定量分析化學導論

定量分析化學導論1第1頁，共58頁，2023年，2月20日，星期一本章要求1、定量分析結果的表示形式2、標準溶液的配制3、滴定分析結果的計算2第2頁，共58頁，2023年，2月20日，星期一一、按任務分類

1.定性分析2.定量分析3.結構分析。三、按分析方法分類

分析化學按其測定原理和操作方法的不同可分為化學分析和儀器分析兩大類。

1.化學分析2.儀器分析二、按分析對象分類

1.無機分析—無機物2.有機分析—有機物

§4.1分析方法的分類

3第3頁，共58頁，2023年，2月20日，星期一化學分析法：以化學反應為基礎的分析方法，包括重量分析法和滴定分析法。1.化學分析（1)重量分析法

是通過化學反應及一系列操作步驟使試樣中的待測組分轉化為另一種化學組成恒定的化合物，再稱量該化合物的質量，從而計算出待測組分的含量.(2)滴定分析法是將已知濃度的標準溶液，滴加到待測物質溶液中，使兩者定量完成反應，根據(jù)用去的標準溶液的準確體積和濃度即可計出待測組分的含量。（分為四大滴定）4第4頁，共58頁，2023年，2月20日，星期一2．儀器分析法儀器分析法：是以物質的物理或物理化學性質為基礎建立起來的分析方法。常用的儀器分析法可分為光化學分析，電化學分析，熱分析,

色譜分析等。5第5頁，共58頁，2023年，2月20日，星期一四、按試樣用量和被測組分含量分類

1.按試樣用量分類

試樣質量試樣體積

常量分析

〉0.1g〉10mL半微量分析

0.01～0.1g1～10mL微量分析

0.1～10mg0.01～1mL超微量分析

〈0.1mg〈0.01mL6第6頁，共58頁，2023年，2月20日，星期一2.按待測成分含量高低分類質量分數(shù)常量成分分析〉1%微量成分分析0.01～1%痕量成分分析〈0.01%注意：痕量成分分析不一定是微量分析，為了測定痕量成分，有時稱樣量在千克以上。7第7頁，共58頁，2023年，2月20日，星期一五、按分析的目的和用途分類例行分析、仲裁分析例行分析（常規(guī)分析或快速分析）例行分析主要用于生產控制、生產工藝過程中的關鍵環(huán)節(jié)。2.仲裁分析打官司8第8頁，共58頁，2023年，2月20日，星期一§4.3定量分析結果的表示1、待測組分的化學表示形式⑴以實際存在形式的含量表示例如，測得試樣中氮的含量以后，根據(jù)實際情況，以NH3，NO3-，N2O5，NO2-或N2O3等形式的含量表示分析結果。⑵元素形式的含量表示

在金屬材料和有機分析中，常以元素形式(如Fe，Cu，Mo，W和C，H，O，N，S等)的含量表示。9第9頁，共58頁，2023年，2月20日，星期一⑶氧化物形式的含量表示

例如在礦石分析中，各種元素的含量常以其氧化物形式(如K2O，Na2O，CaO，MgO，F(xiàn)e2O3，Al2O3，SO3，，P2O5和SiO2等)

⑷以化合物形式的含量表示

例如NaOH，NaHCO3，NaCO3等。⑸以所需要的組分的含量表示分析結果工業(yè)生產中有時采用。例如，分析鐵礦石的目的是為了尋找煉鐵的原料，這時就以金屬鐵的含量來表示分析結果。⑹以離子形式的含量表示

電解質溶液的分析結果，常以所存在離子的含量表示，如以K+，Na+，Ca2+，Mg2+，SO42-，Cl-等的含量表示。

10第10頁，共58頁，2023年，2月20日，星期一2、待測組分含量的表示方法

⑴固體試樣—質量分數(shù)

mB——待測物質B的質量ms——試料的質量⑵氣體試樣—體積分數(shù)VB——待測物質B的體積

V——試樣的體積⑶液體試樣11第11頁，共58頁，2023年，2月20日，星期一②質量摩爾濃度:③質量分數(shù):④體積分數(shù):⑤摩爾分數(shù):⑥質量濃度:表示單位體積中某種物質的質量，以mg·L-1，g·L-1，或g·mL-1,ng·mL-1，pg·mL-1等表示。①物質的量濃度:

表示待測組分的物質的量除以試液的體積，常用單位mol·L-1。12第12頁，共58頁，2023年，2月20日，星期一B的物質的量濃度cB

B的物質的量nB除以混合溶液的體積cB=nB

V

單位為mol/L單位體積溶液中所含B物質的物質的量cB小寫斜體大寫正體或c(B)c(NaOH)、c(HCl)、cNaOH

cHCl單位全為正體13第13頁，共58頁，2023年，2月20日，星期一第五章誤差與數(shù)據(jù)處理本章要求：1、準確度與精密度的關系2、隨機誤差的減免方法3、有效數(shù)字14第14頁，共58頁，2023年，2月20日，星期一§5.1定量分析的誤差一、誤差產生的原因及減免方法1、系統(tǒng)誤差產生的原因、特點及減免方法原因：是由某種固定的原因造成的。特性：單向性（符號不變）、重復出現(xiàn)、數(shù)值不變。分類：①方法誤差——選擇的分析方法不夠完善。

②試劑誤差——所用試劑或蒸餾水不純，而引入微量的待測組分或干擾物質而造成的。③儀器誤差——儀器本身的缺陷15第15頁，共58頁，2023年，2月20日，星期一④主觀誤差——操作人員主觀因素造成。減免方法

①

方法誤差——采用標準方法或作對照試驗。對照試驗：用已知含量的標準試樣，按所選用的測定方法進行分析。

②試劑誤差——作空白試驗?？瞻自囼灒涸诓患釉嚇拥那闆r下，按照試樣的分析方法進行分析。所得結果稱空白值。從試樣的分析結果中扣除空白值。16第16頁，共58頁，2023年，2月20日，星期一③

儀器誤差——校準儀器④

操作及主觀誤差——對照實驗2、偶然誤差產生的原因、特點及減免方法原因：由一些隨機的難以控制的偶然因素所造成的。特性：（1）不恒定,無法校正；無確定的原因；無一定的大小和方向；不重復出現(xiàn)。（2）多次測定服從正態(tài)分布規(guī)律：大小相近的正誤差和負誤差出現(xiàn)的幾率相等;小誤差出現(xiàn)的頻率較高，而大誤差出現(xiàn)的頻率較低，很大誤差出現(xiàn)的幾率近于零。17第17頁，共58頁，2023年，2月20日，星期一減免方法：增加平行測定的次數(shù)，取其平均值,可以減少隨機誤差。

即：多次測定取平均值3、過失誤差二、誤差的表示方法1、準確度與誤差準確度──分析結果與真實值的接近程度。它說明分析結果的可靠性。分析結果與真實值之間的差值越小，則分析結果的準確度越高。注意：過失誤差發(fā)現(xiàn)后應棄取，不參加平均值計算18第18頁，共58頁，2023年，2月20日，星期一誤差──分析結果(x)與真實值(μ)的差值。誤差一般用絕對誤差和相對誤差來表示。E=x-μ相對誤差(Er)：說明：1）用相對誤差來比較各種情況下測定結果的準確度更為確切些2）誤差有正負之分。誤差為正值，測定結果偏高；誤差為負值，測定結果偏低。絕對誤差（E）：19第19頁，共58頁，2023年，2月20日，星期一2、精密度與偏差精密度──幾次平行測定結果相互接近程度。偏差：是指個別測定值（x）與幾次平行測定結果的平均值之間的差值。精密度的高低用偏差來衡量.絕對偏差相對偏差①平均偏差

平均偏差又稱算術平均偏差,即單次測量結果偏差的絕對值的平均值。不能用偏差之和表示精密度高低20第20頁，共58頁，2023年，2月20日，星期一n有限次:②標準偏差(均方根偏差)②相對標準偏差(變異系數(shù))21第21頁，共58頁，2023年，2月20日，星期一精密度是保證準確度的先決條件,準確度高一定要求精密度高，精密度高不一定準確度高,只有精密度和準確度都高的測定數(shù)據(jù)才是可信的。22第22頁，共58頁，2023年，2月20日，星期一§5.2可疑值的取舍步驟①求出除可疑值外的其余數(shù)據(jù)的平均值和平均偏差1.4法則將可疑值舍去，否則保留。例2：測定某藥物中鈷的含量(μg·g-1)，得結果如下：1.25，1.27，1.31，1.40μg·g-1。試問1.40這個數(shù)據(jù)是否應保留?解：②異常值與平均值的差的絕對值為：故1.40這一數(shù)據(jù)應舍去

