分析化學(xué)13章教案

分析化學(xué)13章教案 分析化學(xué)教案第一章緒論1-1分析化學(xué)的任務(wù)和作用 一、分析化學(xué)的定義研究獲得物質(zhì)化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)信息、分析方法及相關(guān)理論的科學(xué)；是化學(xué)中的信息科學(xué)，以降低系統(tǒng)的不確定度為主要目的。 二、分析化學(xué)的任務(wù)分析化學(xué)的任務(wù)是確定物質(zhì)的化學(xué)組成、測量各組成的含量以及表征物質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)。 即分析化學(xué)解決“是什么”、“有多少”、“怎么樣”等問題，它們分別隸屬于定性分析、定量分析和結(jié)構(gòu)分析研究的范疇。 三、分析化學(xué)的作用分析化學(xué)是研究物質(zhì)及其變化的重要方法之一。 在化學(xué)學(xué)科本身的發(fā)展上，以及與化學(xué)有關(guān)的各科學(xué)領(lǐng)域中，分析化學(xué)都起著一定的作用，如材料科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、能源科學(xué)、生命科學(xué)、礦物學(xué)、地質(zhì)學(xué)、生理學(xué)、醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)及其他科學(xué)技術(shù)，凡涉及化學(xué)現(xiàn)象，在其研究過程中必用到分析化學(xué)，故有科學(xué)技術(shù)的“眼睛”之美譽。 分析化學(xué)在國民經(jīng)濟建設(shè)中，在生活實踐中具有實用價值。 如解決人類面臨的“五大危機”（資源、能源、糧食、人口、環(huán)境）問題；當(dāng)代科學(xué)領(lǐng)域的四大理論（天體、地球、生命、人類起源和演化）；環(huán)境中的五大全球性問題（溫室效應(yīng)、酸雨、臭氧層破壞、水質(zhì)污染、森林減少）；在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防建設(shè)等方面，無一不依賴分析化學(xué)的配合。 四、分析化學(xué)學(xué)習(xí)目的?分析化學(xué)是人們用以解剖和認(rèn)識自然的重要手段，分析化學(xué)課不僅傳授有關(guān)的知識，還是一門培養(yǎng)學(xué)生運用化學(xué)觀點來分析和處理問題能力的課程。 ?分析化學(xué)工作者的能力應(yīng)包括實驗動手能力、觀察能力、查閱文獻資料的能力、記憶能力、思維能力、想象能力和表達等七種能力。 1-2分析方法的分類劃分依據(jù)不同，種類不同定性分析分析任務(wù)定量分析結(jié)構(gòu)分析無機分析分析對象有機分析化學(xué)分析方法原理儀器分析常量分析組分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)1%微量分析組分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（0.01%，1%）試樣用量痕量分析組分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù).實驗前校正器皿和儀器消除儀器誤差。 2.做空白實驗檢驗和消除試劑誤差。 空白試驗就是在不加試樣的情況下，按照試樣分析同樣的操作條件和手續(xù)進行試驗。 試驗所得結(jié)果稱為空白值。 試樣分析結(jié)果應(yīng)為試樣測定值減去空白值。 3.對照試驗檢驗和消除方法誤差。 一種新的分析方法建立后，是否可靠？應(yīng)作對照實驗以判斷系統(tǒng)誤差是否消除，通常有兩種做法。 4分析化學(xué)教案 （1）用研究的新方法對已知準(zhǔn)確含量的標(biāo)準(zhǔn)試樣或純物質(zhì)進行分析，將測定結(jié)果（x）與標(biāo)準(zhǔn)值（?）對照； （2）用標(biāo)準(zhǔn)方法和新方法對同一試樣進行分析，將兩組測定結(jié)果加以對照。 對照試驗的數(shù)據(jù)通過顯著性檢驗，即可得出分析方法是否可靠的結(jié)論。 對照試驗是檢驗系統(tǒng)誤差的最有效的辦法。 