第1章定量分析概论精选PPT.ppt

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1、第1章定量分析概论第1页，此课件共42页哦二、分解二、分解固体试样固体试样:溶解溶解 熔融熔融 (坩埚坩埚)酸 加热 HCl,HNO3,H2SO4,HClO4,HF,混合酸碱 NaOH,KOH酸性 K2S2O7碱性 Na2CO3,NaOH,Na2O2 样样品品种种类类繁繁多多，组组成成不不同同，即即使使分分析析同同样样的的组组分分所所用用方方法法也也不不相同，具体步骤自然不同，但定量分析大体需要进行这样几个步骤：相同，具体步骤自然不同，但定量分析大体需要进行这样几个步骤：1-1 1-1 定量分析的过程定量分析的过程一、取样一、取样 制备分析试样关键是取样有代表性，固体试样经粉制备分析试样关键是

2、取样有代表性，固体试样经粉碎、过筛、缩分，得到少量分析试样，烘干去掉湿存水，保存于干燥器碎、过筛、缩分，得到少量分析试样，烘干去掉湿存水，保存于干燥器待称量。待称量。第2页，此课件共42页哦三、分离（消除干扰）三、分离（消除干扰）复杂样品分离复杂样品分离 分离的要求分离的要求其它消除干扰的方法：其它消除干扰的方法：掩蔽掩蔽第3页，此课件共42页哦四、测定四、测定 根根据据样样品品的的组组成成、待待测测组组分分的的性性质质、大大致致含含量量、和和对对分分析析结果准确度的要求选择合适的分析方法。结果准确度的要求选择合适的分析方法。手续简单、快速、准确、试剂便宜易得。手续简单、快速、准确、试剂便宜易

3、得。分析方法分析方法五、数据处理五、数据处理 用用数数理理统统计计方方法法处处理理平平行行测测定定的的结结果果，合合理理取取舍舍实实验验数数据，使结果得到最好的表达。据，使结果得到最好的表达。用用相相关关公公式式计计算算结结果果，分分析析结结果果通通常常用用待待测测组组分分的的含含量量表示。液体：表示。液体：mg/L，气体：，气体：mg/m3，固体：，固体：%第4页，此课件共42页哦有大小、有大小、正负正负分析的核心是准确的量的概念。凡是测量就有误分析的核心是准确的量的概念。凡是测量就有误差，减少测量误差是分析工作的重点之一。差，减少测量误差是分析工作的重点之一。1-2 1-2 误差的基本概念

4、误差的基本概念一、误差与偏差 1.误差误差 绝对误差：，当n 2时 有大小、有大小、正负（偏高、偏低）正负（偏高、偏低）第5页，此课件共42页哦真值：真值：1)纯物质的理论值纯物质的理论值 如纯如纯 NaCl 中中 Cl 的理论含量：的理论含量：2)标准参考物质证书上给出的数值标准参考物质证书上给出的数值3)有经验的人用可靠方法多次测定的平均值，确认有经验的人用可靠方法多次测定的平均值，确认 消除系统误差消除系统误差第6页，此课件共42页哦建立误差概念的意义：为估计真值建立误差概念的意义：为估计真值 分析天平的称量误差为分析天平的称量误差为 0.0001 g0.0001 g则则 在要求较高的分

5、析测定中常对测量值进行校正在要求较高的分析测定中常对测量值进行校正校正值校正值 C 第7页，此课件共42页哦例例测定测定BaCl22H2O试剂中试剂中 Ba 含量，结果含量，结果(%)分别分别为为 56.10,56.06,56.09,56.11,计算计算 E 和和 RE。第8页，此课件共42页哦例例称称无无水水碳碳酸酸钠钠1.3249 g,溶溶解解后后稀稀释释至至250 mL容容量量瓶瓶中中,称称量量后后天天平平零零点点变变至至 0.3 mg,已已知知容容量量瓶瓶的的校校正值为正值为 0.10 mL，计算质量和体积的真值。计算质量和体积的真值。解：解：质量质量 体积体积0.10第9页，此课件共

