定量化学分析基础知识课件.pptx

第五章,定量分析化学基础,本章教学要求,1、掌握定量分析方法的分类、定量分析的一 般步骤和分析结果的表示法。,2、掌握有效数字的表示方法及运算规则；熟 悉有效数字在定量分析中的应用。,3、熟悉定量分析误差的来源、表示法及减免 方法。熟悉提高分析结果准确度的方法。,本章教学要求,4、熟悉滴定分析法的特点、滴定分析法的主 要分析方法，掌握常用滴定方式。,5、掌握基准物质应具备的条件。掌握标准溶 液浓度的表示法，学会标准溶液的配制方 法及标定。,6、掌握滴定分析法的有关计算。,1.分析化学:是化学学科的一门重要分支，是研究物质的化学组成和结构的分析方法及有关理论的一门学科。,2.分析化学的任务：鉴定物质的化学组成 测定各组分的相对含量 确定物质的化学结构,定性分析,定量分析,结构分析,第一节 定量分析概述,1.根据取样量或组分含量多少，分为：常量分析 半微量分析 微量分析 超微量分析,试样的质量 试样的体积,0.1g 10ml,0.10.01g 101ml,100.1mg 10.01ml,0.1mg 0.01ml,一、定量分析方法的分类：,根据组分含量多少，分为：常量组分分析 半微量组分分析 痕量组分分析,组分含量,1%,0.011%,0.01%,2.根据测定原理和操作方法不同分为：化学分析、仪器分析,（1）化学分析：是以物质的化学反应为基础 的分析方法。化学定量分析又分为重量分析和滴定分析。重量分析：根据被测物质在化学反应前后的 重量差来测定组分含量的方法。滴定分析：根据一种已知准确浓度的试剂溶 液与被测物质完全反应时所消耗 的体积及其浓度来计算被测组分 含量的方法。,（2）仪器分析：以物质的物理性质或物理化学 性质为基础，通过精密仪器测 定物质的物理性质或物理化学 性质而测出待测物含量。仪器分析的特点:灵敏、快速、准确、应用广，发展快。,电化学分析法光学分析法色谱分析质谱分析波谱分析,仪器分析：,二、定量分析的一般程序,（一）取样：“圆锥四分法”（二）试样的预处理：试样 溶液 分解方法：酸溶法、碱溶法、熔融法（三）测定：（四）分析结果的计算和评价,第二节 定量分析中的误差和分析数据处理,一、系统误差与偶然误差 误差：测定值与真实值之间的差值。,（一）系统误差：又称可测误差,由分析过程中某些确定原因造成的误差。影响准确度，不影响精确度。,特点：重现性、单向性、可测性,根据产生的原因,方法误差系统误差 仪器和试剂误差 操作误差 主观误差,1、方法误差：由分析方法本身的某些不足引 起的误差。如重量分析中，沉淀的溶解，会使分析结果偏低，而沉淀吸附杂质，又使结果偏高。,2、仪器和试剂误差：由所用仪器本身不够 准确、试剂不纯、纯化水中 含有被测物质或干扰物质所 造成的误差。如称重时，天平砝码不够准确；配标液时，容量瓶刻度不准确。试剂或纯化水中含有痕量杂质。,4、主观误差：由操作人员的主观原因或习惯 在实验过程中所引起的误差。如对终点颜色的判断偏深或偏浅；滴定管 读数偏高或偏低等。,3、操作误差：由分析人员掌握的操作与正确 的操作有些出入引起的误差。如称样时未注意试样吸湿、洗涤沉淀时用溶剂过多、滴定时指示剂用量不当等。,（二）偶然误差：也称为随机误差,由分析过程中某些不确定的因素所造成的误差。产生原因：随机变化因素（环境温度、湿度和气压的微小波动及分析者在处理每份试样时的微小差别引起的。）特点（1）双向性（2）不可测性（3）无数次的测定结果符合正态分布。,二、误差的表示方法：,（一）准确度与精密度,1、准确度：测量值与真实值的接近程度。大小用误差表示。,2、精密度：在相同条件下，多次测量结 果(实验值)之间互相接近的程度。大小用偏差表示。,3.准确度与精密度的关系：准确度反映的是测定值与真实值的符合程度。精密度反映的则是测定值与平均值的偏离程度；精密度高是准确度高的前提：精密度高，准确度才能高；但精密度高，准确度不一定高。,准确度：在一定精密度要求下，分析结果与 真实值的接近程度。,（1）绝对误差:(E)E=X（测量值)（真实值）,（2）相对误差：(RE),（二）误差与偏差：,1、误差：,Example,Solution,如果分析天平的称量误差为0.2mg，拟分别称取试样0.1g和1g左右，称量的相对误差各为多少？