定量分析化学基础教案.docx

1、定量分析化学基础教案 第五章 定量分析化学基础课时目标【知识教学目标】1、掌握定量分析方法的分类、定量分析的一般程序和分析结果的表示；有效数字意义、正确记录结果、数字修约和运算；滴定分析基本条件、滴定液浓度表示及其有关计算；定量分析反应、有关物质的化学计量关系和滴定分析计算。2、熟悉定量分析误差来源、表示方法、准确度与精密度关系，误差减免方法；滴定分析法特点、主要方法、滴定方式和常见的基准物质。可疑值取舍。【能力培养目标】1、 学会分析计算分析数据的各种误差和偏差，能正确表达和评价分析结果；能分析产生误差原因，减少测量误差。2、能根据器皿的精确度记录有效数字和运算。3、能学会正确使用电子天平和

2、各种容量分析仪器。4、熟悉滴定操作技术，学会对可疑值的正确取舍。重点和难点浓度表示、换算和渗透压教学方法讲授法、案例解析法、演示法、讨论法课时数5教具多媒体、实验演示参考资料1谢庆娟主编.分析化学.北京：人民卫生出版社.20032. 李发美主编.分析化学.第5版.北京：人民卫生出版社.20033. 中国药典2005版 4.武汉大学等.分析化学（第四版），高等教育出版社，2000 5.汪尔康主编.21世纪的分析化学，科学出版社，19996. 金钦汉译.仪器分析原理, 第二版,上海科技出版社, 19987. 方惠群、史坚、倪君蒂.仪器分析原理,南京大学出版社，1994 8. 邓勃、宁永成、刘密新.

3、仪器分析,清华大学出版社，1991本章教学体会本章是首次接触分析化学知识。要在一开始就严格要求学生，注重实验态度、实验能力的培养。每一个要点知识要做到教师先示范，学生在操作，最后有点评三个环节，结合多媒体和演示法讲解知识和内容。第五章 定量分析化学基础第一节 定量分析概述提问：什么是分析？ 常见的分析：股市分析？经济分析？把一件事情、一种现象、一个概念分解成简单的组成部分，找出各部分的本质属性和彼此之间的关系。 目的：解决问题 股市升？降？经济发展？衰退？ 什么是化学？无机化学？有机化学？（复习知识背景）化学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质、变化及变化规律的科学。引入分析化学的定

4、义分析化学(analytical chemistry)是研究物质化学组成的分析方法、有关理论和技术的一门学科。主要内容： 定性分析： 鉴定物质由哪些元素、原子或离子、原子团、官能团或化合物组成分析化学 定量分析：测定试样中各组分的相对含量 结构分析：确定物质的分子结构作用：作为一种检测手段，在各个领域中有着十分重要的作用。它不仅对化学本身的发展起着重大的作用，而且对国民经济、科学研究、医药、卫生、学校教育等方面都起着十分重要的作用。在中医药卫生事业中，分析化学则起着更加重要的作用。如中药的开发与鉴定、中草药中有效成分的研究，病因调查、临床检验、环境分析、三废处理等，都需要应用分析化学的理论知识

5、和应用技术。一 分析方法的分类（一） 根据试样用量的多少或含量多少分类 根据试样用量的多少分类 分析方法 样品的质量样品的使用体积常量分析半微量分析微量分析超微量分析0.1g0.10.01 g100.1mg0.1mg10ml101ml10.01ml0.01ml根据被测组分的含量百分比分类分析方法常量组分分析微量组分分析痕量组分分析组分含量1%0.01% 1%0.01%（二） 依据物质的性质和操作方法不同分类 一、依据物质的性质和操作方法不同分类（一）化学分析法定义：化学分析(chemical analysis)是以物质的化学性质为基础的分析方法，历史 悠久，所以又称经典分析法，是分析化学的基础

6、。 基础 可以强调基础的重要性 万丈高楼平地起 分类 定性分析化学分析法 滴定分析 定量分析 质量分析nC + mR = CnRmX V W1滴定分析法 依据与被测组分反应的试剂R（通常称滴定液）的浓度和所消耗的体积求得组分C的含量，这种方法称为滴定分析法。滴定分析法主要有：酸碱滴定法；氧化还原滴定法；配位滴定法；沉淀滴定法等。2质量分析法 通过称量得到生成物CnRm的质量，从而求算组分C的含量，这种方法属于质量分析法。质量分析法主要有：挥发法；萃取法；沉淀法。（二）仪器分析法 仪器分析法又称物理和物理化学分析法。根据物质的物理性质： 相对密度 定性 相变温度 折射率 与组分关系来完成 定量

