定量分析化学教案.docx
《定量分析化学教案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《定量分析化学教案.docx（23页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
定量分析化学教案
定量分析化学
授
课
教
案
主讲教师：
使用教材：
《定量分析化学》
江西农业大学理学院
课程名称
定量分析化学
授课专业
公共
年级
一
课程类型
必修课
校级公共课（√）；基础或专业基础课（）；
专业课（）
选修课
限选课（）；任选课（）
授课方式
课堂讲授（√）；实践课（）
考核方式
考试（√）；考查（）
课程教学
总学时数
27
学分数
1.5
学时分配
课堂讲授27学时
教材名称
定量分析化学
作者
白玲
主编
出版社及出版时间
天津科技出版社
指定参考书
分析化学
（第4版）
分析化学
作者
武汉大学
康丽娟
出版社
及出版
时间
高等教育出版社
中国农业出版社
授课教师
职称
单位
理学院
授课时间
章节
名称
第一章绪论（1学时）
授课
方式
理论课（√）；实验课（）；实习（）
教学
时数
1
教学
目的
及
要求
了解分析化学的主要任务和作用、分类方法和发展。
教学
重点
与
难点
重点：
了解分析化学的分类
教学内容提要
时间分配
一、分析化学的任务和作用
1．基本概念：
分析化学：
研究物质化学组成的分析方法及有关理论的一门科学，是化学的一个重要分支。
2．分析化学的任务
可归纳为三大方面的主要任务：
鉴定物质的化学组成（或成分）——定性分析（qualitativeanalysis）
测定各组分的相对含量——定量分析（quantitativeanalysis）
确定物质的化学结构——结构分析（structuralanalysis）
3．分析化学的作用
不但对化学学科的本身的发展起着重大的作用，而且在各个领域都起着很重要的作用。
二、分析方法的分类
三、分析化学的发展与趋势
分析化学的发展经历了三次巨大变革，成为化学的一个重要分支。
1
作业
见教材
章节
名称
第二章误差和分析数据处理（3学时）
授课
方式
理论课（√）；实验课（）；实习（）
教学
时数
3
教学
目的
及
要求
掌握误差产生的原因及减免方法，准确度和精密度的表示方法；测量误差对计算结果的影响；熟悉逸出值发舍弃原则，了解统计检验的方法。
教学
重点
与
难点
1．掌握基本概念：
误差、绝对误差和相对误差、准确度和精密度、系统误差和偶然误差、误差和偏差。
2．掌握准确度和精密度的表示方法和有关计算基本公式。
3．掌握有效数字的修约规则及运算法则。
教学内容提要
时间分配
一、测量误差及其表示方法
1．基本概念和公式
准确度：
表示分析结果与真值的接近程度。
误差：
测量值与真值之差称为绝对误差（E）。
系统误差：
由某种确定的原因造成的，一般有固定的方向和大小，重复测定时重复出现，也称为可定误差。
偶然误差：
由一些偶然的、不可避免的原因造成的，也称随机误差。
精密度：
平行测量的各测量值（实验值）之间相互接近的程度。
偏差：
测量值与平均值之差称为偏差。
2．准确度和精密度的关系
3．提高分析准确度的方法（如何减免分析过程中的误差）
4．可疑数据的取舍
二、有效数字及运算法则
