分析化學課件之——3-PPT課件

1、第5、6課時教學要求 教學重點 教學難點 課后作業(yè) 教學內容第5,6學時教學內容分析的反應條件33標準溶液 34標準溶液濃度表示方法 32滴定分析的分類與滴定35滴定分析結果的計算 31滴定分析概述第三章滴定分析教學要求 一、掌握滴定分析的有關概念，如化學計量點，標準溶液，基準物質，標定，比較，滴定度等。二、掌握滴定分析中常用的滴定方式，標準溶液的配制，標定及濃度的表示方法；用反應式中系數(shù)比的關系（物質的量之比）解決滴定分析中的有關量值計算。教學要求 三、掌握試樣或基準物質稱取量的計算，標準溶液濃度的計算，各種滴定分析結果的計算；分布系數(shù)，副反應系數(shù)，電荷平衡和質量平衡的含義及化學平衡系統(tǒng)處處

2、理的基本方法。四、熟悉滴定分析的特點及其分類方法，滴定分析的化學反應必須具備的條件。教學重點及難點 教學重點： 教學難點 ：一標準溶液與標準溶液的濃度表示 兩個反應式以上找出與的關系 二與的關系 三，滴定分析結果的計算公式 注：關鍵在于找出與之間的關系 問題：1. 為什么適當增加測定次數(shù)可以減小偶然誤差？2.平均值的置信區(qū)間定義？采用何種方法可使測定值更接近真值？3.實驗中測得的偏差較大的數(shù)據(jù)稱為什么？如何處理？說明判定原則。4. t 檢驗法和F 檢驗法用來檢驗什么？5. 有效數(shù)字定義？如何正確地記錄實驗數(shù)據(jù)? 這類數(shù)值的位數(shù)反映測量的精確程度，這類數(shù)字稱為有效數(shù)字。在有效數(shù)字中的最后一位數(shù)字

3、，通常為估計值，不準確，有1個單位的誤差。5.有關有效數(shù)字的討論在實驗過程中通常會遇到以下兩類數(shù)字（1）非測量值 如測定次數(shù)；倍數(shù)；系數(shù)；分數(shù)；常數(shù)() 有效數(shù)字位數(shù)可看作無限多位。（2）測量值或與測量值有關的計算值例: 結果 絕對偏差 相對偏差 有效數(shù)字位數(shù)0.51800 0.00001 0.002% 50.5180 0.0001 0.02% 40.518 0.001 0.2% 3（3）數(shù)據(jù)中“0”的作用：在數(shù)字中間和數(shù)字后面的“0”為有效數(shù)字。 如 0.4080； 4位有效數(shù)字 4.080 101在數(shù)字前面的“0”不是有效數(shù)字，只起定位的作用。如 0.00546； 3位有效數(shù)字 5.46

4、1032.4.2 修約規(guī)則數(shù)據(jù)修約規(guī)則可參閱GB8170-87。1. 為什么要對實驗數(shù)據(jù)進行修約？使實驗數(shù)據(jù)能正確表達實驗的準確度，舍去多余的數(shù)字。2. 修約規(guī)則：“四舍六入五留雙”（1）當多余尾數(shù)4時舍去尾數(shù)，6時進位。（2）尾數(shù)正好是5時分兩種情況：a.若5后數(shù)字不為0，一律進位， 如：0.1067534 （進位）b.若5后無數(shù)或為0，則5前是奇數(shù)時將5進位，5前是偶數(shù)時把5舍棄，簡稱“奇進偶舍”。如：0.43715（進位）； 0.43725（舍去）3.示例與討論如連續(xù)修約則為 2.3457 2.346 2.35 2.4 不對。15.02（1）示例：保留四位有效數(shù)字，修約：14.24421

5、4.2426.486326.4915.025(0)15.0315.075(0)15.0815.0251（2）一次修約到位，不能連續(xù)多次的修約如 2.3457修約到兩位，應為2.3，2.4.3 運算規(guī)則0.0012 6 . 7 0 9 1 幾個數(shù)相加減時，其和或差的有效數(shù)字的位數(shù)取決于絕對誤差最大的數(shù)據(jù)的位數(shù)（小數(shù)點后位數(shù)最少的）1. 加減法運算例：0 . 0 1 2 12 5 . 6 41 . 0 5 7絕對誤差： 0.00010.012 6 . 7 12. 乘除法運算 通常在計算時可采用先運算再修約。 或采用安全數(shù)字法運算。即：將參與運算的各數(shù)的有效數(shù)字位數(shù)修約到比該數(shù)應有的有效數(shù)字位數(shù)多一