6、42页哦中位数：中位数：当测量值的个数为当测量值的个数为 n 时时n 为奇数：正中间的测量值为奇数：正中间的测量值n 为偶数：中间两测量值的平均值为偶数：中间两测量值的平均值算术平均值：算术平均值：2.偏差偏差第10页，此课件共42页哦偏差的表示：偏差的表示：（1）单次测定偏差）单次测定偏差xxxxdxdxdnn-=-=-=2211故故.第11页，此课件共42页哦（2）平均偏差）平均偏差（3）相对平均偏差）相对平均偏差（4）标准偏差）标准偏差（5）相对标准偏差）相对标准偏差（6）全距）全距S是表示偏差的最好方法，数学严格性高，可是表示偏差的最好方法，数学严格性高，可靠性大，能显示出较大的偏差靠

7、性大，能显示出较大的偏差第12页，此课件共42页哦 有两组数据：有两组数据：（1）2.9,2.9,3.0,3.1,3.1；（2）2.8,3.0,3.0,3.0,3.2。分别计算其分别计算其 ，和和 S。解：解：（2）（1）第13页，此课件共42页哦例例用光度法测定某样品中微量铁的含量，四次测定结果用光度法测定某样品中微量铁的含量，四次测定结果(%)分别分别为为0.21,0.23,0.24,0.25，试计算单次测定的平均偏差、相对平均偏差、标，试计算单次测定的平均偏差、相对平均偏差、标准偏差、相对标准偏差及全距。准偏差、相对标准偏差及全距。解：先求平均值解：先求平均值各次测定的偏差分别为各次测定

8、的偏差分别为平均偏差平均偏差第14页，此课件共42页哦相对平均偏差相对平均偏差标准偏差标准偏差相对标准偏差相对标准偏差全距全距第15页，此课件共42页哦二二.误差的分类误差的分类1系统误差系统误差：由某种固定原因造成的，使测定结果系由某种固定原因造成的，使测定结果系 统地偏高或偏低。可用校正的方法消除。统地偏高或偏低。可用校正的方法消除。性质：性质：（1）方向性）方向性 （2）可测性）可测性 系统误差的来源：系统误差的来源：（1）仪器误差）仪器误差（2）试剂误差）试剂误差（3）方法误差）方法误差（4）操作误差）操作误差 注意：过失或错误绝不能当误差对待注意：过失或错误绝不能当误差对待第16页，

9、此课件共42页哦2随机误差随机误差：由某些不固定的偶然因素造成的，使测定结果在由某些不固定的偶然因素造成的，使测定结果在 一定范围内波动，大小、一定范围内波动，大小、正负不定，难以找到原正负不定，难以找到原 因，无法测量。因，无法测量。性质：性质：（1）不确定性）不确定性 （2）不可避免性）不可避免性 从每次测量结果看无规律，但多次测量符合统计规律从每次测量结果看无规律，但多次测量符合统计规律第17页，此课件共42页哦1.准确度：准确度：表示测定结果与真值的接近程度，用误表示测定结果与真值的接近程度，用误 差表示。差表示。2.精密度：精密度：表示几次平行测定结果之间相互接近程表示几次平行测定结

10、果之间相互接近程 度，用偏差表示。度，用偏差表示。三三.准确度与精密度准确度与精密度A B C二者关系：二者关系：第18页，此课件共42页哦 精密度是保证准确度的前提（必要条件）精密度是保证准确度的前提（必要条件）精密度好，准确度不一定好，可能有系精密度好，准确度不一定好，可能有系统统误差存在误差存在 精密度不好，衡量准确度无意义精密度不好，衡量准确度无意义 在确定消除了系统误差的前提下，精密在确定消除了系统误差的前提下，精密度度可可表达准确度表达准确度 常量分析要求误差小于常量分析要求误差小于0.1 0.2%结论：结论：第19页，此课件共42页哦四四.提高分析准确度的方法提高分析准确度的方法