1．基本概念
有效数字：
实际上能测量到的数字。
反映测定的准确程度。
2．有效数字的修约规则
3．有效数字的运算法则
3
作业
3；10:
（2）,（3）,（6）。
章节
名称
第三章滴定分析概论（3学时）
授课
方式
理论课（√）；实验课（）；实习（）
教学
时数
3
教学
目的
及
要求
掌握滴定分析的特点，滴定分析对反应的要求，标准溶液的配制和标定，基准物质的条件，标准溶液浓度的表示方法和有关计算。
教学
重点
与
难点
1．在了解滴定分析法的特点和分类方法的基础上，明确作为滴定分析的化学反应所必须具备的条件：
2．掌握滴定分析中常用的滴定方式：
3．掌握标准溶液的配制、标定及其浓度的表示方法。
4．掌握滴定分析法的有关基本概念。
教学内容提要
时间分配
一、基本概念
1．滴定（titration）：
把标准溶液从滴定管中定量滴加到待测溶液中的过程。
一般把标准溶液称为滴定剂。
2．化学计量点（stoichiometricpoint）：
当滴入的标准溶液与待测组分按化学反应式所表示的化学计量关系完全作用时，称反应达到了化学计量点，或称等当点（equivalentpoint）。
3.标准溶液：
已知准确浓度的试剂溶液。
4．基准物质：
能够用于直接配制或标定标准溶液的物质称为基准物质。
5．标定（Standardization）：
利用基准物质或已知准确浓度的溶液来确定标准溶液的操作过程，称为标定。
二、标准溶液浓度的表示方法
1．物质的量浓度（摩尔浓度）：
单位体积溶液中所含物质的量（nB），称为物质的量浓度。
用CB表示。
2．滴定度（T）
三、主要计算公式
3
作业
2；5；6．
章节
名称
第四章酸碱滴定法（4学时）
授课
方式
理论课（√）；实验课（）；实习（）
教学
时数
4
教学
目的
及
要求
在理解酸碱质子理论和各种类型滴定曲线的基础上，掌握指示剂的选择原则；会处理简单酸碱平衡，各种溶液滴定pH计算，酸碱滴定条件的判断，滴定误差的计算；熟悉各种类型的酸碱滴定方法。
教学
重点
与
难点
1．根据质子理论，了解酸碱的定义、共轭酸碱对、酸碱反应的实质及溶剂的质子自递反应等基本概念。
2．掌握酸碱平衡体系中各型体的分布系数的计算溶液酸碱度的计算方法。
3．了解指示剂的变色原理，掌握选择指示剂的原则。
4．了解化学计量点、滴定突跃、滴定终点的含义：
绘制滴定曲线，并选择恰当的指示剂。
掌握酸碱能否被准确滴定、多元酸能否被分步滴定的判据。
教学内容提要
时间分配
一、水溶液中的酸碱平衡
1．酸碱的定义
酸:
凡是能给出质子[H+]的物质碱:
凡是能接受质子的物质;
2．酸碱反应的实质
酸碱质子理论认为，酸碱反应的实质是质子转移。
3．剂的质子自递反应
KW=[H3O+][OH-]=1.0×10-14（KW是温度的函数，25℃）
4．酸碱的强度
酸碱的强度:
酸的电离常数越大，表示它的酸性越强。
共轭酸碱对Ka和Kb的关系为：
Ka×Kb=Kw
二、溶液中酸碱组分的分布
1．酸的浓度和酸度
2．酸碱的分布系数
分布系数（δ）：
一元弱酸（HA）溶液中各种型体的分布
3．酸度对酸碱型体分布的影响
三、酸碱溶液的pH计算
2．酸碱溶液的pH计算
实际上精确式用的较少，而最简式用得最多。
在解决实际问题时，一定要抓住主要矛盾，具体问题具体分析，做到灵活运用，而不是生搬硬套。