6、位(多取的數(shù)字稱為安全數(shù)字)，再進行運算。 幾個數(shù)相乘除時，積或商有效數(shù)字的位數(shù)取決于相對誤差最大的數(shù)的位數(shù)（有效數(shù)字最少的）。 0.0325 (0.0001 / 0.0325) 100% = 0.3% 5.103 (0.001 / 5.103) 100% = 0.02% 60.064 (0.001 / 60.064 ) 100% = 0.002% 139.8 (0.1 / 139.8) 100% = 0.07% 例： (0.0325 5.103 60.064)/ 139.8 = 0.071255109先修約再運算？先運算再修約？ 結果數(shù)值有時不一樣。0.0713例：H+ = 6.3 10 1

7、2 moL/L pH = -lg H+ = 11.20 （兩位）。其中首數(shù)11不是有效數(shù)字，其小數(shù)點后的數(shù)字位數(shù)為有效數(shù)字位數(shù)。 3. 在計算中非測量值的有效數(shù)字視為足夠有效。4. pH、pM 、lgK等有效數(shù)字的位數(shù)，要與真數(shù)的有效數(shù)字的位數(shù)一致，其首數(shù)是由真數(shù)的指數(shù)運算得來的，不能作為有效數(shù)字。X = 2.4 102 lgX = 2.38（兩位） 9. 計算結果：含量10% 4位有效數(shù)字 1 10% 3位有效數(shù)字 0.1 1% 2位有效數(shù)字 0.1% 1位有效數(shù)字5. 容量器皿: 滴定管,移液管；24位有效數(shù)字6. 分析天平（萬分之一）：4位有效數(shù)字7. 標準溶液的濃度，用4位有效數(shù)字表示

8、: 如： 0.1000 mol/L8. 在誤差的計算中，有效數(shù)字取12位即可。2.5 標準曲線的回歸分析 在分析化學中，常常采用標準曲線法來測定某樣品的含量。 采用標準曲線法時，需要對標準曲線進行回歸分析，以使標準曲線最準確、誤差最小。 由于存在實驗誤差，實驗點不可能全在一條直線上，而是分散在這條直線的周圍，利用最小二乘法擬合出一條直線，使各實驗點到這個直線的距離最短(誤差最小)。 利用最小二乘法計算出相應的方程 y = a + bx 中的系數(shù) a 和 b ，然后再繪出相應的直線，這樣的方程稱為 y 對 x 的回歸方程，相應的直線稱為回歸直線。其中，為直線的截距， a 與系統(tǒng)誤差的大小有關，

9、b為直線的斜率，與方法的靈敏度有關。設：擬合方程為 y = a + bx 進行回歸分析時，需要找出所測定樣品的濃度 x 與某個特性值 y 這兩個變量之間的回歸直線及代表此直線的回歸方程：0 | r | r臨 表明方程是有意義的。測定樣品的吸光度（ y ），利用這個回歸方程即可求得試樣中酚含量 x。 實際工作中用計算器或相應的計算工具就可求得回歸方程及相關系數(shù) r。一般 r 應大于0.999以上。3.1 滴定分析法概述 應用非常廣泛。1. 滴定分析法(titrimetric determination)定義：用滴定管將標準溶液滴加到待測物的溶液中，使之與待測組分發(fā)生化學反應，通過指示劑指示滴定終

10、點的到達，根據(jù)標準溶液的濃度和所消耗的體積，算出待測組分的含量。滴定分析法的特點：準確度較高，相對誤差為0.2%左右。用于常量組分（1%）的分析。操作簡便、快速、費用低。動畫 第三章 滴定分析2.滴定分析法中的一些基本術語化學計量點（ stoichiometric point ）：滴加的標準溶液與待測組分恰好完全反應的這一點。標準溶液( standard solution)：具有準確濃度的溶液，此濃度既是已知的，又是準確的。例：三種溶液的濃度分別標示如下：答： 0.1000 mol/L 。滴定：將標準溶液用滴定管滴加到待測物的溶液中，使之與待測組分發(fā)生化學反應的過程。標準溶液用4位有效數(shù)字表示

