《第4章化学分析法概述.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第4章化学分析法概述.ppt(33页珍藏版)》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第第4章章 化学分析法概述化学分析法概述 Chemical Analysis Summarization4-1 化学分析法概述化学分析法概述化学分析法的意义化学分析法的意义以物质以物质化学反应为基础化学反应为基础的分析方法,主要用于的分析方法,主要用于常量组分常量组分的的测定,是分析化学的基础测定,是分析化学的基础化学分析法的分类化学分析法的分类滴定分析法(容量分析法,滴定分析法(容量分析法,5-8)重量分析法(第重量分析法(第9章)章)4-2 滴定分析法概述(滴定分析法概述(1)滴定分析法的定义滴定分析法的定义将标准溶液(已知准确浓度的溶液)将标准溶液(已知准确浓度的溶液)逐滴逐滴加入到含被
2、测物质的溶液中加入到含被测物质的溶液中中,当两者中,当两者恰好完全反应恰好完全反应时,停止滴定,即可根据相关数据及反应计时,停止滴定,即可根据相关数据及反应计量关系计算出被测组分的浓度或含量。量关系计算出被测组分的浓度或含量。化学计量点化学计量点(sp)Stoichiometric point滴定终点滴定终点(ep)End point终点误差终点误差(Et)End point error滴定管滴定管滴定剂(滴定剂(Titrant)(标准溶液或待标定溶液)(标准溶液或待标定溶液)被滴定溶液(被滴定溶液(Titrant)(试样或基准物溶液)(试样或基准物溶液)HCl+Na2CO3=2NaCl+H2
3、CO34-2 滴定分析法概述(滴定分析法概述(2)滴定分析必须具备的条件滴定分析必须具备的条件反应必须按一定的反应式进行反应必须按一定的反应式进行(计算的基础)(计算的基础)反应必须定量进行,通常要求完成度反应必须定量进行,通常要求完成度99.9%以上以上(以平衡常数(以平衡常数k表示,表示,与终点误差相关,以后讨论)与终点误差相关,以后讨论)速率快(加热或催化剂速率快(加热或催化剂)(较短时间内完成)(较短时间内完成)有适当的方法确定终点(有适当的方法确定终点(指示剂指示剂或简单仪器)或简单仪器)仅发生待测物质与标准物质的反应仅发生待测物质与标准物质的反应(调节(调节pH、掩蔽、分离来实现)
4、、掩蔽、分离来实现)符合上述条件则可采用符合上述条件则可采用直接滴定直接滴定方式进行测定方式进行测定4-2 滴定分析法概述(滴定分析法概述(3)滴定分析法的分类(滴定分析法的分类(1)按反应原理按反应原理酸碱滴定法酸碱滴定法(中和法)(中和法)配位滴定法配位滴定法(络合滴定法)(络合滴定法)氧化还原滴定法氧化还原滴定法沉淀滴定法沉淀滴定法(容量沉淀法)(容量沉淀法)水水溶溶液液中中的的四四大大平平衡衡4-2 滴定分析法概述(滴定分析法概述(4)滴定分析法的分类(滴定分析法的分类(2)按终点确定方式按终点确定方式指示剂法指示剂法仪器法仪器法u电位滴定法电位滴定法u安培滴定法安培滴定法u电导滴定法
