分析化学化学分析省公开课一等奖全国示范课微课金奖PPT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,*,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,*,*,1,分 析 化 学 基 础,化学系,.3,1/49,2,课程基本信息,课时 16 3课时/周,教材 无机及分析化学（第三版）董元彦 王运,张方钰 主编,(,第,5,、,6,、,8,、,9,和,11,章,),教师 陈郑博,刘月英 分析化学教研室,办 公 室：试验楼,217,办公电话：,68903047,手机：,13466580364,成绩 出勤,10%,作业,20%,期末考试,70%,2/49,3,2026/5/3 周日,3,5.1,分析化学定义、任务,义,第,5,章 化学分析,分析化学是发展和应用各种理论、方法、仪器和策略，以获取相关物质在相对时空内,组成和性质,信息一门科学。,定 义,任 务,1.,判定物质组分,(,元素、离子、基团,),和结构以及测定相关组分,含量,。,2.,研究物质组分测定,方法和原理,3/49,4,4,分析化学作用-,提供信息工具,有什么？,What,？,有多少？,How much,？,怎样测？,How to,？,环境监测,食品安全,太空探测,生命科学,准确性和可靠性,准确度和精密度,误差,4/49,5,分析化学作用,美国化学家从业百分比,分析化学,，国家自然科学基金委员会,5/49,6,2026/5/3 周日,6,5.2,分析方法分类与选择,目标和任务,定性分析,(Qualitative analysis),定量分析,(Quantitative analysis),结构分析,(Structural analysis),物质性质,有机分析,(Organic analysis),无机分析,(Inorganic analysis),分析原理,化学分析,(Chemical analysis),仪器分析,(Instrumental analysis),6/49,7,2026/5/3 周日,7,分,析,化,学,方,法,化,学,分,析,仪,器,分,析,酸 碱 滴 定,配 位 滴 定,氧化还原滴定,沉 淀 滴 定,电化学分析,光化学分析,色谱分析,波谱分析,重量分析,滴定分析,电导、电位、电解、库仑极谱、伏安,发射、吸收，荧光、光度,气相、液相、离子、超临界、薄层、毛细管电泳,红外、核磁、质谱,7/49,8,2026/5/3 周日,5.2.2,分析方法分类与选择,按照试样用量分,方法,试样质量,试,样体积,常量分析（经典定量分析化学）,半微量分析（无机定性分析化学）,微量分析,超微量分析,100 mg,10 100 mg,0.1 10 mg,10 mL,1 10 mL,0.01 1 mL,1%,),微量组分,(0.01-1%),痕量组分,(0.01%).,8/49,9,2026/5/3 周日,9,A.定量分析B.化学分析C.无机分析,D.,常量分析,试选择：,C.,以无机物质为分析对象,B.,以物质化学反应及计量关系为基础,A.,测定物质中相关成份含量,D.,被分析组分在试样中相对含量1%,9/49,10,2026/5/3 周日,一、分析化学三次革命:three revolutions,1.19世纪末20世纪初,从手艺(Art)到科学(Science),定性(有什么?)、定量(有多少?),2.二次世界大战前后,从化学分析(Chemical analysis)到仪器分析(Instrumental analysis),3.20世纪70年代,从分析化学(Analytical chemistry)到分析科学,5.3 分析化学发展简史与发展趋势,10/49,11,2026/5/3 周日,经验分析化学阶段,Empirical analytical chemistry,早期化学前沿和主导,任务,:,发觉新元素、判定新元素,发觉新化合物、判定新化合物,自然界存在,90,种元素发觉，,主要是分析化学家功劳。