11、3消除系统误差消除系统误差:仪器校准，试剂提纯仪器校准，试剂提纯 检查方法：检查方法：空白试验：空白试验：检查蒸馏水、试剂、器皿，不加试样测定检查蒸馏水、试剂、器皿，不加试样测定 对照试验：对照试验：判断方法是否有系统误差，标准样品、其判断方法是否有系统误差，标准样品、其 他方法他方法(经典经典)，不同人、实验室对照，不同人、实验室对照 回收试验：回收试验：试样组成不清时，加入已知量试样组成不清时，加入已知量的待测组分的待测组分1.选择合适的分析方法选择合适的分析方法 化学分析法化学分析法:准确度高准确度高,常量组分。常量组分。仪器分析法仪器分析法:灵敏度高灵敏度高,微量组分。微量组分。2减小

12、测量误差减小测量误差 4增加平行测定次数：增加平行测定次数：2 4 次次第20页，此课件共42页哦若测量值为若测量值为A、B、C，绝对误差为，绝对误差为 则相对误差为：则相对误差为：1.系统误差的传递公式系统误差的传递公式(2)(2)乘除法乘除法 五五.误差的传递误差的传递(1)(1)加减法加减法 第21页，此课件共42页哦2.随机误差的传递公式随机误差的传递公式 （2）乘除法）乘除法 （1）加减法）加减法 极值误差：极值误差：第22页，此课件共42页哦例例用用0.1250 mol/L(c2)HCl标准溶液标定标准溶液标定25.00 mL(V1)NaOH溶液的浓度，耗去溶液的浓度，耗去HCl

13、20.00 mL(V2)，已知移液管量取溶，已知移液管量取溶液的标准偏差为液的标准偏差为S1=0.02 mL，滴定管每次读数的标准偏差为，滴定管每次读数的标准偏差为S2=0.01 mL，计算，计算NaOH溶液的浓度。溶液的浓度。解：计算解：计算NaOH浓度浓度(c1)的公式为：的公式为：移液管体积移液管体积V1的标准偏差：的标准偏差：滴定管体积滴定管体积V2的标准偏差：的标准偏差：第23页，此课件共42页哦以上两项标准偏差传递至计算结果以上两项标准偏差传递至计算结果c1的标准偏差为：的标准偏差为：第24页，此课件共42页哦六六.有效数字有效数字 用用来来表表示示量量的的多多少少，同同时时反反映

14、映测测量量准准确确程程度度的的各各数数字字称称为为有效数字。有效数字。分析天平称分析天平称 0.5684g 样品样品,1确定有效数字的原则：确定有效数字的原则：最后结果最后结果只保留一位不确定的数字只保留一位不确定的数字 09 都是有效数字，但都是有效数字，但 0 作为定小数点位置时则不是作为定小数点位置时则不是 0.0053(二位二位)0.5300(四位四位)0.0503(三位三位)0.5030(四位四位)首位数字是首位数字是8、9时，可按多一位处理时，可按多一位处理第25页，此课件共42页哦 常数、系数等自然数的有效数字位数可认为没有限常数、系数等自然数的有效数字位数可认为没有限 制，如制

15、，如 、e 对数的有效数字位数由尾数决定对数的有效数字位数由尾数决定 pH=10.34(二位二位)pH=0.03(二位二位)pM=5.00(二位二位)M=1.0 10-5 不能因改变单位而改变有效数字的位数不能因改变单位而改变有效数字的位数 2.3 L=2.3 103 mL,20.3 L=2.03 104 mL 1.0 mL=0.0010 L第26页，此课件共42页哦 (1)四舍六入五成双：四舍六入五成双：凡凡 5 后还有数的一律进后还有数的一律进0.10574,0.10575,0.10576,0.10585,0.1058510.1057,0.1058,0.1058,0.1058,0.1059

