電子教案與課件：無(wú)機(jī)及分析化學(xué)教材資料-第三章-定量分析基礎(chǔ)

第三章定量分析基礎(chǔ)3.1分析化學(xué)的任務(wù)和分類3.2定量分析中的誤差3.3分析數(shù)據(jù)的處理3.4滴定分析法概述無(wú)機(jī)及分析化學(xué)2017版第一節(jié)分析化學(xué)的任務(wù)和分類一、分析化學(xué)的任務(wù)

分析化學(xué)是化學(xué)學(xué)科的一個(gè)重要分支。分析化學(xué)的任務(wù)：確定物質(zhì)的化學(xué)組成——（定性分析）測(cè)定各組成的含量——（定量分析）推測(cè)物質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)——（結(jié)構(gòu)分析）無(wú)機(jī)及分析化學(xué)2017版分析化學(xué)的任務(wù)和分類定性分析：——“眼睛”——“看”有哪些成分：鑒定物質(zhì)由哪些元素或離子所組成，對(duì)于有機(jī)物質(zhì)還需要確定其官能團(tuán)及分子結(jié)構(gòu)。

定量分析：——“秤”——稱有多少：測(cè)定物質(zhì)中各組成成分的相對(duì)含量是多少結(jié)構(gòu)分析：推測(cè)物質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)。

先進(jìn)行定性分析、結(jié)構(gòu)分析，待確定被測(cè)物質(zhì)中含有哪些組分后，再選擇合適的方法進(jìn)行定量分析。無(wú)機(jī)及分析化學(xué)2017版分析化學(xué)的任務(wù)和分類二、分析化學(xué)的分類根據(jù)分析的任務(wù)、分析對(duì)象、測(cè)定手段、操作等不同，有以下幾種分類：1.定性分析、定量分析和結(jié)構(gòu)分析——根據(jù)分析任務(wù)不同2.無(wú)機(jī)分析和有機(jī)分析——根據(jù)分析對(duì)象的屬性不同；組成無(wú)機(jī)物的元素種類較多——通常要求鑒定物質(zhì)的組成和測(cè)定各組分的含量；組成有機(jī)物的元素種類不多（C,H,O,N,S），但結(jié)構(gòu)復(fù)雜——分析的重點(diǎn)是官能團(tuán)分析和結(jié)構(gòu)分析。無(wú)機(jī)及分析化學(xué)2017版分析化學(xué)的任務(wù)和分類3.

常量分析、半微量分析和微量分析——根據(jù)試樣用量的不同和被測(cè)組分含量的不同。4.化學(xué)分析法和儀器分析法——根據(jù)分析原理手段無(wú)機(jī)及分析化學(xué)2017版第二節(jié)定量分析中的誤差

定量分析的目的是準(zhǔn)確測(cè)定含量；但測(cè)定結(jié)果不可避免地會(huì)產(chǎn)生誤差。誤差是客觀存在的，為此，要探討誤差產(chǎn)生的原因及出現(xiàn)的規(guī)律，從而采取措施減小誤差對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響；同時(shí)應(yīng)掌握對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)歸納、取舍、判斷最佳估計(jì)值及其可靠性的方法，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加接近客觀真實(shí)值。無(wú)機(jī)及分析化學(xué)2017版定量分析中的誤差一、誤差來(lái)源及減免方法系統(tǒng)誤差,隨機(jī)誤差1.系統(tǒng)誤差