NOTICE進行對照試驗時，盡量選擇與試樣組成相近的標(biāo)準(zhǔn)試樣進行對照分析。 3、偶然誤差（隨機誤差）它是由不確定的原因或某些難以控制原因造成的。 隨機變化因素如環(huán)境溫度、濕度和氣壓的微小波動以及污染情況等等）。 （1）特點雙向性（偶然誤差時大時小，時正時負(fù)）；不可測性。 （2）減小方法多次測量，取平均值。 （3）分布規(guī)律（偶然誤差不可能完全消除，但多次測量的結(jié)果任然具有一定的規(guī)律性，符合高斯分布的正態(tài)概率密度函數(shù)）y概率密度；?總體平均值；?總體標(biāo)準(zhǔn)偏差。 定義u=(x-)u的涵義是偏差值（x-?）以標(biāo)準(zhǔn)偏差為單位來表示。 誤差出現(xiàn)的概率密度大小變換后的函數(shù)式為表2-1誤差在某區(qū)間出現(xiàn)的概率x-?概率-1,+168.3%-?,+?95%-1.96?,+1.96?-1.96,+1.96-2,+295.5%-2?,+2?-3,+399.7%-3?,+3?正太分布曲線 （6）置信度某一定范圍內(nèi)測定值或誤差出現(xiàn)的概率，也稱置信水平。 分析化學(xué)中一般取95%，有時也取90%或99%. （7）置信區(qū)間一定的概率下以平均值為中心，真實值出現(xiàn)的范圍。 （8）偶然誤差的性質(zhì)A、對稱性絕對值相等的正負(fù)誤差出現(xiàn)的概率相等。 B、單峰性絕對值小的誤差出現(xiàn)的概率大，絕對值大的誤差出現(xiàn)的概率小。 C、有界性絕對值很大的誤差出現(xiàn)的概率極小。 D、抵償性偶然誤差的算術(shù)平均值的極限為0。 五、有限數(shù)據(jù)隨機誤差的t分布對于有限次測定（一般取35次），平均值與總體平均值?關(guān)系為s?X?t?n s有限次測定的標(biāo)準(zhǔn)偏差；n測定次數(shù)；自由度f=n-1；t某一置信度下的幾率系數(shù)表2-2t值表5分析化學(xué)教案討論 （1）置信度不變時n增加，t變小，置信區(qū)間變小； （2）n不變時置信度增加，t變大，置信區(qū)間變大；2-2分析結(jié)果的數(shù)據(jù)處理 一、可疑值的取舍 1、G（格布魯斯）檢驗法（測定次數(shù)為320次時，可用格布魯斯檢驗法）具體步驟 （1）將測定數(shù)據(jù)從小到大排序x1，x2，x n-1，x n，其中x1或x n為可疑數(shù)據(jù)。 （2）計算該組數(shù)據(jù)的平均值及標(biāo)準(zhǔn)偏差s； （3）若x1可疑，則x?x1G?計s若x n可疑，則x n?xG?計s （4）根據(jù)事先確定的置信度和測定次數(shù)查表。 若G計G表，則舍棄可疑值，反之則保留。 6分析化學(xué)教案評價該法準(zhǔn)確度較好，但要計算x和s比較麻煩。 2、Q檢驗法（該法適用于測定次數(shù)為310次時的檢驗）具體步驟 （1）將測定數(shù)據(jù)從小到大排序x1，x2，x n-1，x n，其中可疑值為x1或x n。 （2）求出可疑值與其最鄰近值之差x n-x n-1或x2-x1，然后計算出Q x n?x n?1x2?x1Q?Q?x n?x1xn?x1 （3）根據(jù)測定次數(shù)n和所要求的置信度查Q P,n若QQ P,n，則棄去可疑值，反之則保留。 分析化學(xué)中通常取0.90的置信度。 二、平均值（x）與標(biāo)準(zhǔn)值（?）之間的比較（顯著性檢驗）檢查方法的準(zhǔn)確度為了檢驗一個新的分析方法是否可靠，是否有足夠的準(zhǔn)確度，常用已知含量的標(biāo)準(zhǔn)試樣進行檢驗，用t檢驗法將測定結(jié)果的平均值與已知值（標(biāo)樣值）比較。 x?t?n計s如果t計t表，則存在顯著性差異，表明檢驗方法存在系統(tǒng)誤差，否則不存在顯著性差異。 三、兩組平均值的比較前言實驗工作中經(jīng)常遇到x1與x2，x甲與x乙，x A與x B等不同情況的兩組平均值，它們之間的差異可以采用F檢驗和t檢驗。 1、F檢驗法設(shè)兩組測定結(jié)果分別為n 1、x1和s1（?。┮约皀 2、x2和s2（大）首先用F檢驗法判斷s1和s2之間是否存在顯著性差異。 兩組數(shù)據(jù)將計算所得F計值與表所列表中F表值進行比較。 在一定的置信度及自由度時，若F值大于表值，則認(rèn)為它們之間存在顯著性差異。 