7、旋光度 色谱光谱（等） 结构分析仪器分析法特点：灵敏、快速、准确分类：1色谱分析法 2光学分析法 3电化学分析法 4质谱法化学分析是仪器分析的基础，仪器分析离不开必要的化学分析步骤，二者相辅相成，各有用途。例如：市场买菜时不能用分析天平，也不能用只用手来感觉重量。例行分析：例行分析是指一般化验室日常生产中的分析仲裁分析：是指不同单位对分析结果有争议时请权威单位进行裁判的分析可以以市场买菜为例。分析化学的内容十分丰富，分析方法很多，其主要方法归纳如下：二、 定量分析的一般程序（一）取样根据分析对象是气体、液体、或固体，采用不同的取样方法。在取样过程中，最重要的一点是要使分析试样具有代表性。（二）

8、预处理定量化学分析一般采用湿法分析，通常要求将干燥好的试样分解后转移入溶液中，然后进行分离及测定。（三）测定根据待测组分的性质、含量和对分析结果准确度的要求，选择合适的分析方法。根据方法的灵敏度、选择性及适用范围等来正确选择适合的分析方法。当试样共存组分对待测组分的测定有干扰时，常用掩蔽剂消除干扰，而无合适的掩蔽方法时，必须进行分离。一般实际工作中要平行测定34次（四）分析结果计算和评价 根据分析过程中有关反应的计量关系及分析测量所得数据，计算试样中待测组分的含量。对于测定结果及误差分布情况，应用统计学方法进行评价。补充：分析化学发展趋势分析化学的发展经历了三次飞跃：第一次是在二十世纪初，建立

9、了分析化学的基础理论，使分析化学从一种技术变为一门科学；第二次是随着物理学、电子学、原子能科学技术的发展，并将这些科学技术应用于分析化学，改变了经典的以化学分析为主的局面，使快速、灵敏的仪器分析得到蓬勃发展；第三次飞跃的特点是：从分析的手段看，是在应用光、声、电、热、磁等现象的基础上，近一步采用计算机科学、生物学等学科的新成就，对组分进行纵深分析；当前，分析化学正处在第三次飞跃。小结（题目）：1常量分析的称样量是指在A0.1g以上 B1g以上 C0.0010.01g D0.000010.0001g E0.010.1g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定量分析的目的是通

10、过实验确定试样中被测组分的准确含量，因此要求测定的结果达到一定的准确度。误差是测量值与真实值的差值。误差是客观存在的，是难以避免的。 （一） 系统误差固定因素所引起的误差。特点：单向性、误差的大小、正负是可以测定和估计的可测定和估计的，并且可以设法减小或加以校正。 方法误差：如指示剂选择不当系统误差 仪器或试剂误差：如仪器未校正 操作误差：如滴定管读数偏高或偏低（二）偶然误差难以控制或无法避免的偶然因素造成的误差。 如测量时温度、湿度、气压的微小变化等。 特点：偶然误差的大小、正负都不固定，较难预测和控制的。因此，不能用加校正值的方法减免。 偶然误差的出现服从统计规律：大小相等的正、负误差出现

11、的概率相等；小误差出现的概率大，大误差出现的概率小 减小偶然误差方法：适当地增加平行测定次数，取平均值表示测定结果。注：溶液溅失、加错试剂、读错刻度、记录和计算错误等。这些纯属错误，不属于误差范畴。二、 准确度与精密度（一）定义及关系准确度(accuracy)是指分析结果与真实值接近的程度。准确度的高低通常用误差(error)来表示。绝对误差(E) 测量值(X)真实值() 绝对误差(E)真 实 值()相对误差(RE) 100 两份样品称量的绝对误差相等，但相对误差不一定相等。在分析工作中，分析结果的准确度常用相对误差表示。精密度(precision)是指在相同条件下对同一试样多次测定，各测定结

12、果相互接近的程度。精密度的高低常用偏差(deviation)表示1绝对偏差(d) 表示各单个测量值(Xi)与平均值（)之差。d =Xi d值有正、有负。2平均偏差() 表示各单个偏差绝对值的平均值。 式中n表示测量次数。应当注意，平均偏差均为正值。3相对平均偏差() 表示平均偏差占测量平均值的百分率。=4标准偏差(S) 准确度表示测量结果的准确性，精密度表示测量结果的重现性。系统误差是定量分析中误差的主要来源，它影响分析结果的准确度；偶然误差影响分析结果的精密度。 精密度高，准确度不一定高，因为可能存在较大的系统误差，但准确度高一定要求精密度高，若精密度低，说明偶然误差大。差分两种度有一双误则