某些固定的原因造成的誤差

特點(diǎn)：a.對(duì)分析結(jié)果的影響比較恒定；單向性

b.同一條件下，重復(fù)測(cè)定，重復(fù)出現(xiàn)；重現(xiàn)性

c.大小正負(fù)可以測(cè)定；可測(cè)性

d.用適當(dāng)方法進(jìn)行校正或加以消除?？蓽p免無(wú)機(jī)及分析化學(xué)2017版分類：（1）方法誤差——分析方法本身不夠完善

（反應(yīng)不完全、終點(diǎn)不一致）

例：重量分析中沉淀的溶解損失；滴定分析中指示劑選擇不當(dāng)。定量分析中的誤差無(wú)機(jī)及分析化學(xué)2017版定量分析中的誤差（2）儀器和試劑誤差——儀器本身的缺陷或所用試劑、蒸餾水純度不夠引起的誤差。例：天平兩臂不等，砝碼未校正；滴定管，容量瓶未校正。去離子水不合格；試劑純度不夠（含待測(cè)組份或干擾離子）。無(wú)機(jī)及分析化學(xué)2017版定量分析中的誤差（3）操作誤差——操作人員主觀因素造成例：對(duì)指示劑顏色辨別偏深或偏淺；滴定管讀數(shù)習(xí)慣性偏高或偏低。減免方法：以上幾種誤差都是系統(tǒng)誤差，是恒定的、可測(cè)的，可減免。檢驗(yàn)和減免系統(tǒng)誤差的措施如下：無(wú)機(jī)及分析化學(xué)2017版定量分析中的誤差（1）選擇適當(dāng)?shù)姆治龇椒ā獡?jù)具體要求選擇（2）對(duì)照實(shí)驗(yàn)——檢驗(yàn)和消除方法誤差:①用標(biāo)準(zhǔn)試樣作對(duì)照實(shí)驗(yàn):用所選定的方法對(duì)已知準(zhǔn)確結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)試樣進(jìn)行多次測(cè)定,將測(cè)定值與標(biāo)準(zhǔn)值比較,若符合,該方法可行,否則找出校正系數(shù)。②用國(guó)家頒布的標(biāo)準(zhǔn)方法或公認(rèn)的經(jīng)典方法與自行選定的分析方法測(cè)定同一份試樣,若符合,該方法可行;否則找出校正系數(shù)。

無(wú)機(jī)及分析化學(xué)2017版定量分析中的誤差③同一方法,同一試樣由多個(gè)分析人員進(jìn)行分析,稱為“內(nèi)檢”,對(duì)照分析結(jié)果可檢驗(yàn)各分析人員的操作誤差。④同一方法,同一試樣由不同實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析,稱為“外檢”,對(duì)照分析結(jié)果,可檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室之間的儀器或試劑誤差。（3）空白實(shí)驗(yàn)——不加試樣測(cè)定、扣空白。用于檢驗(yàn)并消除由試劑、蒸餾水及容器引入雜質(zhì)或待測(cè)組分造成的系統(tǒng)誤差。（4）校正儀器——可消除儀器不準(zhǔn)確所引起的誤差（校正砝碼、滴定管）。無(wú)機(jī)及分析化學(xué)2017版定量分析中的誤差（5）減小測(cè)量誤差①減小稱量誤差：

1/萬(wàn)分析天平精度為0.0001g，每稱一次引入±0.0001g絕對(duì)誤差，差減法稱量樣品需稱量?jī)纱危鹫`差±0.0002g相對(duì)誤差=絕對(duì)誤差試樣質(zhì)量無(wú)機(jī)及分析化學(xué)2017版定量分析中的誤差

為使稱量的相對(duì)誤差＜0.1%，則稱量的試樣質(zhì)量最少為：最小稱樣量≥0.2g試樣質(zhì)量=絕對(duì)誤差相對(duì)誤差=EaEr±0.0002g±0.1%=無(wú)機(jī)及分析化學(xué)2017版定量分析中的誤差②減小體積誤差

滴定分析中，用滴定管滴定，50mL滴定管讀數(shù)有±0.01mL誤差，每次滴定需讀數(shù)兩次，引起最大誤差為±0.02mL初讀數(shù)：0.04mL±0.01誤差終讀數(shù)：24.35mL±0.01誤差無(wú)機(jī)及分析化學(xué)2017版定量分析中的誤差試劑用量≥20mL

一般20mL-30mL=滴定劑體積=絕對(duì)誤差相對(duì)誤差EaEr=±0.02mL±0.1%=20mL無(wú)機(jī)及分析化學(xué)2017版定量分析中的誤差2、隨機(jī)誤差(偶然誤差)