这些结果说明了什么问题？,E=0.2mg=0.0002g,这说明，两物体称量的绝对误差相等，但他们的相对误差并不相同。也就是说，当被测定的量较大时，相对误差就比较小，测定的准确程度也就比较高。测定过程中的绝对误差取决于所使用的仪器。误差为正值，表示测定结果偏高；反之误差为负，表示测定结果偏低。,2、偏差,（1）绝对偏差(d)：,结果有正、有负,（2）平均偏差：,n为测量次数。只有取偏差的绝对值的平均值才能正确反映一组重复测定值间的符合程度。,结果为正值,（3）相对平均偏差：,在滴定分析中，要求：,（4）标准偏差：S,（5）相对标准偏差：RSD,S越大，偏差大，精密度低，数据分散程度大；S越小，偏差小，精密度高，数据分散程度小；,Example,Solution,一组重复测定值为15.67,15.69,16.03,15.89。求这组测量值的平均偏差、标准偏差及相对标准偏差。,三、提高分析结果准确度的方法,1、选择适当的分析方法：,常量组分的测定重量分析法、滴定分析法微量组分的测定仪器分析法,2、减小测量误差：,试样质量 0.2g RE 20ml RE 0.1%,3、减小测量中的系统误差：,（1）对照试验：用已知含量的试样按同样方 法试验以资对照。,a.标准品对照法：（消除试剂、仪器误差）b.标准方法对照法：（消除方法误差）,（2）空白试验：不加试样，按试样相同的程序 分析，得到的值为空白值。,（结果要扣除空白值以消除试剂、仪器误差）,4、减小测量中的偶然误差,办法：增加平行测定次数取其平均值,（4）回收试验：,未知试样+已知量的被测组分，与另一相同的未知试样平行进行分析，测其回收率。,（3）校准仪器：,四、有效数字及其运算规则,（一）有效数字 1.概念：在分析工作中实际能测量到的有实 际意义的数字，包括所有准确测量 数字和最后一位可疑数字。如：分析天平称量：1.2123(g)（万分之一）滴定管读数：23.26(mL)（最小刻度为：0.1mL）,2、确定有效数字位数的原则：,(1)记录测量数据时，只允许保留一位可疑数字。,(3)改变单位时，不能改变有效数字的位数。,(2)数字09都是有效数字。当0在数字之前不是有效数字，作定位用。,（5）常数e、及倍数或分数不是测量数字。,(4)pH、pK等对数值，有效数字位数仅取决于小数部分数字的位数。如 pH=10.28，应为两位有效数值。H+=5.2 10-11,看看下面各数的有效数字的位数:1.0008、0.1000、pH=11.20、10.98%0.0382、1.9810-10、0.0040、43181 0.05、2105、54、H+=6.310-12,（二）有效数字的修约及运算规则,1、有效数字的修约规则：,四舍六入五留双,（1）尾数4，舍。3.24633.2,（2）尾数6，入。3.24633.25,(3)尾数5,5后面为0,5前偶数，舍。3.60853.608,5前奇数，入。3.60753.608,5后面不为0，入,3.xxxxxxx13.609,3.xxxxxxx13.608,(4)修约数字一次到位。2.5491,2.52.552.6,(5)在运算过程中可多保留一位有效数字，计算结束后，再将结果修约到应有的位数。,2、有效数字的计算规则：（1）数值相加减时，结果保留小数点后位数应与小数点后位数最少者相同0.0121+12.56+7.8432=0.01+12.56+7.84=20.41,（2）数值相乘除时，结果保留位数应与有效数字位数最少者相同。如：(0.014224.43305.84)/28.7=(0.014224.4306)/28.7=3.69,（3）对数运算时，对数尾数的位数应与真数有效数字位数相同；如 尾数0.20与真数都为二位有效数字,而不是四位有效数字。（4）含量的计算，小数点后最多保留两位。表示准确度和精密度时，大多数情况下取一位有效数字，最多两位。,五、可疑测量值的取舍,可疑值或逸出值：在一系列平行测定中个 别过高或过低的测量值。,（一）Q检验法（n=310）,检验步骤：（1）计算舍弃商：,（2）查Q值表，若Q计Q表，则舍弃。