化學(xué)分析知識(shí)培訓(xùn)材料

1、 化學(xué)分析基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn) 2010年12月1 1、概述本節(jié)重點(diǎn)內(nèi)容掌握滴定分析中的幾個(gè)常用名詞術(shù)語(yǔ)1.標(biāo)準(zhǔn)溶液2.滴定3.化學(xué)計(jì)量點(diǎn)4.指示劑5.滴定誤差2色譜分析基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)1、概述(P189-193)1.1分析化學(xué)的任務(wù)和作用 1.1.1分析化學(xué)的任務(wù)是鑒定物質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)，化學(xué)成分及測(cè)定各成分的含量。 定性分析的任務(wù)就是確定物質(zhì)由那些哪些元素、離子、有機(jī)官能團(tuán)或化合物組成；定量分析任務(wù)就是測(cè)定物質(zhì)中各種組分的相對(duì)含量。嚴(yán)細(xì)認(rèn)真，準(zhǔn)確及時(shí)3色譜分析基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)1.1.2分析化學(xué)的作用 a、在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門，分析化學(xué)有巨大的實(shí)用價(jià)值。 b、在科學(xué)研究方面，分析化學(xué)是一門有力的工具科學(xué)，具有重要意

2、義，起著眼睛的作用。 c、分析化學(xué)是環(huán)境科學(xué)、材料化學(xué)、生命科學(xué)、能源科學(xué)等專業(yè)的基礎(chǔ)課程之一。 總之，分析化學(xué)是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的眼睛，它是研究物質(zhì)組成、含量、結(jié)構(gòu)等信息的一門科學(xué)。嚴(yán)細(xì)認(rèn)真，準(zhǔn)確及時(shí)4色譜分析基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)1.2分析方法分類（通常按照測(cè)定原理及使用儀器分類）分析方法化學(xué)分析與儀器分析是緊密關(guān)聯(lián)，相互補(bǔ)充的。嚴(yán)細(xì)認(rèn)真，準(zhǔn)確及時(shí)51.3滴定分析法的要求及分類1.3.1滴定分析中的幾個(gè)名詞術(shù)語(yǔ)a、標(biāo)準(zhǔn)溶液b、滴定c、化學(xué)計(jì)量點(diǎn)d、指示劑e、滴定誤差嚴(yán)細(xì)認(rèn)真，準(zhǔn)確及時(shí)61.3.2滴定分析法的要求及分類a、作為滴定用的化學(xué)反應(yīng)應(yīng)具備條件 反應(yīng)必須按一定的反應(yīng)式進(jìn)行，即反應(yīng)具有確定的化學(xué)計(jì)量關(guān)

3、系；反應(yīng)迅速；主反應(yīng)不受共存物質(zhì)的干擾；有確定計(jì)量點(diǎn)的方法。b、分類 酸堿滴定法；配位滴定法；氧化還原滴定法；沉淀滴定法。嚴(yán)細(xì)認(rèn)真，準(zhǔn)確及時(shí)7 2、酸堿滴定法本節(jié)重點(diǎn)內(nèi)容1.酸堿質(zhì)子理論2.計(jì)算溶液的PH3.掌握緩沖溶液相關(guān)知識(shí)4.酸堿滴定指示劑變色原理，如何選擇指示劑5.酸堿滴定曲線意義、突躍大小的影響因素嚴(yán)細(xì)認(rèn)真，準(zhǔn)確及時(shí)82.酸堿滴定法（P193-220） 2.1酸堿平衡 2.1.1酸堿質(zhì)子理論 酸堿的定義：電離理論與質(zhì)子理論是如何定義的？有何實(shí)際意義？ 2.1.2共軛酸堿對(duì) 什么是共軛酸堿對(duì)?什么是兩性物質(zhì)？ 請(qǐng)大家判斷一下下列物質(zhì)哪些是酸、哪些是堿、哪些是兩性物質(zhì)？ NH4CL H2