,特点,(,characteristics,),：,缺乏系统理论指导,11/49,12,2026/5/3 周日,名人名言:,Famous remarks of famous,persons,我国化学先驱者徐寿先生认为：,考质求数之学，乃格物之大端，,是化学之极致也,！,Szabadvary F,在,History of Analytical Chemistry,一书中称：,Analytical chemistry is mother of the modern chemistry.,经验分析化学阶段其实是分析化学第一个春天。,12/49,13,2026/5/3 周日,分析化学,第一次革命,从经验到科学,从主角到配角,leading player to costar,溶液化学发展奠定了,经典分析化学,理论基础,分析化学,只出数据，不出产品,data and product,分析化学家,科学服务员,scientific server,分析化学家,不能做教授,cannot to be a professor,分析化学家,不能做院士,cannot to be a academician,可怜而又幸运,Kolthoff,！,13/49,14,2026/5/3 周日,分析化学,第二次革命,物理学原理应用于化学,光、色、电应用,仪器分析法,(,Instrumental analysis,),测量物理或物理化学性质为基础,分析仪器和测量原理研究,Investigations of analytical instruments and measurement,是物理学家或物理化学家事，与分析化学家无关。分析化学家干什么,？,14/49,15,2026/5/3 周日,分析化学,第三次革命,学科交叉使,分析化学,走向,分析科学,From,analytical chemistry,to,analytical science,形态、能态、结构、时空分布分析测量,材料科学、生物医学、环境科学高速发展对分析化学提出了非常高要求。,分析化学家主导创造仪器和方法,Analytical chemists(analysts)should lead the creation of instruments and analytical methods,工欲善其事，必先利其器,事,-,要靠自己做,;,器,-,不能靠他人提供。,15/49,16,2026/5/3 周日扬眉吐气分析化学家,1.,人类基因组计划,Human Genome Project,由基因图谱,-,DNA,测序,2.,二噁英中毒事件,Poisoning event by dioxin in Belgium,Sandra-,拯救了比利时分析化学家,3.,美国疾病诊疗,disease diagnosis in USA,70%,靠化验,，,30%,靠经验,4.,年诺贝尔化学奖,Nobel winners,三位分析化学家,！,16/49,17,2026/5/3 周日,年诺贝尔化学奖得主,（,Nobel winners,）,J.B.Fenn:,美国耶鲁大学分析化学教授,电喷雾电离技术,(ESI,Electrospray Ionisation),K.Tanaka:,日本岛津制作企业研发工程师,软激光解吸电离技术,(SLD,Soft Laser Desorption,),应用于质谱使测定有机物分子量从,100000 Da,(,道尔顿,),从而能够方便测定生物大分子,K.Wuthrich:,瑞士苏黎士联邦高等理工学校教授,多核,-,多唯,-,核磁共振技术,(MN-MD-NMR),利用核磁共振技术获取溶液中生物大分子三维结构,在蛋白质结构测定中含有举足轻重作用,.,17/49,18,2026/5/3 周日,18,5.4,分析化学过程和分析结果表示,1.,分析化学过程,Process of quantitative analysis,结果计算分析,Calculation and analysis,测定,Determination,试样分解,Decomposition,取样,Sampling,客观性、代表性和均匀性,湿法分析,:,水溶,;,酸溶；碱溶,;,醇溶等,依据性质、含量、对分析结果准确度要求，选择适当,分析方法,依据测量结果计算含量,给出结果准确度定量分析结果表示和精密度,18/49,19,19,2.,分析结果表示,待测组分化学表示形式,（1）以实际存在形式表示,（2）以氧化物或元素形式表示,“计算工业纯碱试样中Na,2,O含量，即为总碱度。”