如果F計 2、t檢驗法t檢驗法用于繼續(xù)檢驗兩組平均值x1和x2之間有無顯著性差異。 式中s合合并標(biāo)準(zhǔn)偏差。 2-4有效數(shù)字及其運算規(guī)則7分析化學(xué)教案 一、有效數(shù)字實際上能測量得到的數(shù)字。 1有效數(shù)字位數(shù)包括所有準(zhǔn)確數(shù)字和最后一位不準(zhǔn)確數(shù)字。 例滴定讀數(shù)23.43mL，最多可以讀準(zhǔn)三位。 最后一位無刻度，估計的，不是很準(zhǔn)確，但不是臆造的，稱可疑數(shù)字（或估讀數(shù)字）。 NOTICE 1、記錄測定結(jié)果時，只能保留一位可疑數(shù)字。 2、有效數(shù)字位數(shù)的多少反映了測量的準(zhǔn)確度。 2在09中，只有0既是有效數(shù)字，又是無效數(shù)字（例如定位作用），它具有兩種意義。 例0.06050四位有效數(shù)字定位，有效位數(shù)無小數(shù)點定位時，例3600模糊計法，應(yīng)用科學(xué)計數(shù)法表示3.6103兩位36003.60103三位3單位變換不影響有效數(shù)字位數(shù)。 例10.00mL0.001000L均為四位4pH，pM，pK，lgC，lgK等對數(shù)值，其有效數(shù)字的位數(shù)取決于小數(shù)部分（尾數(shù)）數(shù)字的位數(shù)，整數(shù)部分只代表該數(shù)的方次。 例pH=11.20H+=6.310-12mol/L兩位5測定結(jié)果的首位為8和9時，有效數(shù)字可以多計一位。 例90.0%，可示為四位有效數(shù)字。 NOTICE （1）容量器皿；滴定管；移液管；容量瓶；4位有效數(shù)字； （2）分析天平（萬分之一）取小數(shù)點后4位； （3）標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，用4位有效數(shù)字表示:0.1000mol/L； （4）各種誤差計算，保留一或兩位有效數(shù)字； （5）化學(xué)平衡計算，保留二或三位有效數(shù)字； （6）分析結(jié)果報告含量10%，4位；1-10，3位；1%，2位； （8）采用計算器進行計算時，一般不對中間每一步驟的計算結(jié)果進行修約，僅對最后的結(jié)果進行修約。 二、有效數(shù)字的修約規(guī)則1四舍六入五成雙（5后面有不等0的數(shù)字時一律進一位）例0.3745，0.3755，0.37456均修約至三位有效數(shù)字分別為0.374，0.376，0.375；2只能對數(shù)字進行一次性修約，不能連續(xù)多次修約。 例6.549，2.451一次修約至兩位有效數(shù)字，分別為6.5，2.5； 三、有效數(shù)字的運算法則1加減法以小數(shù)點后位數(shù)最少的數(shù)為準(zhǔn)（即以絕對誤差最大的數(shù)為準(zhǔn)）例50.1+1.45+0.5812=52.1E0.10.010.0001保留三位有效數(shù)字2乘除法以有效數(shù)字位數(shù)最少的數(shù)為準(zhǔn)（即以相對誤差最大的數(shù)為準(zhǔn)）例0.012125.641.05782=0.328E0.00010.010.00001保留三位有效數(shù)字E r0.8%0.4%0.009%NOTICE分?jǐn)?shù)；比例系數(shù)；實驗次數(shù)等不記位數(shù)；2-5標(biāo)準(zhǔn)曲線的回歸分析8分析化學(xué)教案習(xí)題1誤差的正確定義是（選擇一個正確答案）C a某一測量值與其算數(shù)平均值之差；b含有誤差之值與真值之差；c測量值與其真值之差d錯誤值與其真值之差。 2.常量滴定管（50mL）讀數(shù)時可估讀到0.01mL，若要求滴定的相對誤差小于0.1%，在滴定時，耗用體積應(yīng)控制為多少？解2?0.010.1%，V20mL。 答耗用體積應(yīng)控制為2025mL范圍。 V3分析天平可稱準(zhǔn)至0.0001g，要使稱量誤差不大于0.1%，至少應(yīng)稱取多少試樣？2?0.0001解0.1%，m S0.2g。 答至少應(yīng)稱取0.2g試樣。 m S4下列數(shù)值各有幾位有效數(shù)字？0.072，36.080，4.410-3，6.0231023，100，1000.00，1.0103，pH=5.20時的H+。 