9 定量分析化学概论.ppt

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1、重庆大学化学化工学院耐劳苦 尚俭朴 勤学业 爱国家2023年10月22日第第9 9章章 定量分析化学概论定量分析化学概论学习目的学习目的分析化学是重要基础课；掌握基本原理和测定方法；建立起准确的“量”的概念；培养思维方法和严谨的科学作风；掌握科学的实验技能；提高分析问题和解决问题的能力；由“学会”过渡到“会用”。重庆大学化学化工学院耐劳苦 尚俭朴 勤学业 爱国家2023年10月22日9.1 9.1 分析化学的任务分析化学的任务 分析化学的任务是确定物质的化学组成，测量各组成的含量以及表征物质的化学结构。它们分别隶属于定性分析、定量分析和结构分析研究的范畴。9.2 9.2 分析方法的分类分析方法

2、的分类 根据分析任务、分析对象、测定原理、操作方法和具体要求的不同，分析方法可分为许多种类。重庆大学化学化工学院耐劳苦 尚俭朴 勤学业 爱国家2023年10月22日9.2.1 定性分析、定量分析和结构分析 *定性分析:鉴定物质由哪些元素、原子团或化合物所组成；*定量分析:测定物质中有关的成分的含量；*结构分析:研究物质的分子结构或晶体结构。9.2.2 无机分析和有机分析 *无机分析:组成无机物的元素种类较多，要求鉴定物质的组成和测定各成分的含量；*有机分析:组成有机物的元素种类不多，但结构相当复杂，分析的重点是官能团分析和结构分析。重庆大学化学化工学院耐劳苦 尚俭朴 勤学业 爱国家2023年1

3、0月22日9.2.3 化学分析和仪器分析 *化学分析法:以物质的化学反应为基础的分析方法。经典分析法，有重量分析法和滴定分析（容量分析）法。*仪器分析法:以物质的物理和化学性质为基础的分析方法称为物理和物理化学分析法。这类方法需要特殊的仪器。有光学分析法；电化学分析法；热分析法；色谱法。重庆大学化学化工学院耐劳苦 尚俭朴 勤学业 爱国家2023年10月22日9.2.4 常量分析、半微量分析和微量分析 方 法 试样质量/mg 试液体/mL 常量(macro)分析 100 10 半微量(semimicro)10100 110 微量(micro)0.110 0.011 超微量(ultramicro)

4、0.1 t,f，存在显著性差异，否则不存在显著性差异。通常以95%的置信度为检验标准，即显著性水准为5%。9.6.3 显著性检验重庆大学化学化工学院耐劳苦 尚俭朴 勤学业 爱国家2023年10月22日 例 采用某种新方法测定基准明矾中铝的质量分数，得到下列9个分析结果：10.74%，10.77%，10.77%，10.77%，10.81%，10.82%，10.73%，10.86%，10.81%。已知明矾中铝含量的标准值(以理论值代)为10.77%。试问采用该新方法后，是否引起系统误差(置信度95%)?解:n=9,f=91=8 重庆大学化学化工学院耐劳苦 尚俭朴 勤学业 爱国家2023年10月22

5、日 查表,P=0.95,f=8时，t0.05，8=2.31。tF表，存在显著性差异，否则，不存在显著性差异。比较两组数据的方差s2，以确定它们的精密度是否有显著性差异的方法。统计量F定义为两组数据的方差的比值，分子为大的方差，分母为小的方差。(1)(1)F F检验法检验法 检验两组数据的精密度有无显著性差异检验两组数据的精密度有无显著性差异重庆大学化学化工学院耐劳苦 尚俭朴 勤学业 爱国家2023年10月22日 例1 在吸光光度分析中，用一台旧仪器测定溶液的吸光度6次，得标准偏差s1=0.055;再用一台性能稍好的新仪器测定4次，得标准偏差s2=0.022。试问新仪器的精密度是否显著地优于旧仪

6、器的精密度?解:已知 n1=6，s1=0.055 n2=4，s2=0.022 重庆大学化学化工学院耐劳苦 尚俭朴 勤学业 爱国家2023年10月22日 查表，f大=6-1=5，f小=4-1=3，F表=901，Ft表两组平均值存在显著性差异。t t010，5，故两种分析方法之间存在显著性差异(可能有系统误差)。重庆大学化学化工学院耐劳苦 尚俭朴 勤学业 爱国家2023年10月22日3 可疑值的取舍 在实验中得到一组数据，个别数据离群较远，这一数据称为异常值、可疑值或极端值。若是过失造成的，则这一数据必须舍去。否则异常值不能随意取舍，特别是当测量数据较少时。处理方法有4d法、格鲁布斯法和Q检验法等

