分析化学概论课件.ppt

1、第一节第一节 分析化学概述分析化学概述分析化学是研究物质化学组成、含量、结构的分析化学是研究物质化学组成、含量、结构的分析方法及有关理论的一门学科。分析方法及有关理论的一门学科。一、分析化学的任务和作用一、分析化学的任务和作用 三个主要问题：三个主要问题： 体系中存在哪些物质？体系中存在哪些物质？ 体系中物质的量是多少？体系中物质的量是多少？ 这些物质的结构和存在形态是什么？这些物质的结构和存在形态是什么？ 结论：结论：20世纪以来分析化学的主要变革世纪以来分析化学的主要变革时期时期19001940194019501970Present特点特点经典分析化学分析为主化学分析为主近代分析仪器分析为

2、主仪器分析为主现代分析实验与化学计量学实验与化学计量学相结合相结合理论理论热力学热力学溶液四大平衡溶液四大平衡热力学热力学化学动力学化学动力学热力学热力学化学动力学化学动力学物理动力学物理动力学仪器仪器分析天平分析天平光度光度 极谱极谱电位电位 色谱色谱自动化分析仪自动化分析仪 联联用技术用技术分析分析对象对象无机化合物无机化合物有机和无机样品有机和无机样品有机、无机、生物有机、无机、生物及药物样品及药物样品分析化学分析化学化学学科的化学学科的所有分支所有分支物理、天体物理、物理、天体物理、天文和生物物理天文和生物物理工程学、民事化学工程学、民事化学、电以及机械、电以及机械医学、临床化学医学、

3、临床化学药物化学、药学药物化学、药学毒物学毒物学生物学、植物学、生物学、植物学、遗传学、微生物学、遗传学、微生物学、分子生物学和动物学分子生物学和动物学地质学、地球物理学、地质学、地球物理学、地球化学和古生物学地球化学和古生物学环境科学、环境科学、生态学和海洋科学生态学和海洋科学农业、动物科学农业、动物科学农作物科学、食品科学、农作物科学、食品科学、园艺学和土壤科学园艺学和土壤科学材料科学、材料科学、 冶金学冶金学和高分子科学等学科和高分子科学等学科肉毒杆菌毒素：迄今最毒的致死毒素肉毒杆菌毒素：迄今最毒的致死毒素,据分析推据分析推算算,成人致死量仅需一亿分之七克成人致死量仅需一亿分之七克(70

4、ng),有有7种不种不同免疫型体同免疫型体.硒与白内障硒与白内障:营养需要范围为营养需要范围为110-7 210-6;达到达到310-6 110-5将引起慢性中毒将引起慢性中毒;超过超过110-5会引起急性中毒会引起急性中毒,以致突然死亡以致突然死亡. 人视网膜人视网膜含硒量含硒量7 g正常。正常。 动物肝脏、海味、大蒜、蘑菇动物肝脏、海味、大蒜、蘑菇等含硒丰富。等含硒丰富。拿破仑死因：头发分析拿破仑死因：头发分析(中子活化、荧光中子活化、荧光)，As、Pb含量特高，中毒而死。侍者所为。含量特高，中毒而死。侍者所为。最大的兴奋剂丑闻源头来自世界头号体育强国最大的兴奋剂丑闻源头来自世界头号体育强

5、国美国，特别是继美国，特别是继2003年年10月美国反兴奋剂机月美国反兴奋剂机构破译了巴尔科实验室老板康特研制的隐蔽型构破译了巴尔科实验室老板康特研制的隐蔽型兴奋剂兴奋剂THG后，一大批世界级体育明星相继从后，一大批世界级体育明星相继从兴奋剂的泥潭中浮出水面，让人触目惊心。兴奋剂的泥潭中浮出水面，让人触目惊心。 巴黎田径世锦赛女子两枚金牌得主怀特 去年室内世锦赛女子1500米冠军和世界纪录保持者雅各布斯 男子百米世界纪录创造者蒙哥马利等多名世界一流选手，均被美国反兴奋剂机构以直接和间接证据处以禁赛。 基因组计划、蛋白组计划等的实现基因组计划、蛋白组计划等的实现 纳米技术的发展和应用纳米技术的发