11、。30%、 0.1mol/L、 0.1000 mol/L 。哪個為標準溶液？終點誤差（ end point error ）；理論上化學計量點和滴定終點是一致的，但在實際工作中，二者不一定恰好一致，常有一點差別，由此而引起的誤差為終點誤差，終點誤差屬于系統(tǒng)誤差，其大小取決于指示劑選擇的是否合適。指示劑（ indicator ）：在進行滴定分析時，許多物質是沒有顏色的，我們無法判斷滴定反應是否到達了化學計量點，在實際工作中常常要借助指示劑來完成這一任務，能在化學計量點附近發(fā)生顏色突變的試劑就稱為指示劑。滴定終點（end point ）：進行滴定分析時，指示劑在化學計量點附近發(fā)生顏色突變，我們停止滴

12、定，這一點稱為滴定終點。3.2 滴定分析法的分類與滴定反應的條件Ag+ 、CN- 、SCN-、鹵素等。 3.2.1 滴定分析法分類（按照化學反應分類）(1) 酸堿滴定法(中和法)：以質子傳遞反應為基礎。H+ OH- H2O滴定對象：各種酸、堿。(2) 沉淀滴定法（容量沉淀法）：以沉淀反應為基礎。Ag+ Cl- AgC1滴定對象：具有氧化還原性質的物質。(3) 配位滴定法（絡合滴定法）：以配位反應為基礎。M2+ Y4- MY2 滴定對象：金屬離子。(4) 氧化還原滴定法：以氧化還原反應為基礎。MnO4 - + 5Fe2+ + 8H+ Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O滴定對象：3.2.2 滴

13、定反應應具備的條件 (有副反應，不可用于滴定反應)1.反應必須定量地完成。 標準液與被測物要按二者的化學反應方程式進行，沒有副反應，并且反應要完全（99.9%）。這是定量反應的基礎。如：HCl + NaOH = NaCl + H2O (無副反應，可用于滴定反應)Cr2O72- + S2O32- = S4O62- (SO42- ) + Cr3+ + H2O滿足上述條件的反應，可用直接滴定法進行滴定。2. 反應速度要快。 反應要能迅速的完成，對于反應速度較慢的反應，要能采取措施，提高反應的速度。例：2MnO4- + 5C2O42- +16 H+ = 2Mn2+ +10CO2 + 8H2O該反應在室

14、溫下反應速度很慢，將溫度加熱到7585，反應可迅速完成。3. 能有一定的方法確定滴定終點。利用指示劑或儀器來判斷反應的化學計量點。3.2.3 滴定反應按滴定方式分類： Y4-（剩余）+ Zn2+（標準液） ZnY 1.直接滴定法：用標準溶液直接滴加到被測溶液中進行滴定。（需要滿足上述三個條件）2.返滴定法：當被測物質與標準溶液反應速度慢，或待測組分為固體，反應不能立即完成時，可采用返滴定法進行滴定。 具體方法為：首先定量加入過量的標準溶液，使之與被測物反應，待反應完全后，再用另一種標準溶液滴定溶液中剩余的滴定液。如：Al3+ + EDTA(定量過量) AlY + Y4-（剩余）I2 + 2S2

15、O32- = S4O62- + 2I- 3.置換滴定法： 對于沒有定量關系或伴有副反應的化學反應，可采用置換滴定法進行滴定。具體方法為： 先用適當?shù)脑噭┡c待測物反應，使之轉換成一種能被定量滴定的物質，然后再用適當?shù)牡味▌┻M行滴定。例：Cr2O72- + S2O32- = S4O62- (SO42- ) + Cr3+ + H2OCr2O72- + 6I- (過量)+ 14H + = 2Cr3+ + 3I2+7H2O（副反應） 2MnO4- + 5C2O42- + 16H+ = 2Mn2+ +10CO2 + 8H2O4.間接滴定法： 對于不能與滴定劑發(fā)生化學反應的物質，可以利用另外的化學反應，間接