四、酸碱指示剂
1．指示剂的变色原理
2．影响指示剂变色范围的因素：
温度；指示剂的用量；离子强度和溶剂等因素
3．指示剂的选择原则：
（1）指示剂的变色范围越窄越好。
（2）指示剂的变色范围与滴定突跃范围有部分重合即可。
五、酸碱滴定的基本原理
1．滴定曲线
（1）强酸、强碱的滴定曲线
4
（2）一元弱酸（碱）的滴定：
弱酸弱碱能够被准确滴定的条件：
CaKa>10-8或CbKb≥10-8
（3）多元酸碱的滴定
1多元酸（碱）某一级离解的H+（OH-）若能被准确滴定，则必须满足CaKa≥10-8（CbKb≥10-8）。
2若能分步滴定，则必须满足Ka1/Ka2>104（Kb1/Kb2>10-4）
3混合弱酸的滴定与多元酸的类似。
2．滴定突越范围
影响滴定突越范围的因素：
滴定突跃与酸的浓度和强度成正比。
五、应用与示例（自学）
作业
4：
（1），（3），（6），（7）；11；15。
章节
名称
第五章沉淀滴定法（2学时）
授课
方式
理论课（√）；实验课（）；实习（）
教学
时数
2
教学
目的
及
要求
掌握银量法中的铬酸钾指示剂法、铁胺矾指示剂法和吸附指示剂法的基本原理、滴定条件，了解银量法的应用范围。
教学
重点
与
难点
二种方法的基本原理、滴定条件和应用。
教学内容提要
时间分配
1．基本概念
沉淀滴定法是以沉淀反应为基础的滴定分析方法。
2．用于沉淀滴定的沉淀反应必须具备的条件
二、银量法
（一）基本原理
1．银量法：
以硝酸银为标准溶液，滴定能与Ag+生成银盐沉淀的滴定分析方法。
2．滴定曲线
滴定突跃范围的大小，取决于沉淀的溶度积常数Ksp和溶液的浓度。
Ksp越小，突越范围越大。
溶液的浓度降低，突跃范围减小。
3．分步滴定
一、概述
（二）方法及应用
1．铬酸钾指示剂法
用K2CrO4作指示剂，用硝酸银作滴定剂，利用终点时稍微过量的Ag+与K2CrO4生成砖红色Ag2CrO4沉淀来指示滴定终点到达方法。
使用条件：
要求浓度约为5×10-3mol/L较合适，K2CrO4指示剂只能在近中性和弱碱性溶液中进行。
适用范围：
常用于测定Cl-、Br-，在弱碱性溶液中还可测定CN-.
一、概述
（二）方法及应用
1．铬酸钾指示剂法
用K2CrO4作指示剂，用硝酸银作滴定剂，利用终点时稍微过量的Ag+与K2CrO4生成砖红色Ag2CrO4沉淀来指示滴定终点到达方法。
使用条件：
要求浓度约为5×10-3mol/L较合适，K2CrO4指示剂只能在近中性和弱碱性溶液中进行。
适用范围：
常用于测定Cl-、Br-，在弱碱性溶液中还可测定CN-.
一、概述
（二）方法及应用
1．铬酸钾指示剂法
用K2CrO4作指示剂，用硝酸银作滴定剂，利用终点时稍微过量的Ag+与K2CrO4生成砖红色Ag2CrO4沉淀来指示滴定终点到达方法。
使用条件：
要求浓度约为5×10-3mol/L较合适，K2CrO4指示剂只能在近中性和弱碱性溶液中进行。
适用范围：
常用于测定Cl-、Br-，在弱碱性溶液中还可测定CN-.
2．佛尔哈德法
是用铁铵矾[NH4Fe（SO4）2]做为指示剂，以NH4SCN或KSCN为标准溶液，生成红色的配合物，即为滴定终点。
使用条件：
酸度（硝酸）制在0.1～1mol/L之间。
Fe3+的浓度控制在0.015mol/L.
