化学滴定分析.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,*,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,*,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,*,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,*,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,*,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,*,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,*,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,*,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,*,第十三章 滴定分析,13.1,滴定分析概述,13.2,分析结果误差和有效数字,13.3,酸碱滴定法,13.4,氧化还原滴定法,13.5,配位滴定法,1,1/57,学习目标要求,1.,了解滴定分析基本概念，掌握计量点和滴定终点。,2.,熟悉误差和偏差概念及表示方法；相对平均偏差计 算，有效数字概念及运算，了解减小误差方法。,2,2/57,滴定分析,(titrametric analysis),又称容量分析volumetric analysis),，是分析化学中惯用方法之一。,Chapter13,滴定分析,3,3/57,序言,3、确定物质内部微粒结合方式（分子结构,or,晶体结构）,结构分析,成份分析,分析化学,(analytical chemistry),:,研究物质化学组成表征和测量科学。,1、,确定物质组成（元素、原子团,or,化合物）,定性分析,分析化学主要任务,2、,定量测定各组分含量,定量分析,4,4/57,定量分析方法分类,氧化还原滴定,酸碱滴定,配位滴定,沉淀滴定,原理,仪器分析,（经典分析）,化学分析,重量分析,容量分析,（滴定分析）,5,5/57,惯用滴定分析仪器,容,量瓶,刻度吸管,锥形瓶,移液管,酸式滴定管,烧杯,量筒,6,6/57,Section 1,滴定分析概述,7,7/57,13.1,滴定分析概述,一、滴定分析方法和特点,滴定与滴定分析,化学计量点与滴定终点,终点误差,标准液,被测液,1,、滴定分析方法,8,8/57,9,滴定分析基本过程：,进行分析时，先将,滴定剂,(titrant),配制成浓度为已知,标准溶液,(,standard solutions),，然后用,滴定管,将滴定剂逐步加到被测物质溶液中去进行反应。这个过程称为,滴定,。,9/57,10,当加入滴定剂与被测物质量相等时，二者均无过剩，此刻称为,化学计量点,(equivalence point),。,滴定最好能在化学计量点结束。,依据滴定剂,A,浓度和所消耗体积便可计算被测物,B,含量。,若反应为,A+B =C+D,n,A,=n,B,C,A,V,A,=C,B,V,B,B,A,B,V,V,C,C,A,=,10/57,11,化学计量点,是由指示剂变色或其它方法来确定,(,如电位,),。,所以实际上是在指示剂变色时结束滴定，此刻称为,滴定终点,(end point),，为体积读数,V,（,ml,）,11/57,12,滴定终点应尽可能与化学计量点一致，但它们之间难免会有一定误差，称为,终点误差,（是相对误差）。,12/57,13,有两方面内容,（,1,）,反应必须按一定反应方程式进行，无副反应，按一定化学计量关系来计算结果；,（,2,）,反应必须进行完全，要求化学计量点时，有,99.9,以上完全程度。,当,AB,时，终点时，,(,一,),反应必须定量地完成,%,9,.,99,A,B,C,C,用于滴定分析化学反应必须具备以下,条件,：,13/57,14,(,二,),反应必须快速完成,假如反应很慢，将无法确定终点，能够经过加热，加催化剂等方法来提升反应速度。,(,三,),有适当确实定化学计量点方法，有适合指示剂或仪器分析方法。,14/57,(,四,),溶液中若有其它组分共存时，应不干扰主反应，不然需采取掩蔽或分离办法以消除干扰。,15,15/57,二、滴定分析类型和普通过程,依据反应,类型不一样,酸碱滴定法,以质子转移反应为基 础滴定分析法。,氧化还原滴定法,以氧化还原反应为基础滴定分析法。,沉淀分析法,以沉淀反应为基础滴定分析法,配,位滴定法,以配位化合物生成反应为基础滴定分析法,16,16/57,特点：,简便,、,快速,、,准确,（对于常量分析，相对误差普通在,0.2,以内。）,是一类广泛应用分析方法，常在临床检验和医疗卫生分析中应用。