分析化學(xué)教案

1、分析化學(xué)教案第1頁，共41頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)37分，星期一1 教師聯(lián)系方式冉國芳 rangf163,com辦公室：化學(xué)實(shí)驗(yàn)樓617（武昌校區(qū)） Tel：第2頁，共41頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)37分，星期一2教學(xué)要求與安排1. 學(xué)時(shí): 講課64h 期末考2h2. 成績?cè)u(píng)定: 平時(shí)（含作業(yè)）30% 期末70% 3. 學(xué)習(xí)方法: 預(yù)習(xí)、聽講、復(fù)習(xí)、做作業(yè)；課堂討論；答疑（時(shí)間？）第3頁，共41頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)37分，星期一3教材1. 武漢大學(xué)編（第五版）. 分析化學(xué) (第五版). 高等教育出版.2.武漢大學(xué)編. 分析化學(xué)例題與習(xí)題 高等教育出版.（參考教材

2、）.3. D.A.Skoog. Analytical Chemistry (8th ed), Fort worth:Saunders College Pub., 2004. (雙語教學(xué)班必備)第4頁，共41頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)37分，星期一4 主要參考書1. RKellner等編，李克安,金欽漢等譯. 分析化學(xué)， 北京大學(xué)出版社，2001.2. 梁文平，莊乾坤主編. 分析化學(xué)的明天，科學(xué)出版社，2003.3. 張錫瑜等編著. 化學(xué)分析原理，科學(xué)出版社，2000.4. D. C. Harris. Quantitative Chemical Analysis（5th ed), New

3、 York : W.H. Freeman, 1999.5. 北京大學(xué)化學(xué)系分析化學(xué)教學(xué)組. 基礎(chǔ)分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)(第二版), 北京大學(xué)出版社, 1998.第5頁，共41頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)37分，星期一5 第1章 分析化學(xué)概論 1.1 分析化學(xué)的任務(wù)和作用 1.2 定量分析過程 1.3 定量分析方法 1.4 滴定分析法概述第6頁，共41頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)37分，星期一61.1 分析化學(xué)的任務(wù)與作用分析化學(xué)是發(fā)展和應(yīng)用各種方法、儀器和策略，以獲得有關(guān)物質(zhì)在空間和時(shí)間方面組成和性質(zhì)的信息科學(xué)。原子量的準(zhǔn)確測定、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展、生態(tài)環(huán)境的保護(hù)、生命過程的控制等都離不開分析

4、化學(xué).第7頁，共41頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)37分，星期一7 基因組計(jì)劃、蛋白組計(jì)劃等的實(shí)現(xiàn) 納米技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用 人類在分子水平上認(rèn)識(shí)世界 生態(tài)環(huán)境保護(hù)檢測和發(fā)現(xiàn)污染源 早期診斷疾病保證人類健康 興奮劑的檢測 原子量的準(zhǔn)確測定 生命過程的控制 工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展分析化學(xué)已成為21世紀(jì)生命科學(xué)和納米科技發(fā)展的關(guān)鍵 第8頁，共41頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)37分，星期一8社會(huì)科學(xué)、考古學(xué)人類學(xué)和法醫(yī)學(xué)分析化學(xué)化學(xué)學(xué)科的所有分支物理、天體物理、天文和生物物理工程學(xué)、民事、化學(xué)、電以及機(jī)械醫(yī)學(xué)、臨床化學(xué)藥物化學(xué)、藥學(xué)毒物學(xué)生物學(xué)、植物學(xué)、遺傳學(xué)、微生物學(xué)、分子生物學(xué)和動(dòng)物學(xué)地質(zhì)學(xué)、地

5、球物理學(xué)、地球化學(xué)和古生物學(xué)環(huán)境科學(xué)、生態(tài)學(xué)和海洋科學(xué)農(nóng)業(yè)、動(dòng)物科學(xué)農(nóng)作物科學(xué)、食品科學(xué)、園藝學(xué)和土壤科學(xué)材料科學(xué)、 冶金學(xué)和高分子科學(xué)等學(xué)科第9頁，共41頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)37分，星期一9 起源：古代煉金術(shù) 手段：人類的感官和雙手16世紀(jì)：天平的出現(xiàn)，向定量邁進(jìn)了一大步19世紀(jì)：化學(xué)方法，鑒定物質(zhì)的組成和含量的技術(shù)分析化學(xué)的歷史第10頁，共41頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)37分，星期一1020世紀(jì)以來分析化學(xué)的主要變革時(shí)期19001940194019501970Present特點(diǎn)經(jīng)典分析化學(xué)分析為主近代分析儀器分析為主現(xiàn)代分析化學(xué)計(jì)量學(xué)為主理論熱力學(xué)溶液四大平衡熱力學(xué)化

