分析化学课件之——3知识课件

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1、第5、6课时,教学要求,教学重点,教学难点,课后作业,教学内容,第5,6学时教学内容,分析的反应条件,33标准溶液,34标准溶液浓度表示方法,32滴定分析的分类与滴定,35滴定分析结果的计算,31滴定分析概述,第三章滴定分析,教学要求,一、掌握滴定分析的有关概念,如化学计量点,标准溶液,基准物质,标定,比较,滴定度等。,二、掌握滴定分析中常用的滴定方式,标准溶液的配制,标定及浓度的表示方法;用反应式中系数比的关系(物质的量之比)解决滴定分析中的有关量值计算。,教学重点及难点,教学重点:,教学难点 :,一标准溶液与标准溶液的浓度表示,两个反应式以上找出与的关系,三,滴定分析结果的计算公式,注:关

2、键在于找出与之间的关系,问题:,1. 为什么适当增加测定次数可以减小偶然误差?,2.平均值的置信区间定义?采用何种方法可使测定值更接近真值?,3.实验中测得的偏差较大的数据称为什么?如何处理?说明判定原则。,4. t 检验法和F 检验法用来检验什么?,5. 有效数字定义?如何正确地记录实验数据?,这类数值的位数反映测量的精确程度,这类数字称为有效数字。在有效数字中的最后一位数字,通常为估计值,不准确,有1个单位的误差。,5.有关有效数字的讨论,在实验过程中通常会遇到以下两类数字,(1)非测量值,如测定次数;倍数;系数;分数;常数() 有效数字位数可看作无限多位。,(2)测量值或与测量值有关的计

3、算值,例: 结果 绝对偏差 相对偏差 有效数字位数0.51800 0.00001 0.002% 50.5180 0.0001 0.02% 40.518 0.001 0.2% 3,(3)数据中“0”的作用:,在数字中间和数字后面的“0”为有效数字。,如 0.4080; 4位有效数字 4.080 101,在数字前面的“0”不是有效数字,只起定位的作用。,如 0.00546; 3位有效数字 5.46 103,2.4.2 修约规则,数据修约规则可参阅GB8170-87。,1. 为什么要对实验数据进行修约?,使实验数据能正确表达实验的准确度,舍去多余的数字。,2. 修约规则:“四舍六入五留双”,(1)当

4、多余尾数4时舍去尾数,6时进位。,(2)尾数正好是5时分两种情况:,a.若5后数字不为0,一律进位, 如:0.1067534 (进位),b.若5后无数或为0,则5前是奇数时将5进位,5前是偶数时把5舍弃,简称“奇进偶舍”。,如:0.43715(进位); 0.43725(舍去),3.示例与讨论,如连续修约则为 2.3457 2.346 2.35 2.4 不对。,15.02,(1)示例:保留四位有效数字,,修约:,14.2442,14.24,26.4863,26.49,15.025(0),15.03,15.075(0),15.08,15.0251,(2)一次修约到位,不能连续多次的修约,如 2.3

5、457修约到两位,应为2.3,,2.4.3 运算规则,0.001,2 6 . 7 0 9 1,几个数相加减时,其和或差的有效数字的位数取决于绝对误差最大的数据的位数(小数点后位数最少的),1. 加减法运算,例:,0 . 0 1 2 1,2 5 . 6 4,1 . 0 5 7,绝对误差: 0.0001,0.01,2 6 . 7 1,2. 乘除法运算,通常在计算时可采用先运算再修约。 或采用安全数字法运算。即:将参与运算的各数的有效数字位数修约到比该数应有的有效数字位数多一位(多取的数字称为安全数字),再进行运算。,几个数相乘除时,积或商有效数字的位数取决于相对误差最大的数的位数(有效数字最少的)

