分析化學(xué)課件第4章化學(xué)分析法概述

第4章化學(xué)分析法概述

ChemicalAnalysisSummarization4-1化學(xué)分析法概述化學(xué)分析法的定義

以物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)的分析方法，主要用于常量組分的測定，是分析化學(xué)的基礎(chǔ)化學(xué)分析法的分類滴定分析法（容量分析法，5-8）重量分析法（第9章）4-2滴定分析法概述（1）滴定分析法的定義 將標(biāo)準(zhǔn)溶液（已知準(zhǔn)確濃度的溶液）逐滴加入到含被測物質(zhì)的溶液中中，當(dāng)兩者恰好完全反應(yīng)時(shí)，停止滴定，即可根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)及反應(yīng)計(jì)量關(guān)系計(jì)算出被測組分的濃度或含量?；瘜W(xué)計(jì)量點(diǎn)（sp）Stoichiometricpoint滴定終點(diǎn)（ep）Endpoint終點(diǎn)誤差（Et）Endpointerror滴定管滴定劑（Titrant）（標(biāo)準(zhǔn)溶液或待標(biāo)定溶液）被滴定溶液（Titrant）（試樣或基準(zhǔn)物溶液）HCl+Na2CO3=2NaCl+H2CO34-2滴定分析法概述（2）滴定分析必須具備的條件反應(yīng)必須按一定的反應(yīng)式進(jìn)行（計(jì)算的基礎(chǔ)）反應(yīng)必須定量進(jìn)行，通常要求完成度99.9%以上（以平衡常數(shù)k表示，應(yīng)足夠大，與終點(diǎn)誤差相關(guān)，以后討論）速率快（加熱或催化劑）（較短時(shí)間內(nèi)完成）有適當(dāng)?shù)姆椒ù_定終點(diǎn)（指示劑或簡單儀器）僅發(fā)生待測物質(zhì)與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的反應(yīng)（調(diào)節(jié)pH、掩蔽、分離來實(shí)現(xiàn)）符合上述條件則可采用直接滴定方式進(jìn)行測定4-2滴定分析法概述（3）滴定分析法的分類（1）——按反應(yīng)原理酸堿滴定法（中和法）配位滴定法（絡(luò)合滴定法）氧化還原滴定法沉淀滴定法（容量沉淀法）水溶液中的四大平衡4-2滴定分析法概述（4）滴定分析法的分類（2）——按終點(diǎn)確定方式指示劑法：在化學(xué)計(jì)量點(diǎn)附近發(fā)生顏色突變（簡單、方便）儀器法電位滴定法安培滴定法電導(dǎo)滴定法光度滴定法比指示劑準(zhǔn)確性更高；對于一些反應(yīng)完成度不高，低濃度，渾濁試樣的測定亦可進(jìn)行；易于自動化4-2滴定分析法概述（5）滴定分析法的分類（3）——按滴定方式直接滴定返滴定置換滴定間接滴定返滴定適用于反應(yīng)速率較慢或無合適指示劑的滴定反應(yīng)。 具體方法：加入過量且定量的標(biāo)準(zhǔn)溶液使反應(yīng)完成，然后用另一種標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定未反應(yīng)的量。配位滴定法測Al：酸堿滴定法測定CaCO3（無其他與酸反應(yīng)的成分）Ag+滴定酸性介質(zhì)中的Cl-Al+Y（過量）AlY+Y（剩余）CaCO3（固體）+2HCl（過量）CaCl2+CO2+H2O+

