化学分析概论公开课一等奖优质课大赛微课获奖课件.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第十一章 化学分析概论,作业：,P14,计算题,3,P24,计算题,3,、,4,第1页,第1页,定量分析概述,分析化学是研究物质化学构成分析办法及相关理论和操作技术一门学科。,定性分析,：鉴定构成物质成份,定量分析,：测定各组分含量,结构分析,：拟定物质化学结构,第2页,第2页,定量分析办法分类,依据取样量或组分含量多少分类,各种分析办法试样用量,办法,试样重量,试液体积（,mL,）,常量分析,半微量分析,微量分析,超微量分析,0.1g,0.010.1g,0.110mg,10,110,0.011,1%,）分析,微量组分,（含量,0.01%1%,）分析,痕量组分,（含量,0.01%,）分析,痕量组分分析不一定是微量分析或超微量分析,第4页,第4页,定量分析办法分类,依据测定原理和操作办法分：,化学分析,法,以物质化学反应为基础分析办法称为化学分析法。主要有重量分析法和滴定分析法。,第5页,第5页,定量分析办法分类,重量分析法,依据被测物质在化学反应前后重量差来测定组分含量办法，即用适当办法将被测组分与样品中其它组分分离，转化为一定称量形式，再称量，依据称量形式重量计算被测组分含量。,第6页,第6页,定量分析办法分类,滴定分析法,依据一个已知准确浓度试剂溶液（称为滴定液或标准溶液）与被测物质完全反应时所消耗体积及其浓度来计算被测组分含量方法。,依据反应类型不同，分为酸碱滴定法、沉淀滴定法、配位滴定法和氧化还原滴定法。,第7页,第7页,定量分析办法分类,仪器分析法,以被测物质物理性质和物理化学性质为基础分析办法。,此法需要用到比较复杂、精密仪器，故称为仪器分析法。,仪器分析法主要有,电化学分析,法、,光学分析,法、,色谱,法等。,第8页,第8页,定量分析办法分类,另外，分析办法按分析工作性质和要求还可分为,常规分析和仲裁分析,。,第9页,第9页,定量分析普通程序,普通程序,取样,试样前处理,测定,分析结果计算和评价,第10页,第10页,误差和分析数据处理,定量分析中误差,有效数字及其运算,分析数据处理（理解）,第11页,第11页,误差产生原因,误差表示,提升分析结果准确度办法,定量分析中误差,第12页,第12页,一、误差产生原因,系统误差,拟定原因,造成，如办法、仪器、试剂等。,特点：对分析结果影响比较固定，,大小和正负固定,。,第13页,第13页,一、误差产生原因,系统误差,按产生原因分：,办法误差：分析,办法,本身,不完善,仪器误差：,仪器,不够准确或未经校准,试剂误差：,试剂,或纯化水中含有杂质,操作误差：操作者主观原因,第14页,第14页,一、误差产生原因,系统误差,操作误差,滴定管读数偏高或偏低,对颜色分辨能力不够敏锐,第15页,第15页,偶然误差,偶然原因,造成，如温度、气压等改变。,特点：对分析结果影响,不固定,，服从,正态分布,规律。,一、误差产生原因,第16页,第16页,正态分布,规律：,绝对值相等正负误差出现概率基本相等；,小误差出现概率大，大误差出现概率小，尤其大误差出现概率极小。,一、误差产生原因,第17页,第17页,偶然误差正态分布,高斯函数,返回,x,为测量值，,为真实值，,x-,为误差,y,为概率密度,为原则偏差,第18页,第18页,偶然误差正态分布,-3,-2-0 +2+3,x-,y,偶然误差正态分布曲线,高斯函数图像,返回,第19页,第19页,偶然误差正态分布,返回,主要结论：,增长平行测定次数,，取平均值可减少偶然误差,。,第20页,第20页,注：错误、过失、粗心大意或不遵守操作规程产生,差错不在误差之列,。,一、误差产生原因,第21页,第21页,下列哪些是系统误差？偶然误差？