16、地進行滴定。例： Ca2+ 本身不具有氧化還原性質，不能與KMnO4發(fā)生反應，為了利用KMnO4滴定Ca2+ ，可采取如下的方法。Ca2+ +C2O42- CaC2O4過濾+ H2SO4H2C2O43.滴定方式分類 各方式分別適用于哪一類物質？2.滴定反應應具備的條件？1.數(shù)據(jù)修約規(guī)則?（解釋）問題：3.3 標準溶液的配制及標定2. 間接法（標定法） 無論采用何種滴定分析方法，都離不開標準溶液，否則，就無法準確地計算分析結果。 正確配制標準溶液，準確地標定標準溶液，關系到滴定分析結果的準確性。標準溶液的配制通常有兩種方法：1. 直接法 4. 最好有比較大的摩爾質量（不是必備條件）3.3.1 直

17、接法只有基準物質可以采用直接法配制標準溶液?；鶞饰镔|應具備的條件： 1. 物質必須具有足夠的純度，即含量99.9%；2. 物質的組成與化學式應完全符合；3. 試劑在一般情況下應比較穩(wěn)定。3.2.2 間接法1.粗配：先配制成與所需濃度相近的濃度 不是基準物質的物質都要采用間接法配制標準溶液。 分析化學中的大部分標準溶液都是采用間接法配制的。具體步驟：將基準物溶解后，用粗配的標準溶液滴定。由基準物質量和滴定液體積計算之采用基準物或已知準確濃度的標準溶液來滴定出粗配溶液的準確濃度。2.標定：用分析天平準確稱取一定量的基準物；3.確定濃度 步驟：標定所用的基準物應滿足以下條件：（見書第38頁例4）(1

18、) 反應定量完成(2) 反應速率快(3) 有比較簡便的方法確定反應終點(4) 具有較大的摩爾質量為什么？如：標定 NaOH的基準物鄰苯二甲酸氫鉀？草酸？3.4 標準溶液濃度表示法定義：單位體積溶液中所含溶質B的物質的量（nB）V ：溶液的體積，單位為L。nB：溶質B的物質的量，單位為 mol。 CB：濃度，單位為 molL-1。 1. 物質的量濃度（簡稱濃度） 若該系統(tǒng)中所包含的基本單元的數(shù)目與0.012kgC12的原子數(shù)目相等，則此物質的量就是1摩爾；若該系統(tǒng)中所包含的基本單元的數(shù)目與0.018kgC12的原子數(shù)目相等，則此物質的量就是1.5摩爾；，以此類推。摩爾定義： 摩爾是一個系統(tǒng)的物質

19、的量，它與系統(tǒng)中所包含的基本單元的數(shù)目成正比。 基本單元可以是分子，原子，離子，電子，及其它粒子，也可以是這些粒子的某種特定組合。 如：物質B在反應中轉移的質子數(shù)或得失的電子數(shù)為b時基本單元應選擇為基本單元的選擇分為兩種情況：1. 以分子，原子，離子等作為基本單元，即以參加化學反應的物質本身作為基本單元。如：NaOH, H2SO4, KMnO42.以這些粒子的某種特定組合作為基本單元。 根據(jù)某物質在化學反應中的“質子轉移數(shù)”（酸堿反應）、“電子得失數(shù)”（氧化還原反應）或反應中的計量關系來確定基本單元。 通常選取轉移一個“質子”或得失一個“電子”的特定組合作為基本單元。例：H2SO4參加酸堿反應

20、時基本單元可選擇為H2SO4或H2SO4在反應中可轉移2個質子KMnO4參加氧化還原反應時基本單元可選擇為KMnO4或KMnO4在反應中可轉移5個電子 同樣質量的物質，其物質的量（ n ）隨所選擇的基本單元不同而不同，轉換關系式為： 使用 n、c、M 等必須注明基本單元 2.滴定度例：測定鐵的KMnO4標準溶液，其滴定度可表示為：或 l mL KMnO4 標準溶液相當于0.005682 g 鐵，1 mL 的 KMnO4 標準溶液能把 0.005682 g Fe2+ 氧化為 Fe3+。 如果:每毫升標準溶液相當于待測組分的質量。表示法：T待測物/標準溶液單位：g mL-1表示：滴定度適用于工業(yè)生

21、產中批量分析：m(Fe) T V。g mL-1標準溶液濃度 C 與滴定度 T 之間關系 a A + b B = c C + d D 設：A 為被測組分，B 為標準溶液；反應式如下：當VB = 1 mL時，mA = TA/B ，代入上式例題： H2C2O4 + 2 NaOH Na2C2O4 + 2H2O求 0.1000 molL-1 NaOH 標準液對 H2C2O4 的滴定度。解：NaOH 與 H2C2O4 的反應為：3.5 滴定分析結果的計算 當?shù)味ǖ竭_化學計量點時，反應物的物質的量（n）之間的關系恰好符合其化學反應式所表示的化學計量關系。滴定分析結果的計算，與選取的基本單元有關 對于反應物來