由某些難以控制、無(wú)法避免的偶然因素引起而造成的誤差，稱為隨機(jī)誤差。如滴定體積最后一位讀數(shù)的不確定性；實(shí)驗(yàn)室中溫度、氣壓、濕度等的變化引起的微小誤差。特點(diǎn)：大小、正負(fù)都無(wú)法測(cè)定。無(wú)機(jī)及分析化學(xué)2017版定量分析中的誤差

規(guī)律：偶然誤差時(shí)刻都存在，大、小、正、負(fù)不可測(cè)、不固定，難以控制，難以避免，是消除不了的。但在消除了系統(tǒng)誤差之后，在同一條件下多次重復(fù)測(cè)定，發(fā)現(xiàn)隨機(jī)誤差符合高斯正態(tài)分布。無(wú)機(jī)及分析化學(xué)2017版定量分析中的誤差多次測(cè)定時(shí)隨機(jī)誤差規(guī)律性：

①對(duì)稱性——大小相近的正負(fù)誤差出現(xiàn)的概率相等

②單峰性——小誤差出現(xiàn)的頻率較高，而大誤差出現(xiàn)的頻率較低，很大誤差出現(xiàn)的概率近于零。

③抵償性——無(wú)限多次測(cè)定結(jié)果誤差的算術(shù)平均值趨于零無(wú)機(jī)及分析化學(xué)2017版定量分析中的誤差

減免方法：隨機(jī)誤差是符合正態(tài)分布規(guī)律的。因此，在消除系統(tǒng)誤差后，平行測(cè)定次數(shù)越多，測(cè)定結(jié)果平均值越接近真實(shí)值。由于實(shí)際條件限制，一般做3~5次平行測(cè)定即可，當(dāng)分析結(jié)果的準(zhǔn)確度要求較高時(shí)，可增至10次左右，用以減小隨機(jī)誤差。無(wú)機(jī)及分析化學(xué)2017版定量分析中的誤差3.過(guò)失除了系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差外，還有一種由工作人員粗心大意，違反操作規(guī)程造成的錯(cuò)誤，稱“過(guò)失”，如讀錯(cuò)數(shù)據(jù)、透濾等。這類差錯(cuò)是可以避免的。處理所得數(shù)據(jù)時(shí)，對(duì)已發(fā)現(xiàn)因過(guò)失而產(chǎn)生的結(jié)果應(yīng)舍棄。無(wú)機(jī)及分析化學(xué)2017版

系統(tǒng)誤差的減免：方法誤差——采用標(biāo)準(zhǔn)方法,對(duì)照、回收實(shí)驗(yàn)，試劑誤差——作空白實(shí)驗(yàn)儀器誤差——校正儀器、外檢操作誤差——內(nèi)檢減小測(cè)量誤差偶然誤差的減免——增加平行測(cè)定的次數(shù)定量分析中的誤差無(wú)機(jī)及分析化學(xué)2017版二、誤差和偏差(一)準(zhǔn)確度與誤差：分析結(jié)果與真實(shí)值接近程度,用誤差表示。絕對(duì)誤差、相對(duì)誤差

定量分析中的誤差無(wú)機(jī)及分析化學(xué)2017版例1在分析天平上稱得物體甲和乙的質(zhì)量各為1.6830g和0.1637g,若兩者的真實(shí)質(zhì)量分別為1.6381g和0.1638g，試計(jì)算其絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差。解：物質(zhì)甲：絕對(duì)誤差Ei

＝1.6380－1.6381＝-0.0001相對(duì)誤差

物質(zhì)乙：絕對(duì)誤差Ei＝0.1637－0.1638＝-0.0001相對(duì)誤差結(jié)論:質(zhì)量大的甲對(duì)應(yīng)的相對(duì)誤差較小，表示其測(cè)得的準(zhǔn)確度也較高。定量分析中的誤差無(wú)機(jī)及分析化學(xué)2017版(二)精密度與偏差精密度：在相同的條件下，多次平行測(cè)定相互接近的程度，用偏差表示。絕對(duì)偏差（di）、相對(duì)偏差（dr）、平均偏差（d）、相對(duì)平均偏差（Rd）標(biāo)準(zhǔn)偏差（S）相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差

