分析化学标准溶液及计算

.,第五章定量分析概论QuantitativeAnalysis,第一节滴定分析概述第二节误差与偏差第三节标准溶液第四节滴定分析中的计算第五节分析数据的处理,.,学习目的,原始测量数据,测量结果x1,x2,x3,计算公式,待分析对象,测量结果保留几位？,有效数字及“量”的概念,误差是必然存在的,误差的分类、特点及消除或减小,如何用x1,x2,x3科学地表达,.,第五章定量分析概论QuantitativeAnalysis,第三节标准溶液,.,学习内容,明确基准物质的作用及具备的条件掌握滴定分析中常用的法定计量单位,.,第三节标准溶液,回顾：什么是标准溶液？,已知其准确浓度的溶液。(常用四位有效数字表示)例如：cHCl=0.1002mol.L-1,tips:标准溶液浓度的准确度直接影响分析结果的准确度，因此，配制标准溶液在方法、使用仪器、量具和试剂方面都有严格的要求。,.,一般试剂等级及标志,补充：,.,标准溶液的配制规程,1、制备标准溶液用水，在未注明其他要求时应符合GB6682中的三级水规格。2、所有试剂的纯度应在分析纯以上。3、所用分析天平的砝码、滴定管、容量瓶及移液管均需定期校正。4、制备标准溶液的浓度是指在20时的浓度，在标定和使用时，如温度有差异应予以补正。5、制备的标准溶液浓度与规定的浓度相对误差不得大于5%。6、配置适用的标准溶液浓度时，应用煮沸后冷却水将标准溶液母液稀释至使用的浓度。7、使用碘量法时，溶液的温度不能过高，一般在15-20之间进行。8、滴定分析用标准溶液在常温（15-20）下保存时间一般不得超过两个月。9、每瓶标准溶液必须标明名称、规格、浓度和配置日期的标签。10、禁止用手直接接触腐蚀性及有剧毒的溶液，剧毒废液应作解毒处理，不可直接倒入下水道。使用溶液后要进行消毒处理。,.,一、标准溶液配制方法,1.直接法,直接配制法在分析天平上准确称取一定量已干燥的“基准物”溶于水后，转入已校正的容量瓶中用水稀释至刻度，摇匀，即可算出其准确的浓度。,.,基准物质,基准物能直接配制标准溶液的物质具备的条件：纯度高组成与化学式相符性质稳定摩尔质量较大,.,.,例如:欲配制0.01000mol.L-1K2Cr2O7溶液1L时，首先在分析天平上精确称取2.9420克K2Cr2O7置于烧杯中，加入适量水溶解后，定量转移到1000mL容量瓶中，再定容即得。,.,一、标准溶液配制方法,2.间接法（标定法）,使用条件：物质纯度达不到基准试剂的纯度要求在空气中不稳定,方法：粗略地称取一定量的物质或量取一定体积的溶液，配制成接近所需浓度的溶液，然后用另一标准溶液来标定。,.,如：0.1mol.L-1NaOH溶液；先配成约为0.1mol.L-1的溶液，再用邻苯二甲酸氢钾标定，计算出NaOH的准确浓度。,1.配制溶液：粗称或量取一定量物质，溶于一定体积（用量筒量取）的溶剂中，配制成近似所需浓度的溶液。2.标定：用基准物或另一种已知浓度的标准溶液来测定其准确浓度。确定浓度的操作称为标定。,间接配制法流程：,.,.,标准溶液的标定要求,根据化学试剂标准滴定溶液的制备的规定，标定准滴定溶液浓度时，须两人进行试验，分别做4组平行，每人平行测定结果极差的相对值不大于0.15%。两人8组，测定结果极差的相对值不大于0.18%。结果取平均值。浓度值取四位小数。滴定分析标准溶液在常温（15-25）下，保存时间一般不超过两个月。,极差的相对值=（Cmax-Cmin）/C平均100%,.,二、标准溶液的浓度,（1）物质的量浓度：单位体积溶液中所含溶质的物质的量。,cB单位：molL-1,（2）滴定度：每毫升标准溶液相当的被测组分的质量。