《分析概论》PPT课件.ppt

《《分析概论》PPT课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《分析概论》PPT课件.ppt（66页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、1,第三章 定量分析基础,3.1 分析化学的任务和作用,3.2 定量分析中的分类,3.3 定量分析的一般过程,3.4 滴定分析法概述,章总目录,3.5 误差和数据处理,2,3.1 分析化学的任务和作用 分析化学研究物质的分离、鉴定和测定原理及方法。分析化学是发展和应用各种方法、仪器和策略，以获得有关物质在空间和时间方面组成和性质的信息科学.,3,4,3.2 定量分析方法的分类研究的对象：无机分析（元素、化合物、离子基团）有机分析（官能团、结构分析）,5,定性分析的任务：鉴定物质所含的组分（元素、离子基团、化合物）定量分析的任务：测定各组分的相对含量。化学的发展逐步由定性 定量,按照含量：主成分

2、、微量成分和痕量成分分析按任务分类：定性分析、定量分析、结构分析,6,定量分析按测定原理分为：化学分析：以物质的化学反应为基础的分析方法,仪器分析：根据被测物质的物理或物理化学性质（比重、折光率、沸点、凝固点、熔点、旋光度、颜色等）与组分的关系的测定方法。,物理分析物理化学分析,7,吸光光谱分析：吸收光量与物质含量成正比。发射光谱分析：发射光子强度与吸收光量与物质含量成正比。气、液相色谱分析：电化学类分析：电位滴定等,8,化学分析的方法：1、重量分析：根据反应产物（沉淀）的重量来确定被测组分在试样中 的含量。（自看）,例：Ba2+SO42-=BaSO4,2、滴定分析：将一种已知准确浓度的溶液用

3、滴定管滴加到一定量的被测物溶液中去，直到反应恰好完全为止。根据其用量确定被测物的含量。,这种方法专指容量分析，注重体积的测定。,9,滴定反应类型：(1)中和滴定法：以质子传递反应为基础的滴定方法。Ka、Kb、KW H+OH-=H2O 例：NaOH+HCl=NaCl+H2O,(2)配合滴定法：以配合反应为基础的分析方法。Kf Mn+Y4-=MYn-4 金属离子 EDTA,10,（4）氧化还原滴定法：以电子转移反应为基础的滴定方法。依据 的大小、电子得失。氧化剂1+还原剂2=氧化剂2+还原剂1I2+2Na2S2O3=Na2S4O6+2NaI,（3）沉淀滴定法：以沉淀反应为基础的分析方法（自看）。K

4、SP Ag+Cl-=AgCl,11,3.3 定量分析的一般过程,12,定量分析的一般步骤：采样、调制样品、称量、试样预处理、测定、数据处理及计算等过程。但随分析对象的不同而各有差异。,一、采样：采集的样品必须能代表全部分析对象的组成，必须具有代表性与均匀性。,13,固体的采样：N：被测物的数量，如包、件、箱、桶 S：取样点的数目,到底采集多少试样才具有代表性，经验公式：（一般要几公斤）Q Kd2 Q试样的最小重量（Kg）；K缩分常数；d试样的最大粒度（直径，mm）。,14,四分法缩分样品：土壤、化肥缩分至约 500克；植物种子约100200克。,风干、粉碎、过筛(110200目)、混匀，缩分至

5、100300g，后装入磨砂广口瓶，贴上标签备用。,二、试样调制,15,三、试样预处理、首先是要选择一定的公用标准方法。、然后在分析天平上称取一定的量，放入适当的容器内进行预处理，以便使待测成分进入溶液，并转变为可测定的状态。预处理的方法，随试样性质及分析目的而不同。依试样的溶解性质可分为：,16,湿法：在烧杯内用水、某种试剂溶液浸提试样中的有效成分，或用酸，混合酸（如王水、硝酸、高氯酸、氢氟酸等）消解处理以测定分析成分的总量。干法：在坩埚内与熔剂（NaOH、Na2CO3）进行熔融，然后再进行湿法处理。,注意：试样要完全溶解处理完；不得引入含有相同待测元素的杂质。,17,四、反应条件的控制 在分

6、析测定之前，有的需要使待测成分转变为某种价态，需进行氧化还原处理；有的要把干扰成分分离或掩蔽；有的要调节pH值；有的要控制温度等，这些都是为了使测定得以定量进行。,五、测定依重量、滴定或比色分析等方法进行。,六、计算,18,3.4 滴定分析法概述 3.4.1 滴定分析概述什么是滴定分析：它是使用一种已知准确浓度的试剂溶液，由滴定管滴加到被测定物质的溶液中，直到试剂的用量与被测物质的物质的量刚好符合化学反应式所表示的化学计量关系时，根据所使用试剂的体积及其浓度计算出被测物质含量的方法。故也叫容量分析。,19,滴定分析过程：将一定体积的HCl溶液置于三角瓶中，加酚酞指示剂数滴，然后用滴定管逐滴加入