16、 平平均均值值的的有有效效数数字字位位数数通通常常与与测测量量值值同同，当当 n 大大且且精精密密度度好好，可可多多保保留留一一位位；当当精精密密度度不不好好时时，应应舍舍到到平平均均值值标标准准偏偏差差能能影影响响到的那一位。到的那一位。如如56.09,56.33：=56.21 S=0.17=56.2 2修约修约规则规则(2)一次修约一次修约 13.4748 保留四位有效数字应为保留四位有效数字应为 13.47最终取最终取第27页，此课件共42页哦3.运算规则运算规则(1)加减法：以小数点后位数最少的数字为准加减法：以小数点后位数最少的数字为准(即绝对误即绝对误 差最大的为准差最大的为准)(

17、2)乘除法：以有效位数最少的数字为准乘除法：以有效位数最少的数字为准(即相对误差即相对误差 最大的为准最大的为准)5 2 9 .7 8 5 .2 2 4 .5 3 75 5 9 .5 1 7?0.10567.36 159.7 0.2568 2 1000=0.2417=0.242+第28页，此课件共42页哦利用计算器进行运算时，运算前可不修约，运算后再修约。利用计算器进行运算时，运算前可不修约，运算后再修约。有效数字的要求：有效数字的要求：(1)计算结果：计算结果：w 10%，保留四位有效数字保留四位有效数字 1 w 10%，保留三位有效数字，保留三位有效数字 (2)标准溶液浓度：标准溶液浓度：

18、保留保留四位有效数字四位有效数字 (3)各种误差、偏差：各种误差、偏差：保留保留1 2位有效数字位有效数字第29页，此课件共42页哦1-3 1-3 滴定分析概述滴定分析概述 X +T =P 被测组分被测组分 滴定剂滴定剂 产物产物特点：特点：(1)准确度高准确度高(误差误差 0.1%)；(2)适于常量分析；适于常量分析；(3)操作操作简便、快速、费用低简便、快速、费用低滴定：滴定：滴定剂从滴定管加到待测溶液的过程。滴定剂从滴定管加到待测溶液的过程。滴定剂：滴定剂：已知准确浓度的试剂。已知准确浓度的试剂。化学计量点：化学计量点：待测组分与滴定剂按滴定反应方程式的待测组分与滴定剂按滴定反应方程式的

19、化化 学计量关系反应完全时的那一点。学计量关系反应完全时的那一点。滴定终点：滴定终点：指示剂发生颜色变化的转变点。指示剂发生颜色变化的转变点。终点误差：终点误差：由终点与化学计量点不一致所引起的误差。由终点与化学计量点不一致所引起的误差。一、滴定分析法的基本概念一、滴定分析法的基本概念第30页，此课件共42页哦按化学反应类型分为四类按化学反应类型分为四类:1.酸碱滴定法酸碱滴定法:测各类酸碱的酸碱度和酸碱的含量。测各类酸碱的酸碱度和酸碱的含量。2.络合滴定法络合滴定法:测金属离子的含量。测金属离子的含量。3.氧化还原滴定法氧化还原滴定法:测具有氧化还原性的物质。测具有氧化还原性的物质。4.沉淀

20、滴定法沉淀滴定法:测卤素和银。测卤素和银。二、滴定分析的类型二、滴定分析的类型三、滴定分析对反应的要求三、滴定分析对反应的要求1.反应定量进行：反应进行的程度达反应定量进行：反应进行的程度达 99.9%以上以上2.反应速度快反应速度快3.有适当的指示剂有适当的指示剂第31页，此课件共42页哦1.标标准溶液准溶液:已知准确浓度的溶液。直接配制或用基准物质标定。已知准确浓度的溶液。直接配制或用基准物质标定。浓度表示：浓度表示：物质物质的量浓度，用的量浓度，用c表示，单位表示，单位mol/L。滴定度：滴定度：1mL滴定剂相当于被测物质的质量滴定剂相当于被测物质的质量(克克)。用用T表示，单位表示，单

21、位g/mL。对于滴定反应对于滴定反应 x X +t T =p P T与与c的关系为的关系为 2.基准物质：基准物质：能直接配制或用来标定标准溶液的物质。能直接配制或用来标定标准溶液的物质。要求：要求：(1)组成与化学式相符；组成与化学式相符；(2)纯度高；纯度高；(3)稳定；稳定；(4)摩尔质量大。摩尔质量大。四、标准溶液与基准物质四、标准溶液与基准物质第32页，此课件共42页哦1.直接滴定法直接滴定法 凡满足滴定反应三点要求的，如：2H+Na2 CO3=H2O+CO2+2Na+Zn 2+H2Y2-=ZnY+2H+Cr2O7 2-+6Fe2+14 H+=2Cr 3+6Fe3+7 H2OAg+C