6、學(xué)動(dòng)力學(xué)熱力學(xué)化學(xué)動(dòng)力學(xué)物理動(dòng)力學(xué)儀器分析天平光度 極譜電位 色譜自動(dòng)化分析儀 聯(lián)用技術(shù)分析對(duì)象無機(jī)化合物有機(jī)和無機(jī)樣品有機(jī)、無機(jī)、生物及藥物樣品第11頁，共41頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)37分，星期一11提高靈敏度解決復(fù)雜體系的分離問題以及提高分析方法的選擇性擴(kuò)展時(shí)空多維信息微型化及微環(huán)境的表征與測定形態(tài)、狀態(tài)分析及表征生物大分子及生物活性物質(zhì)的表征與測定非破壞性檢測及遙控自動(dòng)化與智能化現(xiàn)代分析化學(xué)學(xué)科發(fā)展趨勢(shì)及特點(diǎn)第12頁，共41頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)37分，星期一12環(huán)境保護(hù)與分析化學(xué)1. 碘鹽：黑龍江省集賢村,1000多人.約200個(gè)傻子,引用水、土壤嚴(yán)重缺碘所致。

7、2. 綠地毯的秘密鉬：新西蘭某牧場，鉬礦場礦工往返的路上三葉草碧綠繁茂，生機(jī)勃勃。鉬參與兩種酶的反應(yīng)：將硝酸根離子還原為銨離子，利于植物合成氨基酸；參與合成“鉬鐵蛋白”，與氮分子結(jié)合生成氨。3. 置人于死地的骨骼痛鎘：1955年日本富山縣，痛痛病，骨骼嚴(yán)重變形，發(fā)脆易折，鎘中毒。村子上游是神崗鉛鋅礦區(qū)，廢水中含鎘，灌溉稻田，污染飲水。鎘使骨骼脫鈣，造成骨質(zhì)疏松。痛苦終生。4. 莫名其妙的自燃硫： 經(jīng)地質(zhì)學(xué)家考察，開采硫磺礦，硫磺粉塵與空氣接觸極易燃燒，形成“鬼火”。第13頁，共41頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)37分，星期一135數(shù)據(jù)分析Data Analysis12436樣品制備Samp

8、le Preparation樣品采集Sampling 樣品測定Sample Analysis問題提出Formulation Question結(jié)果報(bào)告Writing Reports1.2定量分析過程第14頁，共41頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)37分，星期一141.3定量分析方法 化學(xué)分析法 (常量組分) 重量分析 滴定分析：酸堿、絡(luò)合、氧化還原、沉淀 儀器分析法 (微量組分) 光化學(xué)：紫外-可見、紅外、熒光、磷光、 激光拉曼、核磁共振、原子發(fā)射、原子吸收 電化學(xué)：電位、電導(dǎo)、庫侖、安培、極譜 色譜法：柱、紙、薄層、GC、HPLC、CE 其他： 質(zhì)譜、電子能譜、活化分析、免疫分析第15頁，共

9、41頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)37分，星期一15 按試樣量大小分方法 固體試樣質(zhì)量(mg) 液體試樣體積(mL)常量 100 10半微量 10100 110 微量 10 1%) 微量組分 (0.01-1%) 痕量組分 ( 99.9% ; 3. 穩(wěn)定( Na2CO3、CaCO3、Na2C2O4等）第19頁，共41頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)37分，星期一19實(shí)驗(yàn)室常用試劑分類級(jí)別 1級(jí) 2級(jí) 3級(jí) 生化試劑中文名 優(yōu)級(jí)純 分析純 化學(xué)純英文標(biāo)志 GR AR CP BR標(biāo)簽顏色 綠 紅 藍(lán) 咖啡色注意標(biāo)準(zhǔn)試劑、高純?cè)噭?、專用試劑的區(qū)別第20頁，共41頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)

10、37分，星期一201.4.4 滴定分析中的體積測量常用容量分析儀器: 容量瓶(量入式) 移液管(量出式) 滴定管(量出式)校準(zhǔn)方法: 1. 絕對(duì)校準(zhǔn) 2. 相對(duì)校準(zhǔn): 移液管與容量瓶第21頁，共41頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)37分，星期一21常用滴定分析儀器容量瓶吸量管錐形瓶移液管 酸式滴定管燒杯量筒容 量 儀 器第22頁，共41頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)37分，星期一22討論問題：如何準(zhǔn)確量取100.0 mL溶液？是否可以用別人的滴定管放溶液到自己的 滴定管中，以求校正自己的滴定管?移液管尖處的液體是否可吹出?第23頁，共41頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)37分，星期一2