4、S NaHCO3 Na2SO4 Na2S 水的質(zhì)子自遞過(guò)程與Kw的來(lái)由，有什么意義？ 2.1.3酸堿反應(yīng)的本質(zhì) 酸堿反應(yīng)的本質(zhì)是質(zhì)子的轉(zhuǎn)移，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，酸失去質(zhì)子數(shù)與堿得到的質(zhì)子數(shù)一定相等。嚴(yán)細(xì)認(rèn)真，準(zhǔn)確及時(shí)92.2酸堿的強(qiáng)度2.2.1如何衡量水溶液中酸堿的強(qiáng)度 此處針對(duì)弱酸、弱堿而言（強(qiáng)酸、強(qiáng)堿例外），Ka、Kb的定義？如何利用Ka、Kb數(shù)值衡量酸堿的強(qiáng)度？2.2.2共軛酸堿對(duì)的Ka、 Kb的關(guān)系 以HAc-Ac-為例推導(dǎo)出KaKb=KW嚴(yán)細(xì)認(rèn)真，準(zhǔn)確及時(shí)102.3溶液中H+的計(jì)算2.3.1分析濃度、平衡濃度、酸堿度的定義，必須區(qū)別酸溶液的濃度與酸度的關(guān)系，不能混淆。 c、酸度（PH）

5、， PH=-H+ a、 分析濃度 C mol/L b、 平衡濃度 mol/L嚴(yán)細(xì)認(rèn)真，準(zhǔn)確及時(shí)112.3.2物料平衡、電荷平衡和質(zhì)子條件 以NaAc為例簡(jiǎn)單介紹上述概念，但是必須清楚質(zhì)子條件是導(dǎo)出H+計(jì)算公式的基礎(chǔ)。2.3.3幾種溶液中H+的計(jì)算 a、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿溶液H+的計(jì)算 b、一元弱酸、弱堿溶液H+的計(jì)算 c、多元酸堿溶液H+的計(jì)算 d、兩性物質(zhì)溶液H+的計(jì)算嚴(yán)細(xì)認(rèn)真，準(zhǔn)確及時(shí)122.4酸堿緩沖溶液2.4.1什么是酸堿緩沖溶液？緩沖機(jī)理是什么？一般組成方式有幾種？2.4.2緩沖溶液的PH值計(jì)算（弱酸與其共軛堿、弱堿與其共軛酸兩種情況）2.4.3緩沖容量及緩沖范圍2.4.5緩沖溶液的作用以及

6、選擇原則嚴(yán)細(xì)認(rèn)真，準(zhǔn)確及時(shí)132.5滴定方法 學(xué)習(xí)酸堿滴定法，必須了解滴定過(guò)程中PH的變化曲線，特別是計(jì)量點(diǎn)附近的突變，以便選擇指示劑。2.5.1指示劑變色原理；指示劑變色范圍；變色點(diǎn)PT。 什么是混合指示劑？ 利用顏色互補(bǔ)作用，使顏色變化更加敏銳。嚴(yán)細(xì)認(rèn)真，準(zhǔn)確及時(shí)142.5.2幾種酸堿滴定曲線以及指示劑的選擇 簡(jiǎn)單計(jì)算繪制以下幾種滴定曲線 a、強(qiáng)堿滴定強(qiáng)酸（強(qiáng)酸滴定強(qiáng)堿） b、強(qiáng)堿滴定弱酸 c、強(qiáng)酸滴定弱堿 d、多元酸(堿)的滴定曲線嚴(yán)細(xì)認(rèn)真，準(zhǔn)確及時(shí)15a、0.1000molL-1NaOH溶液滴定20.00mL 0.100molL-1的HCl0.0 2嚴(yán)細(xì)認(rèn)真，準(zhǔn)確及時(shí)16滴定曲線NaO