（RSD）定量分析中的誤差無(wú)機(jī)及分析化學(xué)2017版例2平行標(biāo)定某一溶液的濃度，共滴定4次，結(jié)果分別為：0.2041、0.2049、0.2039和0.2043mol.L-1。請(qǐng)計(jì)算測(cè)定結(jié)果的平均值、平均偏差、相對(duì)平均偏差、標(biāo)準(zhǔn)偏差S和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD。定量分析中的誤差無(wú)機(jī)及分析化學(xué)2017版解：定量分析中的誤差無(wú)機(jī)及分析化學(xué)2017版(三)準(zhǔn)確度和精密度準(zhǔn)確度和精密度的關(guān)系1.準(zhǔn)確度高，要求精密度一定高但精密度好，準(zhǔn)確度不一定高2.準(zhǔn)確度反映了測(cè)量結(jié)果的正確性精密度反映了測(cè)量結(jié)果的重現(xiàn)性定量分析中的誤差無(wú)機(jī)及分析化學(xué)2017版三.減少誤差的方法:1.分析方法的選擇2.減小測(cè)量誤差萬(wàn)分之一分析天平用減量法稱最大誤差是±0.0002g，稱量的相對(duì)誤差≤0.1%，稱樣量就得≥0.2g。滴定管兩次讀數(shù)最大誤差±0.02ml，讀數(shù)的相對(duì)誤差≤0.10%，消耗滴定劑體積就需≥20ml。定量分析中的誤差無(wú)機(jī)及分析化學(xué)2017版3.消除測(cè)量過(guò)程中的系統(tǒng)誤差(1)校正儀器——減免儀器誤差。(2)空白試驗(yàn)——減免試劑誤差。(3)對(duì)照試驗(yàn)——減免方法誤差。利用已知準(zhǔn)確濃度的標(biāo)準(zhǔn)品或已經(jīng)證實(shí)是可靠的方法做同樣的實(shí)驗(yàn)。4.減少測(cè)量過(guò)程中的偶然誤差定量分析中的誤差無(wú)機(jī)及分析化學(xué)2017版第三節(jié)分析數(shù)據(jù)的處理一、有效數(shù)字：

1．有效數(shù)字的意義有效數(shù)字是指實(shí)際上能測(cè)量到的數(shù)字，包括所有準(zhǔn)確數(shù)字和最后一位可疑數(shù)字。其位數(shù)多少應(yīng)與分析方法和測(cè)量?jī)x器的準(zhǔn)確度一致。如托盤天平稱重，記為0.2g。（托盤天平稱量最多精確到±0.1g）用萬(wàn)分之一分析天平稱重量，記為0.2000g。（此分析天平稱量可精確到±0.0001g）分析數(shù)據(jù)的處理無(wú)機(jī)及分析化學(xué)2017版2．有效數(shù)字的位數(shù)

(1)0的意義0在具體數(shù)字之前，只作定位，不屬于有效數(shù)字；而在具體數(shù)字中間或后面時(shí)，均為有效數(shù)字。

(2)單位發(fā)生變換時(shí)，有效數(shù)字位數(shù)不變。例如23.65mL可轉(zhuǎn)換為0.02365L。分析數(shù)據(jù)的處理無(wú)機(jī)及分析化學(xué)2017版分析數(shù)據(jù)的處理(3)對(duì)于pH、lgK等對(duì)數(shù)值,有效數(shù)字的位數(shù)，取決于小數(shù)點(diǎn)后數(shù)字的位數(shù)。因整數(shù)部分只代表原真數(shù)的方次。(4)對(duì)數(shù)字很小或很大的數(shù)字，可用10的方次表示，一般小數(shù)點(diǎn)前保留一位整數(shù)，有效數(shù)字的位數(shù)不變。無(wú)機(jī)及分析化學(xué)2017版二、有效數(shù)字的修約規(guī)則1.數(shù)字的修約“四舍六入五留雙”規(guī)則尾數(shù)≤4時(shí)舍去；尾數(shù)≥6時(shí)進(jìn)位；尾數(shù)等于5時(shí)，“5”后面還有數(shù)字進(jìn)位；“5”為末位數(shù)或后面數(shù)字為零，則“5”前面為奇數(shù)進(jìn)位，“5”前面為偶數(shù)舍去。注意：修約應(yīng)一次完成，不能多次層層修約。例5-3將下列數(shù)據(jù)修約為4位有效數(shù)字：0.53676、0.206540、5.56650、5.5635、5.56354解：可修約為：0.5368、0.2065、5.566、5.564、5.564分析數(shù)據(jù)的處理無(wú)機(jī)及分析化學(xué)2017版1.加減法有效數(shù)字的位數(shù)以小數(shù)點(diǎn)后位數(shù)最少的數(shù)字為依據(jù)，其余的數(shù)字依次進(jìn)行修約，然后進(jìn)行計(jì)算。例如： 12.18＋1.06－1.8502