HCl（剩余）Cl-+Ag+（過量）AgCl+Ag+（剩余）置換滴定適于無定量反應(yīng)關(guān)系或完成度低的滴定反應(yīng) 具體方法：加入過量的反應(yīng)溶液將待測物質(zhì)定量轉(zhuǎn)化為可以直接滴定的形式。Na2S2O3的標(biāo)定（氧化還原中常用的標(biāo)準(zhǔn)溶液）配位滴定法測定Ag間接滴定通過適當(dāng)?shù)耐緩綄⒉荒苤苯优c滴定劑反應(yīng)的待測物質(zhì)定量轉(zhuǎn)化為可被滴定的物質(zhì)高錳酸鉀法測定鈣酸堿滴定法測定N元素含量4-3標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)與標(biāo)準(zhǔn)溶液（1）標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（ReferenceMaterial）定義：已確定其一種或幾種特性，用于校準(zhǔn)測量器具、評價(jià)測量方法或確定物質(zhì)材料特性量值的物質(zhì)特征：材質(zhì)均勻、定值準(zhǔn)確可靠、性能穩(wěn)定、有標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)證書用途：工業(yè)生產(chǎn)的質(zhì)量檢查和工藝流程控制、商業(yè)貿(mào)易中的仲裁依據(jù)、臨床檢驗(yàn)和藥物鑒定的標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)研究數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可靠的保證。標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)手冊，韓永志，中國計(jì)量出版社，19984-3標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)與標(biāo)準(zhǔn)溶液（2）基準(zhǔn)物質(zhì)（PrimaryStandard）定義：滴定分析中用以直接配制的標(biāo)準(zhǔn)溶液或標(biāo)定溶液濃度的物質(zhì)。特征：試劑的組成與化學(xué)式完全相符；試劑的純度足夠高（質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)99.9%）；性質(zhì)穩(wěn)定且不易吸收空氣中的水分；最好具有較大的分子量，有利于減小稱量誤差（見例題）基準(zhǔn)物質(zhì)使用前應(yīng)按要求烘干后保存在干燥器中常用的工作基準(zhǔn)試劑國標(biāo)編號名稱主要用途使用前干燥方法GB1253-89氯化鈉標(biāo)定AgNO3溶液500-600C至恒重GB1254-90草酸鈉標(biāo)定KMnO4溶液1052C至恒重GB1255-90無水碳酸鈉標(biāo)定HCl、H2SO4溶液270-300C至恒重GB1256-90三氧化二砷標(biāo)定I2溶液H2SO4干燥器中至恒重GB1257-89鄰苯二甲酸氫鉀標(biāo)定NaOH、HClO4溶液105-110C至恒重GB1258-90碘酸鉀標(biāo)定Na2S2O3溶液1802C至恒重GB1259-89重鉻酸鉀標(biāo)定Na2S2O3、FeSO4溶液1202C至恒重GB1260-90氧化鋅標(biāo)定EDTA溶液8002C至恒重GB12593-90乙二胺四乙酸二鈉標(biāo)定各種金屬離子溶液硝酸鎂飽和溶液恒濕器放置7天GB12594-90溴酸鉀標(biāo)定NaS2O3溶液1802C至恒重GB12595-90硝酸銀標(biāo)定氯化物及硫氰酸鹽溶液H2SO4干燥器中至恒重GB12596-90碳酸鈣標(biāo)定EDTA溶液1102C至恒重——部分純金屬亦可作為基準(zhǔn)物質(zhì)實(shí)驗(yàn)室常用試劑級別123生化試劑中文名優(yōu)級純分析純化學(xué)純英文縮寫GRARCPBR標(biāo)簽顏色對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確度要求不是很高時(shí)，可用優(yōu)級純或分析純試劑代替同種的基準(zhǔn)試劑。分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)中所用其他試劑級別應(yīng)為分析純或以上。常量分析（分析純）；儀器分析（視情況而定）。4-3標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)與標(biāo)準(zhǔn)溶液（3）標(biāo)準(zhǔn)溶液：已知其主體成分或其它特性的溶液標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液：

直接法配制：用基準(zhǔn)物質(zhì)直接配制

標(biāo)定法配制：以分析純物質(zhì)粗配后用基準(zhǔn)物質(zhì)或標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定儀器分析用標(biāo)準(zhǔn)溶液（微量組分測定用）pH測量用標(biāo)準(zhǔn)溶液（標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液）具有準(zhǔn)確濃度，用于測定試樣中主體或常量成分化學(xué)分析中的準(zhǔn)確濃度通常應(yīng)含有四個(gè)有效數(shù)字！例1：欲用ZnO配制0.01000mol·L-1Zn2+的標(biāo)準(zhǔn)溶液250.0mL，應(yīng)稱取ZnO多少克?解：ZnO是基準(zhǔn)物質(zhì)，因此采用直接配制法實(shí)際所配溶液濃度在0.01mol·L-1

附近即可滿足要求，因此只需準(zhǔn)確稱量0.2034g（10%）ZnO基準(zhǔn)物質(zhì)完全溶解后定容于250mL容量瓶中，再計(jì)算其準(zhǔn)確濃度即可。分析天平+容量瓶例2：配制500mL0.01molL-1

EDTA溶液。解：通常用分析純EDTA配制，其準(zhǔn)確濃度需用基準(zhǔn)物標(biāo)定粗配，不強(qiáng)調(diào)有效數(shù)字（2位即可）。臺秤+量筒等例3：已知濃H2SO4的相對密度為1.84gmL-1，含H2SO4約為96%，欲配制1L0.20mol·L-1H2SO4溶液，應(yīng)取濃H2SO4