,.,例：用0.02718molL-1的高锰酸钾标准溶液测定铁含量，其浓度用滴定度表示为：TFe/KMnO4=0.007590gmL-1即:表示1mLKMnO4标准溶液相当于0.007590gFe，测定时，根据滴定所消耗的标准溶液体积，可方便地确定试样中铁的含量：,mFe=TFe/KMnO4VKMnO4,.,.,三、滴定分析的误差,（1）测量误差容积校正,仪器-玻璃膨胀=0.000025,溶液-体积变化,.,三、滴定分析的误差,（2）滴定误差,1、滴定终点与化学计量点不吻合,2、指示剂消耗标准溶液,3、标准溶液用量,4、杂质影响,选用合适指示剂,用量、空白试验,滴定体积2030mL,消除杂质,.,三、滴定分析的误差,（3）浓度误差,1、标准溶液浓度过浓或过稀,2、标准溶液浓度随温度变化,0.10.2mol/L,a.容积校准b.浓度修正,.,1、有一瓶化学试剂的标签为红色，其英文字母缩写为A.G.RB.A.RC.C.PD.L.R2、用基准物质Na2CO3,标定HCl溶液时，HCl与Na2CO3反应的换算因数a/t为A.1B.1/2C.1/3D.1/5E.2/53、TB/A表示的意义是A.1mL滴定剂相当于被测物质的质量B.1mL滴定剂中所含溶质的质量C.1L滴定剂相当于被测物质的质量D.1L滴定剂所含溶质的质量,小试锋芒,B,B,A,.,3、下列物质可用于标定HCl溶液的是A.H2C2O4B.ZnOC.As2O3D.Na2CO34、25时水的密度0.9961gml，若由滴定管放出19.82g水，问放出水的实际体积应为A19.82mlB.19.90mlC.20.00mlD.19mlE.20.21ml5、用THCl/NaOH0.004000gmlHCI溶液滴定NaOH终点时消耗HCl20.00mL试样中含NaOH的质量为A.0.8000gB.0.08000gC.0.004000gD.0.008000g,小试锋芒,D,B,B,.,6、下列可以作为基准物质的是A.NaOHB.HClC.H2SO4D.Na2CO3E.H2CO37、下列试剂中能直接用来配制滴定剂的是A.HClB.NaOHC.KMnO4D.K2Cr2O7E.H2CO38、将0.2500gNa2CO3基准物溶于适量水中后，用0.2mol/L的HCl滴定至终点，大约消耗此HCl溶液的体积是A.18mlB.20mlC.24mlD.26mlE.30ml9、已知TFe/K2Cr2O7=0.005000g/ml，如果测定含铁供试品时消耗K2Cr2O7滴定液20.60ml，被测供试品中铁的质量约为A.0.01gB.0.1gC.0.2gD.0.3gE.0.02g,小试锋芒,D,D,C,B,.,第五章定量分析概论QuantitativeAnalysis,第四节滴定分析中的计算,.,一、计算原则滴定分析计算的依据是“等物质的量规则”。,被测物与滴定剂之间物质的量的关系被测物与滴定剂之间的反应式为：A+BC+D当滴定到化学计量点时，被测物A与滴定剂B作用完全则,.,基本单元的确定,滴定分析中，通常以实际反应的最小单元为基本单元。,对于质子转移的酸碱反应，通常以转移一个质子的特定组合作为反应物的基本单元。,.,基本单元的确定,2HCl+Na2CO32NaCl+H2O+CO2,.,滴定分析确定被测组分基本单元的步骤：1、写出有关化学方程式，配平；2、找出被测物质与标准溶液的化学计量数；3、确定标准溶液的基本单元，一般以标准溶液的分子系数为1；4、确定被测组分的基本单元，使之符合等物质的量规则。,.,1.