13、不准偏则不精精而不准系统有误准却不精偶然致偏精而又准方为可靠（二）误差与偏差 公式两误差五偏差误对真偏对均绝对减相对除平均n标准n-1相对准标准好三、提高分析结果准确度的方法 (一)选择合理的分析方法(二)减小测量误差(三)减小偶然误差的影响(四)减小测量中的系统误差1对照试验、2空白试验、3校准仪器、4回收试验四、 有效数字及其运算规则 （一）有效数字定义：分析工作中能测量到的具有实际意义的数字，其位数包括所有的准确数字和最后一位可疑数字。有效数字不仅能表示数值的大小，还可以反映测量的精确程度。数字中的“0”有双重意义。若作为普通数字使用，它就是有效数字，若作为定位用，则不是有效数字。例如：

14、 3.0007g、20.105 五位有效数字 0.6000g、5.02810-12 四位有效数字 0.0430g、1.8610 9 三位有效数字 0.0062g、0.30 两位有效数字 0.5g、0.04 一位有效数字 pH、pK等对数值，它们的有效数字的位数仅取决于小数部分数字的位数，例如，pH=12.68，即H+=2.11013mol/L，其有效数字只有两位，而不是四位。 变换单位时，有效数字的位数必须保持不变。例如，lO.00ml应写成0.01000L（二） 修约及运算规则1记录规则 在记录测量数据时，只允许保留一位可疑数字。 2修约规则 (1)四舍六入五留双 (2)禁止分次修约3运算规

15、则(1)加减法：几个数据相加或相减时，它们的和或差的有效数字的保留位数，应以小数点后位数最少的数据为依据。(2)乘除法：几个数相乘或相除时，它们的积或商的有效数字位数的保留，应以有效数字位数最少的数据为依据。有效数字在定量分析中的应用1用于正确记录原始数据2用于正确称取试剂的用量和选择适当的测量仪器3用于正确表示分析结果习题练习 1、下列是四位有效数字的是 A1.1050 B0.100 C0.5000 D0.0050 EpH =12.002、将下列数据修约成四位有效数字。(1)53.6424 (2)0.78865 (3)4.132610-7 (4)8.32251 (5)10.0654 (6)0

16、.386550 (7)26.635 (8)108.345五、 可疑值的取舍（一）Q检验法 Q计 =如果Q计Q表，将可疑值舍去（二）G检验法 G计 =如果G计G表，将可疑值舍去第三节 滴定分析法概论滴定分析法是定量分析中重要方法之一，主要有酸碱滴定法、沉淀滴定法、配位滴定法、氧化还原滴定法及非水溶液滴定法等。一、 滴定分析法的基本概念和主要方法（一）基本概念滴定分析法又称容量分析法。是将一种已知准确浓度的试剂溶液即滴定液、也称标准溶液，从滴定管中滴加到被测物质溶液中，直到所加的滴定液与被测物质按化学计量关系定量反应完全，然后根据所用滴定液的浓度和体积求得被测组分含量的分析方法。滴定：将滴定液从滴

17、定管中滴加到被测物质溶液中的操作过程.计量点：当滴定液与被测物质按化学计量关系定量反应完全时，反应达到化学计量点滴定终点：指示剂颜色发生改变的转变点滴定误差(终点误差)：由于指示剂并不完全在计量点时变色，所以滴定终点和计量点之间存在误差减小终点误差的方法：1. 应选择合适的指示剂 2. 控制好滴定速度，一般是先快后慢滴定分析法对滴定反应的要求用于滴定分析具备的条件：1待测物质中不能有杂质干扰滴定反应 2反应必须迅速完成 3反应必须能定量完成 4有适当简便的方法确定化学计量点（二）主要方法 1酸碱滴定法 利用质子传递反应作为基础 2氧化还原滴定法 是利用氧化还原反应进行碘量法和高锰酸钾法的基本反

18、应是：3配位（络合）滴定法 是利用配位反应作为基础式中M代表金属离子，Y代表EDTA配位剂。4沉淀滴定法 是利用沉淀反应作为基础5非水溶液滴定法 是在非水溶液（介质）中进行的滴定分析方法二、 滴定分析法对化学反应的要求和滴定方式（一）直接滴定法能够满足滴定分析要求的化学反应，都可以用滴定液直接滴定待测物质，这类滴定方式称为直接滴定法。如用HCl滴定液测定硼砂含量，用EDTA滴定液滴定Ca2+等均属于直接滴定法。特点：方便、快速，引入误差的因素少（二）返滴定法用于反应较慢或反应物难溶于水，加入滴定液不能立即定量完成或没有适当指示剂的化学反应。此时可先在待测物质溶液中加入准确过量的滴定液，加快反应