22、說，選取的基本單元不同，計算方法也不同。一、選取分子、離子或原子作為反應物的基本單元計算的依據(jù)為：設：A 為被測組分，B 為標準溶液；反應式如下： a A + b B = c C + d D nA : nB = a : b 或滴定分析結果的計算最基本公式 A與B反應完全后，其物質的量(n)之間的關系符合化學反應方程式的化學計量關系，即：另一方法:交叉相乘積相等2HCl + Na2 CO3 = 2NaCl + H2O + CO2 1.用基準物標定標準溶液的濃度通式為：P38 例3例：用基準物Na2 CO3標定HCl的濃度2.用標準溶液標定另一標準溶液的濃度（濃度的比較） a A + b B =

23、c C + d D 通式為：P38 例23.溶液稀釋的計算計算依據(jù)：稀釋前后物質的量（n）不變即：P38 例1 4.對于在間接滴定法中涉及到兩個或兩個以上的反應，計算時要從所有的反應式中找出相關物質的物質的量之間的關系，然后計算。通式為：BrO3- 3I2 6S2O3 2-即：例：以 KBrO3 為基準物標定 Na2S2O3 溶液的濃度。解：BrO3- + 6I-+ 6H+ 3I2 + 3H2O + Br- （1）I2+ 2 S2O3 2- 2I- + S4O6 2- （2）相互關系：Ca2+ C2O42- 2/5 MnO4- 例：用KMnO4滴定Ca2+。反應式如下：Ca2+ + C2O42

24、- = CaC2O4CaC2O4+ 2H+ = H2C2O4 + Ca2+5 C2O42- +2MnO4- +16 H+ = Mn2+ + 10CO2 + 8H2O相互關系：5.被測物百分含量的計算 以上例為例，設樣品的重量為 G g，則 Ca 在樣品中的百分含量為：通式為：其中：A 為被測物，B 為標準溶液，G 為樣品的總重量。P39 例56. 滴定度的計算MnO4- + 5Fe2+ + 8H+ = Mn2+ + 5Fe3+ +4H2O由：對應的書P39例6:即： nx = nS二、選取分子、離子或原子等這些粒子的某種特定組合作為反應物的基本單元，計算的依據(jù)為： 滴定到達化學計量點時，被測物

25、的物質的量（nx）與標準溶液的物質的量（nS）相等。例： P40例7，反應式為：失去一個電子的特定組合為：5 C2O42- +2MnO4- +16 H+ = Mn2+ + 10CO2 + 8H2O其中： KMnO4得到5個電子，得到一個電子的特定組合為：Na2C2O4失去2個電子，三、計算示例 m KHC8H4O4 = n KHC8H4O4 M KHC8H4O4 = nNaOH M KHC8H4O4 = cNaOH VNaOH M KHC8H4O4 = 0.l molL-12510-3 L204.2 gmol-1 0.5 g例1：選用鄰苯二甲酸氫鉀作基準物，標定0.l molL-1 NaOH溶

26、液的準確濃度。應稱取基準物多少克？如改用草酸(H2C2O42H2O)作基準物，應稱取多少克？解：以鄰苯二甲酸氫鉀（KHC8H4O4）作基準物：KHC8H4O4 + OH- KC8H4O4- + H2OnNaOH = n KHC8H4O4以H2C2O42H2O作基準物:m H2C2O42H2O = n H2C2O42H2O M H2C2O42H2O由此可見，采用鄰苯二甲酸氫鉀作基準物可減少稱量上的相對誤差。H2C2O4 + 2NaOH Na2C2O4+ 2H2OnNaOH = 2 nH2C2O42H2O= 0.l molL-12510-3L121.6 gmol-1 1/2 0.16 gm KHC8H4O4 0.5 gm H2C2O42H2O 0.16 g例2：欲配制0.2500 molL-1 HCI溶液，現(xiàn)有0.2120 molL-1 HCI溶液1000mL，應加入1.121 molL-1 HCI溶液多少毫升？解：0.21201000 +1.121 V = 0.2500 （1000+ V）V =43.63mL例3：在5