否则保留。,Solution,Example,某学生测N%：20.48；20.55；20.60；20.53；20.50 问：用Q检验20.60是否保留？（置信度为95%）,查Q表：当n=5，置信度为95%时，,Q=0.73Q计 20.60应保留,（二）G检验法（格鲁布斯法）,步骤：1、计算G值：,2、查G值表，若G计G表，则舍弃。否则保留。,Solution,Example,某学生测得HCl的浓度（mol/L)：0.1008；0.1010；0.1012；0.1018；问：用G检验法判断0.1018是否保留？（置信度为95%）,查G表：当n=4，置信度为95%时，,G=1.46 G计 0.1018应保留,一、滴定分析法的基本概念和主要方法：,1.滴定分析：将滴定液用滴定管加到待测溶液 中，直至滴定剂的溶质与待测组 分按化学计量关系定量反应完全 为止，根据滴定液的浓度和用量 计算待测组分含量的分析方法。,2.滴定液：已知准确浓度的溶液。,第三节 滴定分析法概论,（一）基本概念：,4.化学计量点：当滴定剂和待测组分的物质的 量正好符合化学反应式所表示的化学计量 关系时，即达到定量反应的理论平衡点,5.指示剂：借助颜色变化作为判断化学计量点 的辅助试剂。,6.滴定终点:滴定过程中，指示剂发生颜色变化 的转变点，即停止滴定的点.,7.终点误差：滴定终点与化学计量点不一致造成 的误差。,3.滴定：将滴定液由滴定管加到待测物质溶 液中的操作过程。,滴定反应的特点：,1、仪器简单、价廉：滴定管、锥形瓶2、操作简便、快速：有利于进行多次 平行测定。3、适用范围广：4、结果准确度高：相对误差不大于0.2%5、用于常量组分分析的测定；,（二）滴定分析法的主要方法,1、酸碱滴定法：以质子传递反应为基础的滴定分析法。,2、沉淀滴定法：以沉淀反应为基础的滴定分析法。,3、配位滴定法：以配位反应为基础的滴定分析法。,4、氧化还原滴定法：以氧化还原反应为基础的滴定分析法。,（一）对化学反应的要求：1、反应必须定量完成，反应完全度达99.9%以上。2、反应必须迅速完成；可加热或加入催化 剂提高反应速率。3、有适当简便的方法确定滴定终点。,二、对化学反应的要求和滴定方式：（适用于滴定分析的反应应具备的条件）,（二）滴定分析法的主要滴定方式,1.直接滴定法：凡能满足滴定分析要求的化学反应，可用标准溶液直接滴定被测物质。（最常用）特点：简便、快捷、引入误差的因素少,2.返滴定法：在待测溶液中准确加入一定体积的过量的标准溶液，待反应完全后，再用另一种标准溶液返滴定剩余的第一种标准溶液。特点：需要两种滴定液，引入误差的因素较多。适用于滴定反应速率较慢或反应物是固体或没有合适的指示剂的反应。,3、置换滴定法：先加入适当试剂与被测物质起作用，置换出一定量的另一能被直接滴定的物质，再用适当的滴定液滴定此生成物的方法。适用于待测组分与滴定液的反应不按一定的方式进行或有副反应存在的滴定。,4、间接滴定法：将试样通过一定的化学反应后，再用适当的滴定液滴定反应产物的方法。适用于待测组分不能与滴定液直接反应的滴定。,三、基准物质与滴定液,2.基准物质应该符合下列条件：1）试剂组成和化学式完全相符。2）试剂的纯度高：应在99.9%以上；分析纯3）试剂性质稳定：不分解、不风化、不潮解、不吸收空气的二氧化碳、不被空气氧化等4）具有较大的摩尔质量，称量误差较小。,（一）基准物质,1.定义：能用于直接配制或标定滴定液的物质。,实验室常用试剂分类,级别 1级 2级 3级 4级中文名 优级纯 分析纯 化学纯 化学用英文标志 GR AR CP BR标签颜色 绿 红 蓝 咖啡色 用途 精密分析 定量分析 教学实验 辅助试剂,（二）滴定液的配制：,1.直接配制法：准确称取一定量的基准物质，溶解后定量转移到容量瓶中，稀释至一定体积，根据称取物质的质量和容量瓶的体积即可计算出该标准溶液准确浓度。,步骤：基准物分析天平容量瓶例如配0.02000mol/LK2Cr2 O7 250.0mL，用分析天平称1.4709g溶解后转入250.0mL容量瓶。