先修約為： ＝12.2＋1.06－1.86

再計(jì)算： ＝11.4三、有效數(shù)字的運(yùn)算規(guī)則2.乘除法有效數(shù)字的位數(shù)以有效數(shù)字位數(shù)最少的數(shù)字為依據(jù)，其余數(shù)字修約后再進(jìn)行計(jì)算。例如：

分析數(shù)據(jù)的處理無(wú)機(jī)及分析化學(xué)2017版標(biāo)準(zhǔn)溶液：已知準(zhǔn)確濃度的試劑溶液。滴定：將滴定液由滴定管滴加到待測(cè)物質(zhì)溶液中的操作過(guò)程。化學(xué)計(jì)量點(diǎn)：當(dāng)?shù)稳氲牡味ㄒ号c待測(cè)組分定量反應(yīng)完全，即兩者的物質(zhì)的量恰好符合化學(xué)反應(yīng)式所表示的化學(xué)計(jì)量關(guān)系，稱為化學(xué)計(jì)量點(diǎn)，簡(jiǎn)稱為計(jì)量點(diǎn)。第四節(jié)滴定分析法概述

一、滴定分析法的基本概念滴定分析法概述無(wú)機(jī)及分析化學(xué)2017版指示劑：在滴定過(guò)程中，借助輔助試劑其顏色的變化來(lái)判斷化學(xué)計(jì)量點(diǎn)，這種輔助試劑稱為指示劑。滴定終點(diǎn)：在滴定過(guò)程中，指示劑發(fā)生顏色變化的轉(zhuǎn)變點(diǎn)。終點(diǎn)誤差：滴定終點(diǎn)（測(cè)量值）與化學(xué)計(jì)量點(diǎn)（理論值）不一定恰好符合所引起的誤差（系統(tǒng)誤差）。滴定分析法概述無(wú)機(jī)及分析化學(xué)2017版二、滴定分析法的分類1.酸堿滴定法：－質(zhì)子轉(zhuǎn)移2.配位滴定法：－生成配合物3.氧化還原滴定法：－電子轉(zhuǎn)移4.沉淀滴定法：－生成沉淀5.非水滴定法滴定操作滴定分析法概述無(wú)機(jī)及分析化學(xué)2017版三.滴定分析法對(duì)化學(xué)反應(yīng)的要求:1.反應(yīng)能定量地完成，即反應(yīng)必須按一定的化學(xué)反應(yīng)方程式進(jìn)行，而且反應(yīng)要完全(完全程度要高于99.9％)。2.反應(yīng)速度要快，對(duì)于速度慢的反應(yīng)可通過(guò)加熱或加入催化劑等方法加快反應(yīng)速度。3.有合適的確定滴定終點(diǎn)的方法，例如有合適的指示劑可選擇。10滴定分析法概述無(wú)機(jī)及分析化學(xué)2017版1.直接滴定法：滴定液從滴定管滴入，直接與被測(cè)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。最常用、最基本的滴定方式。如NaOH滴HCl,AgNO3滴NaCl等。2.返滴定法（剩余滴定法，返滴定法）：在被測(cè)物質(zhì)溶液中加入一種定量且過(guò)量的滴定液，待使反應(yīng)完全后，再用另一種滴定液滴定剩余的前一種滴定液。四.主要滴定方式:滴定分析法概述無(wú)機(jī)及分析化學(xué)2017版3.置換滴定法：用某試劑與被測(cè)物質(zhì)反應(yīng)，置換出與被測(cè)物質(zhì)有確定量是關(guān)系的另一生成物，再用滴定液滴定該生成物，從而推算出被測(cè)組分含量的方法。4.