答有效數(shù)字的位數(shù)分別是2，5，2，4，不確定，6，2，2。 5下列情況各引起什么誤差？如果是系統(tǒng)誤差，應(yīng)如何消除？a.砝碼腐蝕；會引起儀器誤差，屬系統(tǒng)誤差，應(yīng)校正砝碼或更換。 b.稱量時，試樣吸收了空氣的水分；9分析化學(xué)教案會引起操作誤差，屬系統(tǒng)誤差，應(yīng)重新測定，注意防止試樣吸濕。 c.天平零點稍有變動；可引起隨機誤差，適當(dāng)增加測定次數(shù)以減小誤差。 d.讀取滴定管讀數(shù)時，最后一位數(shù)字估測不準(zhǔn)；可引起隨機誤差，適當(dāng)增加測定次數(shù)以減小誤差。 第三章滴定分析3-1滴定分析概述 1、滴定分析法將一種已知準(zhǔn)確濃度的試劑溶液滴加到待測物質(zhì)的溶液中（或?qū)⒈粶y物質(zhì)溶液滴加到已知溶液中），直到所滴加的試劑與待測物質(zhì)按化學(xué)計量關(guān)系定量反應(yīng)為止，然后根據(jù)試液的濃度和體積，通過定量關(guān)系計算待測物質(zhì)含量的方法。 2、標(biāo)準(zhǔn)溶液已知準(zhǔn)確濃度的試劑溶液。 3、滴定把滴定劑從滴定管加到被測溶液中的過程。 4、化學(xué)計量點（sp）滴定劑與被測物定量反應(yīng)完全的那一點（理論）。 5、滴定終點（ep）滴定分析中指示劑發(fā)生顏色改變的那一點（實際）。 6、終點誤差（E t）由滴定終點與化學(xué)計量點不吻合造成的分析誤差。 3-2滴定分析法的分類及滴定反應(yīng)的條件 一、滴定分析法的分類（一）根據(jù)反應(yīng)類型分1.酸堿滴定法(又稱中和滴定)是以質(zhì)子傳遞反應(yīng)為基礎(chǔ)的一種滴定分析方法。 用來測定酸和堿。 其反應(yīng)實質(zhì)可表示為H+B-=HB2.配位滴定法是以配位反應(yīng)為基礎(chǔ)的一種滴定分析方法。 可用于對金屬離子進行測定。 M2+Y4-=MY2-3.沉淀滴定法是以沉淀反應(yīng)為基礎(chǔ)的一種滴定分析方法。 可用于對Ag+、-、S-及鹵素等離子進行測定。 如銀量法Ag+Cl-=AgCl4.氧化還原滴定法是以氧化還原反應(yīng)為基礎(chǔ)的一種滴定分析方法，可用于測定具有氧化還原性質(zhì)的物質(zhì)及某些不具有氧化還原性質(zhì)的物質(zhì)。 如高錳酸鉀法MnO4-+5Fe2+8H+=Mn2+5Fe3+4H2O（二）按滴定方式分類1.直接滴定即用標(biāo)準(zhǔn)溶液直接滴定被測物質(zhì)。 例強酸滴定強堿（一種標(biāo)準(zhǔn)溶液）。 2.間接滴定例氧化還原法測定鈣不與滴定劑反應(yīng)（Ca2+C2O42-MnO4-）。 3.返滴定法二種標(biāo)準(zhǔn)溶液一種過量加入，一種用于應(yīng)用于滴定反應(yīng)速度慢或無合適的指示劑的滴定反應(yīng)。 如Al3+測定EDTA與Al3+反應(yīng)慢，先加入過量的EDTA與Al3+反應(yīng)，再用Zn2+標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定。 4.置換滴定法一種標(biāo)準(zhǔn)溶液，一種反應(yīng)劑適用于不能定量進行（伴有副反應(yīng)發(fā)生）的滴定反應(yīng)。 如S2O32-+Cr2O72-S4O62-/SO42-（有副反應(yīng)）先置換Cr2O72-+3I2+14H+?2Cr3+6I-+7H2O再滴定2S2O32-+I2?S4O62-+2I- 二、適合滴定分析法的反應(yīng)應(yīng)具備條件（直接滴定法滴定條件）1.反應(yīng)必須定量地完成（99.9%)。 即反應(yīng)按一定的反應(yīng)方程式進行，反應(yīng)完全，無副反應(yīng)。 這是定量計算的基礎(chǔ)。 2.反應(yīng)速率要快。 對于慢反應(yīng)能采用適當(dāng)措施提高其速率。 如、加催化劑等。 10分析化學(xué)教案3.能用簡便的方法確定終點。 3-3標(biāo)準(zhǔn)溶液 一、標(biāo)準(zhǔn)溶液配制標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制一般有兩種方法。 、直接法準(zhǔn)確稱取一定量的基準(zhǔn)物質(zhì)，溶解后，配成一定體積的溶液，根據(jù)物質(zhì)質(zhì)量和溶液體積，可計算出該標(biāo)準(zhǔn)溶液的準(zhǔn)確濃度(如Na2B4O710H2O、K2Cr2O7etc.）