7、。重庆大学化学化工学院耐劳苦 尚俭朴 勤学业 爱国家2023年10月22日(1)4 法 根据正态分布，偏差超过3的测定值概率小于0.3%，故这一测量值通常可以舍去。而34 ,即偏差超过4 的个别测定值可以舍去。用4 法判断异常值的取舍时，首先求出除异常值外的其余数据的平均值和平均偏差 ，然后将异常值与平均值进行比较，如绝对差值大于4 ，则将可疑值舍去，否则保留。当4 法与其他检验法矛盾时，以其他法则为准。重庆大学化学化工学院耐劳苦 尚俭朴 勤学业 爱国家2023年10月22日 例 测定某药物中钴的含量如(g/g),得结果如下：1.25，1.27，1.31，1.40。试问1.40这个数据是否应保

8、留?解 首先不计异常值1.40，求得其余数据的平均值和平均偏差为：异常值与平均值的差的绝对值为：|1.40一1.28|=0.124 (0.092)故1.40这一数据应舍去。重庆大学化学化工学院耐劳苦 尚俭朴 勤学业 爱国家2023年10月22日Q检验法 设一组数据，从小到大排列为:x1,x2,xn-1,xn，设x1、xn为异常值，则统计量Q为：式中分子为异常值与其相邻的一个数值的差值，分母为整组数据的极差。Q值越大，说明xn离群越远。Q称为“舍弃商”。当Q计算Q表时，异常值应舍去，否则应予保留。重庆大学化学化工学院耐劳苦 尚俭朴 勤学业 爱国家2023年10月22日 格鲁布斯(Grubbs)法

9、 有一组数据，从小到大排列为:x1,x2,xn-1,xn，其中x1或xn可能是异常值。格鲁布斯法判断：先计算平均值及标准偏差，再根据统计量G进行判断。若G计算G表，则异常值应舍去，否则应保留。优点：引人了正态分布中的两个最重要的样本参数，故方法的准确性较好。缺点是需要计算两个参数,稍麻烦。重庆大学化学化工学院耐劳苦 尚俭朴 勤学业 爱国家2023年10月22日9.7 9.7 提高分析结果准确度的方法提高分析结果准确度的方法1 选择合适的分析方法(1)根据试样的中待测组分的含量选择分析方法。高含量组分用滴定分析或重量分析法；低含量用仪器分析法。(2)充分考虑试样中共存组分的干扰，采用适当的掩蔽或

10、分离方法。(3)对于痕量组分，分析方法的灵敏度不能满足分析的要求，可先定量富集后再进行测定。2 减小随机误差 在消除系统误差的前提下，平行测定次数愈多，平均值愈接近真实值。因此，增加测定次数，可以提高平均值准确度。对于同一试样，通常要求平行测定34次。重庆大学化学化工学院耐劳苦 尚俭朴 勤学业 爱国家2023年10月22日3 减小测量误差 称量：分析天平的称量误差为0.0002g，为了使测量时的相对误差在0.1%以下，试样质量必须在0.2 g以上。滴定管读数常有0.0l mL的误差，在一次滴定中，读数两次，可能造成0.02 mL的误差。为使测量时的相对误差小于0.1%，消耗滴定剂的体积必须在2

11、0 mL以上，最好使体积在25 mL左右，一般在20至30mL之间。微量组分的光度测定中，可将称量的准确度提高约一个数量级。4 消除系统误差重庆大学化学化工学院耐劳苦 尚俭朴 勤学业 爱国家2023年10月22日9.8 9.8 滴定分析概述滴定分析概述滴滴定定分分析析法法将一种将一种已知准确浓度的试剂溶液滴加到滴加到待测物质的溶液中，的溶液中，直到所滴加的试剂与待测物质按化学计量关系定量反应为止，然后根据试液的浓度和体积，通过然后根据试液的浓度和体积，通过定量关系计算待测物质含量的方法定量关系计算待测物质含量的方法.重庆大学化学化工学院耐劳苦 尚俭朴 勤学业 爱国家2023年10月22日9.8

12、.1 滴定分析的基本术语滴定分析的基本术语滴定：滴定：将滴定剂通过滴管滴入待测溶液中的过程。滴定剂：滴定剂：浓度准确已知的试样溶液。指示剂：指示剂：滴定分析中能发生颜色改变而指示终点的试剂。滴滴定定终终点点：滴定分析中指示剂发生颜色改变的那一点(实际)ep 化化学学计计量量点点：滴定剂与待测溶液按化学计量关系反应完全的那一点(理论)sp 终终点点误误差差：滴滴定定终终点点与与计计量量点点不不符符合合，而而造造成成的的分分析析误误差成为差成为“终点误差终点误差”。Et重庆大学化学化工学院耐劳苦 尚俭朴 勤学业 爱国家2023年10月22日9.8.2 9.8.2 滴定分析的特点滴定分析的特点 简便