6、展和应用 人类在分子水平上认识世界人类在分子水平上认识世界 生态环境生态环境保护检测和发现保护检测和发现污染源污染源 早期早期诊断疾病诊断疾病保证人类健康保证人类健康 兴奋剂的检测兴奋剂的检测 原子量的准确测定原子量的准确测定 生命过程的控制生命过程的控制 工农业生产的发展工农业生产的发展分析化学已成为分析化学已成为2121世纪生命科学和纳米世纪生命科学和纳米科技发展的关键科技发展的关键 “十五”国家重大科技专项“食品安全关键技术”课题01：食品安全检测实验室质量控制规范研究；课题02：农药残留检测技术课题03：兽药残留检测技术课题04：重要有机污染物的痕量与超痕量检测技术课题05：生物毒素和

7、中毒控制常见毒物检测技术课题06：食品添加剂、饲料添加剂和违禁化学品检测技术课题07：食品中主要人兽共患疾病及植物疫疾病病原体检测技术课题08：全国食品污染监控体系研究课题09：食源性疾病的pulsenet建立与检测技术课题10：进出口食品安全监测与预警系统研究1.1.由分析对象来看由分析对象来看 有机物分有机物分析析无机物分析无机物分析生物活性物质生物活性物质2.2.由分析对象的数量级来看由分析对象的数量级来看3.3.由分析自动化程度来看由分析自动化程度来看常量常量微量微量痕量痕量分子水平分子水平手工操作手工操作仪器仪器自动自动全自动全自动智能化仪器智能化仪器二、分析化学的分类二、分析化学的

8、分类 根据分析对象的含量划分：根据分析对象的含量划分：分析方法名称分析方法名称常量常量分析分析半微量分析半微量分析微量分析微量分析痕量分析痕量分析按含量分按含量分 1%0.01-1% 0.10.1 0.010.01 0.0001 1010 10.011 Q表表, 可疑值应舍去可疑值应舍去, 反之则应保留。反之则应保留。测量次数测量次数n345678910Q0.900.940.760.640.560.510.470.440.41Q0.950.970.840.730.640.590.540.510.49例例4：某土壤含某土壤含锌锌质量分数测定结果如下质量分数测定结果如下: 6.96310-5、7.

9、12110-5、7.08710-5、7.13810-5、7.12310-5、7.119 10-5、7.20710-5。其中。其中6.96310-5 应否舍去应否舍去(P = 0.95) 解：解：55557.087 106.963 100.517.207 106.963 10Q 计计算算查表查表: n = 7, P = 0.95时时,Q表表 = 0.59, Q计算计算 F表表值值, 说明存在显著性差异；若相反，说说明存在显著性差异；若相反，说明不存在显著性差异。明不存在显著性差异。例例6：某分析某分析9次结果的标准偏差为次结果的标准偏差为0.060，再用另一不同的，再用另一不同的分析方法分析分析

10、方法分析7次，得标准偏差为次，得标准偏差为0.035。问这两种方。问这两种方法的精密度是否存在显著性差异法的精密度是否存在显著性差异(置信度为置信度为95%)？ 解：解：n1= 9，S1 = 0.060； n2 = 7，S2 = 0.0352212220.0603.00.035sFs 9 1 8f 大大7 1 6f 小小查表得：查表得：F= 4.15。F计算计算 99.9%)v 性质稳定性质稳定v 组成与化学式完全符合组成与化学式完全符合v 有较大的摩尔质量有较大的摩尔质量 标准溶液：标准溶液：已知浓度的溶液，用于滴定已知浓度的溶液，用于滴定 待测物质待测物质标准溶液标准溶液的配制：的配制：

11、应应 用用范范 围围基基 准准 物物 质质干干 燥燥 条条 件件标标 定定对对 象象名名 称称化化 学学 式式酸碱酸碱滴定滴定无水碳酸钠无水碳酸钠硼砂硼砂邻苯二甲酸氢钾邻苯二甲酸氢钾二水合草酸二水合草酸Na2CO3Na2B4O710H2OKHC8H4O4H2C2O42H2O270 300置于盛有置于盛有NaCl,蔗糖饱和蔗糖饱和溶液的密闭器皿溶液的密闭器皿110 120室温空气干燥室温空气干燥酸酸酸酸碱碱碱碱沉淀沉淀滴定滴定氯化钠氯化钠NaCl500 600硝酸银硝酸银配位配位滴定滴定锌锌氧化锌氧化锌碳酸钙碳酸钙ZnZnOCaCO3室温干燥器中保存室温干燥器中保存900 1000110EDTA