,17,17/57,二、滴定分析类型和普通过程,滴定分析过程,标准溶液配制,标准溶液标,定,被测物质含量测定,滴定分析惯用于测定,常量组分,，即分析组分,含量,普通大于,1,或取试样,重量,大于,0.1g,，,体积,大于,10ml,。,18,18/57,二、滴定分析操作程序,基准物质,(primary standard substance),:,能用于直接配制标准溶液或标定待测溶液物质。必备条件：,a、,纯度高；,b、,性质稳定；,c、,实际组成与化学式完全相符；,d,、,最好含有较大摩尔质量。,1,、标准溶液配制,直接配制法,19/57,草酸,(H,2,C,2,O,4,2H,2,O),、,无水碳酸钠,(Na,2,CO,3,),、,硼砂,(Na,2,B,4,O,7,10H,2,O),、,邻苯二甲酸氢钾,C,6,H,4,(COO),2,HK,重铬酸钾,（,K,2,Cr,2,O,7,),惯用基准物质有：,20,20/57,21,间接配制法,是先配制一个近似于所需浓度溶液，再用基准物质或已知准确浓度标准溶液测定它准确浓度。,21/57,2,、标准溶液标定,（,比较）,标准溶液用前必须标定！,标定,(standardization),：,用基准物质确定标准溶液浓度操作过程。,比较：,用已知准确浓度标准溶液确定另一标准溶液浓度操作过程。,3,、,被测物质含量测定,22,22/57,三、滴定分析计算,标准溶液浓度普通可用滴定反应基本单元物质量浓度来表示。,23,23/57,酸,：能在反应中提供一个质子单元；,碱,：能在反应中接收一个质子单元；,还原剂：能在反应中,提供,一个电子单元；,氧化剂：能在反应中,接收,一个电子单元。,参加滴定反应各物质,基本单元,普通按以下标准选定：,24,24/57,反应,H,2,SO,4,+2NaOH,Na,2,SO,4,+2H,2,O,，,应选择硫酸基本单元,(1/2)H,2,SO,4,，其摩尔质量为,98/2=49(gmol,-1,),。,0.1molL,-1,H,2,SO,4,即为,0.2molL,-1,(1/2)H,2,SO,4,，表示为,c,(1/2 H,2,SO,4,)=0.2 molL,-1,。,25,25/57,MnO,-,4,8H,+,5e,Mn,2+,4H,2,O,在酸性条件下用,KMnO,4,作滴定剂滴定还原性样品时，半反应式为：,26,则应选高锰酸钾基本单元,(1/5)KMnO,4,，其摩尔质量为,158/5=31.6(gmol,-1,),，,0.01molL,-1,KMnO,4,溶液即为,0.05molL,-1,(1/5)KMnO,4,溶液，表示为：,c,(1/5 KMnO,4,)=0.05 molL-1,。,26/57,13.2,分析结果误差和有效数字,一、误差产生原因及其分类,误差,(error),：,测量值与真实值之差。,系统误差,(systematic error),随机误差,(accidental error),27,27/57,系统误差：,起源：,分析过程中一些,确定、经常性,原因,而引发,误差,性质：,单向,可,重复性,增加测定次数，不能使其减小。但可测，可校，可消除,分类：,方法误差、仪器和试剂误差、操作误差、主观（个人）误差。,28,28/57,2,29,29/57,二、随机误差（又称偶然误差或不可测误差）,随机误差,指因为一些,难于控制,随机原因,引发,误差,。,不但影响准确度，而且影响精密度。,3,特点,：,1,）,不确定性,；,2,）,不可测性；,3,）,服从正态分布规律,产生原因：,（,1,）,随机原因,（室温、湿度、气压、电压微小改变等）；（,2,）,个人区分能力,（滴定管读数不确定性）,30,30/57,4,31,31/57,5,32,32/57,准确度,(accuracy),：,测量值与真实值相符,程度。,表示方法,:,绝对误差：,E,=,x,-,T,相对误差：,R,E,=,E,/,T,100%,误差,:,衡量准确度高低尺度。,1,、准确度与误差,33,二,准确度与精密度,33/57,精密度,(precision),：,屡次分析结果之间,相互符合程度。,2,、精密度与偏差,绝对偏差：,平均偏差：,相对平均偏差：,表示方法：,偏差,(deviation),：,衡量精密度高低尺度。,34,34/57,适当地增加测定次数可降低随机误差影响，提升测定结果精密度。,在日常分析中，普通平行测定：,3,4,次,较高要求：,5,9,次,最多：,10,12,次,过多地增加测定次数,n,，所费劳力时间与所获精密度提升相比较，,是很不合算！是不可取。,14,35,35/57,36,36/57,37,37/57,3,、,准确度与精密度关系,精密度高是准确度高必要条件但不是充分条件。,甲,乙,丙,38,38/57,准确度高,一定,需要精密度高，但精密度高,不一定,准确度高。,精密度是确保准确度,先决条件,。精密度低说明所测结果不可靠，也就失去了衡量准确度前提。