7、H加入量02468101214010203040pH嚴(yán)細(xì)認(rèn)真，準(zhǔn)確及時(shí)17 不同濃度NaOH溶液滴定不同濃度HCl溶液的滴定曲線02468101214010203040pHNaOH加入量紅1.0molL-1橙0.10 molL-藍(lán) 0.010molL-1 嚴(yán)細(xì)認(rèn)真，準(zhǔn)確及時(shí)18b、強(qiáng)堿滴定弱酸（NaOH溶液滴定HAC等 弱酸）(I)Ka=10-3Ka=10-5Ka=10-7Ka=10-9HAc滴定曲線嚴(yán)細(xì)認(rèn)真，準(zhǔn)確及時(shí)H2CO3滴定曲線19c、強(qiáng)酸滴定多元堿 （HCl滴定Na2CO3的滴定曲線）PH=8.31酚酞PH=3.89甲基橙嚴(yán)細(xì)認(rèn)真，準(zhǔn)確及時(shí)20 思考一下！ 酸堿滴定中標(biāo)準(zhǔn)溶液及被滴定

8、的物質(zhì)的濃度是否是越大越好？指示劑用量呢？嚴(yán)細(xì)認(rèn)真，準(zhǔn)確及時(shí)21 3、配位滴定法本節(jié)重點(diǎn)內(nèi)容1.EDTA有關(guān)特性及其在配位滴定中的應(yīng)用2.配位化合物的穩(wěn)定常數(shù)和條件穩(wěn)定常數(shù)3.配位滴定是否可以準(zhǔn)確滴定的判別4.金屬指示劑變色原理，如何選擇指示劑5.配位滴定曲線突躍大小的影響因素6.如何提高配位滴定的選擇性嚴(yán)細(xì)認(rèn)真，準(zhǔn)確及時(shí)223、配位滴定法(P225-245)3.1方法簡(jiǎn)介3.1.1配位滴定反應(yīng)的要求，無(wú)機(jī)配合物一般不能用于滴定分析。因此，配位滴定僅限于有機(jī)配位滴定，具體而言采用EDTA。3.1.2配位滴定對(duì)反應(yīng)的要求（配位化合物穩(wěn)定、絡(luò)合比固定、反應(yīng)迅速）。嚴(yán)細(xì)認(rèn)真，準(zhǔn)確及時(shí)233.2 ED

9、TA及其應(yīng)用3.2.1EDTA性質(zhì) EDTA微溶于水，常用其二鈉鹽配制溶液，在水溶液中相當(dāng)于6元酸，存在7種分布形態(tài)。嚴(yán)細(xì)認(rèn)真，準(zhǔn)確及時(shí)243.2.3 EDTA與金屬離子配合的特點(diǎn)a、和絕大多數(shù)金屬離子生成配合物b、配合物的顏色取決于金屬離子的顏色c、所有配合物易溶于水d、配合比較固定1:13.3配位平衡3.3.1穩(wěn)定常數(shù) 衡量配位化合物穩(wěn)定性指標(biāo)。嚴(yán)細(xì)認(rèn)真，準(zhǔn)確及時(shí)253.3.2酸效應(yīng)及酸效應(yīng)系數(shù) 由于溶液中H+影響，使EDTA與離子配合的能力下降。配合能力影響程度可以用酸效應(yīng)系數(shù)來(lái)衡量。 3.3.3條件穩(wěn)定常數(shù) 滴定過(guò)程中溶液實(shí)際環(huán)境必然影響配位化合物的穩(wěn)定性。 Y(H)=1+1H+ +6