适用范围：
铁铵矾法最大的优点是可以在酸性介质中进行，一般酸度大于0.3mol/L，可以避免PO43-、AsO43-、CrO42-等弱酸根离子的干扰，因此方法的选择性高。
2
作业
4；7。
章节
名称
第六章配位滴定（4学时）
授课
方式
理论课（√）；实验课（）；实习（）
教学
时数
4
教学
目的
及
要求
掌握EDTA滴定的基本原理、副反应系数、条件稳定常数，络合滴定终点误差计算；掌握滴定条件和金属指示剂的选择；熟悉钙、镁、锌、铝等离子的测定方法。
教学
重点
与
难点
（1）配位平衡体系中有关基本概念和彼此间的关系。
（2）熟练掌握配位平衡中各种副反应系数的计算：
配位剂的酸效应系数；配位剂的共存离子效应系数；金属离子配位效应系数；熟练掌握配位条件稳定常数的意义和计算。
（3）掌握配位滴定法的基本原理和化学计量点时金属离子浓度的计算，了解影响滴定突跃范围的因素，掌握计算配位滴定终点误差的方法和正确判断能否被准确滴定。
（4）熟悉指示剂的作用原理和选择金属指示剂的依据。
（5）熟悉提高配位滴定选择性的方法，掌握滴定的方式及其应用和结果计算。
教学内容提要
时间分配
一、概述
1．基本概念
配位滴定法：
也称络合滴定法，它是以配位反应为基础的滴定分析方法。
主要用于金属离子的测定。
2．配位滴定反应的基本要求
目前常用的配位滴定就是指以EDTA为络合剂的滴定分析。
二、基本原理
（一）配位平衡
1．稳定常数和积累稳定常数
（1）ML型（1：
1）
M+Y⇌MY
反应的平衡常数表达式为：
（2）MLn型配合物的逐级稳定常数Kn和累积稳定常数β
2．副反应系数
在配位反应中，把被测金属离子M与EDTA之间的配位反应称为主反应，而把酸度的影响、其它配位剂和干扰离子等的反应都成为副反应。
✧EDTA的酸效应系数αY（H）
由于H+的存在，在H+和Y之间发生副反应，使Y参加主反应能力降低的现象称为酸效应。
酸效应的大小用酸效应系数来衡量。
✧配位应系数αY（N）
金属离子M的副反应系数αM（配位效应系数）
由于其他配位剂L的存在使金属离子与EDTA主反应的能力下降的现象称为配位效应。
配位效应的大小用金属离子的配位效应系数αM（L）表示。
（3）配合物的MY的副反应（可以忽略不计。
）
3．条件稳定常数
在一定条件下，校正了各种副反应的影响后生成配合物的实际稳定常数称为条件稳定常数K′MY。
（二）配位滴定曲线
1.滴定曲线
在配位滴定中，随着滴定剂EDTA的加入，金属离子浓度逐渐减小，在化学计量点附近发生突变，产生滴定突跃。
由滴定剂的加入量与对应的pM′作图，也可以画出滴定曲线。
2.影响滴定突跃大小的因素
（1被测金属离子和滴定剂的浓度越大，突跃范围越大；
（2Ｍ和Ｙ发生的副反应越多，K′MY越小，则突越范围越小．
4．金属指示剂
（1）金属指示剂的作用原理
终点前：
M+In=MIn
溶液颜色B色
终点时：
MIn＋Y=MY+In
溶液颜色A色
（2）金属指示剂必须具备的条件：
①金属指示剂与金属离子生成的配合物MIn的颜色应与指示剂In本身的颜色有明显区别，终点变色明显。
②显色反应要灵敏、迅速，有良好的变色可逆性
③显色配合物MIn的稳定性要适当。
一般要求K'MY/K'MIn>102。
④金属离子指示剂应比较稳定，便于储存和使用。
（3）常用金属指示剂
铬黑T简称EBT或BT；钙指示剂（又称钙羧酸指示剂）简称NN；二甲酚橙简称XO；PAN
要根据测定样品的情况和要求，选择不同的指示剂。
5．能否准确滴定的判据
通常将lgCK'MY≥6作为能准确滴定能够的条件。
即当CM在10－2mol/L左右时，条件稳定常数K'MY≥8，才能用配位滴定准确测定金属离子。
4
三、滴定条件的选择
提高配位滴定选择性，可以通过控制酸度和使用掩蔽剂的方法。
选择滴定条件就是控制滴定条件使在此条件下的条件稳定常数在108数量级，即满足lgK'MY≥8。