7、NaOH溶液的量恰好与HCl作用完全，此时称为化学计量点（也称理论终点）。整个操作过程称为滴定。,20,c(HCl)V(HCl)=c(NaOH)V(NaOH),c（HCl）=0.100021.05/20.00=0.1052mol/L,HCl的质量=c(NaOH)V(NaOH)M(HCl)=0.1000 0.02105 36.46=0.007675(g）,例：HCl+NaOH=NaCl+H2O x 0.1000 mol/L 20.00ml 21.05 ml 三角瓶 滴定管,21,滴定终点：在滴定时常常加入一种指示剂，根据指示剂在理论终点或其附近产生一种明显的外部效果变化，（如颜色的改变，沉淀的生

8、成或消失）来结束滴定，其外部效果转变点称为滴定终点。,终点误差：滴定终点与理论终点并不完全一致，由此产生的误差称为终点误差。,22,终点误差是滴定分析的主要误差来源之一，它的大小主要取决于滴定反应完全的程度和指示剂的选择是否适当。,滴定分析的关键：如何选择适当的指示剂，尽可能使理论终点与滴定终点一致，降低或减少终点误差。,23,滴定分析特点：（与重量分析比较）1、操作简便、迅速。2、准确度高，相对误差在0.10.2%左右。测定1%以上的物质。,滴定分析对滴定反应的要求：1、按一定的反应反应完全：若要求滴定误差为0.1%，则反应到达化学计量点时完成的程度在99.9%以上。,24,2、无副反应：否

9、则失去定量计算的依据。3、反应迅速：加入滴定剂后，反应能立刻完成。某些速度较 慢的滴定反应，可通过加热、加催化剂来加快反应速度。4、有适当的方法确定终点：能利用指示剂或仪器分析方法，确定反应的理论终点。,25,3.4.2 滴定分析法的分类与滴定方法：3.4.2.1 滴定分析法的分类根据标准溶液和被测物质反应的类型不同，滴定分析的方法可分为以下4类：,、酸碱滴定法：、沉淀滴定法：测定X-、Ag+等、络合滴定法：测Ca2+、Mg2+、Ni2+、Cu2+、Zn2+等、氧化还原滴定法：土壤中K+、Ca2+、Fe、有机质等,26,3.4.2.2 滴定分析的方式：（根据分析对象的不同而采用不同的滴定方式。

10、）(1)、直接滴定法：凡是满足上述滴定反应要求的反应，采用直接滴定法进行测定。,(2)、返滴定法（回滴）：是指部分反应不符合上述的要求，反应速度较慢或无合适指示剂时，用此法。,例如：NaOH+HCl=NaCl+H2O,27,例如：CaCO3(s)+2HCl(过量)=CaCl2+H2O+CO2NaOH+HCl(剩余)=NaCl+H2O,过程：在被测物质的试液中先加入过量的滴定剂，待反应完成后，再用另一标准溶液去滴定剩余的滴定剂，根据滴定剂的总量减去标准溶液的用量，从而算出被测物质的含量。,28,(3)、置换滴定法：没有定量关系或者伴有副反应的反应，不能采用直接滴定的物质，用此法。,例：用Na2S

11、2O3滴定K2Cr2O7，将得到S4O62-和SO42-的混合物，只能用碘量法测定K2Cr2O7：,Cr2O72-+6I-(过量)+14H+=2Cr3+3I2+7H2O 2S2O32-+I2=2I-+S4O62-（标准溶液）,29,30,(4)、间接滴定法:被测物质不能与标准溶液直接反应的物质，通过另外的反应间接测定的方法.,例：KMnO4法测 Ca2+Ca2+C2O42-（过量）=CaC2O4 过滤、洗涤后溶于H2SO4 CaC2O4+2H+=Ca2+H2C2O4 用标准KMnO4溶液滴定5H2C2O4+2MnO4-+6H+=2Mn2+10CO2+8H2O,31,32,3.4.3 标准溶液和

12、基准物质 标准溶液是一种已知准确浓度的溶液。标准溶液浓度的表示 物质的量浓度：cB=nB/V，单位：mol/L,滴定度：每ml 标准溶液含有标准物质的质量（g），用符号Ts表示（s表示标准物质的化学式）；或每ml标准溶液相当于被测物质的质量（g），用符号Ts/x表示（x是被测物质的化学式）。单位：g/ml,33,例：1.000mol/L NaOH溶液的滴定度 TNaOH=1.00040.00/1000=0.04000g/ml,若用此溶液滴定HCl溶液：NaOH+HCl=NaCl+H2O TNaOH/HCl=0.0400036.46/40.00=0.03646 g/ml,S与X应该是在具体的反应