12、EDTAEDTA氧化氧化还原还原滴定滴定草酸钠草酸钠重铬酸钾重铬酸钾溴酸钾溴酸钾Na2C2O4K2Cr2O7KBrO3130140 150130氧化剂氧化剂还原剂还原剂还原剂还原剂常用的基准物质的干燥条件和应用范围常用的基准物质的干燥条件和应用范围 直接用容量瓶配制，定容。直接用容量瓶配制，定容。【可直接配制标准溶液的物质应是基准物质】【可直接配制标准溶液的物质应是基准物质】 准确称取一定基准物质，溶解后配制成准确称取一定基准物质，溶解后配制成一定体积的溶液，根据物质的质量和体积一定体积的溶液，根据物质的质量和体积计算出此溶液的准确浓度。计算出此溶液的准确浓度。 也可准确量取一定体积的已知浓度

13、的溶也可准确量取一定体积的已知浓度的溶液，稀释成一定体积的溶液，计算出稀释液，稀释成一定体积的溶液，计算出稀释后溶液的准确浓度。后溶液的准确浓度。 先配制成与所需浓度相近的溶液；先配制成与所需浓度相近的溶液； 然后用基准物质进行标定，求出然后用基准物质进行标定，求出 其准确浓度。其准确浓度。 配制溶液配制溶液 配制成近似所需浓度的溶液。配制成近似所需浓度的溶液。 标定标定 用基准物或另一种已知浓度的标准溶用基准物或另一种已知浓度的标准溶液来滴定。液来滴定。 确定浓度确定浓度 由基准物质量（或体积、浓度），计由基准物质量（或体积、浓度），计算确定之。算确定之。 ABCDabcd(A)(B)ann

14、b1(B)(A)(A)(B)(mol L )annabccVVb(A)(B)(A)amcV Mb(B)(A)(A)(A)( )( )acV Mmbwm sm s例例8：称取基准物质称取基准物质H2C2O4.2H2O (126.07g/mol) 0.1258g用用NaOH溶液滴定到终点，消耗溶液滴定到终点，消耗19.85毫升，求毫升，求NaOH的的浓度。浓度。解：解：H2C2O4 + 2NaOH = NaC2O4 + 2H2O n(H2C2O4 ) : n(NaOH) = 1 : 2 n(NaOH) = 2 n (H2C2O4) (cV) NaOH = 2 m(H2C2O4) / M(H2C2O

15、4) 四、滴定分析计算四、滴定分析计算例例9：粗铵盐粗铵盐2.000克加入过量氢氧化钠溶液中，加热蒸发出的克加入过量氢氧化钠溶液中，加热蒸发出的氨吸收在氨吸收在50.00毫升，浓度为毫升，浓度为0.5000mol/L标准盐酸中，过标准盐酸中，过量的酸用浓度为量的酸用浓度为0.4500mol/L的标准的标准NaOH溶液回滴定到溶液回滴定到终点，用去终点，用去NaOH体积为体积为2.31ml，计算样品中计算样品中NH3的百分的百分含量。含量。解：解：HCl NH3 HClNaOH nNH3 = nHCl - nNaOH nNH3 = (50.000.5000 - 0.45002.31)10-3 =

16、 (25.00 - 1.04) 10-3 =23.96 10-3 NH3的百分含量的百分含量 = (23.9610-317.03/2.000)100% = 20.40%例例10：标定约标定约0.05 molL-1的的HCl溶液准确浓度，滴定时希望溶液准确浓度，滴定时希望每次消耗每次消耗HCl溶液的体积在溶液的体积在20mL 30mL之间，则称之间，则称取基准物质硼砂取基准物质硼砂(Na2B4O710H2O)的质量范围是多少？的质量范围是多少？解：解：Na2B4O710H2O + 2HCl = 4H3BO3 + 5H2O3()1(HCl)2(HCl) (HCl) 10mnMncV硼砂32381.