,“我国采取mmolL,-1,(CaCO,3,)为单位表示水硬度。”,待测组分含量表示方法,（1）固体试样：质量分数等,（2）液体试样：物质量浓度等,（3）气体试样：体积分数等,例：在自来水中总硬度测定中4个同学得到以下结果:哪个学生结果更可信？,400.2mg/L 395.8mg/L 405.2mg/L,400.4,410.0mg/L 408.1mg/L 409.4mg/L,409.2,389.0mg/L 415.0mg/L 410.6mg/L,404.9,401.3mg/L 399.5mg/L 400.1mg/L,400.3（）,19/49,20,1 准确度和精密度,E=x-x,T,准确度,:,测定结果与真值靠近程度，用误差衡量。,绝对误差,:,测量值与真值间差值,用,E,表示,误差,相对误差,:,绝对误差占真值百分比,用,E,r,表示,E,r,=E,/,x,T,=x-x,T,/,x,T,100,E=x-x,T,绝对误差,:,测量值与真值间差值,用,E,表示,误差,相对误差,:,绝对误差占真值百分比,用,E,r,表示,E,r,=E,/,x,T,=x-x,T,/,x,T,100,5.5,分析化学中误差,可正可负可为0,20/49,21,例,真值,称得量,绝对误差,相对误差,体重,62.5 kg,62.6 kg,0.1 kg,0.16%,买白糖,1 kg,1.1 kg,0.1 kg,10%,抓中药,0.2 kg,03 kg,0.1 kg,50%,用相对误差表示测定结果准确度更为准确,思索,：当日平E一定时（E=,0.0002g,）,称量误差小于0.1%,要求：m称？,21/49,22,d=x-,x,d,i,=0,精密度:平行测定结果相互靠近程度，用偏差衡量。还惯用重复性和再现性表示。,偏差:测量值与平均值差值,用 d表示,22,平均偏差：,各单个偏差绝对值平,均值,相对平均偏差：,平均偏差与测量平均值比值,22/49,23,标准偏差：,Standard deviation,，,s,相对标准偏差：,Relative standard deviation,，,RSD,n-,1,称为自由度,(,变异系数,Coefficient of variation,CV),偏差也可用极差,（,R,）,来表示,，极差可用来粗略分析精密度或分散性,相对极差,23/49,例,有两组测定值，判断精密度差异。,甲组,2.9 2.9 3.0 3.1 3.1,乙组,2.8 3.0 3.0 3.0 3.2,计算平均值，平均偏差和标准偏差：,平均偏差相同；标准偏差不一样，两组数据离散程度不一样；在普通情况下，对测定数据应表示出标准偏差或变异系数。,用标准偏差比用平均偏差更科学更准确,24/49,分析铁矿中铁含量，得以下数据：,37.45%,37.20%,37.50%,37.30%,37.25%,计算此结果平均值、平均偏差、标准偏差、变异系数。,25/49,26,准确度与精密度关系,1.,精密度好只说明偶然误差小，不过否存在系统误差及系统误差有多大都不知道，所以精密度好准确度未必高。,2.,准确度好需要两种误差均小，即精密度好是准确度好前提。即准确度高一定需要精密度高，同时精密度低说明所测结果不可靠，当然其准确度就不高。,3.,准确度与系统误差、偶然误差均相关，精密度只与偶然误差相关，所以，消除了系统误差后，精密度高分析结果才是既准确又精密。,4.准确度及精密度都高结果可靠！,1.,准确度是测定值与真实值靠近程度，所以它与系统误差、偶然误差均相关。,2.,精密度是测定值之间相互靠近程度，在求测定值彼此间靠近程度时抵消了系统误差影响，所以只与偶然误差相关。,26/49,27,(1),系统误差（可测误差）：由一些固定原因所造成误差。含有,单向性、重现性、可校正性,。,2.系统误差和随机误差(,System error and Random error),方法误差:,溶解损失、终点误差,用其它方法校正,仪器误差:,刻度不准、砝码磨损,校准,操作误差:,预处理不妥，沉淀洗涤次数过多,试剂误差:,不纯,空白试验,主观误差:,个人误差 对终点颜色敏感度,27/49,28,(2),偶然误差（随机误差），由偶然原因造成。