。 簡言之準(zhǔn)稱、溶解、稀釋、計算。 如配制K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液(0.01667mol/L),準(zhǔn)確稱量在120干燥恒重的K2Cr2O74.903克加適量水溶解后，轉(zhuǎn)移至1000ml的容量瓶中，并稀釋到刻度線，搖勻即得。 能直接配制標(biāo)準(zhǔn)溶液的物質(zhì)必須具備（）物質(zhì)具有足夠純度，即含量99.9%。 其雜質(zhì)含量少到滴定誤差以內(nèi)。 一般用基準(zhǔn)試劑（99.99%）或優(yōu)級純試劑（99.9%）。 （）物質(zhì)的組成與化學(xué)式應(yīng)完全符合。 若含結(jié)晶水，也應(yīng)符合化學(xué)式。 （為了不讓CuSO4?5H2O,Na2B4O7?10H2O結(jié)晶水失去，應(yīng)保存在濕度為60%的空氣中。 ）（）穩(wěn)定。 不穩(wěn)定的物質(zhì)不能用直接法，如KMnO4,NaOH,HCl,Na2S2O3基準(zhǔn)物質(zhì)的條件 （1）物質(zhì)具有足夠純度，即含量99.9%。 （2）物質(zhì)的組成與化學(xué)式完全符合。 若含結(jié)晶水，也應(yīng)符合化學(xué)式。 如H2C2O42HO。 （3）穩(wěn)定。 （4）試劑最好有較大的分子量。 (這樣相對誤差小) 2、間接法 （1）標(biāo)定法（或比較法）用臺秤粗略地稱取一定量或用量筒粗略地量取一定量體積物質(zhì)，用量筒加水將試劑配成近似于所需濃度的溶液，然后用基準(zhǔn)物質(zhì)或另一種滴定液，通過滴定的方法來確定溶液的準(zhǔn)確濃度，稱為標(biāo)定法。 如鹽酸易揮發(fā)，氫氧化鈉易吸收空氣中的水和二氧化碳，通過稱量，都無法取得它們的真實質(zhì)量，只能先將它們配成近似濃度的溶液再用基準(zhǔn)物質(zhì)鄰苯二甲酸氫鉀來標(biāo)定氫氧化鈉溶液，用碳酸鈉來標(biāo)定鹽酸，從而得到它們的準(zhǔn)確濃度。 3- 4、標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度的表示方法 一、物質(zhì)的量濃度（簡稱濃度）是指單位體積溶液內(nèi)所含溶質(zhì)B的物質(zhì)的量n B。 m nM C?V?V在濃度表示中一定要注明基本單元。 基本單元可以是原子、分子、離子、電子等。 例題1（P33） 二、滴定度BB BBm 1、定義是指與每mL標(biāo)準(zhǔn)溶液相當(dāng)?shù)拇郎y組分的質(zhì)量(g)。 T AB?AV B 2、表示法T待測物/滴定劑單位g/mL例用0.02718mol/L的KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液測定鐵含量，其濃度用滴定度表示為T Fe/KMnO4=0.007590g/mL即:表示1mLKMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液相當(dāng)于0.007590克鐵。 注、中間過程應(yīng)包括Fe3+還原成Fe2+,但不論怎樣我們在計算滴定度時只能用Fe2+,因為高錳酸鉀溶液和Fe2+發(fā)生氧化還原反應(yīng)。 、測定時，根據(jù)滴定所消耗的標(biāo)準(zhǔn)溶液體積可方便快速確定試樣中鐵的含量m Fe=T Fe/KMnO4?V KMnO4每ml標(biāo)準(zhǔn)溶液所含溶質(zhì)的克數(shù)（這種表示方法沒有上一種應(yīng)用范圍廣泛）11分析化學(xué)教案表示為T溶質(zhì)，單位（g/ml）?如T HCl=0.003646g/ml表示1mL標(biāo)準(zhǔn)HCl溶液含有0.003646g HCl 3、由物質(zhì)的量濃度C計算滴定度T A/B對于一個化學(xué)反應(yīng)aA+bB=cC+dD ab（A為被測物質(zhì)，B為標(biāo)準(zhǔn)溶液，V B為反應(yīng)完成時標(biāo)準(zhǔn)溶液消耗的體積）mA當(dāng)達到化學(xué)計量點時c BV B1000b amAacBM A移項得?MA1000b由滴定度定義T A/B=mAV B得到?