22、l-=AgCl五、滴定方式五、滴定方式第33页，此课件共42页哦2.返滴定法返滴定法 反应速度慢或样品是固体、气体(g)2NH3+H2SO4(过量）=2NH4+SO4 2-H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O(l)Al 3+H2Y2-(过量）=AlY+2H+H2Y2-+Cu 2+=CuY+2H+(s)CaCO3+2HCl(过量)=CaCl2+CO2+H2O HCl+NaOH=NaCl+H2O第34页，此课件共42页哦3.置换滴定法置换滴定法 有些氧化反应不是定量进行或没有合适指示剂 Cr2O7 2-+6 I-+14 H+=2Cr 3+3 I2+7 H2OI 2+2S2O3 2-=2

23、I-+S4O6 2-4.间接间接滴定法滴定法 不能与滴定剂发生反应的物质Ca2+C2O4 2-=CaC2O4 Ca2+C2O4 2-5C2O42-+2MnO4-+16H+=2Mn2+10CO2+8 H2OH+第35页，此课件共42页哦一、分析化学中常用物理量和单位一、分析化学中常用物理量和单位物理量单 位名称符号名称符号体积V立方米(升)m3 (L)质量m千克kg物质的量n摩尔mol摩尔质量M千克每摩尔kg/mol物质的量浓度c摩尔每立方米(摩尔每升)mol/m3(mol/L)质量分数w1-4 1-4 分析化学中的法定计量单位分析化学中的法定计量单位第36页，此课件共42页哦物质物质B的物质的

24、量的物质的量 NB：系统中单元：系统中单元B的数目，的数目，L：阿佛加德罗常数：阿佛加德罗常数单元单元(基本单元基本单元)：可以是分子、原子、离子、电子及其：可以是分子、原子、离子、电子及其 他粒子或是这些粒子的特定组合。他粒子或是这些粒子的特定组合。特定组合可以是已知客观存在的，也可以是根据需要拟定存在的独特定组合可以是已知客观存在的，也可以是根据需要拟定存在的独立单元或非整数粒子的组合。立单元或非整数粒子的组合。如如H，H2，。分别记为分别记为n(H)，n(H2)，n()，n(）。）。1.物质的量物质的量 第37页，此课件共42页哦2.摩尔质量摩尔质量 单位：单位：g/mol单位：单位：m

25、ol/L则则3.物质的量浓度物质的量浓度若若故故第38页，此课件共42页哦1.按化学计量关系按化学计量关系二、滴定分析的计算二、滴定分析的计算2.等物质的量反应规则等物质的量反应规则 x X+t T=p P+q Q 选选 x X、t T、p P、q Q 这些特定组合为基本单元这些特定组合为基本单元 则则 n(x X)=n(t T)=n(p P)=n(q Q)第39页，此课件共42页哦待测组分的含量用质量分数待测组分的含量用质量分数 w 表示表示 3.含量计算含量计算第40页，此课件共42页哦例例称无水称无水Na2CO3 1.2587 g 溶于溶于250 mL容量瓶中，取容量瓶中，取25 mL 用用 HCl 滴定，消耗滴定，消耗 23.63 mL。计算。计算 HCl 浓度。浓度。解：解：2HCl+Na2CO3=2NaCl+CO2+H2O第41页，此课件共42页哦例例称称1.000 g铁铁矿矿溶溶解解后后还还原原为为Fe2+，在在H2SO4介介质质中中用用0.02158 mol/L KMnO4滴定，消耗滴定，消耗20.64 mL，求，求 wFe，。解：解：5Fe2+MnO4-+8H+=5Fe3+Mn2+4H2O第42页，此课件共42页哦