5、电导滴定法u光度滴定法光度滴定法比指示剂准确性更高;对于一些反应完成度不高,比指示剂准确性更高;对于一些反应完成度不高,低浓度,浑浊试样的测定亦可进行;易于自动化低浓度,浑浊试样的测定亦可进行;易于自动化4-2 滴定分析法概述(滴定分析法概述(5)滴定分析法的分类(滴定分析法的分类(3)按滴定方式按滴定方式直接滴定直接滴定返滴定返滴定置换滴定置换滴定间接滴定间接滴定返滴定返滴定适用于反应速率较慢或无合适指示剂的滴定反应。适用于反应速率较慢或无合适指示剂的滴定反应。具体方法:具体方法:加入过量且定量的标准溶液使反应完成,然后加入过量且定量的标准溶液使反应完成,然后用另一种标准溶液滴定未反应的量。
6、用另一种标准溶液滴定未反应的量。配位滴定法测配位滴定法测Al:酸碱滴定法测定酸碱滴定法测定CaCO3(无其他与酸反应的成分)(无其他与酸反应的成分)Ag+滴定酸性介质中的滴定酸性介质中的Cl-Al+Y(过量)(过量)AlY+Y(剩余)(剩余)CaCO3(固体)(固体)+2HCl(过量)(过量)CaCl2+CO2+H2O+HCl(剩余)(剩余)Cl-+Ag+(过量)(过量)AgCl +Ag+(剩余)(剩余)置换滴定置换滴定适于适于无定量反应关系或完成度低的滴定反应无定量反应关系或完成度低的滴定反应具体方法:具体方法:加入过量的反应溶液将待测物质定量转化为可加入过量的反应溶液将待测物质定量转化为可
7、以直接滴定的形式。以直接滴定的形式。Na2S2O3的标定(氧化还原中常用的标准溶液)的标定(氧化还原中常用的标准溶液)配位滴定法测定配位滴定法测定Ag间接滴定间接滴定通过适当的途径将不能直接与滴定剂反应的待测物质通过适当的途径将不能直接与滴定剂反应的待测物质定量转化为可被滴定的物质定量转化为可被滴定的物质高锰酸钾法测定钙高锰酸钾法测定钙酸碱滴定法测定酸碱滴定法测定N元素含量元素含量4-3 标准物质与标准溶液(标准物质与标准溶液(1)标准物质(标准物质(Reference Material)定义:定义:已确定其一种或几种特性,用于校准测量器具、评价测已确定其一种或几种特性,用于校准测量器具、评价
8、测量方法或确定物质材料特性量值的物质量方法或确定物质材料特性量值的物质特征:特征:材质均匀、定值准确可靠、性能稳定、有标准物质证书材质均匀、定值准确可靠、性能稳定、有标准物质证书用途:用途:工业生产的质量检查和工艺流程控制、商业贸易中的仲工业生产的质量检查和工艺流程控制、商业贸易中的仲裁依据、临床检验和药物鉴定的标准科学研究数据准确、可靠裁依据、临床检验和药物鉴定的标准科学研究数据准确、可靠的保证。的保证。标准物质手册,韩永志,中国计量出版社,标准物质手册,韩永志,中国计量出版社,19984-3 标准物质与标准溶液(标准物质与标准溶液(2)基准物质(基准物质(Primary Standard)
9、定义:定义:滴定分析中用以直接配制的标准溶液或标定溶液浓滴定分析中用以直接配制的标准溶液或标定溶液浓度的物质。度的物质。特征:特征:试剂的试剂的组成与化学式完全相符;组成与化学式完全相符;试剂的纯度足试剂的纯度足够高(质量分数应够高(质量分数应99.9%););性质性质稳定且不易吸收空气稳定且不易吸收空气中的水分;中的水分;最好具有较大的分子量,有利于减小称量误最好具有较大的分子量,有利于减小称量误差(见例题)差(见例题)基准物质使用前应按要求烘干后保存在干燥器中基准物质使用前应按要求烘干后保存在干燥器中常用的工作基准试剂常用的工作基准试剂国标编号国标编号名称名称主要用途主要用途使用前干燥方法