10、H6嚴(yán)細(xì)認(rèn)真，準(zhǔn)確及時(shí)263.3.4準(zhǔn)確滴定的判別 配位滴定中準(zhǔn)確滴定的判別可以采用假設(shè)被測(cè)定金屬離子濃度、條件穩(wěn)定常數(shù)及誤差來(lái)推導(dǎo)。 假設(shè) M=2C，用濃度為2C的EDTA溶液滴定M，推導(dǎo)出準(zhǔn)確滴定的條件為： CK,MY 106 如果C=0.01mol/L,那么 即K,MY 108 K,MY 8 嚴(yán)細(xì)認(rèn)真，準(zhǔn)確及時(shí)273.3.5林旁曲線（各種金屬離子單獨(dú)滴定的允許酸度）嚴(yán)細(xì)認(rèn)真，準(zhǔn)確及時(shí)283.4滴定方法3.4.1金屬指示劑 變色原理；金屬指示劑應(yīng)具備的條件；指示劑的封閉；指示劑的僵化。 幾種常用指示劑（XO EBT NN）嚴(yán)細(xì)認(rèn)真，準(zhǔn)確及時(shí)293.4.2滴定曲線 可以利用滴定曲線來(lái)選擇指示

11、劑，但是有時(shí)因缺少指示劑的平衡常數(shù)，無(wú)法計(jì)算，多數(shù)情況下采用實(shí)驗(yàn)方法來(lái)選指示劑。嚴(yán)細(xì)認(rèn)真，準(zhǔn)確及時(shí)303.4.3化學(xué)計(jì)量點(diǎn)是金屬離子濃度的計(jì)算變色點(diǎn)時(shí)，根據(jù)指示劑來(lái)計(jì)算根據(jù)滴定計(jì)量點(diǎn)的平衡計(jì)算兩者接近程度決定著誤差的大小嚴(yán)細(xì)認(rèn)真，準(zhǔn)確及時(shí)313.4.4提高配位滴定的選擇性 通過(guò)調(diào)整滴定條件提高選擇性 （1）控制酸度 通過(guò)調(diào)整溶液酸度，達(dá)到不同離子分步滴定的目的 （2）利用掩蔽解蔽 通過(guò)加入掩蔽劑、沉淀劑等將干擾離子先絡(luò)合起來(lái)或產(chǎn)生沉淀，不干擾被測(cè)離子的測(cè)定，然后視情況加入解蔽劑后再對(duì)干擾離子進(jìn)行分析。嚴(yán)細(xì)認(rèn)真，準(zhǔn)確及時(shí)32 練習(xí)題：1、已知KZnY=16.50,PH=2時(shí)的酸效應(yīng)系數(shù)是aY=1

12、3.52、PH=5時(shí)的酸效應(yīng)系數(shù)是aY=6.45,請(qǐng)問(wèn)是否可以在上述條件下用0.020mol/L的EDTA滴定0.020mol/L的Zn2+？2、現(xiàn)有濃度為0.020mol/L的Zn2+和Ca2+混合溶液，在PH=5.5時(shí)，能否用0.020mol/L的EDTA準(zhǔn)確滴定其中的Zn2+？（KZnY=16.50，KCaY=10.69，aY=5.51）試一試嚴(yán)細(xì)認(rèn)真，準(zhǔn)確及時(shí)33 4、氧化還原滴定法本節(jié)重點(diǎn)內(nèi)容1.氧化還原反應(yīng)的實(shí)質(zhì)2.了解電極電位、能斯特方程、標(biāo)準(zhǔn)電極電位及條件電位3.KMnO4 K2Cr2O7法的優(yōu)缺點(diǎn)4.碘量法的的誤差來(lái)源5.如何判斷氧化還原反應(yīng)的方向6.氧化還原反應(yīng)速度的影響因

13、素嚴(yán)細(xì)認(rèn)真，準(zhǔn)確及時(shí)344、氧化還原滴定法（P248-266）4.1簡(jiǎn)介 氧化還原滴定法以氧化還原反應(yīng)為基礎(chǔ)的滴定方法。操作步驟與酸堿滴定相似，但原理上有本質(zhì)的不同，酸堿滴定是一個(gè)質(zhì)子傳遞的過(guò)程，反應(yīng)迅速，而氧化還原反應(yīng)是電子的轉(zhuǎn)移，反應(yīng)復(fù)雜，反應(yīng)速度甚至反應(yīng)方向都會(huì)受到外界條件的影響。嚴(yán)細(xì)認(rèn)真，準(zhǔn)確及時(shí)354.2氧化還原反應(yīng)的平衡4.2.1什么是氧化劑、還原劑、電極電位（標(biāo)準(zhǔn)電位、條件電位）？4.2.2氧化還原反應(yīng)的方向和速度 如何判斷氧化還原反應(yīng)的方向；氧化還原反應(yīng)的方向的影響因素；氧化還原反應(yīng)的速度影響因素有哪些？嚴(yán)細(xì)認(rèn)真，準(zhǔn)確及時(shí)364.3滴定方法4.3.1滴定曲線(以0.01mol/