若待测物A为液体，滴定剂B为液体，即液-液反应，则:,课本165页,二、计算示例,.,例:滴定NaOH溶液(0.1000mol/L)20.00mL,至化学计量点时,消耗H2SO4溶液19.95mL,问H2SO4溶液的浓度为多少?2NaOH+H2SO4Na2SO4+2H2O,.,解:选取NaOH和H2SO4为基本单元,反应到达化学计量点时,则,.,1、1L盐酸溶液中含溶质HCl3.646g，该溶液的物质的量浓度为A0.1000molLB1.000molLC0.3646gmLD.0.003646g/ml,小试锋芒,A,.,2.若待测物A为固体，滴定剂B为液体，即固-液反应，则:,或,课本166页,.,例:欲配制c(Na2C2O4)为0.1000mol/L溶液500.00mL,需用Na2C2O42H2O多少克?解:已知Na2C2O42H2O的Mr=170.0,.,基准物的选择,.,补充：,说明：定量分析结果的表示1.待测组分的化学表示形式分析结果通常以待测组分的实际存在形式的含量表示；如果待测组分的实际存在形式不清楚，则分析结果最好以氧化物或元素形式的含量表示；电解质溶液的分析结果常以所存在的离子的含量表示。2.待测组分含量的表示方法（1）固体试样：待测组分的含量通常以质量分数表示。（2）液体试样：物质的量浓度常用单位为mol/L。质量分数表示待测组分的质量除以试液的质量。体积分数表示待测组分的体积VB除以试液的体积Vs。质量浓度表示单位体积试液中被测组分B的质量，以符号表示,单位为g/L、mg/L、g/L或g/mL、ng/mL、pg/mL等。,.,3、被测物含量的计算,mA=cBVBMA,式中为质量分数，m为试样质量。,课本169页,.,设测定时称取试样的质量为ms(g)则待测组分的质量分数为,求待测组分A的质量分数及质量浓度,.,例:称取不纯的草酸试样0.1500g,溶于适量水后,用c(NaOH)为0.09000mol/L的标准溶液滴定,共用去25.00mL,求试样中H2C2O42H2O的含量。,.,解:反应式为H2C2O4+2NaOHNa2C2O4+2H2O根据等物质的量反应规则n(NaOH)=n(H2C2O4),.,4、滴定度T与物质的量浓度C的换算,课本169页,.,TB与cB间的换算滴定度TB是指1mL标准滴定溶液所含溶质的克数,TB1000为1L标准滴定溶液中所含溶质的克数,再除以溶质的摩尔质量MB,即为物质的量浓度cB。,.,例:Na2CO3溶液的TNa2CO3=0.001060g/mL,试换算成表示的浓度。,.,例:已知盐酸对碳酸钙的滴定度TCaCO3/HCl=0.05004g/mL,求c(HCl)表示的浓度。,.,1、THCl/NaOH=0.003646gmL,cNaOH为(MHCl3646gmol)A.0.1000molLB.0.003646molL.C.0.004000molLD.0.0001molLE.0.002molL,小试锋芒,A,.,作业,P1784P1796、9、11、16,.,第五章定量分析概论QuantitativeAnalysis,第五节分析数据的处理,.,有效数字：在分析工作中实际测量到的数字包括一位可疑数字（估读）如：滴定管25.12mL,1.“0”的作用：,0.000100,三位,定位,0.50000,五位,28.0030,六位,2.指数与对数：,pH=2.00,两位,如pH=0.097,三位,Ka=1.810-5,两位,pKa=4.74,两位,一、有效数字和运算规则,.,有效数字修约法则：“四舍六入五成双”,1.当测量值中被修约的那个数4时，该数舍去；被修约的那个数6时，则进位；等于5时如进位后末位数为偶数则进位，舍去后末位数为偶数则舍去。,12.1412.1612.2512.75,保留三位,12.1,12.2,12.2,12.8,pKa、pH值的有效数字位数取决于小数点后数字的位数,pH=0.03转化为H+=?,0.93molL-1,.,12.450001,12.5,12.4,7.5,2.