过失？,A,、滴定管、移液管刻度未经校准,B,、试剂含有干扰离子,C,、滴定管读错刻度,D,、电压偶有波动,讨 论,要掌握,第22页,第22页,二、误差表示,准确度,测量值,(x),与真实值,(,或,T,),靠近程度,，用误差表示。,绝对误差,相对误差,绝对误差相同，真实值越大，相对误差越小。,E,r,100%,第23页,第23页,二、误差表示,在分析工作中，惯用,测量值平均值（）,代替测量值，求,平均绝对误差、相对误差，表示准确度,。,100%,第24页,第24页,二、误差表示,例：,测定硫酸铵中氮含量时，分析结果平均值为,20.24%,，而真实值为,20.26%,，平均绝对误差为多少？平均相对误差为多少？,解：,20.24%,20.26%,0.02%,T,100%,0.02%,20.26%,0.098%,要掌握,第25页,第25页,讨 论,用万分之一分析天平称量两样品：,一份,0.0045 g,，另一份,0.5537 g,两样品称量绝对误差是多少？相等吗？,哪份准确些？,电子天平可称准至0.1,mg，,要使试样称量误差小于0.1%，至少要称取试样质量多少,g,？,要掌握,要掌握,第26页,第26页,二、误差表示,精密度：在相同条件下，多次,平行测定,互相靠近程度，用偏差表示。,相对偏差,设某一组测定值为,x,1,，,x,2,，,，,x,n,（,n,为平行测定次数），其,分析结果用算术平均值表示,。,绝对偏差,第27页,第27页,二、误差表示,滴定分析中，测定常量组分，分析结果相对平均偏差,普通应小于,0.2%,。相对平均偏差有时不能反应一组数据分散程度。,平均偏差,相对平均偏差,第28页,第28页,二、误差表示,原则偏差,n,-1,称为自由度，用,f,表示，理解为数据中可供对比数目。,原则偏差对于,分析结果要求较高,时，反应数据分散程度,。,第29页,第29页,例 题,测定某溶液浓度，平行测定,3,次，其结果为：,0.3950,、,0.3954,、,0.3948 mol,L,-1,。求：平均值、绝对偏差、平均偏差、相对平均偏差、原则偏差、相对原则偏差。,要掌握,第30页,第30页,准确度与精密度关系,系统误差影响分析结果准确度；偶然误差影响分析结果精密度。,测量值,准确度,表示测量,正确性,；测量值,精密度,表示测量,重现性,。,测量结果好坏应从精密度与准确度两方面衡量。,第31页,第31页,准确度与精密度关系,精密度高,准确度高,精密度低,准确度高,精密度低,准确度低,精密度高,准确度低,第32页,第32页,甲,:,精密度与准确度都好，,结果,可靠；,乙,:,精密度高，准确度差，阐明有系统误差；,丙,:,准确度与精密度都差；,丁,:,精密度很差，其平均值靠近真值，这是正负误差相抵消结果，纯属偶然，不可取。,讨 论,要掌握,第33页,第33页,重 要 结 论,精密度高，准确度不一定高；,在消除系统误差前提下，精密度高，准确度才会高；,高精密度是取得高准确度前提；,精密度与准确度都高测量结果才是可靠,。,要掌握,第34页,第34页,误差是客观存在，产生原因是多方面，分为系统误差、偶然误差；,准确度用误差表示，精密度用偏差表示。,普通测定结果，用相对平均偏差表示精密度即可；分析要求较高时，用原则偏差表示。,精密度与准确度都高测量结果才是可靠。,课堂小结,第35页,第35页,三、提升分析结果准确度办法,选择适当分析办法,常量组分，选择化学分析法,微量组分，选择仪器分析法,测量准确度要求与办法准确度要求一致,减少测量误差：,天平称量绝对误差和容量仪器刻度误差都是一定，要使称量和体积测量相对误差小，,称取试样量和量取体积不能太小,。,第36页,第36页,三、提升分析结果准确度办法,减少测量误差,课堂互动,1,电子天平可称准至,0.1mg,，要使称量相对误差小于,0.1%,，至少要称取试样质量为多少,g,？