10、使用前干燥方法GB1253-89氯化钠氯化钠标定标定AgNO3溶液溶液500-600 C至恒重至恒重GB1254-90草酸钠草酸钠标定标定KMnO4溶液溶液105 2 C至恒重至恒重GB1255-90无水碳酸钠无水碳酸钠标定标定HCl、H2SO4溶液溶液270-300 C至恒重至恒重GB1256-90三氧化二砷三氧化二砷标定标定I2溶液溶液H2SO4干燥器中干燥器中至恒重至恒重GB1257-89邻苯二甲酸氢钾邻苯二甲酸氢钾标定标定NaOH、HClO4溶液溶液105-110 C至恒重至恒重GB1258-90碘酸钾碘酸钾标定标定Na2S2O3溶液溶液180 2 C至恒重至恒重GB1259-89重铬
11、酸钾重铬酸钾标定标定Na2S2O3、FeSO4溶液溶液120 2 C至恒重至恒重GB1260-90氧化锌氧化锌标定标定EDTA溶液溶液800 2 C至恒重至恒重GB12593-90乙二胺四乙酸二钠乙二胺四乙酸二钠标定各种金属离子溶液标定各种金属离子溶液硝酸镁饱和溶液恒湿器放置硝酸镁饱和溶液恒湿器放置7天天GB12594-90溴酸钾溴酸钾标定标定NaS2O3溶液溶液180 2 C至恒重至恒重GB12595-90硝酸银硝酸银标定氯化物及硫氰酸盐溶液标定氯化物及硫氰酸盐溶液H2SO4干燥器中干燥器中至恒重至恒重GB12596-90碳酸钙碳酸钙标定标定EDTA溶液溶液110 2 C至恒重至恒重部分纯金
12、属亦可作为基准物质部分纯金属亦可作为基准物质实验室常用试剂实验室常用试剂级别级别123生化试剂生化试剂中文名中文名优级纯优级纯分析纯分析纯化学纯化学纯英文缩写英文缩写GRARCPBR标签颜色标签颜色对实验结果的准确度要求不是很高时,可用对实验结果的准确度要求不是很高时,可用优级纯优级纯或分析纯试剂代替或分析纯试剂代替同种的基准试剂。同种的基准试剂。分析化学实验中所用其他试剂级别应为分析化学实验中所用其他试剂级别应为分析纯或以上分析纯或以上。常量分析(分。常量分析(分析纯);仪器分析(视情况而定)。析纯);仪器分析(视情况而定)。4-3 标准物质与标准溶液(标准物质与标准溶液(3)标准溶液:标准
13、溶液:已知其主体成分或其它特性的溶液已知其主体成分或其它特性的溶液标准滴定溶液:标准滴定溶液:直接法配制:直接法配制:用基准物质直接配制用基准物质直接配制标定法配制:标定法配制:以分析纯物质粗配后用基准物质或标准溶液标定以分析纯物质粗配后用基准物质或标准溶液标定v仪器分析用标准溶液仪器分析用标准溶液(微量组分测定用)(微量组分测定用)pH测量用标准溶液测量用标准溶液(标准缓冲溶液)(标准缓冲溶液)具有准确浓度,用于测定试样中主体或常量成分具有准确浓度,用于测定试样中主体或常量成分例例1:欲配制欲配制0.02000 molL-1 K2Cr2O7的标准溶液的标准溶液250.0 mL,应称取应称取K
14、2Cr2O7多少克多少克?解:解:有有K2C2O7的基准物质,因此采用直接配制法的基准物质,因此采用直接配制法实际所配溶液浓度在实际所配溶液浓度在0.02 molL-1 附近即可满足要求,附近即可满足要求,因此只需因此只需准确称量准确称量1.47 g(10%)K2Cr2O7基准物质基准物质定容于定容于250 mL容量瓶中,再计算其准确浓度即可。容量瓶中,再计算其准确浓度即可。例例2:已知浓已知浓H2SO4的相对密度为的相对密度为1.84 g mL-1,含,含H2SO4约为约为96%,欲配制,欲配制1 L 0.20 molL-1 H2SO4溶液,应取浓溶液,应取浓H2SO4 多多少毫升少毫升?解