17、37(HCl)(HCl) 10mcVV(HCl) = 20 mL、c(HCl) = 0.05 molL-1解得：解得： m = 0.2 g V(HCl) = 30mL、c(HCl) = 0.05 molL-1解得：解得： m = 0.3 g 称取基准物质硼砂的质量范围为称取基准物质硼砂的质量范围为0.2 0.3 g。例例11：为标定为标定Na2S2O3溶液，称取基准物质溶液，称取基准物质K2Cr2O7 0.1260 g。用用稀盐酸溶解后，加入过量稀盐酸溶解后，加入过量KI置于暗处置于暗处5 min待反应完成待反应完成后加入水后加入水80 mL，用用Na2S2O3滴定，终点时耗用滴定，终点时耗用

18、Na2S2O3 19.47mL,计算计算Na2S2O3的浓度。的浓度。解：解：K2Cr2O7 + 6KI +14HCl = 2CrCl3 + 3I2 + 8KCl + 7H2O I2 + 2 Na2S2O3 = 2KI + Na2S4O6K2Cr2O73I26Na2S2O3 n(K2Cr2O7) : n(Na2S2O3) = 1 : 6 根据物质量比关系，则有：根据物质量比关系，则有：n (Na2S2O3) = 6 n (K2Cr2O7) (cV)Na2S2O3 = 6 m (K2Cr2O7) /M (K2Cr2O7) cNa2S2O3 = 6(0.1260/294.2)/19.4710-3

19、例例12：解：解：含磷试样含磷试样0.2000g处理成溶液，把磷沉淀为处理成溶液，把磷沉淀为MgNH4PO4，将沉淀洗涤后，再溶解，然后在适当的条件下，用将沉淀洗涤后，再溶解，然后在适当的条件下，用0.01000molL-1EDTA标准溶液滴定其中的标准溶液滴定其中的Mg2+，用去，用去40.00ml，求试样中，求试样中P2O5和和P的质量分数。已知的质量分数。已知P的原子量的原子量为为30.97，O的原子量为的原子量为16.00。样品中是否存在样品中是否存在P2O5和和P两种物质？两种物质？计算结果应该保留多少位有效数字？计算结果应该保留多少位有效数字？第五章重点和考点第五章重点和考点1.掌

20、握误差分类与减免方法，精密度和掌握误差分类与减免方法，精密度和准确度的关系准确度的关系。系统误差系统误差方法误差方法误差仪器误差仪器误差试剂误差试剂误差操作误差操作误差减免方法减免方法对照试验对照试验空白试验空白试验校正仪器校正仪器随机误差（偶然误差）随机误差（偶然误差）减免方法减免方法增加平行测定次数增加平行测定次数增加试样用量增加试样用量精密度和准确度的关系精密度和准确度的关系a.准确度表示测量值与真实值相符合的程度准确度表示测量值与真实值相符合的程度，用误差（绝对误差、相对误，用误差（绝对误差、相对误差）来度量；准确度高则测量的准确性好，误差小；差）来度量；准确度高则测量的准确性好，误差

21、小；准确度与系统误差准确度与系统误差和随机误差（偶然误差）均有关系。和随机误差（偶然误差）均有关系。b.精密度表示一系列测量值相互之间的符合程度精密度表示一系列测量值相互之间的符合程度，用偏差（绝对偏差、相，用偏差（绝对偏差、相对偏差、平均偏差、相对平均偏差、标准偏差、相对标准偏差）来度量对偏差、平均偏差、相对平均偏差、标准偏差、相对标准偏差）来度量；精密度高则测量值之间离散程度小，测定结果的重现性好，偏差小；精密度高则测量值之间离散程度小，测定结果的重现性好，偏差小；精密度主要与随机误差（偶然误差）有关。精密度主要与随机误差（偶然误差）有关。c.所有测定都要求一定的准确度，而精密度是保证准确

22、度的必要条件。即所有测定都要求一定的准确度，而精密度是保证准确度的必要条件。即测定结果的准确度高，则测定结果的精密度也一定高；但精密度高不一测定结果的准确度高，则测定结果的精密度也一定高；但精密度高不一定表示测定结果的准确度就好！定表示测定结果的准确度就好！2.掌握有效数字及运算规则掌握有效数字及运算规则a.定义：定义：测量数据中能够正确反映一定量的数字测量数据中能够正确反映一定量的数字，是能够实际测量的数字。，是能够实际测量的数字。b.记录原则：记录原则：最后一位是不确定的数字，而该位最后一位是不确定的数字，而该位数以前的其它数字均为确定数字。数以前的其它数字均为确定数字。c.修约规则：修约