,2,常量滴定管两次读数最大绝对误差为,0.02mL,，要使读数相对误差小于,0.1%,，消耗滴定液体积至少需要多少,mL,？,要掌握,第37页,第37页,三、提升分析结果准确度办法,减少系统误差,对照试验,：减免办法、试剂和条件控制不妥引入误差。,与典型办法进行比较,与原则试样进行比较,回收试验,第38页,第38页,三、提升分析结果准确度办法,减少系统误差,空白试验,：,在,不加试样,情况下，按照试样分析操作环节和条件进行试验，可扣除由于试剂不纯、溶剂干扰或试验器皿引入杂质等所造成,仪器或试剂误差。,第39页,第39页,三、提升分析结果准确度办法,减少系统误差,校准仪器,：减免仪器误差,砝 码,滴定管,第40页,第40页,三、提升分析结果准确度办法,减少系统误差,内检和外检：消除操作者之间或环境、仪器之间系统误差。,减少偶然误差：,增长平行测定次数取平均值,作为测定结果。在实际工作中，普通,平行测定,35,次即可。科研普通,5,次以上平行测定。,第41页,第41页,有效数字及其应用,有效数字含义及其位数,有效数字统计和修约,有效数字运算规则,应用,第42页,第42页,一、有效数字含义和位数,有效数字：在分析工作中实际能测量到数字。包括所有准确数字和,最后一位可疑数字,。,比如：,托盘天平称出,12.,5,g;,电子天平称出,0.352,8,g,；,移液管,20.0,0,mL;,滴定管,20.5,6,mL,。,第43页,第43页,一、有效数字含义和位数,有效数字位数拟定,(1),数 据 中 “,0”,数字中间和数字后边“,0,”,都是有效数字。,4,位有效数字：,5.1,0,8,，,1.51,0,数字前边“,0”,都不是有效数字。,3,位有效数字：,0,.,0,518,，,0.00,121,要掌握,第44页,第44页,一、有效数字含义和位数,(2),对 数 值,pH,、,pOH,、,pK,a,、,pK,b,等对数值有效数字位数取决于小数部分位数。,比如,pH=12.,68,或 8.,02,，,pK,a,=4.76,pK,b,=4.75,，均为两位有效数字。,第45页,第45页,一、有效数字含义和位数,(2),方 指 数,方指数无论大小均不属于有效数据。,3,位有效数字：,24.0,10,3,，,6.01,10,23,第46页,第46页,一、有效数字含义和位数,(3),对 数 值,lg1.610,3,=0.20412+3,=3.20412=3.20,3,相称,lg10,3,，不是有效数字，,1.6,是两位有效数字，,lg1.6,结果也应取两位有效数字,0.20,。,第47页,第47页,有效数字统计：,统计测量数据时，,只保留一位可疑,数字。,比如,托盘天平称出,12.,5,g;,电子天平称出,0.352,8,g,；,移液管,20.0,0,mL;,滴定管,20.5,6,mL,。,二、有效数字统计和修约,第48页,第48页,有效数字修约：“,四舍六入五留双,”,二、有效数字统计和修约,a.,尾数,，则舍；,b.,尾数，则入；,c.,尾数,=5,若后面数字并非所有为零，则入；,若后面无数字或所有为零，则看,前一位,偶数，则舍,奇数，则入,要掌握,第49页,第49页,有效数字修约,二、有效数字统计和修约,在计算偏差和误差时，通常,只取一位有效数字,，最多取两位有效数字，普通采用只进不舍，即将偏差或误差看大一些较好。,比如，原则偏差,S=0.000224,，应修约为,S=0.00023,或,0.0003,。