1．酸度的选择
最高酸度或最低pH值：
lgαY（H）=lgKMY－8，lgαY（H）对应的酸度；
最低酸度：
金属离子开始生成氢氧化物沉淀时的酸度，可以通过溶度积计算出pOH后得到。
滴定的最适宜酸度范围：
最高酸度和最低酸度之间的范围，在此范围内进行滴定，滴定误差≤±0.1％。
最佳酸度：
用指示剂指示终点时，在最适宜酸度范围内，当pMt=pMsp时对应的酸度。
由于溶液的酸度影响金属离子的条件稳定常数，所以调节适宜的酸度，可以提高配位滴定的选择性。
2．掩蔽剂的选择
如果金属离子M和N的稳定常数比较接近，就不能用控制酸度的方法进行分别滴定。
此时，可以用加入适当的掩蔽剂，使它与干扰金属离子发生反应，而不与被测离子反应，可以大大降低干扰离子的浓度，从而消除干扰。
常用的掩蔽方法有配位掩蔽法、沉淀掩蔽法和氧化还原掩蔽法。
配位掩蔽法是利用配位反应降低或消除干扰离子的方法，是最常用的掩蔽方法。
四、滴定方式与示例（自学）
作业
2；5；7；9。
章节
名称
第七章氧化还原滴定法（4学时）
授课
方式
理论课（√）；实验课（）；实习（）
教学
时数
4
教学
目的
及
要求
掌握氧化还原滴定法的基本原理，重要的滴定反应，氧化还原反应进行程度的计算及条件电位的概念和影响条件电位的因素和有关计算；掌握碘量法有关原理，溶液配制和标定，指示剂的选择、应用等；掌握各种氧化还原滴定法的定量计算。
了解其它氧化还原滴定法的原理、特点和应用等。
教学
重点
与
难点
1.明确氧化还原反应的实质，能运用能斯特方程式计算电极电位。
2.理解标准电极电位及条件电位的意义和它们的区别。
3.掌握影响滴定突跃范围大小的因素。
了解正确选择指示剂的依据。
熟悉并掌握高锰酸钾法、重铬酸钾法和碘量法的原理和操作方法。
4.学会用物质的量浓度计算氧化还原滴定分析结果的方法。
教学内容提要
时间分配
一、Nernst方程与氧化还原平衡
1．Nernst方程
能斯特（Nernst）方程式：
2．条件电极电位
在实际工作中，通常只知道氧化形和还原形的浓度。
当溶液的离子强度较大时，则需要对浓度进行校正。
此外，氧化形和还原形在溶液中常发生副反应，如：
酸效应、配位效应和沉淀的生成等，也会引起电位的改变。
当用分析浓度代替活度进行计算时，必须对上述各种因素进行校正，引入相应的活度系数和副反应系数。
则：
根据条件电位可以判断电对的实际氧化还原能力，在分析化学中更有实际意义
二、氧化还原滴定法原理
1．滴定曲线
从滴定曲线可以看出，影响氧化还原滴定电位突跃范围的主要因数是两电对的条件电位差。
2．指示剂
在氧化还原滴定法中，常用指示剂有三类：
（1）自身指示剂
例如：
KMnO4标准溶液
（2）特殊指示剂
例如：
淀粉指示剂。
淀粉溶液遇I3-产生深蓝色，反应非常灵敏，在5.0⨯10-6mol/LI3-溶液中也能呈现显著的蓝色。
反应具有可逆性。
用于直接碘量法和间接碘量法。
（3）氧化还原指示剂
本身是一种氧化剂或还原剂。
它的氧化形和还原形具有不同的颜色，在滴定中，因为被氧化或还原而发生颜色突变来指示滴定终点。
指示剂的变色范围是，
，理论变色点是ϕ0'。
选择指示剂的原则是：
指示剂颜色变化的范围应在滴定的电位突跃范围（化学计量点前后0.1％）之内，以保证终点误差不大于0.1％。
三、氧化还原滴定结果的计算
在氧化还原滴定结果的计算中，关键是正确确定被测物质与滴定剂间的化学计量关系，因此需要正确写出有关的滴定反应方程式。
四、氧化还原滴定法及其应用（以自学为主）
4
作业
5；8；9；14。
章节
名称
第八章电位分析法（3学时）
授课
方式
理论课（√）；实验课（）；实习（）
教学
时数
3
教学
目的
及
要求
1．掌握电位法的基本原理，测定pH值的原理和方法。
2．掌握电位滴定法原理和确定终点的方法及应用。
3．掌握永停滴定法的原理和方法。
了解离子选择电极的类型及应用。