23第23頁，共58頁，2023年，2月20日，星期一2、Q檢驗法步驟:①數(shù)據(jù)從小至大排列x1，x2，...，xn②計算：③

根據(jù)測定次數(shù)和要求的置信度（如90%）查表④

將Q計與Q表相比：Q計≥Q表舍棄該數(shù)據(jù),（過失誤差造成）若Q計≤Q表保留該數(shù)據(jù),（隨機誤差所致）24第24頁，共58頁，2023年，2月20日，星期一分析天平：能稱準至±0.0001g某物重：0.5180g絕對誤差=±0.0001g相對誤差=若物重：0.518g絕對誤差=±0.001g相對誤差=§5.3有效數(shù)字及其運算規(guī)則25第25頁，共58頁，2023年，2月20日，星期一例：用重量法測定硅酸鹽中SiO2時，若稱取試樣重為0.4538g，經過一系列處理得SiO2重0.1374g，則硅酸鹽中SiO2%?一、有效數(shù)字的意義及位數(shù)1、定義：

有效數(shù)字就是在測量和運算中得到的，具有實際意義的數(shù)值。有效數(shù)字=

各位確定數(shù)字

+最后一位可疑數(shù)字。所謂可疑數(shù)字，除另外說明外，一般可理解為該數(shù)字上有±1單位的誤差。26第26頁，共58頁，2023年，2月20日，星期一例如，用分析天平稱量一坩堝的質量為19.0546g，真實質量為19.0546±0.0001g，即在19.0545～19.0547g之間，因為分析天平能準稱至±0.0001g。2、如何確定有效數(shù)字的位數(shù)？為了正確判別和寫出測量數(shù)值的有效數(shù)字，首先必須明確以下幾點：⑴實驗過程測量值或計算值。數(shù)據(jù)的位數(shù)與測定的準確度有關。記錄的數(shù)字不僅表示數(shù)量的大小，還要正確地反映測量的精確程度。⑵非零數(shù)字都是有效數(shù)字⑶數(shù)字零在數(shù)據(jù)中具有雙重作用：27第27頁，共58頁，2023年，2月20日，星期一①位于數(shù)值中間或后面的“0”均為有效數(shù)字。如1.00810.98%100.086.50040.5000

4位4位5位5位②位于數(shù)值前的“0”不是有效數(shù)字，因為它僅起到定位作用。如0.00410.05622位3位4位⑷改變單位不改變有效數(shù)字的位數(shù)如

19.02mL為1.90210-2L

⑸對于pH、pK、pM、lgK等對數(shù)值的有效位數(shù)只由小數(shù)點后面的位數(shù)決定。整數(shù)部分是10的冪數(shù)，與有效位數(shù)無關。28第28頁，共58頁，2023年，2月20日，星期一如pH＝12.68只有二位有效數(shù)字，即[H+]＝2.1×10-11mol/L。⑹在分析化學的許多計算中常涉及到倍數(shù)、分數(shù)、各種常數(shù)，可視為無限多位有效數(shù)字，即足夠有效。一般認為其值是準確數(shù)值。準確數(shù)值的有效位數(shù)是無限的，需要幾位就算作幾位。29第29頁，共58頁，2023年，2月20日，星期一二、有效數(shù)字的運算規(guī)則數(shù)字的修約規(guī)則

定義：舍棄多余的數(shù)的過程叫作數(shù)字的修約。方法：采用“四舍六入五留雙,五后非零須進一”原則進行修約。例如：修約為兩位有效數(shù)字修約前被修約的數(shù)修約后

3.148

≤4舍棄3.1

7.396≥6進位

7.475.5=5后無數(shù)字，進位后為偶數(shù)

7674.5=5后無數(shù)字，進位后為奇數(shù)

742.451=5

后有數(shù)字，進位2.583.5009=5

后有數(shù)字，進位8430第30頁，共58頁，2023年，2月20日，星期一2、加減運算：原則：幾個數(shù)據(jù)相加或相減時，它們的和或差的有效數(shù)字的保留，應依小數(shù)點后位數(shù)最少的數(shù)據(jù)為根據(jù)，即取決于絕對誤差最大的那個數(shù)據(jù)。

0.0122絕對誤差：0.000125.640.011.0510.00126.70320.0121+25.64+1.057=26.70例：0.0121+25.64+1.057=31第31頁，共58頁，2023年，2月20日，星期一3、乘除運算：