15、:解:没有没有H2SO4的基准物质,只能采用标定法配制的基准物质,只能采用标定法配制因为是粗配,有效数字保留因为是粗配,有效数字保留2-3位即可位即可其准确浓度需用基准物质或标准溶液进行标定其准确浓度需用基准物质或标准溶液进行标定4-3 标准物质与标准溶液(标准物质与标准溶液(4)标准溶液浓度的表示方法标准溶液浓度的表示方法物质的量浓度(摩尔浓度)物质的量浓度(摩尔浓度)滴定度:滴定度:每每mL滴定剂相当于待测物的克数滴定剂相当于待测物的克数单位:单位:molL-1A:被测组分,:被测组分,B:标准物质;单位:标准物质;单位:gmL-11 mL的的KMnO4溶液能把溶液能把0.005682 g
16、 Fe2+氧化成氧化成Fe3+滴定度滴定度T的应用的应用例:例:铁矿中铁含量的测定(铁矿中铁含量的测定(KMnO4法)法)大批量样品的测定大批量样品的测定滴定度滴定度T与摩尔浓度与摩尔浓度c的换算的换算aA(待测物)待测物)+bB(标准物)标准物)=cC+dD例例3:已知已知 ,求,求cNaOH解:解:例例4:已知已知 ,求,求解:解:4-4 滴定分析中体积的测量(滴定分析中体积的测量(1)移移液液管管吸吸量量管管酸酸式式滴滴定定管管通通用用滴滴定定管管容量瓶容量瓶量筒量筒烧杯烧杯锥形瓶锥形瓶4-4 滴定分析中体积的测量(滴定分析中体积的测量(2)常用容量分析仪器常用容量分析仪器容量瓶容量瓶(
17、量入式)(量入式)烧杯烧杯(量入式)(量入式)移液管移液管(量出式)(量出式)量筒量筒(量出式)(量出式)滴定管滴定管(量出式)(量出式)校正方法校正方法绝对校正:绝对校正:天平天平相对校正:相对校正:移液管与容量瓶移液管与容量瓶分析化学实验分析化学实验(第二版),化学工业出版社,(第二版),化学工业出版社,19-25页页问题讨论问题讨论如何准确量取如何准确量取25.00 mL溶液?溶液?是否可以用别人的滴定管(已校准)放溶液到自己的滴定是否可以用别人的滴定管(已校准)放溶液到自己的滴定管中,以求校正自己的滴定管?管中,以求校正自己的滴定管?移液管尖处的液体是否可以吹出?移液管尖处的液体是否可
18、以吹出?x滴定管、移液管、容量瓶、锥形瓶中哪些需用待装入的溶滴定管、移液管、容量瓶、锥形瓶中哪些需用待装入的溶液润洗?液润洗?y若滴定速度过快,可否在至滴定终点时马上读数?若滴定速度过快,可否在至滴定终点时马上读数?4-5 滴定分析中的计算(滴定分析中的计算(1)物质的量物质的量 nmol;mmol摩尔质量摩尔质量 Mgmol-1物质的量浓度物质的量浓度 cmolL-1质量质量 mg;mg体积体积 VL;mL质量分数质量分数 w%;mgg-1质量浓度质量浓度 gmL-1;mgmL-1分析化学中常用的量和单位分析化学中常用的量和单位4-5 滴定分析中的计算(滴定分析中的计算(2)计算方法计算方法
19、换算因数法:换算因数法:根据反应方程式中的系数得出反应物之间的根据反应方程式中的系数得出反应物之间的物质的量的关系物质的量的关系等物质量规则等物质量规则酸碱滴定:质子守恒(得失质子数目相同)酸碱滴定:质子守恒(得失质子数目相同)氧化还原滴定:电子守恒(得失电子数目相同)氧化还原滴定:电子守恒(得失电子数目相同)配位滴定和沉淀滴定中的计量关系通常为配位滴定和沉淀滴定中的计量关系通常为1:1(比较简单)(比较简单)4-5 滴定分析中的计算(滴定分析中的计算(3)计算类型计算类型u基准物质或试样称量范围的计算基准物质或试样称量范围的计算v标准溶液配制及标定计算标准溶液配制及标定计算w分析结果的计算分