教学
重点
与
难点
1．离子选择电极的基本原理
2．离子选择性电极的性能
3．离子选择电极测溶液中离子的浓度
4.电位滴定法
教学内容提要
时间分配
基本概念
1电化学分析
2化学电池
3可逆电极
4相界电位
5参比电极
6指示电极
7液接电位
8不对称电位
9离子选择电极
10电位法
知识点介绍
1.玻璃电极的基本原理：
玻璃电极的电位
与外部溶液H+活度的关系服从Nernst方程式。
2.玻璃电极的性能：
a.转换系数和线性范围b.不对称电位c.使用温度
3.pH测量中为了消除玻璃电极常数的不确定性产生的误差，需采用
两次测量法；为了消除残余液接电位引起的误差，选用的标准缓冲溶液的pH应和待测液的pH接近。
4.测量误差和注意事项：
5．离子选择电极的电极电位
式中，
和K为电极电位活度式和浓度式的电极常数；a代表活度；f代表活度系数；C代表分析浓度；
代表副反应系数；n代表响应离子电荷，响应离子为阳离子时取+号，为阴离子时取-号。
6．离子选择性电极的性能
（1）与Nernst方程式的符合性:
（2）选择性
（3）稳定性
（4）检测限：
（5）有效pH范围：
（6）响应速度
此外，离子选择电极还有内阻、不对称电位、温度系数、使用寿命等性能指标。
7．离子选择电极测溶液中离子的浓度
指示电极：
离子选择性电极
参比电极：
饱和甘汞电极
为保持电极常数K`不变，可采用两种方法：
a）若试样的基质组成基本固定并已知，可选用与样品基质相同的标准样，或配制人工合成基质来制备测量用的标准溶液。
b）若试样基质组成复杂，变动性大，使用总离子强度调节剂（Totalionstrengthadjustmentbuffer,TISAB）分别调节标准液和待测液，以维持溶液具有相同的活度系数和副反应系数。
3
a.两次测量法
要求：
电极响应严格符合Nerest关系式，且Ex-Es差值不能太小。
b.标准曲线法
配制不同浓度的标准溶液分别测E。
以Es~lgCs作图，测Ex，由标准曲线指出相应的Cx。
优点：
即使电极响应不完全符合Nerest关系式，也可得到满意的结果。
c.标准加入法
在试样基质组成复杂，变动性大，或没有基质相同的试样或人工合成基质利用时，宜采用标准加入法。
8．电位测量的准确度
9.根据Nernest方程式，指示电极的电位在滴定终点时将发生急剧变化，故电位滴定法由电极电位变化率最大点确定滴定终点，方法有E-V曲线法，△E/V-v曲线法和△2E/△V2-v曲线法及目测法。
10.电位滴定法具有客观可靠，准确度高，易于自动化，不受溶液有色，浑浊的限制等优点，特别适于没有合适指示剂的滴定反应，并常用于确定指示剂的变色终点或检查新方法的可靠性。
11.永停滴定法是重氮化滴定和KarlFischer测定微量水分的常用方法，其滴定曲线根据电流变化的特性可分为可逆电对滴定不可逆电对，不可逆电对滴定可逆电极对及可逆电对滴定可逆电对三种类型。
作业
1；5
章节
名称
第九章吸光光度法（3学时）
授课
方式
理论课（√）；实验课（）；实习（）
教学
时数
3
教学
目的
及
要求
1.了解吸收光谱和物质对光的吸收，显色反应的条件，测量条件的选择；
2.掌握朗波－比尔定律及分光光度法的测定原理和方法。
教学
重点
与
难点
重点:
溶液颜色与吸收光颜色的关系；朗波－比尔定律；分光光度法的测定原理和方法
难点:
朗波－比尔定律的应用
教学内容提要
时间分配
§9－1吸光光度法概述
吸光光度法的概念及分类，吸光光度法的特点及分析对象。
§9－1吸光光度法的基本原理
电磁波谱与可见光颜色，互补色光；溶液对光的选择吸收和溶液的颜色；吸收光谱曲线；朗伯－比耳定律。
显色反应和显色剂。
§9－3吸光光度法的测定原理、方法和仪器
吸光光度法的测定原理，测定方法；常用分光光度法和分光光度计（包括紫外-可见分光光度计）简介。
§9－4分光光度法应用示例
钼蓝法测
升级会员 