1、分 析 化 学Analytical Chemistry什么是分析化学?是化学的重要分支之一。欧洲化学联合会的定义:“建立和应用各种方法、仪器和策略获取关于物质在空间和时间方面的组成和性质等信息的科学”。分 析 科 学 关于研究物质的组成(composition)、结构(chemical structures)、形态(types of species)和含量(amount,content)等化学信息的分析方法及理论的科学。第一章 绪 论 Introduction 第 一 节分析化学的任务和作用 物质世界是由什么、如何组成的?大到宇宙，小到细胞、分子 复杂体系，（与其他各学科共同回答这一问题）分析
2、化学的任务：采用各种方法和手段，获取分析数据，确定物质体系的化学组成、有关成分的含量，鉴定体系中物质的结构和形态。1.分析化学的目的和任务2.分析化学的重要作用（1）对化学学科自身发展的突出贡献 在科学中的重要作用生命科学：基因组、蛋白质组、代谢组学生命科学：基因组、蛋白质组、代谢组学材料科学：新材料的元素组成及形态分布材料科学：新材料的元素组成及形态分布环境科学：水、空气质量，三废处理环境科学：水、空气质量，三废处理资源和能源科学：资源和能源科学：医学和药学：药品质量控制、中草药成分的分医学和药学：药品质量控制、中草药成分的分离和测定、新药研制、药物代谢和药物动力学、离和测定、新药研制、药物
3、代谢和药物动力学、药物制剂的稳定性、生物利用度和生物等效性药物制剂的稳定性、生物利用度和生物等效性 从事科学研究的科学 2.分析化学的重要作用（2）在经济发展中的重要作用在经济发展中的重要作用 农业：土壤、化肥、农药、作物生长过程的研究农业：土壤、化肥、农药、作物生长过程的研究 工业：资源的勘探、基地的选定、原料的选择、工业：资源的勘探、基地的选定、原料的选择、流程的监控、成品的检验流程的监控、成品的检验药学专业的重要专业基础课药学专业的重要专业基础课第 二 节分 析 化 学 的 发 展 分析化学的诞生：18世纪，在氧化汞形成实验中的定量测定，拉瓦锡(AL.Lavoisier)分析化学之父。滴
4、定分析的产生：直接动力是化学工业的兴起。18世纪时，硫酸、盐酸、苏打和氯水是化学工业的中心产品。最早的“滴定分析”，法国人日夫鲁瓦测定醋酸的浓度，将醋酸滴加入碳酸钾中。作为一门科学的分析化学的形成作为一门科学的分析化学的形成：2020世世纪初，以溶液四大平衡理论为基础。化纪初，以溶液四大平衡理论为基础。化学分析法迅速发展成为系统理论和方法。学分析法迅速发展成为系统理论和方法。以仪器分析为主的现代分析化学：20世纪4060年代，物理学与电子学的发展促进分析化学的发展。光谱分析、极谱分析及其理论体系。以计算机为基础的分析化学：20世纪70年代末，随着计算机科学的发展。化学计量学，各种联用技术，专家
5、系统 经济、社会发展的需求是动力其他学科的发展是基础 与药学相关的主要活跃领域:联用技术联用技术 (hyphenated techniques)(hyphenated techniques)生物分析生物分析(bioanalysis)(bioanalysis)全分析全分析 (total analysis)(total analysis)化学信息学化学信息学(informatics(informatics）分析化学的发展趋势：测定物质的组成和含量测定物质的组成和含量 包括包括 形形态（如价态、配位态、晶型等）、结态（如价态、配位态、晶型等）、结构（空间分布）分析构（空间分布）分析对化学物质的测定对
6、化学物质的测定 化学和生物化学和生物活性物质瞬时跟踪监测和过程控制活性物质瞬时跟踪监测和过程控制解析型分析策略解析型分析策略 整体型综合分整体型综合分析策略（分析完整的生物体内的基析策略（分析完整的生物体内的基因、蛋白质、代谢物、通道等各类因、蛋白质、代谢物、通道等各类生物元素随时间、空间的变化和相生物元素随时间、空间的变化和相互关联，获取复杂体系的多维综合互关联，获取复杂体系的多维综合信息）信息）提高选择性、灵敏度和智能化水平提高选择性、灵敏度和智能化水平第 三 节 分 析 化 学 的 方 法 分 类 1.按照分析任务分类 定性分析（qualitative analysis）:鉴定试样的组成
7、元素、离子、基团或化合物 定量分析（quantitative analysis）:测定试样中组分的量 结构分析（structural analysis）：确定试样的分子结构或晶体结构 形态分析（speciation analysis）：研究物质的价态、晶态、结合态等存在状态（现代分析技术常可同时进行多种分析）2.按照分析的对象分类。无机分析（无机分析（inorganic analysisinorganic analysis）和有机分析）和有机分析（organic analysisorganic analysis）食品分析、水分析、岩石分析、钢铁分析食品分析、水分析、岩石分析、钢铁分析药物分析（
8、药物分析（pharmaceutical analysispharmaceutical analysis）、环境）、环境分析（分析（environmental analysisenvironmental analysis）和临床分析）和临床分析（clinical analysisclinical analysis）（与研究领域有关）（与研究领域有关）3.按照分析方法的原理分类（1）化学分析化学分析（chemical analysischemical analysis）：利用物质的化学反应）：利用物质的化学反应及其计量关系确定被测物质的组成及其含量及其计量关系确定被测物质的组成及其含量 化学定量分
9、析化学定量分析 ：根据化学反应中试样和试剂的用量，根据化学反应中试样和试剂的用量，测定物质各组分的含量测定物质各组分的含量 化学定性分析化学定性分析：根据分析化学反应的现象和特征鉴定根据分析化学反应的现象和特征鉴定物质的化学成分物质的化学成分 滴定分析滴定分析(titrimetric analysis)(titrimetric analysis)重量分析重量分析(gravimetric analysis)(gravimetric analysis)仪器分析（instrumental analysis）：使用较特殊仪器进行分析的方法(以物质的物理或物理化学性质为基础)电化学分析电化学分析(ele
10、ctrochemical analysis)(electrochemical analysis)光谱分析光谱分析(spectral analysis)(spectral analysis)质谱法质谱法(mass spectrometry)(mass spectrometry)色谱法色谱法(chromatography)(chromatography)放射化学分析放射化学分析(radiochemical analysis)(radiochemical analysis)等等3.按照分析方法的原理分类（2）4.按照试样用量分类 分析方法分析方法试样质量试样质量试液体积试液体积常量分析法常量分析法半
11、微量分析法半微量分析法微量分析法微量分析法超微量分析法超微量分析法0.1 g0.1 g0.10.1 0.01 g0.01 g1010 0.1 mg0.1 mg0.1 mg0.1 mg10 ml10 ml10101 ml1 ml1 1 0.01 ml0.01 ml0.01 ml0.01 ml5.按照试样中被测组分的含量分类 常量组分分析(1%)微量组分分析(0.01%1%)痕量（组分）分析(0.01%)注意与试样用量分类法的区别第 四 节 分 析 过 程 和 步 骤 明确分析任务和制订计划（包括标准操作程序，SOP）取样取样(sampling)，要有代表性，要有代表性制备试样，以适应分析方法的要
12、求试样测定（计量器具和仪器校验，方法认证validation）结果的计算、表达（平均值、标准差和置信度等）和书面报告结果的计算、表达（平均值、标准差和置信度等）和书面报告 第 五 节分 析 化 学 课 程 的 学 习 基本内容 教学安排 教学方法 理论与实践第一节第一节 测量值的精密度和准确度测量值的精密度和准确度 实验结果都有误差，误差自始实验结果都有误差，误差自始至终存在于一切科学实验的过程之至终存在于一切科学实验的过程之中。测量结果只能接近于真实值，而中。测量结果只能接近于真实值，而难以达到真实值。难以达到真实值。误误 差差 公公 理理 一、准确度和误差一、准确度和误差(accuracy
13、 and error)(accuracy and error)准确度：表示分析结果准确度：表示分析结果(测量值测量值)与真实与真实值接近的程度。值接近的程度。误差：即测定值与真实值之间的差异，误差：即测定值与真实值之间的差异，是用来表示准确度的数值。是用来表示准确度的数值。误误 差差 的的 表表 示示 方方 法法1.1.绝对误差：绝对误差：(absolute error)(absolute error)x-x-xx 为正误差，为正误差，xx0)为常数，则称为常数，则称 X 服从参数为服从参数为 ,2 的正态分布。的正态分布。)x(e21)x(f222)x(x0f(x)-+x0f(x)相同相同1
14、2x0f(x)相同（相同（1 1 G G表表，可疑，可疑值舍弃，反之则保留值舍弃，反之则保留SxxG可精密度检验精密度检验-F F检验检验目的：判断两组数据间存在目的：判断两组数据间存在偶然误差偶然误差是否有显著不同。是否有显著不同。212221SSSSF F F1 1=n=n1 11 1，F F2 2=n=n2 21 1F F检验的步骤检验的步骤1.1.计算两个样本的方差计算两个样本的方差(S(S大大2 2,S,S小小2 2)2.2.求算求算F F计计(F(F计计=S S大大2 2/S/S小小2 2)3.3.确定合适的显著性水平确定合适的显著性水平(=0.05=0.05)4.4.查表比较查表
15、比较(F(F计计F F ,f1,f2,f1,f2两组数据精密度无显著性差两组数据精密度无显著性差异异)注：注：F F检验多为单侧检验检验多为单侧检验准确度检验准确度检验-t t检验检验目的：判断某一分析方法或操作过目的：判断某一分析方法或操作过程中是否存在较大的程中是否存在较大的系统误差系统误差。t t检验的步骤检验的步骤u确定检验区间确定检验区间(双侧或单侧双侧或单侧)u确定检验的统计量确定检验的统计量(样本平均值与标准值比较或两个样本平均值与标准值比较或两个样本平均值比较等样本平均值比较等)u确定显著性水平确定显著性水平(=0.050.05或或=0.01)0.01)u计算计算 X,SX,S
16、u计算统计量计算统计量t t计计u查表比较（查表比较（t t计计 t t,f f,表明无显著性差异表明无显著性差异）t t检验的应用检验的应用1.1.样本平均值与标准值比较样本平均值与标准值比较Snx 计tF=n-1F=n-12.2.两个样本平均值比较（方差齐性）两个样本平均值比较（方差齐性）F=nF=n1 1+n+n2 2-2-22)1()1(t21222211212121nnSnSnSnnnnSxxRR其中计显著性检验注意事项显著性检验注意事项1.1.两组数据的显著性检验顺序是先进行两组数据的显著性检验顺序是先进行F F检检验，通过后做验，通过后做t t检验。检验。2.2.单侧与双侧检验。
17、单侧与双侧检验。3.3.置信水平置信水平P P或显著水平或显著水平 的选择。（一类的选择。（一类错误与二类错误）错误与二类错误）六、相关与回归六、相关与回归相关系数的范围：相关系数的范围：0 0|r|r|1 1 0.90r0.950.90r0.95表示一条平滑的直线表示一条平滑的直线0.950.95r0.99r0.99r0.99表示线性关系很好表示线性关系很好注注 意意 点点1.x1.x1 1或或Y Y1 1是否相关？是否相关？2.2.线性回归方程是经验公式。只适合在原来的试验线性回归方程是经验公式。只适合在原来的试验范围。（例外：标准加入法）范围。（例外：标准加入法）3.3.回归方程的稳定性
18、受回归方程的稳定性受X X的离散程度影响，相关系的离散程度影响，相关系数的稳定性受数的稳定性受Y Y的离散程度影响。的离散程度影响。4.4.相关与回归的结果良好时，一定是线性？相关与回归的结果良好时，一定是线性？小小 结结绝对误差和相对误差绝对误差和相对误差系统误差和偶然误差系统误差和偶然误差定义、特点、来源等定义、特点、来源等精密度的表示方式以及相互间的运算精密度的表示方式以及相互间的运算准确度与精密度的关系准确度与精密度的关系误差的传递误差的传递提高分析结果准确度的方法提高分析结果准确度的方法有效数字及其运算法则有效数字及其运算法则l有效数字的判断有效数字的判断l有效数字的修约有效数字的修
19、约l有效数字的运算规则有效数字的运算规则有限量测量数据的统计处理有限量测量数据的统计处理统计概念回顾统计概念回顾正态分布正态分布t t分布分布总体均数的区间估计总体均数的区间估计数据统计检验的基本步骤数据统计检验的基本步骤相关与回归相关与回归第三章 滴定分析法概论 An introduction to titrimetric analysis 滴定分析 将一种已知准确浓度的试剂溶液（标准溶液）滴加到被测物质的溶液中，根据所加试剂溶液的浓度和体积，计算出被测物质的量。容量分析(volumetric analysis)第 一 节 滴定分析法和滴定方式一、滴定曲线及有关概念 滴定分析基于下列化学反应
20、:tT+bB=cC+dD T:滴定剂 titrant 标准溶液 standard solution 标准溶液(Standard solution):滴定分析中具有准确已知浓度的试剂溶液。滴定(Titration):将标准溶液（滴定剂）通过滴定管逐滴加到被测 物质溶液中进行测定的过程。化学计量点(计量点)(Stoichiometric point,sp):滴定剂的量与被测物质的量正好符合化学反应式 所表示的计量关系的一点。1.基本概念 指示剂(Indicator):通过颜色的改变来指示化学计量点到达（确定终点）的试剂。一般有两种不同颜色的存在形体。滴定终点(终点)(Titration end p
21、oint,EP）:指示剂改变颜色指示剂改变颜色(滴定终止滴定终止)的一点。的一点。滴定终点误差(Titration end point error),滴定误差(titration error,TE):滴定终点与化学计量点的不完全一致引成的相对误差。2.滴定分析法的分类 酸碱滴定法 Acid-base 沉淀滴定法 Precipitation 配位滴定法 Complexometric (complex-formation)氧化还原滴定法 Oxidation-reduction 非水滴定法(在水以外的溶剂中进行)Nonaqueous titration 3.滴定曲线和滴定突跃 滴定方程:以数学方程描
22、述滴定过程中组分浓度的变化。滴定曲线(Titration curve):以作图的方式描述滴定过程中组分浓度的变化。以加入的滴定剂体积（或滴定百分数）为横坐标，溶液的组分浓度或与浓度相关的某种参数(pH,pM,等)为纵坐标绘制的曲线。以溶液中组分的浓度（或浓度的负对数值）以溶液中组分的浓度（或浓度的负对数值）或某种参数（性质）对加入的滴定剂体积或某种参数（性质）对加入的滴定剂体积（或滴定百分数）作图（或滴定百分数）作图 滴定曲线的特点 曲线的起点决定于被滴定物质的性质和浓度 滴定过程中溶液浓度（参数）的变化：滴定开始时，变化比较平缓；计量点附近，发生突变，曲线变得陡直；之后，又趋于平缓。滴定突跃
23、和突跃范围 滴定突跃(abrupt change in titration curve)：在化学计量点附近（计量点前后0.1%范围内），溶液浓度及其相关参数所发生的急剧变化。突跃范围(the range of abrupt change in titration curve)：滴定突跃所在的范围。4.指示剂 有机化合物 在溶液中能以两种（或两种以上）型体存在 两种型体具有明显不同的颜色。In+X XIn （X：H+、M n+等）颜色 1 颜色 2 到达滴定终点时，由一种颜色转变为另一种颜色。通过颜色的改变来指示化学计量点的到达 指示剂的变色范围（Color change interval）：由
24、一种型体颜色转变为另一型体颜色的溶液参数变化的范围。In/XIn10,显颜色 1;In/XIn1/10,显颜色 2，由颜色 1变为颜色 2，X的浓度变化范围。理论变色点（Theoretical color change point）：In=XIn，溶液呈现指示剂的中间过渡颜色 怎样选择指示剂?指示剂的变色点尽可能接近化学计量点指示剂的变色点尽可能接近化学计量点 指示剂的变色范围全部或部分落在滴定指示剂的变色范围全部或部分落在滴定突跃范围内突跃范围内 5.滴定终点误差 滴定终点误差（Titration end point error）或滴定误差（Titration error）:由于滴定终点与化
25、学计量点不相符合产生的相对误差。可用林邦误差公式计算（3-1）TE(%)tXppXcK 1010100%pXpX:滴定过程中发生变化的参数，如滴定过程中发生变化的参数，如pH pH 或或 pMpM pX pXpXpXepep(终点终点)pX pXspsp(计量点计量点)K Kt t:滴定常数即滴定反应平衡常数滴定常数即滴定反应平衡常数c c:与计量点时滴定产物的总浓度与计量点时滴定产物的总浓度c cspsp有关有关强酸强碱滴定强酸强碱滴定：Kt 1/Kw=1014（25）,强酸（碱）滴定弱碱（酸）强酸（碱）滴定弱碱（酸）：Kt=Kb/Kw (Ka/Kw)，c=csp配位滴定配位滴定：Kt ，c
26、=cM(sp)2spcc MYK例例1 用用0.1000mol/L NaOH滴定滴定20.00ml 0.1000mol/L HCl，以酚酞以酚酞（pHep=9.00）或甲基黄（或甲基黄（pHep=3.50）为指示剂，计算为指示剂，计算滴定误差。滴定误差。解：pHsp=7.00，csp=0.05mol/L 酚酞为指示剂 pH=9.00 7.00=2.00 TE%=甲基黄为指示剂 pH=3.50 7.00=3.50 TE%=1400.200.21005.01010100%0.02%1450.350.31005.01010100%0.6%二、滴定方式及其适用条件滴定方式滴定方式 直接滴定直接滴定 d
27、irect titration返滴定返滴定 back titration间接滴定间接滴定 indirect titration置换滴定置换滴定replacement titration 反应:必须按一定的化学反应式进行，即具有确定的化必须按一定的化学反应式进行，即具有确定的化学计量关系；学计量关系；必须定量进行，通常要求反应完全程度达到必须定量进行，通常要求反应完全程度达到99.9%99.9%以上；以上；K Kt t 要足够大要足够大 速度要快。速度要快。必须有适当的方法确定终点。直接滴定必须具备的条件返 滴 定 应用：当待测物质与滴定剂反应很慢（如Al3+与EDTA的反应、用HCl滴定固体C
28、aCO3），或没有合适的指示剂时（如在酸性溶液中用AgNO3滴定Cl）方法：先加入定量、过量标准溶液，使与试液中的待测物质或固体试样进行反应，待反应完全后，再用另一种标准溶液滴定剩余的标准溶液。应用：反应没有确定的计量关系 如 Na2S2O3与K2Cr2O7的反应 方法：用适当试剂与待测组分反应，使其定量地置换为另一种物质，而这种物质可用适当的标准溶液滴定。置 换 滴 定 应用：待测组分不能与滴定剂直接反应 如KMnO4标准溶液间接测定Ca2+方法：采用另外的化学反应，间接滴定间 接 滴 定第 二 节 标 准 溶 液一、标准溶液和基准物质 1.基准物质（primary standard）用于直
29、接配制标准溶液或标定标准溶液浓度的物质 常用纯金属和纯化合物 基准物质必须符合以下要求：组成与化学式完全相符组成与化学式完全相符 纯度足够高（主成分含量在纯度足够高（主成分含量在99.9%99.9%以上）以上）性质稳定性质稳定 有较大的摩尔质量有较大的摩尔质量按滴定反应式定量进行反应按滴定反应式定量进行反应 直接法：准确称取一定量的基准物质，直接溶解定容至一定体积。标定法（standardization）：（没有适合于直接配制的基准物质）配制浓度近似于所需浓度的溶液配制浓度近似于所需浓度的溶液 用基准物质或已经用基准物质标定过的标用基准物质或已经用基准物质标定过的标准溶液来确定它的准确浓度准溶
30、液来确定它的准确浓度 2.2.标准溶液的配制标准溶液的配制二、标准溶液浓度的表示方法二、标准溶液浓度的表示方法 物质的量浓度(molar concentration,molarity),简称浓度(concentration）滴定度（titer）单位体积标准溶液中所含溶质单位体积标准溶液中所含溶质B B的物质的量的物质的量(c cB B)1.物质的量浓度cB=nB/V （3-2）nB=mB/MB （3-3）cB=mB/(V MB)（3-4）例1 已知浓盐酸的密度(m/V)为1.19kg/L，其中HCl含量为37%(m/m)，求每升浓盐酸中所含溶质HCl的的摩尔数n和质量及溶液的浓度。mol)(.
31、%.HClHClHCl124636371000191 Mmnmol/L)(HClHClHCl12 Vnc)(.HClHClHClHClHClHClgMnMVcm210404463612 例例2 2.称取基准物称取基准物 K K2 2CrCr2 2O O7 7 1.502g1.502g，溶解，溶解并稀释于并稀释于250.0ml-250.0ml-量瓶中量瓶中,计算计算 K K2 2CrCr2 2O O7 7 标准溶液的浓度。标准溶液的浓度。2.294722OCrK ML)/l0.02042(mo294.20.25001.502722OCrK MVmc解：解：每毫升标准溶液相当于被测物质的质量（每毫
32、升标准溶液相当于被测物质的质量（g g或或mgmg）TT/BmB/VT （3-5）每毫升每毫升K K2 2CrCr2 2O O7 7 溶液恰能与溶液恰能与 0.005000g 0.005000g FeFe2+2+反应反应,则则：ml/0.005000g2722/FeOCrKT2.2.滴定度（滴定度（TiterTiter）第 三 节 滴定分析中的计算一、滴定分析中的计量关系 化学反应：tT+bB=cC+dD 化学计量关系(摩尔比)：nT:nB=t:b or （3-6）B T nnbt T B nntb（3-8）（3-7）1.1.以标准溶液以标准溶液 T T标定另一标准溶液标定另一标准溶液B B2
33、.2.以基准物质以基准物质B B标定溶液标定溶液T TBTTBVVctbc TBBTVMmbtc 二、滴定分析法的有关计算二、滴定分析法的有关计算例例1 1 用基准物质硼砂用基准物质硼砂NaNa2 2B B4 4O O7 710H10H2 2O O标标定定HClHCl溶液，称取溶液，称取0.5342g0.5342g硼砂，滴定硼砂，滴定至终点时消耗至终点时消耗HCl 27.98mlHCl 27.98ml，计算，计算HClHCl溶液的浓度。溶液的浓度。381.4g/molO10HOBNa2742M解：已知解：已知Na2B4O7+2HCl+5H2O=4H3BO3+2NaCl/L)0.1001(mol
34、381.41027.9820.534223HClOH10OBNaHCl2742 MVmc或3.3.物质的量浓度与滴定度之间的换物质的量浓度与滴定度之间的换算算BT/B3T10MTbtc 3BTT/B10MctbT btnnMTc BTBT/B3T10/（3-93-9）例例2 2 要加多少毫升水到要加多少毫升水到5.0005.00010102 2ml ml 0.2000mol/L HCl0.2000mol/L HCl溶液中，才能使稀释溶液中，才能使稀释后的后的HClHCl标准溶液对标准溶液对CaCOCaCO3 3的滴定度为的滴定度为g/ml105.005-3HCl/CaCO3 T？解：已知解：已
35、知mol/100.09g3CaCOM，HCl与与CaCO3的反应为的反应为/L)0.1000(mol100.0921000551021033CaCOHCl/CaCO3HCl33 .MTc0.20000.20005.0005.00010102 2=0.1000=0.1000（5.0005.00010102 2+V V）V V=500.0ml=500.0mlCaCOCaCO3 3+2HCl=CaCl+2HCl=CaCl2 2+H+H2 2O+COO+CO2 2将稀释后将稀释后HClHCl溶液的滴定度换算为物质的量浓度：溶液的滴定度换算为物质的量浓度：质量分数：质量分数：=m mB B/m mmMV
36、ctbwBTTB （3-10）4.4.被测组分的质量和质量分数（或含量）被测组分的质量和质量分数（或含量）的计算的计算（3-7）m mB B ：BwBBMVctbmTT m mB BT TT/BT/BV VT T （3-53-5）解：已知解：已知 mol.5g231mol55.85g43OFeFe/,/MM滴定反应为：滴定反应为：6Fe6Fe2+2+Cr+Cr2 2O O7 72 2 +14H+14H+=6Fe=6Fe3+3+2Cr+2Cr3+3+7H+7H2 2O Oml0.005022g/FeOCrK722/T43722O/FeOCrKT用滴定度计算可以不写反应式用滴定度计算可以不写反应式
37、例例3 3 K K2 2CrCr2 2O O7 7标准溶液的标准溶液的 。测定测定0.5000g0.5000g含铁试样时，用去该标准溶液含铁试样时，用去该标准溶液25.10 25.10 mlml。计算。计算 和试样中铁以和试样中铁以Fe Fe、FeFe3 3O O4 4表示表示时的质量分数时的质量分数(%)(%)。/ml)0.006938(g55.853231.50.0050223FeOFe/FeOCrKO/FeOCrK4372243722 MMTT%.%.%722722OCrKFe/OCrKFeFe21251005000010250050220100 mVTmmw%.%/82341000.5