13、、快速，适于常量分析;准确度高;应用广泛.滴定分析通常用于测定常量组分，即被测组分的含量一般在1%以上。测定相对误差小于0.2%。重庆大学化学化工学院耐劳苦 尚俭朴 勤学业 爱国家2023年10月22日9.8.3 9.8.3 滴定分析对化学反应的要求和滴定方式滴定分析对化学反应的要求和滴定方式滴定分析法对化学反应要求滴定分析法对化学反应要求 (1)必须具有确定的化学计量关系。即反应按一定必须具有确定的化学计量关系。即反应按一定的反应方程式进行，这是定量的基础。的反应方程式进行，这是定量的基础。(2)反应必须定量地进行反应必须定量地进行,达到达到99.9%以上。以上。(3)必必须须具具有有较较快

14、快的的反反应应速速度度。对对于于速速度度较较慢慢的的反反应，用加热或加催化剂来加快反应的进行。应，用加热或加催化剂来加快反应的进行。(4)必须有适当简便的方法确定终点。必须有适当简便的方法确定终点。(5)共存物不干扰测定。共存物不干扰测定。重庆大学化学化工学院耐劳苦 尚俭朴 勤学业 爱国家2023年10月22日滴定方式滴定方式 直直接接法法：满满足足上上述述5个个条条件件的的反反应应，即即可可用用标标准准溶液直接滴定待测物质溶液直接滴定待测物质(基本基本)。返返滴滴定定法法：当当试试液液中中待待测测物物质质与与滴滴定定剂剂反反应应很很慢慢、无无合合适适指指示示剂剂、用用滴滴定定剂剂直直接接滴滴

15、定定固固体体试试样样反反应应不不能能立即完成时用立即完成时用 (剩余滴定法剩余滴定法)。置置换换滴滴定定法法：当当待待测测组组分分所所参参与与的的反反应应不不按按一一定定反应式进行或伴有副反应时。反应式进行或伴有副反应时。间间接接法法：不不能能与与滴滴定定剂剂直直接接起起反反应应的的物物质质，可可以以通过另外的化学反应，以滴定法间接进行滴定。通过另外的化学反应，以滴定法间接进行滴定。重庆大学化学化工学院耐劳苦 尚俭朴 勤学业 爱国家2023年10月22日9.8.4 9.8.4 标准溶液与基准物质标准溶液与基准物质 标准溶液：已知准确浓度的溶液。配制法：直接法和标定法。基准物质：能用于直接配制或

16、标定标准溶液的物质。基准物质满足条件基准物质满足条件 试剂的组成应与它的化学式完全相符；试剂的组成应与它的化学式完全相符；试剂纯度应足够高，一般大于试剂纯度应足够高，一般大于99.9%以上，以上，杂质含量不影响分析的准确度；杂质含量不影响分析的准确度；试剂稳定；试剂稳定；试剂有较大摩尔质量，以减少称量误差；试剂有较大摩尔质量，以减少称量误差；试剂按反应式定量进行，无副反应。试剂按反应式定量进行，无副反应。重庆大学化学化工学院耐劳苦 尚俭朴 勤学业 爱国家2023年10月22日标准溶液的配制方法标准溶液的配制方法 基准物质称量溶解 定量转移至容量瓶稀释至刻度根据称量的质量 和体积计算标准溶液的准

17、确浓度。2.2.间接配制法：间接配制法：很多物质不能直接用来配制标准溶液，但可将其先配制成一种近似于所需浓度的溶液，然后用基准物质来标定其准确浓度。如HCl、NaOH等。标定法：利用基准物质确定溶液准确浓度。标定法：利用基准物质确定溶液准确浓度。比较法：用一种已知浓度的标液来确定另一种溶液的比较法：用一种已知浓度的标液来确定另一种溶液的浓度方法。浓度方法。1.1.1.1.直接配制法：直接配制法：直接配制法：直接配制法：准确称取一定量基准物质，溶解后配准确称取一定量基准物质，溶解后配成一定体积的溶液，根据物质的质量和体积即可计算成一定体积的溶液，根据物质的质量和体积即可计算出该标准溶液的准确浓度。出该标准溶液的准确浓度。重庆大学化学化工学院耐劳苦 尚俭朴 勤学业 爱国家2023年10月22日 例例1：将：将0.2500 g Na2CO3基准物溶于适量水中后，用基准物溶于适量水中后，用0.20 mol/L的HCl滴定至终点滴定至终点(指示剂？指示剂？)，问大约消耗此，问大约消耗此HCl溶液多少毫升？溶液多少毫升？解：解：答答(略略)：9.8.5 滴定分析法的计算滴定分析法的计算