6、。,0.0325 (0.0001 / 0.0325) 100% = 0.3% 5.103 (0.001 / 5.103) 100% = 0.02% 60.064 (0.001 / 60.064 ) 100% = 0.002% 139.8 (0.1 / 139.8) 100% = 0.07%,例: (0.0325 5.103 60.064)/ 139.8 = 0.071255109,先修约再运算?先运算再修约? 结果数值有时不一样。,0.0713,例:H+ = 6.3 10 12 moL/L pH = -lg H+ = 11.20 (两位)。其中首数11不是有效数字,其小数点后的数字位数为有效数

7、字位数。,3. 在计算中非测量值的有效数字视为足够有效。,4. pH、pM 、lgK等有效数字的位数,要与真数的有效数字的位数一致,其首数是由真数的指数运算得来的,不能作为有效数字。,X = 2.4 102 lgX = 2.38(两位),9. 计算结果:含量10% 4位有效数字 1 10% 3位有效数字 0.1 1% 2位有效数字 0.1% 1位有效数字,5. 容量器皿: 滴定管,移液管;24位有效数字,6. 分析天平(万分之一):4位有效数字,7. 标准溶液的浓度,用4位有效数字表示:,如: 0.1000 mol/L,8. 在误差的计算中,有效数字取12位即可。,2.5 标准曲线的回归分析,

8、在分析化学中,常常采用标准曲线法来测定某样品的含量。,采用标准曲线法时,需要对标准曲线进行回归分析,以使标准曲线最准确、误差最小。,由于存在实验误差,实验点不可能全在一条直线上,而是分散在这条直线的周围,利用最小二乘法拟合出一条直线,使各实验点到这个直线的距离最短(误差最小)。,利用最小二乘法计算出相应的方程 y = a + bx 中的系数 a 和 b ,然后再绘出相应的直线,这样的方程称为 y 对 x 的回归方程,相应的直线称为回归直线。其中,为直线的截距, a 与系统误差的大小有关, b为直线的斜率,与方法的灵敏度有关。,设:拟合方程为 y = a + bx,进行回归分析时,需要找出所测定

9、样品的浓度 x 与某个特性值 y 这两个变量之间的回归直线及代表此直线的回归方程:,0 | r | 1时, r大於某临界值时,其相关性显著,回归方程才有意义。,回归方程确定以后,方程是否有意义,需要用相关系数(r)检验法来检验 x 和 y 这两个变量的相关性。,r = 1 ;存在线性关系,无实验误差;,r = 0;毫无线性关系;,例8.分光光度法测定酚的数据如下:,用回归方程表示含量与吸光度的关系,并检查方程是否有意义?,解:n = 6,,回归方程为: y = 0.013 + 3.40 x,代入上面的公式,计算相关系数,得: r = 0.996 查表2-6,当 f = 62 = 4 时 选置信

10、度 95%,r临 = 0.811 r计 r临 表明方程是有意义的。,测定样品的吸光度( y ), 利用这个回归方程即可求得试样中酚含量 x。, 实际工作中用计算器或相应的计算工具就可求得回归方程及相关系数 r。一般 r 应大于0.999以上。,3.1 滴定分析法概述,应用非常广泛。,1. 滴定分析法(titrimetric determination),定义:用滴定管将标准溶液滴加到待测物的溶液中,使之与待测组分发生化学反应,通过指示剂指示滴定终点的到达,根据标准溶液的浓度和所消耗的体积,算出待测组分的含量。,滴定分析法的特点:,准确度较高,相对误差为0.2%左右。,用于常量组分(1%)的分析

11、。,操作简便、快速、费用低。,动画,第三章 滴定分析,2.滴定分析法中的一些基本术语,化学计量点( stoichiometric point ):滴加的标准溶液与待测组分恰好完全反应的这一点。,标准溶液( standard solution):具有准确浓度的溶液,此浓度既是已知的,又是准确的。,例:三种溶液的浓度分别标示如下:,答: 0.1000 mol/L 。,滴定:将标准溶液用滴定管滴加到待测物的溶液中,使之与待测组分发生化学反应的过程。,标准溶液用4位有效数字表示。,30%、 0.1mol/L、 0.1000 mol/L 。,哪个为标准溶液?,终点误差( end point error