,39,39/57,三、提升分析结果准确度方法,(1),、选择适当分析方法：,依据试样组成、性质及测定准确度要求进行选择。,(2),、降低测量相对误差：,用分析天平称量最小质量在,0.2g,以上；滴定剂体积控制在,20-25mL,之间40,40/57,(3),、检验和消除系统误差,a.,对照试验,检验和消除方法误差,对照,试验,22,用,新方法,对标准试样或纯物质进行分析，将,测定值,与,标准值,对照,用,标准方法,和,新方法,对,同一试样,进行分析，将,测定结果,加以,对照,采取,标准加入回收法,进行,对照,，判断分析结果误差大小,41,41/57,b.,空白试验,检验和消除由试剂、溶剂、分析器皿中一些杂质引发系统误差,空白试验,指在,不加试样,情况下，按照与试样测定,完全相同,条件,和,操作方法,进行,试验,。,c.,校准仪器和量器,消除仪器误差,d.,改进分析方法,或采取辅助方法校正测定结果,42,42/57,普通,定量分析,，平行测定,3-4,次,；,对测定结果,准确度要求较高,时，测定次数为,10,次左右,。,正确表示分析结果：,样本平均值，样本标准偏差,S,（样本相对标准偏差,S,r,），测定次数,n,。,(4),、适当增加平行测定次数，降低随机误差,43,43/57,（四）,有效数字及其运算规则,一、有效数字,有效数字,实际上能测量得到数字。,它由,全部准确数字,和,最终一位不确定数字,组成。,23.4,3,、,23.4,2,、,23.4,4,mL,最终一位无刻度，预计，不是很准确，但不是臆造，称,可疑数字,。,*统计测定结果时，只能保留一位可疑数字。,44,44/57,1.0008 43181,五位有效数字,0.1000 10.98%,四位,0.0382 1.9810,-10,三位,0.54 0.0040,二位,0.05 210,5,一位,3600 100,有效数字位数较含糊,45,45/57,在“,1,9”,数字前面,“,0”,只表示定位,不算作有效数字,如,0.0009,仅为,1,位有效数字，通常应按科学计数法表示为,910,4,;,夹在“,1,9”,数字间,“,0”,和跟在“,1,9”,数字后面,“,0”,是有效数字,如分析天平称量,0.4000g,样品,0.4000,为,4,位有效数字。,46,46/57,在碰到分数或倍数换算时,所乘以系数有效数字位数不受限制。,比如：以L,为单位换算为,mL,所要乘,1000,，有效数字位数也不因单位换算而改变。如,0.4000g,400.0mg,，一样为,4,位有效数字。,47,47/57,以对数表示,pH,、,p,K,及,lg,c,等,其有效数字位数,仅取决于小数部分位数,因为整数部分只与该真数中,10,方次相关。,如,pH=10.20,为两位有效数字,(,与表示成,H,+,=6.310,-11,molL,-1,一致,),。,48,48/57,2.,有效数字计算规则,通常采取,“,四舍六入五留双,”,规则,:,当被修约数等于或小于,4,时则舍弃；,被修约数等于或大于,6,时则进位,;,当被修约数为,5,，而其后面又没有数字时，,若前一位是,偶数,(,包含,0,),则,舍去,5,；前一位是,奇数,则,进位,，使整理后最终一位为双数。当被修约,5,后面还有数字,，则须,进位,。,49,49/57,例：将以下数字修约为两位有效数字。,（,1,）,3.148,（,2,）,7.3976,（,3,）,7.35,（,4,）,74.5,（,5,）,2.451,（,6,）,83.5009,注意：不能分次修约,50,50/57,加减运算,加减运算所得结果应继承最大绝对误差，即以,小数点后位数最少,数为准，削减其它数值小数位数，然后再相加减。或先相加减，再修约,。,例：,0.0121+25.64+1.05782=,0.01+2564+1.06=26.71,51,51/57,乘除运算,乘积或除商应继承最大相对误差，即按,有效数字位数最少,数来保留位数，然后再相乘除。,例：,0.012125.641.05782=,应为,0.012l25.61.06=0.328,，最终仍为三位有效数字。,52,52/57,对数运算,所取对数小数,(,尾数,),位数应与真数有效数字位数相同，,如：,lg1.810,-5,=-4.74,53,53/57,化学中统计数据及计算分析结果基本标准,:,统计测定结果时，只应保留一位可疑数字。,有效数字位数确定以后，按“四舍六入五成双”规则，弃去各数中多出数字。,54,54/57,几个数,相加减,时，以,绝对误差最大,数为标准，使所得数只有一位可疑数字；,几个数,相乘除,时，普通以,有效数字位数最少,数为标准，弃去过多数字，然后进行乘除。在计算过程中可多保留一位数字。,55,55/57,在化学计算中，各种常数视为准确，不考虑其有效数字位数。对于各种误差计算，普通只要求保留二位有效数字。普通计算结果只需保留小数点后两位。,56,56/57,57,57/57,