13、中相对应的反应单元。,34,用H2SO4滴定NaOH，反应为：H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O,1/2H2SO4+NaOH=1/2 Na2SO4+H2O,35,若c（1/2H2SO4）=0.1000 mol/L，则：,36,若c（H2SO4）=0.1000 mol/L，则：,在H2SO4浓度为0.1000 mol/L时，c（1/2H2SO4）0.2000 mol/Lc（1/2H2SO4）2 c（H2SO4）,37,例：有一KMnO4溶液，已知其浓度为0.02010mol/L，求其。,解：,5Fe2+MnO4-+8H+=5Fe3+Mn2+4H2O,38,3.4.3.2 标准溶液的配

14、制 在滴定分析中，所得的分析结果是标准溶液的浓度和其体积决定的，如何准确的配制标准溶液和标定标准溶液，关系到分析结果的准确。两种方法：1、直接法：用分析天平准确称取一定量的基准物质，溶解后，转移到容量瓶中定容，然后算出该溶液的准确浓度。,基准物质:能用于直接配制或标定标准溶液的物质称为基准物质。,39,基准物质应具备以下条件：(1)必须是容易制成纯品的物质，纯度99.9%。(2)组成与化学式应完全符合，若含结晶水，其含量应与化学式相符合。,(3)试剂应十分稳定，在称量过程中不吸收水及二氧化碳，在放置、烘干过程中不发生变化。(4)具有较大的摩尔质量，减少称量过程中的相对误差。(5)试剂参加反应时

15、，应按反应式定量进行，没有副反应。,40,常用的基准物质有：K2Cr2O7、AgNO3、Na2CO3、Na2B4O710H2O、Cu等。,2、间接法：物质本身的浓度不固定，易挥发，易潮解，易吸湿，易吸收空气中的CO2或含有其它杂质。配制方法：粗略称取一定量的物质或量取一定体积的溶液配制成接近于所需浓度的溶液。,41,例：配制浓度约为0.1mol/L的NaOH溶和HCl溶液各500ml。解：m(NaOH)=0.1 0.5 40=2(g)台秤称取，溶解后稀释至500ml。根据 c(浓HCl)V(浓HCl)=c(稀HCl)V(稀HCl)V(浓HCl)=0.1500/12=4.2 ml,用小量筒量取，

16、缓缓地加入到200ml水中，稀释至500ml。,42,间接法配制的溶液其准确浓度须用基准物质或另一标准溶液来测定。这种确定其浓度的操作，称为标定。,标定的过程：准确称取(分析天平)一定量的基准物质 溶解 指示剂 用所需标定的溶液滴定到终点。,例：标定NaOH溶液的方法是，准确称取一定量的邻苯二甲酸氢钾（KHC8H4O4），根据NaOH溶液体积的用量和邻苯二甲酸氢钾的质量，计算NaOH溶液的准确浓度。,43,NaOH+KHC8 H4 O4=KNaC8 H4 O4+H2O 1：1,44,若称取邻苯二甲酸氢钾0.4302g，所用NaOH溶液的体积为23.36ml，代入上式得：,平行做三次，取平均值作

17、为NaOH的浓度。,用NaOH溶液滴定一定量（如25.00ml）HCl溶液，根据下式求出HCl溶液的准确浓度。NaOH+HCl=NaCl+H2O c(NaOH)V(NaOH)=c(HCl)V(HCl),45,标准溶液浓度的大小：如果标准溶液较浓（V耗小，测量误差大）。如果标准溶液太稀.（V耗大，测量费时）。常用的标准溶液的浓度为:0.050.2mol/L，而以0.1000mol/L的溶液较多。在微量分析时也采用0.00100mol/L的标准溶液的。,分析结果的准确程度与标准溶液的浓度有关，标准溶液的浓度是否准确与标定有关。,46,标定时应注意：1、标定最少应重复三次，误差应在0.10.2%。2

18、、用分析天平称取的重量不低于0.2克,3、被标定溶液或所使用的标准溶液的消耗量应不小于20ml。,4、滴定体积，不应超出滴定管的容量，也不要滴过化学计量点。因为操作越复杂，所产生误差的机会就越多。,47,一、配制溶液时浓度的计算：,1、直接法:(由固体基准物质配制成标准溶液时)基准物质的物质的量 配成溶液时的物质的量 mB/MB=cB VB,3.4.4 滴定分析中的计算：两类：滴定分析的计算包括溶液的配制和标定，以及分析结果的计算等。,48,二、分析结果的计算,例：用Na2CO3作基准物质标定HCl溶液的浓度，反应为 2HCl+Na2CO3=2NaCl+H2CO3 2：1,2、间接法：（用浓溶