38、00025.100.006938100722437224343OCrKOFeOCrKOFeOFe mVTmmw43OFen31=例4 称取含铝试样0.2035g，溶解后加入0.02069mol/L EDTA标准溶液50.00ml，控制条件使Al3+与EDTA反应完全。然后以0.02002 mol/L ZnSO4标准溶液返滴定，消耗ZnSO4溶液27.20ml，试计算试样中Al2O3的含量（%）。EDTAAlOAl212132nnn g/mol010232OAl.M%28.12%1000.2035102.0)107.2020.020021050.00(0.0206921%33OAl32w解：返滴
39、定法EDTA(Y)与Al3+的反应（忽略电荷）：Al Y（定量、过量）=AlY 故 返滴定反应：Zn Y（剩余）=ZnY 与Al反应的EDTA的摩尔数？（）%28.12%1000.2035102.0)107.2020.020021050.00(0.0206921%33OAl32wEDTAAlOAl212132nnn g/mol010232OAl.M例 5 称取0.4903g基准 K2Cr2O7，溶解定容至100.0ml。取25.00ml此溶液，加入H2SO4和KI。反应完全后，用Na2S2O3溶液滴定所生成的I2。到达终点时消耗24.95mlNa2S2O3 溶液。求此 Na2S2O3 标准溶液
40、的浓度。解:此题为置换滴定法 置换反应：Cr2O72+6I+14H+=2 Cr3+3I2+7H2O 滴定反应：I2+2S2O32=2I+S4O62计量关系计量关系：K K2 2CrCr2 2O O7 7 3I3I2 2 6 6 NaNa2 2S S2 2O O3 3 n n n n =61 =6 6(m/M)(m/M)c c=0.1002(mol/L)=0.1002(mol/L)322OSNa722OCrK223Na S O()cV722OCrK31095.2418.2942500.04903.06例6 已知在酸性溶液中，KMnO4与Fe2+反应时，1.00ml KMnO4溶液相当于0.111
41、7g Fe，而10.00ml KHC2O4H2C2O4溶液在酸性介质中恰好和2.00ml上述KMnO4溶液完全反应，问需要多少毫升0.2000mol/L NaOH溶液才能与10.00ml KHC2O4H2C2O4溶液完全中和？解：解：可分三步可分三步（1 1）+5Fe+5Fe2+2+8H+8H+=Mn=Mn2+2+5Fe+5Fe3+3+4H+4H2 2O O4MnO故故FeKMnO4nn51 由式（由式（3-93-9）得：）得：/L)0.4000(mol.FeFe/KMnOKMnO44 85555101117051033MTc（2 2）4+5 5 H H2 2C C2 2O O4 4+17H+
42、17H+=4 Mn=4 Mn2+2+20CO20CO2 2+16H+16H2 2O O 由式（由式（3-83-8）式得）式得4MnO422424OCHOKHCKMnO54 nn422424OCHOKHCKMnO54 )()(cVcVmol/L)100000142000040000542242OCHOKHC(.c42OHC（3 3）H H2 2C C2 2O O4 4+3NaOH=2 +3H+3NaOH=2 +3H2 2O+3NaO+3Na+由式（由式（3-83-8）得：）得：42OHC242OCNaOHOCHOKHC3142242nn NaOHOCHOKHC3142242)()(cVcV ml
43、)5012000001100003NaOH(.V第 四 节滴定分析中的化学平衡 溶液中的化学平衡是定量化学分析的理论基础。平衡体系中，一种溶质往往以多种型体存在于溶液中。其分析浓度是溶液中该溶质各种平衡浓度的总和。例：0.10 mol/L HAc（弱酸部分离解）c cHAcHAc=0.10mol/L=0.10mol/LHAc HAc 在溶液中有两种型体存在，平衡浓在溶液中有两种型体存在，平衡浓度分别为度分别为 HAc HAc 和和 AcAc c cHAcHAc=HAc+Ac=HAc+Ac NH3H2O?例例2 2 ：逐级形成配合物：逐级形成配合物c c mol/L Znmol/L Zn2+2+
