、可校正特点第49页第49页b.偶然偶然误差误差(accidental error)不可校正，不可校正，服从服从统计规律，统计规律，（不存在系统误差情况下，测定次数越多其（不存在系统误差情况下，测定次数越多其平均值越靠近真值。普通平行测定平均值越靠近真值。普通平行测定4-6次）次）c.过失过失(Mistake)由粗心大意引起，能够避免由粗心大意引起，能够避免第50页第50页提升分析结果准确度办法提升分析结果准确度办法选择恰当分析办法选择恰当分析办法（灵敏度与准确度）（灵敏度与准确度）减小测量误差减小测量误差（误差要求与取样量）（误差要求与取样量）减小偶然误差减小偶然误差（多次测量，至少（多次测量，至少3次以上）次以上）消除系统误差消除系统误差对照试验：原则办法、原则样品、原则加入对照试验：原则办法、原则样品、原则加入空白试验空白试验校准仪器校准仪器校正分析结果校正分析结果第51页第51页9.5有效数字(significant figure)及其运算规则(p358)n有效数字就是事实上能测到数据有效数字就是事实上能测到数据n在定量分析中，要用数字表示试样中被测组分分析结果，这不但表示含量多少，还要反应测量准确度。因此试验统计和结果计算中保留几位数字不是随意拟定，是依据所用测量仪器精度与分析办法准确度来拟定。第52页第52页有效数字(significant figure)及其运算规则n数字修约规则四舍六入五成双n0.24574-0.2457n0.24575-0.2458n0.24576-0.2458n0.24585-0.2458n0.245851-0.2459第53页第53页有效数字(significant figure)及其运算规则n注意0位置和在有效数字中作用。n1数字修约规则四舍六入五成双n2计算规则如：0.0121+25.64+1.05782=0.01+25.64+1.06=26.71再如：0.012125.641.05782=要对以上三个数相对误差进行计算，分别为：0.8%,0.4%,0.009%，发觉0.0121相对误差最大，因此应依它为原则修约三个数有效数字，再相乘，即：0.012125.61.06=0.328 第54页第54页课后练习nP.374n6（2）、（4）；7；8；9；10；12第55页第55页 谢 谢 See you next!第56页第56页