当修约的那个数字等于5时,如果其后还有其它数字，则该数总是比5大，在这种情况下以进位为宜。,3.数字修约要一次性修约,保留三位,12.35002,7.54999保留二位,计算规则：先修约后计算,1.加、减法运算：以小数点后位数最少者为准进行修约,例：下例运算结果应保留几位小数？,213.64+4.4028+0.324,（2位）,4.4+23.879+315.69,（1位）,.,计算0.012626.521.06283=,四位四位9.20,四位,0.012626.51.060.354,2.乘、除法运算：以有效数字的位数最少者为准进行修约,说明（1）在乘除法的运算中经常会遇到8以上的大数如9.109.56等通常看作四位有效数字（多看一位）,（2）在有关化学平衡和误差计算一般保留二位有效数字,.,有效数字在分析实验中的应用,正确记录数据,滴定管23.10mL,23.1mL,移液管25.00mL25mL,分析天平0.2300g0.23g,正确的选用量器：,.,3.低含量组分1要求报出二位有效数字。,正确的选用化学试剂优级纯分析纯化学纯生化试剂GR（绿）AR（红）CP（蓝）BR(褐),正确的报出分析结果,1.高含量组分10要求报出四位有效数字。,2.中含量组分110要求报出三位有效数字。,如：称取3.500g煤测其S%,甲报出S=0.042%,乙报出S=0.04232%,问哪一个报出正确？,.,（多选）1、下列属于四位有效数字的数据是A0.100B.0.5000CpH=11.10D1.010E.1.0102（单选）2、有一瓶化学试剂的标签为红色，其英文字母缩写为A.G.RB.A.RC.C.PD.L.R,小试锋芒,BD,B,.,可疑值取舍,二、分析结果的数据处理,xT,0,6次测定,是一个离群值,是舍去还是保留？,.,(一)4法：,如有6次测量值40.0040.2040.1840.1640.1240.19,1.将数据有小到大排列,确定异常值,40.0040.1240.1640.1840.1940.20,40.00离群太远是异常值,2.计算不包括异常值在内的平均值(xn-1)和平均偏差(dn-1),.,3.判断异常值的取舍,异常值舍去,异常值保留,上例：,40.022,异常值40.00应该舍去,此法优点是不查表，直接计算得出结论,.,(二)Q检验法,1.先将数据有小到大排列,确定异常值(仍以上题为例)40.0040.1240.1640.1840.1940.20,2.计算,3.根据不同置信度的要求查Q表值与Q计比较,若Q计Q表异常舍去,若Q计Q表异常值保留,用p=90%置信度，Q计=0.6Q表(0.90,6)=0.5640.00舍去,.,测定药物中Co的质量分数（10-6）得到如下结果：1.25，1.27，1.31，1.40。分别用4d法和Q检验法判断是否存在可疑值（p=95%）。,解：,4d法：,舍去,Q检验法：,保留,置信度不同得到的结果可能不同；4d法和Q法检验结果也未必相同。,.,二、平均值的置信区间,平均值的置信区间:表示在一定置信度下，以测定结果平均值X为中心，包括总体平均值的范围.,（分析结果的表示方法）,置信区间,总体平均值,X实验所得数据的平均值,S标准偏差t表值（置信因数）课本175页,n测量次数,.,置信区间,置信度,.,例对某未知试样中Cl-测定4次，47.64%47.69%47.52%47.55%计算置信度90%95%99%时,总体平均值置信区间,解：X47.60%,P=90%时，t=2.35,P=95%时，t=3.18,P=99%时，t=5.84,.,说明：要求的P（置信度）不同，包括（总体平均值）的范围不