,第50页,第50页,举例,将下列测量值修约为,3,位数,修约前,4.135,4.125,4.105,4.1251,4.1349,修约后,4.14,4.12,4.10,4.13,4.13,要掌握,第51页,第51页,有效数字运算,加减：,以小数点后位数至少,（即绝对误差最大）数据为依据,三、有效数字运算规则,例：,0.0121 +25.64 +1.05782 =,0.01,25.,64,1.06,+,26.71,可先计算，再修约；,也可先修约，再计算，再修约；,也可先多取一位修约，再计算，再修约。,要掌握,第52页,第52页,有效数字运算规则：,乘除：应,以有效数字位数至少,（即绝对误差最大）,数据为依据。,三、有效数字运算规则,7.62,5,）,0.23,4,30 500,228 7,5,+,）,1525,0,1,.7,84 250,要掌握,第53页,第53页,有效数字运算规则：,乘除：应,以有效数字位数至少,（即绝对误差最大）,数据为依据。,三、有效数字运算规则,例：,0.0121,25.64,1.057823=,=0.0121,25.6,1.06,=0.328,可先计算，再修约；,也可先修约，再计算，再修约；,也可先多取一位修约，再计算，再修约。,要掌握,第54页,第54页,有效数字运算规则,注意，有无误差数字参与计算，就不按此规则运算。,比如，每个称量瓶,9.3g,，,5,个称量瓶总重量为,59.,3,=46.,5,g,，由于,5,是无误差数字。,三、有效数字运算规则,第55页,第55页,四、有限次试验数据统计处理,普通化验结果表示，用算术平均值表示结果，求相对平均偏差表示精密度即可；,分析项目要求高时，要用,原则偏差、相对原则偏差,表示精密度，用,置信区间,表示分析结果。并且评价试验结果,。,第56页,第56页,有限次试验数据统计处理,置信度,P,t,分布,置信区间,用置信度下总体平均值置信区间表示,平均值原则偏差,第57页,第57页,有限次试验数据统计处理,置信区间,用置信度下样本平均值置信区间表示。,t,（,P,f,）,数理统计数据,可查,平均值原则偏差,第58页,第58页,例 题,测定,Al,含量，,9,次测定，,S=0.042%,，,=10.79%,，预计在,95%,置信度时，平均值置信区间。,解：查,t,表，,P,=95%,f=n-1,=9-1=8,时，,t,（,P,f,）,=2.31,理解,第59页,第59页,有限次试验数据统计处理,明显性检查,F,表,t,表,数理统计数据可查,理解,第60页,第60页,有限次试验数据统计处理,可疑值取舍,Q,检查法,若,Q,计,Q,表,，可疑值舍弃，不然保留,。,Q,值,表,n,3,4,5,6,7,8,9,10,Q,0.90,Q,0.95,0.94,0.97,0.76,0.84,0.64,0.73,0.56,0.64,0.51,0.59,0.47,0.54,0.44,0.51,0.41,0.49,理解,第61页,第61页,有限次试验数据统计处理,G,检查法,计算包括可疑值在内平均值和原则偏差,S,。,G,值,表,n,3,4,5,6,7,8,9,10,G,95%,G,99%,1.15,1.15,1.46,1.49,1.67,1.75,1.82,1.94,1.94,2.10,2.03,2.22,2.11,2.32,2.18,2.41,若,G,计,G,表,，可疑值舍弃，不然保留,。,第62页,第62页,例 题,4,次标定,HCl,原则溶液浓度，其结果为：,0.1042,，,0.1044,，,0.1046,，,0.1055mol,L,-1,，可疑值,0.1055,是否应舍去？,解：,Q,检查法,取置信度,90%,，,n,=4,，查表,4-2,，可得,Q,90%,=0.76,。,Q,计,Q,表,，,0.1055,是正常数据，不得舍去。,理解,第63页,第63页,例 题,4,次标定,HCl,原则溶液浓度，其结果为：,0.1042,，,0.1044,，,0.1046,，,0.1055mol,L,-1,，可疑值,0.1055,是否应舍去？