,2、间接配制法：,先配制成接近所需浓度的溶液，再用另一标准溶液来标定。,达不到基准物质的要求。,间接配制（步骤）：,（1）配制溶液：配制成近似所需浓度的溶液。（2）标定：用基准物或另一种已知浓度的标准 溶液来滴定。（3）确定浓度：由基准物质量（或体积、浓度）计算确定之。,滴定液的标定：,标定：利用基准物质或已知准确浓度的溶液 来确定滴定液浓度的操作过程。,1、基准物质标定法：,（1）多次称量法：用递减称量法精密称取基准物质23份，分别溶于适量的纯化水中，然后用待测溶液滴定。,（2）移液管法：精密称取一份基准物质，配制成一定体积的溶液。用移液管取出23份溶液，用待测溶液滴定。,2、滴定液比较法：,用滴定液来测定待标定溶液的准确浓度。,如：用标准HCl标定NaOH标准溶液。或用NaOH标准标定 HCl标准溶液。,显然，这种方法不及直接标定的方法好，因为标准溶液的浓度不准确就会直按影响待标定溶液浓度的准确性。因此，标定时应尽量采用直接标定法。,（三）滴定液浓度的表示方法：,1、物质的量浓度：CB,2、滴定度：,（1）TB：每毫升滴定液中所含溶质的质量。单位：g/ml（2）TT/A：每毫升滴定液相当于待测物质 的质量。单位：g/ml,Example,Solution,欲配制0.1000mol/L的邻苯二甲酸氢钾（KHC8H4O4）溶液100.0mL，应取该物质多少克？,应取邻苯二甲酸氢钾2.044克。,Example,Solution,欲配制50.00ml 0.1000mol.L-1的硼砂溶液，需取Na2B4O7.10H2O多少克？,Example,Solution,用 的HCl标准溶液滴定Na2CO3溶液，消耗HCl溶液24.12ml，求Na2CO3的质量。,（1ml HCl标准溶液能与0.003254g的Na2CO3完全作用。）,（四）常用滴定分析仪器：,滴定分析中的体积测量：,常用容量分析仪器:容量瓶(量入式)移液管(量出式)滴定管(量出式),四、滴定分析计算,（一）滴定反应物质之间的化学计量关系：,tT+aA P,滴定剂 待测物 生成物,1、完全反应时，物质的量比为：,或者,2、滴定液与被测物质皆用浓度表示时：,3、被测物质用质量表示时：,或者,4、C与TB、TT/A的换算：,或者,Example 1,Solution,用浓度为0.1032mol/L NaOH的滴定液标定25.00ml HCl溶液。终点时消耗NaOH滴定液24.15ml，求CHCl。,NaOH+HCl=NaCl+H2O,Example 2,Solution,用无水碳酸钠为基准物质标定盐酸滴定液，3次实验结果如下：无水碳酸钠的质量：0.1204 0.1209 0.1225消耗盐酸的体积：21.87 21.97 22.28求盐酸浓度的平均值和相对平均偏差。,Na2CO3+2HCl=NaCl+H2O+CO2,Example 3,Solution,已知CHCl=0.1000mol/L，计算THCl及THCl/CaO,Example 4,Solution,为了分析食醋中HAc的含量，移取试样10.00ml 用0.3024 mol/LNaOH标准溶液滴定，用去20.17 ml。已知食醋的密度为1.055 gcm-3，计算试样中HAc的质量分数。,Example 5,Solution,称取维生素C原料试样0.2027g，按中国药典方法，用0.1012mol/L I2滴定液滴定至终点，用去20.89mL，计算维生素C的含量。每1mL0.1mol/L I2滴定液相当于0.008806g维生素C。,Example 6,Solution,要在标定时用去0.20mol/LNaOH溶液2030ml，问应称取基准试剂邻苯二甲酸氢钾（KHP）多少克？,邻苯二甲酸氢钾+NaOH=邻苯二甲酸钾钠+水,当V=20ml时：,当V=30ml时：,Example 7,Solution,0.3000g草酸（H2C2O4.2H2O）溶于适量水后，用KOH（0.2mol/L）溶液滴定，估算滴定终点时消耗此溶液多少ml？,H2C2O4+2KOH=K2C2O4+2H2O,感谢您的阅读！为了便于学习和使用，本文档下载后内容可随意修改调整及打印，欢迎下载！,