19、速度，待反应定量完成后再用另一种滴定液滴定上述剩余的滴定液，这种滴定方法称为返滴定法（也称回滴法或剩余量滴定法）。如固体碳酸钙的测定：（三）置换滴定法当待测组分不能与滴定液直接反应或不按确定的反应式进行（伴有副反应）时，可以不直接滴定待测物质，而先用适当试剂与待测物质反应，使之定量置换出一种能被直接滴定的物质，然后再用适当的滴定液滴定此生成物，这种滴定方式称为置换滴定法。（四）间接滴定法当被测物质不能与滴定液直接反应时，可将试样通过一定的化学反应后制得新的产物，再用适当的滴定液滴定，这种滴定方式称为间接滴定法。如：测定试样中Ca2+的含量三、 滴定液（一）配制滴定液的配制与浓度的标定则需要选用

20、基准物质。基准物质必须具备下列条件：纯度高 在空气中稳定 具有较大的摩尔质量 物质的化学组成应与化学式完全相符凡符合上述条件的物质，都可用来直接配制和标定滴定液，称为基准物质，或称基准试剂。溶液配制方法1 直接法 准确称量一定质量的基准物质，用蒸馏水溶解后转移到一定容积的量瓶中，稀释至刻度，摇匀。2 间接法 凡不符合基准物质条件的试剂，可先配制成近似所需浓度的溶液，再用基准物质溶液或能与其发生定量反应的滴定液进行滴定，求其准确浓度，这种通过滴定来确定准确浓度的操作称为“标定”。标定方法：1用基准物质进行标定（1）多次称量法：精密称取基准物质34份（2）移液管法：精密称取一份基准物质2用滴定液比

21、较法标定用滴定液来测定待标定溶液准确浓度的操作称为比较法标定。该法简便易行，但不如基准物质标定法准确。（二）浓度表示1物质的量浓度 是指单位体积溶液中所含溶质B的物质的量 2滴定度（titer） 是指每毫升滴定液中所含溶质的质量（g/ml），用TB表示。如THCl=0.003600g/ml时,表示1ml盐酸溶液当中含有0.003600g盐酸。一毫升滴定液相当于被测物质的克数，用TT/A表示，T为滴定液的溶质，A为被测物质。mA=T T/AV T 四、 滴定分析计算（一）滴定反应物的计量关系滴定分析计算的依据 tT + aA P（滴定液T） （待测液A） （生成物）当滴定到达化学计量点时，t m

22、olT和a molA恰好完全反应，即nT ：nA = t ：a 或 物质的量浓度、体积与物质的量的关系物质的质量与物质的量的关系物质的量浓度与滴定度的之间的换算待测物质百分含量的计算（二）滴定分析计算示例【本章小节】滴定分析仪器的使用方法和注意事项一、 容量仪器的洗涤方法二、 容量仪器的使用和注意事项三、 容量器皿的校准实验课示范并讲解几种滴定法比较滴定类型酸碱滴定法非水溶液酸碱滴定法配位滴定法定义滴定液0.1mol/LHCl、0.1mol/LNaOH0.1mol/LHClO40.1mol/LCH3ONa0.01mol/L EDTA0.1mol/L ZnSO4反应原理H+OH-H2OHA+BB

23、H+A-M+YMY反应条件CKa10-8或CKb10-8无水，所用溶剂对试样溶解度大、能增大试样的酸碱性反应必须迅速、定量、完全，生成的配合物是可溶的，有适当方法指示计量点。指示剂甲基红、酚酞等酸碱指示剂结晶紫、百里酚蓝等EBT、XO、NN等金属指示剂终点颜色变化指示剂的种类不同、滴定程序不同，颜色变化不同。指示剂的种类不同、滴定程序不同，颜色变化不同。红色兰色滴定液标定注意事项间接法配制，NaOH滴定液先要配制饱和溶液、再用新沸至冷的纯化水稀释。用基准Na2CO3标定HCl，用基准邻二甲酸氢钾标定NaOH。间接法配制，加计算量醋酐脱水、醋酐不能直接加到高氯酸中，必要时进行温度校正，配制CH3Ona时要在冰浴中进行，用邻苯二甲酸氢钾标定HclO4，用苯甲酸标定甲醇钠。滴定液应储存在聚乙烯瓶中，用金属锌或基准氧化锌标定。应用直接法测定CKa10-8的酸性物质或CKb10-8的碱性物质，间接法测定不溶性的碳酸盐、氧化物以及铵盐和极弱的酸碱性物质等用HclO4可测定有机弱碱、有机酸的碱金属盐、有机碱的氢卤酸盐、有机酸盐，用CH3Ona可测定羧酸类、酚类、蟥酰胺类。直接法测定金属盐类，间接法测定SO42-等。