間接滴定法：有的被測(cè)物質(zhì)本身不能直接和滴定液作用，卻能和另一種能和滴定液直接作用的物質(zhì)起反應(yīng)，這時(shí)，必須采用間接滴定法進(jìn)行測(cè)定。從廣義上講，除直接滴定法外，其余滴定方式均屬于間接滴定方式?；瘜W(xué)反應(yīng)符合滴定分析基本條件的才能用直接滴定，否則，要用間接滴定。滴定分析法概述無(wú)機(jī)及分析化學(xué)2017版五.標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制和標(biāo)定(一)試劑的規(guī)格和基準(zhǔn)物質(zhì):1.試劑的規(guī)格①一級(jí)品,即優(yōu)級(jí)純(G.R.),此類試劑純度較高,主要用于精密的分析及科研工作。②二級(jí)品,即分析純(A.R.),此類試劑比一級(jí)品稍差,主要用于一般的分析及科研工作。③三級(jí)品,即化學(xué)純(C.P.),純度比前面低很多,主要用于企業(yè)日常生產(chǎn)及教學(xué)工作。④四級(jí)品,即實(shí)驗(yàn)試劑(L.R.),雜質(zhì)含量較多,主要用于輔助試劑,如配制洗液。滴定分析法概述無(wú)機(jī)及分析化學(xué)2017版2.基準(zhǔn)物質(zhì)①純度高(一般純度不能低于99.9％)。②性質(zhì)穩(wěn)定。③組成應(yīng)與化學(xué)式完全相符,若含結(jié)晶水，其含量也應(yīng)與化學(xué)式相符。④具有較大的摩爾質(zhì)量,可減小稱量誤差。滴定分析法概述無(wú)機(jī)及分析化學(xué)2017版（二）標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制與標(biāo)定1.直接配制法準(zhǔn)確稱取一定量的基準(zhǔn)物質(zhì)，溶解后稀釋成準(zhǔn)確體積的溶液，根據(jù)基準(zhǔn)物的質(zhì)量和溶液的體積，算出滴定液的準(zhǔn)確濃度。只有基準(zhǔn)物質(zhì)才能直接配制其標(biāo)準(zhǔn)溶液。優(yōu)點(diǎn):快捷、方便、不需標(biāo)定。2.間接配制法（標(biāo)定法）先將試劑配成近似所需濃度的溶液，再用基準(zhǔn)物或另一種滴定液，通過(guò)滴定來(lái)確定溶液的準(zhǔn)確濃度。通過(guò)滴定來(lái)確定的溶液濃度的方法稱為標(biāo)定。滴定分析法概述無(wú)機(jī)及分析化學(xué)2017版六.滴定分析計(jì)算滴定分析的依據(jù)：

標(biāo)準(zhǔn)溶液與待測(cè)組分之間的反應(yīng)式為：

aA＋bB＝cC＋dD則化學(xué)計(jì)量點(diǎn)時(shí)：nA

：nB

＝a

：b 滴定分析法概述無(wú)機(jī)及分析化學(xué)2017版例4稱取0.1240g無(wú)水碳酸鈉基準(zhǔn)物質(zhì),溶解后加入甲基橙為指示劑，標(biāo)定HCl溶液的濃度,當(dāng)?shù)沃寥芤撼食壬珪r(shí)，消耗鹽酸溶液23.12mL。計(jì)算鹽酸溶液的準(zhǔn)確濃度（已知M碳酸鈉＝106.0g·mol-1）。解：該滴定反應(yīng)為：2HCl＋Na2CO3

＝2NaCl＋CO2＋H2O滴定分析法概述無(wú)機(jī)及分析化學(xué)2017版例5準(zhǔn)確吸取NaOH溶液25