原則：幾個數(shù)據(jù)的乘除運算中，所得結果的有效數(shù)字的位數(shù)取決于有效數(shù)字位數(shù)最少的那個數(shù)，即相對誤差最大的那個數(shù)。例：（0.03255.103）/139.8=相對誤差：0.0325±0.0001/0.0325100%=±0.3%5.103±0.001/5.103100%=±0.02%139.8±0.1/139.8100%=±0.07%0.0011932第32頁，共58頁，2023年，2月20日，星期一2、正確表示分析結果含量分析結果有效數(shù)字保留到小數(shù)點后兩位表示各種誤差時，取一位有效數(shù)字已足夠，最多取二位。計算中，原子量、分子量取4位有效數(shù)字例：銀的原子量107.8682→107.9

鋁的原子量：26.981539→26.9833第33頁，共58頁，2023年，2月20日，星期一一、滴定分析法1、滴定分析的基本概念⑴滴定分析法將一種已知準確濃度的試劑溶液，滴加到被測物質的溶液中，直到加入的試劑與被測組分按反應式的化學計量關系恰好反應完全。然后根據(jù)所用試劑溶液的濃度和所消耗的體積，計算出被測組分的含量。⑵滴定劑（標準溶液）：已知準確濃度試劑溶液⑶滴定：將滴定劑從滴定管滴加到被測物質溶液中的過程?！?.4滴定分析法的概述34第34頁，共58頁，2023年，2月20日，星期一⑷化學計量點：當?shù)渭拥臉藴嗜芤号c被測物質定量反應完全時即兩者的物質的量正好符合化學反應式所表示的化學計量關系時，稱反應達到了化學計量點。（sp)⑸滴定終點：在滴定過程中，指示劑正好發(fā)生顏色變化的轉變點。（ep)⑹滴定誤差：滴定終點與化學計量點的不完全一致而造成的誤差。（Et)2、特點⑴適合于常量成分的分析（含量﹥1%）⑵準確⑶簡便、快速、實用⑷應用廣泛35第35頁，共58頁，2023年，2月20日，星期一2、對于滴定反應的要求二、滴定分析法的分類1、⑴反應要定量地完成（達99.9%以上）⑵反應速度要快⑶易確定滴定終點按化學反應類型分類

酸堿滴定法：

配位滴定法：

氧化還原滴定法：

沉淀滴定法：36第36頁，共58頁，2023年，2月20日，星期一間接滴定法：通過另外的化學反應間接進行測定置換滴定法：被測物+標準溶液（A)→產物↑標準溶液（B)例如：用Na2S2O3溶液測定K2Cr2O7溶液的濃度例如：高錳酸鉀法測定鈣例如：配位滴定法測定鋁，3、按滴定方式分類直接滴定:

被測物+標準溶液→產物例如：強酸滴定強堿返滴定法：被測物+標準溶液（A,過量)→產物

+標準溶液（A,剩余）↑標準溶液（B)37第37頁，共58頁，2023年，2月20日，星期一4、標準溶液的配制與標定一般有直接法和間接法兩種

采用基準物質進行配制,符合條件:

①物質必須有足夠的純度（至少在99.9%以上）；②物質的組成應與化學式完全相符（若含結晶水，其含量也應與化學式相符）；③穩(wěn)定（見光不分解，不氧化，不易吸濕）。④具有較大的摩爾質量燒杯基準物質溶解定容容量瓶濃度m、V(1)

直接配制法38第38頁，共58頁，2023年，2月20日，星期一例1、準確稱取基準物質K2Cr2O74.9034g，溶解后全部轉移到500mL容量瓶中，用水稀釋至刻度搖勻。求此標準滴定溶液的濃度c(K2Cr2O7)解：已知m(K2Cr2O7)

=4.9034g，

V=500mL=0.5000L

M(K2Cr2O7)=294.2g/mol注意:標準溶液的有效數(shù)字39第39頁，共58頁，2023年，2月20日，星期一⑵間接配制法（標定法）大多數(shù)物質不符合上述條件，如NaOH易吸收空氣中的CO2和水分；市售的鹽酸由于HCl易揮發(fā)，其含量有一定的波動；KMnO4、Na2S2O3等物質不易提純，且見光易分解。方法：①粗配溶液：粗稱或量取一定量物質，溶于一定體積（用量筒量?。┑娜軇┲校渲瞥山扑铦舛鹊娜芤?。所用器皿：臺秤（上皿天平），量筒，燒杯，試劑瓶②標定：用基準物質或另一種已知濃度的標準滴定溶液或標準試樣來測定其準確濃度.40第40頁，共58頁，2023年，2月20日，星期一常用的基準物有：標定HCl：Na2CO3；Na2B4O7