11、31.4.5 滴定分析計(jì)算國際單位制（SI）的基本單位（7個(gè)）：長度(l) 米( m) 質(zhì)量(m) 千克（kg）時(shí)間(t) 秒(s) 電流強(qiáng)度(i) 安培(A)熱力學(xué)溫度單位(T) 開爾文(K)物質(zhì)的量(n) 摩爾(mol)光強(qiáng)度單位 (I) 坎德拉(cd)物理量符號(hào)為斜體, 單位符號(hào)為正體第24頁，共41頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)37分，星期一24分析化學(xué)中常用的量和單位物質(zhì)的量: n (mol、 mmol)摩爾質(zhì)量: M (gmol-1)物質(zhì)的量濃度: c (molL-1)質(zhì)量: m (g、mg)體積: V (L、mL)質(zhì)量分?jǐn)?shù): w (%)質(zhì)量濃度: (gmL-1 、mgmL-1

12、)相對(duì)分子量: Mr 相對(duì)原子量: Ar必須指明基本單元第25頁，共41頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)37分，星期一25A. 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制 標(biāo)定法： 稀釋后標(biāo)定(NaOH、HCl) n1=n2 c1V1= c2V2直接法： 用基準(zhǔn)物質(zhì)直接配制(K2Cr2O7) 準(zhǔn)確稱量并配成準(zhǔn)確體積。第26頁，共41頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)37分，星期一26例1.1 配制0.02000 molL-1 K2Cr2O7標(biāo) 準(zhǔn)溶液250.0mL,求m = ?解 m(K2Cr2O7) = nM = cVM = 0.020000.2500294.2 = 1.471 (g)準(zhǔn)確稱量1.47g(10%) K

13、2Cr2O7基準(zhǔn)物質(zhì), 于容量瓶中定容, 再計(jì)算出其準(zhǔn)確濃度：通常僅需要溶液濃度為0.02 molL-1左右, 做法是:第27頁，共41頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)37分，星期一27 B. 標(biāo)定及滴定計(jì)算 方法一: 等物質(zhì)的量規(guī)則 ZA和ZB分別為A物質(zhì)和B物質(zhì)在反應(yīng)中的得失質(zhì)子數(shù)或得失電子數(shù)。第28頁，共41頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)37分，星期一28例如H2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + 2H2OH2SO4 的基本單元: NaOH 的基本單元: NaOH等物質(zhì)的量規(guī)則: 第29頁，共41頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)37分，星期一29MnO4-的基本單元:

14、Fe2+的基本單元: Fe2+等物質(zhì)的量規(guī)則:MnO4- + 5Fe2+ + 8H+ = Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O第30頁，共41頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)37分，星期一30例1.4 以K2Cr2O7為基準(zhǔn)物質(zhì),采用析出I2的方法標(biāo)定0.020molL-1Na2S2O3溶液的濃度,需稱多少克K2Cr2O7?如何做才能使稱量誤差不大于0.1%? n( K2Cr2O7) = n(Na2S2O3)+6e-2eCr2O72- 2Cr3+ 2S2O32- S4O62-解: Cr2O72-+6I-+14H+ = 2Cr3+3I2+7H2O I2+2S2O32- = 2I-+S4O62

15、-第31頁，共41頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)37分，星期一31m( K2Cr2O7 ) = n( K2Cr2O7) M( K2Cr2O7)= c(Na2S2O3) V(Na2S2O3) M(K2Cr2O7)= 0.0200.025294.18/6 = 0.025(g) （？）如何配制才能使稱量誤差 0.1%?第32頁，共41頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)37分，星期一32稱大樣 減少稱量誤差 準(zhǔn)確稱取0.25g左右K2Cr2O7于小燒杯中，溶解后定量轉(zhuǎn)移到250mL容量瓶中定容, 用25mL移液管移取3份溶液于錐形瓶中, 分別用Na2S2O3滴定。第33頁，共41頁，2022年，5

16、月20日，10點(diǎn)37分，星期一33欲標(biāo)定0.10 molL-1 NaOH: 若用H2C2O42H2O 約0.15g 應(yīng)稱大樣 若用KHC8H4O4 約0.5g 稱小樣為好(?)比較“稱大樣”、“稱小樣”兩種方法的優(yōu)劣第34頁，共41頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)37分，星期一34方法二: 換算因數(shù)法第35頁，共41頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)37分，星期一35例1.6病人血鈣的檢驗(yàn)：取2.00mL血液，稀釋后用(NH4)2C2O4 處理，使Ca2+生成CaC2O4 沉淀，沉淀過濾后溶解于強(qiáng)酸中，然后用的KMnO4溶液滴定，用去1.20 mL， 試計(jì)算此血液中鈣的質(zhì)量濃度 (gL-1).第36頁，共41頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)37分，星期一36Ca2+C2O42- CaC2O4(s) H2C2O4 1Ca2+ 1H2C2O4 5H2C2O4 2KMnO4n(Ca2+)=n(H2C2O4)= n(KMnO4)2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2+10CO2(g)+8H2O解:第37頁，共41頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)37分，星期一37第38頁，共41頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)37分，星期一38A物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù) (w) 的計(jì)算 根據(jù)等