14、lCe4+滴定0.01mol/lFe2+為例) Ce4+加入量%00.41.21.4050100 150200電位0.861.26嚴(yán)細(xì)認(rèn)真，準(zhǔn)確及時(shí)374.3.2氧化還原指示劑 a、自身指示劑 b、專屬指示劑（淀粉的使用） c、氧化還原指示劑（變色范圍）4.3.3三種方法 a、 KMnO4法 (為什么用HNO3酸化？標(biāo)定時(shí)注意事項(xiàng)) b、K2Cr2O7法（與KMnO4相比有優(yōu)點(diǎn)，但必須另選指示劑） c、I2法（誤差來(lái)源；滴定過(guò)程中的注意事項(xiàng)）嚴(yán)細(xì)認(rèn)真，準(zhǔn)確及時(shí)38 練習(xí)題： 稱取草酸鈉試樣0.2203克，需用濃度為 0.02156mol/L的KMnO4溶液29.30ml才能反應(yīng)完全，求草酸鈉試

15、樣的純度？試一試嚴(yán)細(xì)認(rèn)真，準(zhǔn)確及時(shí)39 5、沉淀滴定法本節(jié)重點(diǎn)內(nèi)容1.溶度積原理，溶度積和溶解度的換算2.了解三種沉淀滴定法的方法原理3.分級(jí)沉淀及沉淀的轉(zhuǎn)化嚴(yán)細(xì)認(rèn)真，準(zhǔn)確及時(shí)405、沉淀滴定法（P268-278）5.1方法簡(jiǎn)介 什么是沉淀滴定法？對(duì)沉淀反應(yīng)有何要求？ 目前僅限于銀量法。主要測(cè)定鹵素化合物。按照指示劑不同，可以分為三種，即莫爾法、佛爾哈德法、法揚(yáng)司法。嚴(yán)細(xì)認(rèn)真，準(zhǔn)確及時(shí)415.2沉淀的溶解平衡5.2.1溶度積原理 沉淀的溶解平衡是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡，此時(shí)溶液中溶解速度和沉淀速度相等。而且溶液中相關(guān)離子濃度的乘積為一常數(shù)，即溶度積常數(shù)Ksp(與溫度有關(guān))。5.2.2溶度積與溶解度的換算

16、5.2.3什么是分級(jí)沉淀5.2.4沉淀的轉(zhuǎn)化條件嚴(yán)細(xì)認(rèn)真，準(zhǔn)確及時(shí)425.3莫爾法5.3.1方法原理 以K2CrO4為指示劑，AgNO3為滴定劑，直接測(cè)定Cl- Br-5.3.2測(cè)定條件 溶液酸度 指示劑用量 測(cè)定過(guò)程中應(yīng)劇烈搖動(dòng)5.3.3分析對(duì)象 直接分析Cl- Br- ，不能分析I- SCN- 5.3.4干擾離子 能與CrO42- Ag+反應(yīng)的離子產(chǎn)生干擾嚴(yán)細(xì)認(rèn)真，準(zhǔn)確及時(shí)435.4佛爾哈德法 以鐵銨礬為指示劑，NH4SCN的銀量法。5.4.1直接滴定法（測(cè)定Ag+）5.4.2返滴定法 加入定量過(guò)量的AgNO3，然后返滴定Ag+測(cè)定Br- I- SCN- Cl- ，但分析I-時(shí)應(yīng)先在加入AgNO3后加入指示