23、规则：四舍六入五成双四舍六入五成双d.运算规则：运算规则：加减法，加减法，“向小数点最近者看齐向小数点最近者看齐” 乘除法，乘除法，“向有效数字最少者看齐向有效数字最少者看齐”3.掌握滴定分析基本概念和原理、滴定反应掌握滴定分析基本概念和原理、滴定反应的要求与滴定方式、基准物质的条件、标的要求与滴定方式、基准物质的条件、标准溶液的配制及滴定结果的计算。准溶液的配制及滴定结果的计算。滴定反应的要求：滴定反应的要求：a.反应必须按反应式的计量关系完全反应；反应必须按反应式的计量关系完全反应；b.反应迅速，瞬间完成；反应迅速，瞬间完成；c.有合适的方法确定滴定终点；有合适的方法确定滴定终点；d.干扰

24、易排除。干扰易排除。滴定方式：滴定方式：a.直接滴定直接滴定b.反滴定反滴定c.置换滴定置换滴定d.间接滴定间接滴定基准物质的条件基准物质的条件 纯度要高；（纯度要高；（99.9） 组成恒定；（与化学式相符）组成恒定；（与化学式相符） 性质稳定；性质稳定； 有较大的摩尔质量。有较大的摩尔质量。标准溶液的配制标准溶液的配制n直接法直接法n间接法间接法1. 作为基准物质必须满足的四个要求是作为基准物质必须满足的四个要求是 、 、 和和 。2. 终点误差是指终点误差是指 。3. 表达一组实验数据精密度高低的最好方式是用（表达一组实验数据精密度高低的最好方式是用（ ） A.偏差偏差 B.平均偏差平均偏

25、差 C.相差相差 D.标准偏差标准偏差4式（式（92.27+15.01-3.17）/1012.1 计算结果的有效位数是（计算结果的有效位数是（ ） A.三位三位 B.四位四位 C.五位五位 D.随便随便5. 下列各数中，有效数字位数为四位的是（下列各数中，有效数字位数为四位的是（ ）。）。 A. c(H+) = 0.0003 molL-1 B. pH = 10.69 C. 4000 D. THCl/NaOH = 0.1087 gmL-1 6. 已知邻苯二甲酸氢钾的相对分子质量为已知邻苯二甲酸氢钾的相对分子质量为204.2，用它来标定，用它来标定 0.1000 molL-1的的NaOH溶液，宜称

26、取邻苯二甲酸氢钾（溶液，宜称取邻苯二甲酸氢钾（ ）。）。 A. 0.25 g左右左右 B. 1 g左右左右 C. 0.45 g左右左右 D. 0.1g 左右左右 7下列叙述正确的是（下列叙述正确的是（ ）。）。 （A）误差是以真值为标准的，偏差是以平均值为标准的。实误差是以真值为标准的，偏差是以平均值为标准的。实 际工作中获得的际工作中获得的 “误差误差”，实质上仍是偏差，实质上仍是偏差 （B）随机误差是可以测量的随机误差是可以测量的 （C）精密度越高，则该测定的准确度一定越高精密度越高，则该测定的准确度一定越高 （D）系统误差没有重复性，不可减免系统误差没有重复性，不可减免8. 测定试样中的

27、含铝量时，称取试样测定试样中的含铝量时，称取试样0.2000g溶解后，加入溶解后，加入0.05010molL-1EDTA (Na2H2Y)标准溶液标准溶液25.00ml，控制条件使控制条件使Al3+与与EDTA配合反应完全（反应式为：配合反应完全（反应式为：Al3+ + H2Y2-=AlY- + 2H+)，然后以然后以0.05005molL-1标准锌离子溶液滴定剩余的标准锌离子溶液滴定剩余的EDTA，(反应式为：反应式为：Zn2+ + H2Y2- = ZnY2- + 2H+), 消耗了消耗了5.50 ml，求试样求试样中中Al2O3的质量分数。的质量分数。8 解解:EDTA(H2Y2-)与与A

28、l3+的配合反应为的配合反应为: Al3+ H2Y2- = AlY-+2H+ 可知可知 n(Al3+) = n(H2Y2-) 而而 n(Al2O3) = n(Al3+)1/2 = n(H2Y2-)1/2 滴定中与滴定中与Al3+配合反应的配合反应的EDTA物质的量为物质的量为: n(EDTA) = c(EDTA)V(EDTA) c(Zn2+)V(Zn2+) 22323231(EDTA)(EDTA)(Zn)(Zn)10(Al O )2(Al O )cVcVMm 11311(25.00ml 0.05010mol L0.05005mol L5.50ml) 10101.96g mol20.2000g 1. 纯度高；性质稳定；组成恒定；式量大 2. 滴定终点和化学计量点间差别3. D 4. C 5. D 6. C 7. A