无方向性、大小不固定，故称不可测误差。,不可校正，无法防止，,不过服从,统计规律,：,绝对值相等正误差和负误差含有相同出现频率；,小误差出现频率较高，大误差出现频率较低。,产生原因,偶然原因：,如室温，气压，温度，湿度,(3),过失误差,发觉错误，舍弃数据。,28/49,29,练习题,1、在重量分析中，沉淀溶解损失引发测定误差为：,A,A.系统误差 B.偶然误差,C.过失误差 D.仪器误差,2、以下方法中不能用于校正系统误差是,：D,A.对仪器进行校正 B.做对照试验,C.作空白试验 D.增加平行测定次数,29/49,30,3、以下最能说明偶然误差小是,：A,A.高精密度 B.标准偏差大,C.仔细校正过全部法码和容量仪器,D.与已知含量试样屡次分析结果平均值一致,4、在分析测定中，叙述偶然误差正确是,：D,A.大小误差出现几率相等,B.正误差出现几率大于负误差,C.负误差出现几率大于正误差,D.绝对值正负误差出现几率相等,30/49,31,3.公差,政府部门要求允许误差,-,对准确度要求。,误差总是存在，在实际分析检测工作中，针对样品组成和待测组分含量，政府部门要求了一定允许误差范围。假如分析结果误差在允许误差范围内，则结果有效；不然视为,“,超差,”,，结果无效。,31/49,32,3,提升分析结果准确度方法,1.选择适当分析方法,高含量组分：选取滴定分析法，准确度高；,低含量组分：选取仪器分析法，灵敏度高。,2.减小测量误差,为使称量相对误差小于0.1%，试样质量要在0.2克以上。,为使体积相对误差小于0.1%，滴定剂体积要大于20毫升。,3.增加平行测定次数，减小偶然误差，普通测定24次。,4.检验和消除系统误差,对照试验：采取标准试样或其它可靠分析方法,空白试验：不加试样，按相同操作步骤和条件试验,校准仪器,校正方法,32/49,33,2026/5/3 周日,1,滴定分析法：又称容量分析法。,标准溶液,标准溶液,待测溶液,被测物质,指示剂,化学计量关系,酸碱滴定法、络合滴定法,氧化还原滴定法、沉淀滴定法,5.6,滴定分析法,33/49,34,2026/5/3 周日,有确定化学计量关系，反应按一定反应方程式进行,反应要定量进行,反应速度较快,轻易确定滴定终点,2滴定分析法对化学反应要求,化学计量点,stoichiometric point,sp,滴定终点,end point,ep,34/49,A.标准溶液B.化学计量点C.滴定终点D.终点误差,试选择,：,C.,指示剂改变颜色,B.,标准溶液与被测物质反应完全,A.,已知准确浓度试剂,D.,化学计量点与滴定终点不吻合,a,.,直接滴定法,b.,间接滴定法;一些待测组分不能直接与滴定剂反应，但可经过其它化学反应，间接测定其含量。对于不能直接与滴定剂反应一些物质，可预先经过其它反应使其转变成能与滴定剂定量反应产物，从而间接测之。如,Ca,2+,沉淀为,CaC,2,O,4,，再用硫酸溶解，用,KMnO,4滴定,C,2,O,4,2-,间接测定,Ca,2+,。,c.,返滴定法:反应速度慢或无适当指示剂，如测定,CaCO,3,加入过量盐酸，氢氧化钠溶液返滴。,d.,置换滴定法:没有确定化学计量关系时，可采取置换滴定。配位滴定中铝滴定,先过量EDTA,加热,铝与EDTA充分反应,.,然后用锌标准滴定过量EDTA.然后加入氟化物,加热,铝中EDTA被氟定量置换,再用锌标准溶液滴定,此次锌量与铝量对用相同,3,滴定方式,35/49,36,2026/5/3 周日,4,基准物质和标准溶液,基准物质:能用于直接配制和标定标准溶液物质。,要求：试剂与化学组成一致；纯度高；稳定；摩尔质量大；滴定反应时无副反应。,标准溶液:已知准确浓度试剂溶液。,配制方法有直接配制和标定两种。,36/49,37,37,直接配制法：基准物质,称量,溶解,定容,计算,邻苯二甲酸氢钾，K,2,Cr,2,O,7,、KBrO,3,，草酸，硼砂，碳酸钠As,2,O,3,，KIO,3,，以及纯金属物质,标定法：用基准物质或另一标准溶液测定标准溶液准确浓度。