,解：,G,检查法,=0.1047,，,s,=0.00058,取置信度,90%,，,n,=4,，查,G,值表，可得,G,90%,=1.46,。,G,计,G,表,，因此，,0.1055,也是要保留。,理解,第64页,第64页,滴定分析基本知识,滴定分析法特点、术语及条件,滴定分析法主要办法及滴定方式,滴定液浓度表示、配制和标定,滴定分析计算,第65页,第65页,滴定分析法特点,滴定分析法,滴定分析特点特点,:,所用仪器简朴、操作以便、测定快速、合用范围广，分析结果准确度高（相对误差小于0.2%）。,第66页,第66页,滴定分析法基本术语,原则溶液，也称为滴定液,滴定,化学计量点,当滴入滴定液与待测组分定量反应完全，即两者物质量符合化学反应式所表示化学计量关系，称为化学计量点。,第67页,第67页,滴定分析法基本术语,指示剂,滴定终点,在滴定过程中，指示剂发生颜色改变转变点。,终点误差,滴定终点与化学计量点不一致误差，属于系统误差。,为了降低误差，应选择适当指示剂，使滴定终点尽也许靠近化学计量点。,第68页,第68页,基准物质,用来直接配制滴定液或标定溶液浓度物质称为基准物质，也称为基准试剂。条件：,纯度高；构成与化学式完全相符；性质稳定；有较大摩尔质量。,标定,用基准物质或已知准确浓度溶液将待测溶液浓度测定出来过程。,滴定分析法基本术语,第一章已讲,第69页,第69页,滴定分析基本条件,（1）反应要定量完全（完全程度99.9%以上）,（2）反应要快速,（3）要能拟定滴定终点,（4）不得有杂质干扰,要掌握,第70页,第70页,滴定分析主要办法,酸碱滴定法,主要测定酸、碱及酸性物质、碱性物质。,非水酸碱滴定法,主要测定不溶于水弱酸、弱碱。,沉淀滴定法,主要测定,Cl,-,、Br,-,、I,-,、SCN,-,、Ag,+,。,配位滴定法,主要测定金属离子。,氧化还原滴定法,主要测定氧化性、还原性及非氧化还原性物质。,第71页,第71页,滴定分析法主要滴定方式,直接滴定法,假如滴定反应符合滴定分析基本条件。,滴定液从滴定管滴入，直接与被测物质发生反应。最惯用、最基本滴定方式。,如,NaOH,滴,HCl,AgNO,3,滴,NaCl,等。,要掌握,第72页,第72页,滴定分析法主要滴定方式,返滴定法,在被测物质溶液中加入一个定量且过量滴定液，待使反应完全后，再用另一个滴定液滴定剩余前一个滴定液。,比如：,Al,3+,含量测定,滴定前,Al,3+,+H,2,Y,2-,（定量且过量）,=AlY,-,+2H,+,滴定反应,H,2,Y,2-,（剩余）,+Zn,2+,（滴定液）,=ZnY,2-,+2H,+,要掌握,第73页,第73页,滴定分析法主要滴定方式,置换滴定法,用某试剂与被测物质反应，置换出与被测物质有拟定量是关系另一生成物，再用滴定液滴定该生成物，从而推算出被测组分含量办法。,比如：含量测定,滴定前,+6I,-,+14H,+,=2Cr,3+,+3I,2,+7H,2,O,滴定反应,I,2,+,（滴定液）,=2I,-,+,要掌握,第74页,第74页,间接滴定法,有被测物质本身不能直接和滴定液作用，却能和另一个能和滴定液直接作用物质起反应，这时，必须采用间接滴定法进行测定。,比如：在,Ca,2+,中加入,Na,2,C,2,O,4,，将,Ca,2+,沉淀为,CaC,2,O,4,，用酸溶解,CaC,2,O,4,，生成,H,2,C,2,O,4,，再用,KMnO,4,滴定液滴定。依据,KMnO,4,滴定液浓度和用量，可间接测定,Ca,2+,含量。,滴定分析法主要滴定方式,第75页,第75页,滴定液浓度表示,物质量浓度,(,c,A,),滴定度,(,T,),每毫升滴定液所含有原则物质质量，以,A,表示。,如：,T,NaOH,=0.04000 g mL,-1,表示1,mL NaOH,含有,NaOH,0.04001 g,。