19、液稀释成标准溶液）c1V1=c2V2,49,例：NaOH标准溶液测定H2SO4溶液浓度：H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O 1：2,50,例：用KMnO4法测定Ca2+,经过如下步骤：,5H2C2O4+2MnO4-+6H+=2Mn2+10CO2+8H2O 5：2,1：1：1,51,1、直接滴定法例：不纯K2CO3样品0.5000克，滴定时用去c(HCl)=0.1064 mol/L的标准溶液27.31ml，计算样品中以K2CO3或以K2O的形式表示的含量。,解：K2CO3+2HCl=2KCl+CO2+H2O 根据 n(HCl)=2n(K2CO3)c(HCl)V(HCl)=2m(K2C

20、O3)/M(K2CO3)m(K2CO3)=c(HCl)V(HCl)M(K2CO3)/2,52,W(K2CO3)%=m(K2CO3)/ms=c(HCl)V(HCl)M(K2CO3)/2ms=0.10640.02731138.21/20.5000=0.4017=40.17%,因为：W(K2CO3)%/W（K2O）%=,53,是常数，此值称为化学因数。,W（K2O）%=W(K2CO3)%=40.17%94.20/138.2=27.38%,注意：在计算化学因数时，根据反应中主要原子的个数若不是1：1，应在分子和分母中乘以一定的系数，使分子和分母中两种成分以某一主要元素的原子数相等。,54,例：将上述w

21、(K2CO3)%换算成w(K)%。解：,55,2、返滴定法：与直接法比较，不同点是，此法在测定物质的含量时，要用到两种标准溶液。,例：石灰石样品（CaCO3）0.2250g加入0.1050mol/L HCl 40.00ml与CaCO3作用，剩余的HCl用0.1000mol/L NaOH回滴，用去15.20ml，计算样品CaCO3%。,56,解：CaCO3+2HCl(过量)=CaCl2+H2O+CO2 1：2 NaOH+HCl(剩余)=NaCl+H2O 1：1,n(CaCO3)=C(HCl)V(HCl)-C(NaOH)V(NaOH)/2m(CaCO3)=C(HCl)V(HCl)C(NaOH)V(

22、NaOH)M(CaCO3)/2,57,w(CaCO3)%=c(HCl)V(HCl)c(NaOH)V(NaOH)M(CaCO3)/(2ms)=(0.105040.00-0.100015.20)10-3100.1/(20.2250)=0.5962=59.62%,w(CaO)%=59.62%=33.40%,58,3、置换滴定法：例：用K2Cr2O7标定Na2S2O3时，称取K2Cr2O7 0.1698g，溶解后加入过量的 KI使其充分反应后，反应析出的 I2 用32.26ml Na2S2O3滴定至终点，计算c（Na2S2O3）。,解：Cr2O72-+6I-+14H+=2Cr3+3I2+7H2O 1：

23、3,59,2S2O32-+I2=2I-+S4O62-2：1,c（Na2S2O3）=m(K2Cr2O7)6/M(K2Cr2O7)V(Na2S2O3)=0.16986/294.232.2610-3=0.1073(mol/L),n(K2Cr2O7)=1/3 n(I2)=1/6 n(Na2S2O3)c（Na2S2O3）V（Na2S2O3）=m(K2Cr2O7)6/M(K2Cr2O7),60,n(Na2S2O3）=n(1/6K2Cr2O7),c（Na2S2O3）V（Na2S2O3）=m(1/6K2Cr2O7)/M(1/6K2Cr2O7)c（Na2S2O3）=m(1/6K2Cr2O7)/M(1/6K2Cr

24、2O7)V(Na2S2O3)=0.1698/(1/6294.232.2610-3)=0.1073(mol/L),61,4、间接滴定法 例3：测定某样品中CaCO3的含量，称取试样0.2300g溶于盐酸后再加入过量的(NH4)2C2O4使Ca2+离子沉淀为CaC2O4，过滤、洗涤后溶于H2SO4，再用c(KMnO4)=0.04000mol/L的标准溶液20.03ml完成滴定。计算试样中CaCO3的含量。,5H2C2O4+2MnO4-+6H+=2Mn2+10CO2+8H2O,62,63,5、c与Ts、Ts/x的换算例：有一KMnO4溶液，已知其浓度为0.02010mol/L，求其。如果称取试样0.2718g，溶解后将Fe3+还原为Fe2+，再用KMnO4标准溶液滴定用去26.30ml，求试样中含铁量，分别以Fe%和Fe2O3%表示。,解：5Fe2+MnO4-+8H+=5Fe3+Mn2+4H2O n(Fe2+)=5n(KMnO4)n(Fe2O3)=2 n(Fe),64,65,66,确定待测物质与标准物质的摩尔比是解题的关键,