步骤：粗配标定依据标准溶液或基准物质量计算其准确浓度.NaOH、KOH，H2SO4，HCl、Na2S2O3，EDTA、KMnO4、I3-，,标准溶液配制方法,例题,1.1:,欲配制,0.1000 mol/L,Na,2,CO,3,标准溶液,500mL,应称取基准,Na,2,CO,3,多少克,?,解,:=106.0 g/mol,37/49,38,2026/5/3 周日,38,课堂练习1标准溶液浓度计算,以0.1876克纯Na,2,CO,3,（Mr=105.99)标定稀HCl,需用HCl溶液37.86mL.,求此稀HCl准确浓度。,课堂练习,2,待测组分含量计算,用上述,HCl,溶液滴定,0.4671,克含,NaHCO,3,试样，需用,HCl,溶液,40.72mL.,求试样中,NaHCO,3,（,Mr=84.007),纯度为多少？,答案：,0.09350mol/L,答案：,68.47%,提醒：0.18762105.990.03786,提醒：0.040720.093584.0070.4671,38/49,39,2026/5/3 周日,39,1.8 滴定分析中计算,1.,标准溶液浓度,(concentration),表示方法,物质量浓度,，,用,c,表示,单位,mol/L,，也有用,mol/dm,3,如,0.1000 mol/L NaOH,溶液,滴定度,：,1mL,标准溶液相当于被测物质质量，用,T,表示,单位,g/mL,如：,T,NaOH/HCl,=0.005g/mL,：,1mLHCl,能够与,0.005g NaOH,反应,T,Fe/K,2,Cr,2,O,7,=0.005g/mL,：,1mLK,2,Cr,2,O,7,能够与,0.005g Fe,反应,注意,：有书中将标准溶液放在斜杠上方,39/49,40,2026/5/3 周日,40,2.,滴定分析中计算,物质量,n,=,cV,=,W/M,M,：溶质摩尔质量,W,：溶质质量,t,T+,b,B=,c,C+,d,D,t:b,n,T,:n,B,滴定剂与被测物质计量关系，称为化学计量数比，或摩尔比。,40/49,41,2026/5/3 周日,41,依据被测物质,物质量,，能够方便求出其物质量浓度、质量和质量分数,41/49,42,2026/5/3 周日,42,例题,3:,以适量水稀释,3.00g,食醋，用,0.1150 mol/L NaOH,溶液滴定,(,酚酞作指示剂,),消耗,NaOH,溶液,20.25 mL,求食醋中醋酸质量分数,.,已知醋酸摩尔质量为,60.05g/mol,解,:HAc+NaOH=NaAc+H,2,O,42/49,43,2026/5/3 周日,例,4,称取基准物质草酸,(H,2,C,2,O,2,2H,2,O)0.3802g,溶于水，用,NaOH,溶液滴定至终点，消耗,NaOH,溶液,25.50mL,。求此,NaOH,溶液量浓度。,解：,此滴定反应为,43/49,44,2026/5/3 周日,例,5,吸收,25.00mL0.1000mol L,-1,K,2,Cr,2,O,7,溶液,移入,250mL,容量瓶内，用水稀释至刻度，求稀释后,K,2,Cr,2,O,7,溶液量浓度及其对,Fe滴定度。,Fe,2+,/Cr,2,O,7,2-,44/49,45,2026/5/3 周日,例,6,称取铁矿石试样,0.3348g,，酸溶，以,SnCl,2,把,Fe,3+,还原为,Fe,2+,用,0.0molL,-1,K,2,Cr,2,O,7,标准溶液滴定至终点，耗去,22.60mL,计算试样中,Fe,2,O,3,质量百分数。,2,45/49,46,作业,第142页：,5-2 比较准确度和精密度,5-8 计算量浓度,5-9 计算基准物质称量范围,5-10计算质量分数,46/49,47,第五章重点,常量组分,(1%,),取样 要有,代表性,E=x-x,T,E,r,=E,/,x,T,d=x-,x,d,i,=0,47/49,48,48/49,49,准确度与精密度关系,系统误差,(,特点、分类,),和随机误差（,特点,）以及检验和消除这两种误差方法。,标准溶液化学计量点滴定终点终点误差,滴定方式分类,基准物质和标准溶液,49/49,