20、析结果的计算规范格式规范格式解解;反应式及反应式及计量关系计量关系;公式;公式;代入数据代入数据(注意有效数(注意有效数字);字);结果结果(注意有效数字)(注意有效数字)可能的情况下一步完成,以减少修约次数可能的情况下一步完成,以减少修约次数例例5:欲标定欲标定0.1 mol L-1的的NaOH溶液,试计算分别以溶液,试计算分别以(1)KHC8H4O4和(和(2)H2C2O4 2H2O为基准物时的称量质为基准物时的称量质量量。解:解:(1)(2)求称量范围时以消耗待标定溶液求称量范围时以消耗待标定溶液20 30 mL计算计算例例6:计算例计算例5中以(中以(1)KHC8H4O4和(和(2)H
21、2C2O4 2H2O为为基准物时的称量误差基准物时的称量误差。解:解:(1)以)以KHC8H4O4为基准物为基准物满足常量分析中对称量误差的要求(满足常量分析中对称量误差的要求(0.1%),可直接称取,该称量方),可直接称取,该称量方式称为式称为“称小样称小样”。(2)以)以H2C2O4 2H2O为基准物为基准物不满足常量分析中对称量误差的要求(不满足常量分析中对称量误差的要求(0.1%),通常可称为),通常可称为4或或10倍的倍的质量,完全溶解后转移至质量,完全溶解后转移至100或或250mL容量瓶中定容,然后用容量瓶中定容,然后用25mL移液移液管移取管移取25.00mL溶液至锥形瓶中进行
22、测定,该称量方式称为溶液至锥形瓶中进行测定,该称量方式称为“称大样称大样”。若称量误差允许,若称量误差允许,“称小样称小样”的测定结果更为可靠;对于均匀性较差的的测定结果更为可靠;对于均匀性较差的待测试样,待测试样,“称大样称大样”可消除试样不均匀所引起的误差。可消除试样不均匀所引起的误差。例例7:以为以为K2Cr2O7基准物质,采用析出基准物质,采用析出I2的方法标定的方法标定0.020 molL-1 Na2S2O3溶液的浓度,需称多少克溶液的浓度,需称多少克K2Cr2O7?应如何?应如何做才能使称量误差不大于做才能使称量误差不大于0.1%?解:解:例例8:称取铁矿试样称取铁矿试样0.314
23、3 g,溶于酸并将,溶于酸并将Fe3+还原成还原成Fe2+。用用0.02000 molL-1 K2Cr2O7溶液标定,消耗溶液标定,消耗K2Cr2O7溶液溶液21.30 mL。计算试样中。计算试样中Fe2O3的质量分数。的质量分数。解:解:例例9:检验某病人血液中的含钙量,取检验某病人血液中的含钙量,取2.00 mL 血液,稀释后血液,稀释后用用(NH4)2C2O4处理,使处理,使Ca2+生成生成CaC2O4沉淀,沉淀过滤后溶沉淀,沉淀过滤后溶解于强酸中,然后用解于强酸中,然后用0.0100 molL-1的的KMnO4溶液滴定,用溶液滴定,用去去1.20mL,试计算此血液中钙的含量。试计算此血液中钙的含量。解:解:例例10:欲测定石灰石试样中欲测定石灰石试样中CaCO3的含量。称取的含量。称取1.000 g该试该试样,小心加入样,小心加入50.00 mL 0.5100 mol L-1 HCl标准溶液,待试标准溶液,待试样完全反应后,再用样完全反应后,再用0.4900 mol L-1 NaOH标准溶液返滴定标准溶液返滴定过量的过量的HCl,共用去,共用去25.00 mL。求该试样中。求该试样中CaCO3的含量。的含量。解:解:得质子数:得质子数:失质子数:失质子数: