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1、1.5分析化学过程及分析结果的表示 1.6滴定分析概述 1.7基准物质和标准溶液 1.8滴定分析中的计算,学 习 要 求：,1、通过学习，了解定量分析的全过程； 2、掌握定量分析结果的表示方法； 3、了解滴定分析的特点及基本方法； 4、按照“国际单位制（SI）及中华人民共和国法定计量单位”的规定，进行滴定分析的计算；,1.5.1定量分析的过程定量分析的任务是测定物质中某种或某些组分的含量。要完成一项分析任务，一般要经过下列几个骤：,5,数据分析 Data Analysis,1,2,4,3,6,样品制备 Sample Preparation,样品采集 Sampling,样品测定 Sample A
2、nalysis,问题提出 Formulation Question,结果报告 Writing Reports,1.5.1定量分析过程,1、取样 2、将待测物质转变为适合于测定的形式试样的分解和分析试液的制备 3、分离及测定 4、分析结果的计算及评价,1 、取样：在实际工作中，要分析的对象往往是很大量的，很不均匀的，（如矿物质原料以吨计），而分析时所取的试样量是很少的（一般不到1g）。这样少的试样的分析结果应能代表全部物料的平均组成。否则无论分析结果如何准确，也是毫无意义的。有时由于提供了无代表性的试样，对实际工作带来难以估计的后果。因此，所取试样是否具有代表性，是取样的关键问题。,要使样品具有
3、代表性 要注意： 1.避免损失 2.避免不均匀； 3.保存完好； 4.足够的量以保证分析的进行。,2、试样的分解： （1）试样分解必须完全； （2）试样分解过程中，待测组分不应损失； （3）不应引入待测组分和干扰物质。 在这三条原则下，根据试样性质不同，可采用不同的分解方法。,目的是利用有效的手段将样品处理成便于分析的待测样品； 与待测样品有关的因素：分析方法（常量、微量）；物态与相（多相、均相、固态、液态、气态）；待测成分在样品中的含量（针对不同的分析方法）。 试样处理方法的原则：利用样品化学、物理性质的不同；适应测定方法和要求的不同。*必要时要进行样品的分离与富集。,3、测定根据待测组分的
4、性质、含量和对分析结果准确度的要求,再根据实验室不同的具体情况,选择最合适的化学法或仪器分析方法进行测定。,每种分析方法都有其特点和不足之处，各种方法在灵敏度、选择性和适用范围等方面有较大的差别，我们应该熟悉各种方法的特点，作到胸中有数，以便在需要时能正确选择分析方法。一个好的分析工作者应能根据分析任务最恰当地使用仪器，而不是利用最新的仪器来解决简单的分析问题。,由于试样中的其他组分可能对测定有干扰，故应设法消除其干扰。消除干扰的方法主要有两种，一种是分离法，一种是掩蔽法。常用的分离法有沉淀分离法、萃取分离法和色谱分离法等。常用的掩蔽方法有沉淀掩蔽法、络合掩蔽法和氧化还原掩蔽法等。,4 分析结
5、果的计算及评价了解针对分析方法的正确的计量关系； 结果的正确计算：1.有效数字的读取；2.数据的正确取舍；3.正确的数据处理；合理的结果分析（误差的来源及方法的可行性分析）：系统误差、方法误差、偶然误差、操作误差,1.5.2分析结果的表示 1、待测组分的化学表示形式 分析结果通常以被测组分实际存在形式的含量表示。例如，测得试样中氮的含量以后，根据实际情况，以NH3、NO3-1、N2O5等不同形式的含量表示分析结果。,2、 待测组分含量的表示方法 （1）固体试样 固体试样中待测组分的含量，通常以相对含量表示。试样中含待测物质B的质量mB与试样的质量ms之比，称为质量分数WB(1-1),乘以100
6、%即为物质B的百分含量,当待测组分含量非常低时，可采用g/g、ng/g和pg/g来表示，若在溶液中，则分别以g/ml、ng/ml和pg/ml表示。,例1 用原子吸收分光光度法测定人发中的微量钴，准确称取试样0.500g，试样经处理后，测得其中钴的质量为0.024g。求试样中钴的含量。解：,（2）液体试样 a、物质的量浓度：表示待测组分的物质的量除以试液的体积，常用单位mol/L。 b、质量摩尔浓度：表示待测组分的物质的量除以溶剂的质量，常用单位mol/kg。 c、质量分数：表示待测组分的质量除以试液的质量，量纲为1。,d、体积分数：表示待测组分的体积除以试液的体积，量纲为1 。 e、摩尔分数：
7、表示待测组分的物质的量除以试液的物质的量，量纲为1。 f、质量浓度：表示单位体积中某种物质的质量，以mg/L、g/L或g/ml、ng/ml、pg/ml等表示。 （3）气体试样 气体试样的常量或微量组分的含量，通常以体积分数表示。,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,1.6 滴定分析法概述,当加入的标准溶液与被测物质定量反应完全时，反应即达到了“化学计量点” （stoichiometric point，以sp表示）。一般依据指示剂的变色来确定化学计量点。在滴定中，指示剂（indica
8、te）正好发生颜色变化的转折点叫做“滴定终点”（end point，以ep表示）。滴定终点与化学计量点不一定恰好吻合，由此造成的分析误差称为“滴定误差”（titration error）也叫“终点误差”（以Et表示）。终点误差的大小决定于指示剂的性能。因此应该选择合适的指示剂，才能获得准确的分析结果。,滴定分析的特点： （1）滴定分析主要用于常量组分的测定，即含量在1%以上的物质； （2）方法简便、快速、仪器简单，测量的准确度也较高，一般情况下，相对误差0.2%。 （3）适应性广，可用来测定多种物质。,有确定的化学计量关系，反应按一定的反应方程式进行 反应要定量进行 反应速度较快 容易确定滴定
9、终点,1.6.2滴定分析法对化学反应的要求和滴定方式,滴定方式,a.直接滴定法 b.间接滴定法如Ca2+沉淀为CaC2O4，再用硫酸溶解，用KMnO4滴定C2O42-,间接测定Ca2+ c.返滴定法如测定CaCO3,加入过量盐酸，多余盐酸用标准氢氧化钠溶液返滴 d.置换滴定法 络合滴定多用,1.7基准物质和标准溶液1.7.1基准物质 在滴定分析中，不论采用何种滴定方式，都离不开标准溶液，否则，无法计算分析结果。标准溶液一种已知准确浓度的溶液。1、直接法，是不是任何试剂都可用来直接配制标准溶液呢？不是的，只有基准物质才能直接配制。,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
10、的物质。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: 已知准确浓度的试剂溶液。配制方法有直接配制和标定两种。,2、间接法（也叫标定法） 有许多试剂，由于不易提纯和保存，（如NaOH）或组成不固定（如HCL、H2SO4等），或在放置时溶液不稳定等，都不能用直接法配制标准溶液。在这种情况下，只能采用间接法。 所谓间接法就是先将试剂配制成近似浓度的溶液，然后再用一种基准物质对它进行标定。,用直接法配制标准溶液比较简便，产生误差的机会少；用间接法配制标准溶液时所用的基准物质少，符合节约原则，此法适于配制大量的标准溶液。当测定和标定在完全相同的情况下进行时，能使滴定
11、误差和其它系统误差相互抵消。这些都是间接法的优点。,常用的几种基准物质有：标定酸：Na2CO3 Na2B4O710H2O 标定碱：KHC8H4O6 H2C2O42H2O 标定氧化剂：As2O3 Na2O2 标定还原剂：K2Cr2O7 KIO3 Cu2+ 标定EDTA：CaCO3 Zn Cu MgSO4 标定AgNO3：NaCl KCl等,溶液标定得是否准确，直接关系到分析结果的准确度。为此，标定时应注意以下几点： （1）标定最少应重复三次，其符合程度应达到0.1%0.2%。 （2）称取基准物质的量不应太少。因为每份基准物质，都要经过两次称量，如果每次有0.1mg的误差，则称量一份基准物质就可能
12、有0.2mg误差，因此最少应称取200mg，才能使相对误差小于0.1%，,（3）滴定到化学计量点所使用标准溶液的体积也不可太少，否则滴定的相对误差太大。若滴定管每次读数有0.02ml误差，则每份溶液的滴定就可能有0.04ml误差，因此，使用的体积必须在2040ml间，才能使读数误差小到0.1%-0.2%。,18滴定分析中的计算 1.8.1标准溶液浓度的表示方法 (1)标准溶液的浓度常用物质的量浓度表示：,V是溶液的体积，一般用L（升）表示，nB是溶质的物质的量 ,单位是(mol),由于物质的量nB的数值取决于基本单元的 选择，因此，表示物质的量浓度时，必须指明基本单元。如某硫酸溶液的浓度，由于
13、选择不同的基本单元，其摩尔质量就不同，浓度亦不同：,由此得出,（1-9）,其通式为：,基本单元的选择，一般是以化学反应的计量关系为依据的。如反应,。,因此KMnO4基本单元选择为,由于,H2C2O4基本单元则选择为,1ml标准溶液相当于被测物质的量（g或mg） 例如，若每ml K2Cr2O7溶液恰好能与0.005000g Fe2+反应，则可表示为TFe/K2Cr2O7=0.005000g/ml。 如果在滴定中消耗该K2Cr2O7标准溶液21.50ml，则被滴定溶液中铁的质量为： mFe=0.00500g/ml21.50ml=0.1075g,(2)滴定度,滴定度与物质的量浓度可以换算，根据反应式
14、,n(Fe2+)=6n(K2Cr2O7)此时， K2Cr2O7的物质的量浓度为：,1.8.2 滴定剂与被滴物质之间的计量关系 设滴定剂T与被测物质B有下列反应：tT+bB=cC+dD 则被滴物质的物质的量nB与滴定剂的物质的量nT之间的关系，可通过下例两种方式求得:,a、根据滴定反应中T与B的化学计量数之比求出 由反应式可知，被测物质的物质量nB与滴定剂的物质量nT有下列关系：,例如在酸性溶液中，用H2C2O4标定KMnO4的滴定反应为：,b、根据等物质的量反应规则计算 由化学反应首先确定各物质的基本单元，然后根据“反应中，反应物消耗的物质的量与产物的物质的量是相等的”。这一原则来进行计算。如
15、在酸性溶液中，用H2C2O4作为基准物质标定KMnO4溶液的浓度时，滴定反应为：,若选择KMnO4的基本单元为 H2C2O4的基本单元为 ， 在化学计量点时有以下关系：这关系在置换滴定法和间接滴定法中经常用到。,例如：在酸性溶液中，以K2Cr2O7为基准物标定Na2S2O3溶液的浓度，首先在K2Cr2O7的酸性溶液中加入过量的KI，反应为：Cr2O72-+ 6I-+ 14H+ =2Cr3+3I2+7H2O （1） 然后以Na2S2O3溶液为滴定剂滴定析出的I2，反应式为： I2+2S2O32-=2I-+ S4O62- (2),I-在反应（1）中被氧化，但又在反应（2）中被还原，等于未发生变化。
16、将（2）式乘以3，用（1）-（2）就可知1摩尔的K2Cr2O7氧化6摩尔的Na2S2O3，则有：若按等物质的量规则计算，确定Na2S2O3作为基本单元，则K2Cr2O7的基本单元为,故,由上述二式可得出：6n(K2Cr2O7)=n(1/6K2Cr2O7)写成通式则为an(B)=n( B)可以理解为：对于同一物系B来说，选择 B为基本单元的物质的量，应该是以B为基本单元的物质的量的a倍。,在间接滴定法中，要从两个以上的反应中找出被测物的量与滴定剂的量之间的关系。 例如，将Ca2+沉淀为CaC2O4后，用H2SO4溶解沉淀，再用KMnO4溶液为滴定剂滴定与Ca2+结合的那部分H2C2O4，间接地测得Ca2+含量，涉及的反应有：,Ca2+C2O42-=CaC2O4 （1）CaC2O4+2H+=Ca2+H2C2O4 （2）2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2+10CO2+8H2O （3）,