多少毫升?解：量筒、試劑瓶H2SO4不是基準(zhǔn)物質(zhì)，稀釋后需用基準(zhǔn)物標(biāo)定4-3標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)與標(biāo)準(zhǔn)溶液（4）標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度的表示方法物質(zhì)的量濃度（摩爾濃度）滴定度：每mL滴定劑相當(dāng)于待測物的克數(shù)單位：mol·L-1A：被測組分，B：標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)；單位：g·mL-11mL的KMnO4溶液能把0.005682gFe2+氧化成Fe3+滴定度T的應(yīng)用例：鐵礦中鐵含量的測定（KMnO4法）——大批量樣品的測定滴定度T與摩爾濃度c的換算cBTA/BTA/BcB例4：已知，求cNaOH解：例5：已知，求解：4-4滴定分析中體積的測量（1）移液管吸量管酸式滴定管通用滴定管容量瓶量筒燒杯錐形瓶4-4滴定分析中體積的測量（2）常用容量分析儀器

容量瓶（量入式）

燒杯（量入式） 移液管（量出式）

量筒（量出式） 滴定管（量出式）校正方法

絕對校正：天平 相對校正：移液管與容量瓶《分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)》（第二版），化學(xué)工業(yè)出版社，19-25頁4-4滴定分析中體積的測量（3）量具的選用用基準(zhǔn)物質(zhì)配制標(biāo)準(zhǔn)溶液把固體試樣處理成一定體積的試液將待測液稀釋一定倍數(shù)取一定體積的溶液標(biāo)定其準(zhǔn)確濃度取一定體積的試液測定其準(zhǔn)確含量其他情況可選擇量筒、燒杯或試劑瓶等粗略量具問題討論如何準(zhǔn)確量取25.00mL溶液？是否可以用別人的滴定管（已校準(zhǔn)）放溶液到自己的滴定管中，以求校正自己的滴定管？移液管尖處的液體是否可以吹出？滴定管、移液管、容量瓶、錐形瓶中哪些需用待裝入的溶液潤洗？若滴定速度過快，可否在至滴定終點(diǎn)時(shí)馬上讀數(shù)？4-5滴定分析中的計(jì)算（1）物質(zhì)的量

nmol；mmol摩爾質(zhì)量Mg·mol-1物質(zhì)的量濃度

cmol·L-1質(zhì)量mg；mg體積VL；mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)

w%；mg·g-1質(zhì)量濃度

g·mL-1；mg·mL-1分析化學(xué)中常用的量和單位4-5滴定分析中的計(jì)算（2）計(jì)算方法換算因數(shù)法：根據(jù)反應(yīng)方程式中的系數(shù)得出反應(yīng)物之間的物質(zhì)的量的關(guān)系等物質(zhì)量規(guī)則 酸堿滴定：質(zhì)子守恒（得失質(zhì)子數(shù)目相同） 氧化還原滴定：電子守恒（得失電子數(shù)目相同）配位滴定和沉淀滴定中的計(jì)量關(guān)系通常為1:1（比較簡單）4-5滴定分析中的計(jì)算（3）計(jì)算類型基準(zhǔn)物質(zhì)或試樣稱量范圍的計(jì)算（估算）標(biāo)準(zhǔn)溶液配制及標(biāo)定計(jì)算分析結(jié)果的計(jì)算規(guī)范格式

解；反應(yīng)式及計(jì)量關(guān)系；公式；代入數(shù)據(jù)（注意有效數(shù)字）；結(jié)果（注意有效數(shù)字）可能的情況下一步完成，以減少修約次數(shù)例6：欲標(biāo)定0.1molL-1的NaOH溶液，試估算分別以（1）KHC8H4O4和（2）H2C2O42H2O為基準(zhǔn)物時(shí)的稱量質(zhì)量。解：（1）（2）求稱量范圍時(shí)以消耗待標(biāo)定溶液2030mL計(jì)算例7：計(jì)算例6中以（1）KHC8H4O4和（2）H2C2O42H2O為基準(zhǔn)物時(shí)的稱量誤差。解：（1）以KHC8H4O4為基準(zhǔn)物滿足常量分析中對稱量誤差的要求（<0.1%），可直接稱取，該稱量方式稱為“稱小樣”。（2）以H2C2O42H2O為基準(zhǔn)物不滿足常量分析中對稱量誤差的要求（<0.1%），通常可稱為4或10倍的質(zhì)量，完全溶解后轉(zhuǎn)移至100或250mL容量瓶中定容，然后用25mL移液管移取25.00mL溶液至錐形瓶中進(jìn)行測定，該稱量方式稱為“稱大樣”。若稱量誤差允許，“稱小樣”的測定結(jié)果更為可靠；對于均勻性較差的待測試樣，“稱大樣”可消除試樣不均勻所引起的誤差。例8：稱取鐵礦試樣0.3143g，溶于酸并將Fe3+還原成Fe2+。用0.02000mol·L-1K2Cr2O7溶液標(biāo)定，消耗K2Cr2O7溶液21.30mL。計(jì)算試樣中Fe2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。解：例9：檢驗(yàn)?zāi)巢∪搜褐械暮}量，取2.00mL

血液，稀釋后用(NH4)2C2O4處理，使Ca2+生成Ca