,c,A,=,A,1000/M,A,M,A,为溶质摩尔质量,要掌握,第76页,第76页,滴定液浓度表示,滴定度,每毫升滴定液相称于被测组分质量。,以,T,A,B,表示,如：,T,HCl/NaOH,=0.04001 g mL,-1,表示1,mL HCl,滴定,NaOH，,相称于0.04001,g,NaOH。,利用滴定度被测组分质量计算：,m,B,=T,A/B,V,A,要掌握,第77页,第77页,物质量浓度与滴定度换算,aA+bB =cC +dD,当,V,A,=1mL,m,B,即为滴定度,T,AB,表示,。,b,AB,=,c,A,M,B,/1000,a,比如,:,T,NaOH/HCl,=0.003646 g mL,-1,，,c,NaOH,=,（）,mol,L,-1,。,(,M,HCl,=36.46 g mol,-1,),要掌握,第78页,第78页,原则溶液配制与标定,直接配制法,:,准确称取一定量基准物质，溶解后稀释成准确体积溶液，依据基准物质量和溶液体积，算出滴定液准确浓度。,只有基准物质才干直接配制其原则溶液。,间接配制法,:,先将试剂配成近似所需浓度溶液，再用基准物或另一个滴定液，标定其准确浓度。,第79页,第79页,滴定液标定,基准物质标定,1.,多次称量法,2.,移液管法,比较标定,标定期，平行测定,3,次以上，取平均值，要求相对平均偏差小于0.2。,试验要掌握,第80页,第80页,1.,配制盐酸原则溶液，只要用移液管准确移取一定量浓盐酸，再准确加水稀释至一定体积，得到盐酸浓度是准确。这种说法对吗,?,2.,下列物质哪些可用直接配制原则溶液？,A,、氢氧化钠,B,、无水碳酸钠,C,、浓硫酸,D,、高锰酸钾,师生互动,第81页,第81页,滴定分析计算,aA +bB =cC+dD,设为滴定液，为被测物质,基本公式,n,A,:n,B,=a:b,(cV),A,:(cV),B,=a:b,m,(cV),A,:(),B,=a:b,M10,-3,第82页,第82页,m,B,被测物质重量，,m,S,样品重量,m,B,B%=100%,m,S,直接滴定：,(b/a)c,A,V,A,M,B,10,-3,=100%,m,S,被测组分含量计算,滴定分析计算,第83页,第83页,滴定分析计算,用滴定度计算被测物质含量：,被测组分含量计算,B%=,要掌握,第84页,第84页,练习题,解,：,称取,NaCl,试样,0.1250g,，用,0.1000molL,-1,AgNO,3,滴定液滴定，终点时消耗,20.00mL,，计算试样中,NaCl,含量。,1mL 0.1000molL,-1,AgNO,3,滴定液相称于,NaCl 0.005844g,。,T,AB,V,A,NaCl,含量,=,100%,m,s,=0.005844,20.00,/,0.1250,100%,=93.50%,要掌握,第85页,第85页,例 题,0.5000,g,试样,FeSO,4,7,H,2,O，,加稀硫酸溶解后，用,KMnO,4,滴定至溶液显浅红，消耗,KMnO,4,原则溶液22.83,mL。,已知,T,KMnO4/FeSO47H2O,=0.002780g,mL,-1,。,求：（1）,KMnO,4,浓度（2）,FeSO,4,7H,2,O,百分含量。,解：,第86页,第86页,例 题,解：,第87页,第87页,例 题,解：,或,第88页,第88页,例 题,准确称取某含铝试样0.5000,g，,溶解后加入0.05037,molL,-1,EDTA,原则溶液25.00,mL，,控制反应条件使,Al,3+,与,EDTA,完全反应。然后用0.0,molL,-1,ZnSO,4,原则溶液滴定剩余,EDTA，,消耗,ZnSO,4,原则溶液11.25,mL，,求试样中,Al,2,O,3,百分含量。,解：,第89页,第89页,