44、与与 NHNH3 3 溶液反应，逐级溶液反应，逐级生成生成4 4种配合物，因此存在种配合物，因此存在 5 5 种型体。种型体。)Zn(NH)Zn(NH)Zn(NH)Zn(NHZn243233223232Zn2 cu分布系数分布系数（fractionsfractions）：）：溶液中某型体的平衡浓度在溶质总浓度中所占溶液中某型体的平衡浓度在溶质总浓度中所占的分数。的分数。u平衡浓度或型体浓度平衡浓度或型体浓度（equilibrium molarityequilibrium molarity或或species molarityspecies molarity）：）：在平衡状态时溶液中在平衡状态时溶
45、液中溶质各型体的浓度，以符号溶质各型体的浓度，以符号 表示。表示。u分析浓度分析浓度（analytical concentrationanalytical concentration）或）或总总浓度浓度：溶液中该溶质各种平衡浓度的总和。溶液中该溶质各种平衡浓度的总和。ci/i HA=HHA=H+A+A-aaHAHHH11AHAHAHAKKc /（3-11）aaAHKK （3-12）1AHA （3-13）1.1.一元弱酸溶液各型体的分布系数一元弱酸溶液各型体的分布系数例例 3 3 计算计算pH 5.00pH 5.00时，时，0.10mol/L HAc0.10mol/L HAc溶液溶液中各型体的分
46、布系数和平衡浓度。中各型体的分布系数和平衡浓度。解：解：Ka1.8105，H+=1.0105 mol/L，0.36101.8101.0101.0HH555aHAc K0.640.3611HAcAc HAc=HAccHAc=0.360.1=0.036(mol/L)HAcAcAcc =0.640.1=0.064(mol/L)一元弱酸各型体的分布系数的大小与酸本身的一元弱酸各型体的分布系数的大小与酸本身的强弱（强弱（K Ka a的大小）有关；同时，对于某酸而言，的大小）有关；同时，对于某酸而言，分布系数是溶液中分布系数是溶液中HH+的函数。的函数。2.多元弱酸溶液各型体的分布系数 二元酸二元酸 =H
47、 H2 2C C2 2O O4 4 +C+C2 2O O 422OCHc42OHC24OCHOCOCHOHC11OCH42224242242OCH422OCH422422 c 2aa422242HOCHOC21 KKHOCHOHC1a42242 K211422aaa22OCH0HHHKKK （3-14）211142aaa2aOHC1HHHKKKK （3-15）21121242aaa2aaOC2HHKKKKK （3-16）124242422OCOHCOCH 32121143aaaaaa233POH0HHHHKKKKKK 321211142aaaaaa23a2POH1HHHHKKKKKKK3212
48、112124aaaaaa23aaHPO2HHHHKKKKKKKK 32121132134aaaaaa23aaaPO3HHHKKKKKKKKK 三元酸三元酸 H3PO4u小结小结 多元弱酸多元弱酸H Hn nA A在水溶液中有在水溶液中有n+1n+1种可能存在的型体，种可能存在的型体，即即 H Hn nA A，H Hn-1n-1A A，HA HA(n-1)(n-1)和和A An n。u 重要意义：重要意义：预计多元酸（碱）分步滴定的可能性；预计多元酸（碱）分步滴定的可能性；估计各种滴定中的酸效应。估计各种滴定中的酸效应。计算各型体分布系数的计算公式中，分母均为计算各型体分布系数的计算公式中，分母
49、均为 H+n+H+n-1H+n+H+n-1K Ka1 +a1 +H+H+K Ka1a1K Ka2a2 K Ka(n-1)+a(n-1)+K Ka1a1K Ka2a2K Kanan，而分子依次为分母中，而分子依次为分母中相应的各项。相应的各项。65432154321211654321aaaaaaaaaaaaa4a56aaaaaayHHHHKKKKKKKKKKKKKKKKKKKK 例如，配位滴定剂例如，配位滴定剂EDTAEDTA（H H4 4Y Y）在较低）在较低pHpH的溶液中，的溶液中，形成六元酸形成六元酸H H6 6Y Y2+2+，因此，因此EDTAEDTA有有7 7种存在型体，即种存在型体
50、，即 H H6 6Y Y2+2+，H H5 5Y Y+，H H4 4Y Y，H H3 3Y Y，H H2 2Y Y2 2，HYHY3 3 and Y and Y4 4。Y Y4 4 的分布系数为：的分布系数为：在在pH 5.0时，时，0.02 mol/L的的EDTA溶液中溶液中456Y410020020Y.（比（比c小很多）小很多）3.配位平衡体系中各型体的分布系数 金属离子 M 与配位体L发生逐级配位反应，每级的配位平衡用形成常数（formation constant）或稳定常数（stability constant）表示。M+L=ML LMML1 KML+L=ML2 LMLML22 KML