·10H2O；標定NaOH：C6H4COOHCOOK；H2C2O4·2H2O；

標定EDTA：CaCO3；ZnO；標定KMnO4：Na2C2O4；H2C2O4·2H2O；標定Na2S2O3：K2Cr2O7；KBrO3；標定AgNO3：NaCl。41第41頁，共58頁，2023年，2月20日，星期一例2、準確稱取基準物Na2CO30.1535g溶于25mL蒸餾水中,以甲基橙作指示劑,用HCl溶液滴定用去28.64mL,求HCl溶液的濃度。解：標定反應

2HCl+Na2CO32NaCl+H2O+CO242第42頁，共58頁，2023年，2月20日，星期一五、滴定分析的計算1、分析結果計算的依據(jù)⑴標準溶液濃度表示方法cB單位：mol·L-1①物質的量濃度②滴定度：每毫升標準滴定溶液相當?shù)谋粶y組分的質量表示方法：T待測物/滴定劑

單位：g·mL-143第43頁，共58頁，2023年，2月20日，星期一即:表示1mLKMnO4標準溶液相當于0.007588gFe。測定時，根據(jù)滴定所消耗的標準溶液體積，可方便地確定試樣中鐵的含量：mFe=TFe/KMnO4·VKMnO4例：用0.02718mol·L-1的高錳酸鉀標準溶液測定鐵含量，

其濃度用滴定度表示為：TFe/KMnO4=0.007588g·mL-144第44頁，共58頁，2023年，2月20日，星期一⑵滴定劑與被滴定物之間的關系

aA+bB=cC+dD被測物滴定劑生成物

abnAnB化學計量點時，amol的A恰好與bmol的B完全作用，計算依據(jù)：當兩反應物作用完全時，它們的物質量之間的關系，恰好符合其化學反應式所表示的化學計量關系。45第45頁，共58頁，2023年，2月20日，星期一則有：待測組分含量計算46第46頁，共58頁，2023年，2月20日，星期一2、計算示例例3、當用無水碳酸鈉Na2CO3為基準標定HCl溶液時，欲使滴定時用去0.1mol/LHCl溶液20~40mL,問應稱取Na2CO3多少克？M(Na2CO3)=106.0g·

mol-147第47頁，共58頁，2023年，2月20日，星期一試樣量稱量范圍為0.1g～0.2gVHCl=20mL時VHCl=40mL時m=0.2g化學計量點：

Na2CO3+2HCl2NaCl+H2O+CO2解：48第48頁，共58頁，2023年，2月20日，星期一稱取0.5000g石灰石試樣,準確加入50.00mL0.2084mol·L-1的HCl標準溶液,并緩慢加熱使CaCO3與HCl作用完全后,再以0.2108mol·L-1NaOH標準溶液回滴剩余的HCl溶液,結果消耗NaOH溶液8.52mL,求試樣中CaCO3的含量。解：測定反應為：CaCO3+2HClCaCl2+CO2+H2ONaOH+HCl

NaCl+H2OnCaCO3=

nHCl

例449第49頁，共58頁，2023年，2月20日，星期一例5

以KIO3為基準物標定Na2S2O3溶液。稱取0.1500gKIO3與過量的KI作用，析出的碘用Na2S2O3溶液滴定，用去24.00mL。求此Na2S2O3溶液的濃度。解1.KIO3與過量的

KI反應析出I2

：3I2+3H2O2.用Na2S2O3

溶液滴定析出的I250第50頁，共58頁，2023年，2月20日，星期一例6

稱取0.1802g石灰石試樣溶于HCl溶液后，將鈣沉淀為CaC2O4。將沉淀過濾、洗滌后溶于稀H2SO4溶液中，用0.02016mol·L-1KMnO4標準溶液滴定至終點，用去28.80mL，求試樣中的鈣含量。解Ca2+→CaC2O4↓→過濾→洗滌→酸解→→滴定

2MnO4-5Ca2+

5CaC2O4

5C2O42-找出被測定形式與標準滴定溶液的化學計量關系51第51頁，共58頁，2023年，2月20日，星期一例7稱取鐵礦石試樣0.5000g，溶于酸并將Fe3+全部還原為Fe2+。用0.01667mol/L的K2Cr2O7標準滴定溶液滴定，消耗25.85mL。(1)K2Cr2O7標