12、);理论上化学计量点和滴定终点是一致的,但在实际工作中,二者不一定恰好一致,常有一点差别,由此而引起的误差为终点误差,终点误差属于系统误差,其大小取决于指示剂选择的是否合适。,指示剂( indicator ):在进行滴定分析时,许多物质是没有颜色的,我们无法判断滴定反应是否到达了化学计量点,在实际工作中常常要借助指示剂来完成这一任务,能在化学计量点附近发生颜色突变的试剂就称为指示剂。,滴定终点(end point ):进行滴定分析时,指示剂在化学计量点附近发生颜色突变,我们停止滴定,这一点称为滴定终点。,3.2 滴定分析法的分类与滴定反应的条件,Ag+ 、CN- 、SCN-、卤素等。,3.2.

13、1 滴定分析法分类(按照化学反应分类),(1) 酸碱滴定法(中和法):,以质子传递反应为基础。,H+ OH- H2O,滴定对象:,各种酸、碱。,(2) 沉淀滴定法(容量沉淀法):,以沉淀反应为基础。,Ag+ Cl- AgC1,滴定对象:,具有氧化还原性质的物质。,(3) 配位滴定法(络合滴定法):,以配位反应为基础。,M2+ Y4- MY2 ,滴定对象:,金属离子。,(4) 氧化还原滴定法:,以氧化还原反应为基础。,MnO4 - + 5Fe2+ + 8H+ Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O,滴定对象:,3.2.2 滴定反应应具备的条件,(有副反应,不可用于滴定反应),1.反应必须定量地完

14、成。,标准液与被测物要按二者的化学反应方程式进行,没有副反应,并且反应要完全(99.9%)。这是定量反应的基础。,如:,HCl + NaOH = NaCl + H2O,(无副反应,可用于滴定反应),Cr2O72- + S2O32- = S4O62- (SO42- ) + Cr3+ + H2O,满足上述条件的反应,可用直接滴定法进行滴定。,2. 反应速度要快。,反应要能迅速的完成,对于反应速度较慢的反应,要能采取措施,提高反应的速度。,例:,2MnO4- + 5C2O42- +16 H+ = 2Mn2+ +10CO2 + 8H2O,该反应在室温下反应速度很慢,,将温度加热到7585,反应可迅速完

15、成。,3. 能有一定的方法确定滴定终点。,利用指示剂或仪器来判断反应的化学计量点。,3.2.3 滴定反应按滴定方式分类:,Y4-(剩余)+ Zn2+(标准液) ZnY,1.直接滴定法:,用标准溶液直接滴加到被测溶液中进行滴定。(需要满足上述三个条件),2.返滴定法:,当被测物质与标准溶液反应速度慢,或待测组分为固体,反应不能立即完成时,可采用返滴定法进行滴定。,具体方法为:首先定量加入过量的标准溶液,使之与被测物反应,待反应完全后,再用另一种标准溶液滴定溶液中剩余的滴定液。,如:,Al3+ + EDTA(定量过量) AlY + Y4-(剩余),I2 + 2S2O32- = S4O62- + 2

16、I-,3.置换滴定法:,对于没有定量关系或伴有副反应的化学反应,可采用置换滴定法进行滴定。,具体方法为:,先用适当的试剂与待测物反应,使之转换成一种能被定量滴定的物质,然后再用适当的滴定剂进行滴定。,例:,Cr2O72- + S2O32- = S4O62- (SO42- ) + Cr3+ + H2O,Cr2O72- + 6I- (过量)+ 14H + = 2Cr3+ + 3I2+7H2O,(副反应),2MnO4- + 5C2O42- + 16H+ = 2Mn2+ +10CO2 + 8H2O,4.间接滴定法:,对于不能与滴定剂发生化学反应的物质,可以利用另外的化学反应,间接地进行滴定。,例:,Ca2+ 本身不具有氧化还原性质,不能与KMnO4发生反应,为了利用KMnO4滴定Ca2+ ,可采取如下的方法。,Ca2+ +C2O42- CaC2O4,过滤,+ H2SO4,H2C2O4,3.滴定方式分类

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