内蒙古职校检验基础教案：项目四学习标准溶液的制备

1工程四学习标准溶液的制备子工程一氢氧化钠标准滴定溶液的制备一、氢氧化钠标准滴定溶液的制备方法1、配制2、标定3、结果计算二、试验前争论和阅读的学问1、滴定分析法；2、酸碱滴定法；3、标准溶液、滴定、滴定终点、指示剂、化学计量点、终点误差的概念；4、标准溶液的制备方法；基准物的含义；5、滴定分析中的计算；6、有效数字及其运算；7、误差的表示方法；8、恒重的操作；9、滴定的操作及滴定管的使用。1011、氢氧化钠的性质及储存和使用留意的问题三、相关学问〔一〕化学分析概述分析化学的任务和作用物质所含的组分，即鉴定物质是由哪些元素、离子、原子团、官能团或化合物组成的；定量分析的任务是测定物质中各组分的相对含量。分析化学是一门重要的工具学科。它不但对化学本身的进展起到了重大作用，而且对与化学有关的其他各科学领域也起着重大作用。如地质学、矿物学、冶金学、生物学、医学、关学问。而生产的进展、科学技术的进步，也促进了分析化学的进展。在国民经济中，分析化学的有用意义就更加明显了。在很多工业中，如化工、轻工等部产技术的改革；生产过程的自动化都需要分析化学。分析化学的分类分析化学的内容格外丰富，除按任务分为定性分析和定量分析外，还可以依据分析对象的化学属性、样品用量、测定原理、被测组分的相对含量及操作方法等类别，分为不同的方法。1、按分析对象的化学属性分为无机分析，主要是无机物的定性、定量分析；有机分析，主要是有机物的官能团鉴定，组成元素的定性，定量和构造分析。2、按试样用量多少0.1g和10mL以上；半微量分析，试样量和0.01g~0.1g1~10mL0.1~10mg0.01~1mL之间；超微量分析，试样量和试液体积分别在0.1mg0.01mL以下。3、按待测组分相对含量分为常量组分分析，含量在1%以上；微量分析，含量在0.01%~1%之间；痕量组分分0.01%以下。4、按测定原理及操作方法分为化学分析法和仪器分析法。化学分析法，是指以物质的化学反响为根底的分析方法。在定量分析中，按试验的方法不同，可分为重量分析法和容量分析法。重量分析法重量分析法是通过物质在化学反响前后的称量来测定其含量的方法。它是经过化学反应及一系列操作步骤使试样中的待测组分转化为另一种纯的固定化学组成的化合物称量该化合物的重量，从而计算出待测组分的含量。容量分析法容量分析法又称滴定分析法。它是将准确浓度的试剂溶液〔标准溶液的含量。依据反响类型不同，滴定分析法又可分为酸碱滴定法、配位滴定法、沉淀滴定法和氧化复原滴定法。化学分析法所用的仪器简洁、操作便利、结果准确、应用范围最广泛，是分析化学中最根底、最根本的分析方法。但是，化学分析法的应用范围也有确定限制。例如，对于样品析检测技术，即是学习化学分析法。仪器分析法以被测物质的物理性质或物理化学性质为根底的分析方法，称为物理或物理化学分析分析法、色谱分析法、质谱分析法、放射分析法等。仪器分析法的优点是操作简便、快速灵法。滴定分析法概述在化学分析检测技术中，很多物质的测定都是通过滴定分析法来完成的，滴定分析法〔或容量分析法将标准溶液滴加到被测物质溶液中的操作过程叫滴定来确定的，而滴定终点〔指示剂变色点的差异，因而两者不行能恰好相符。这种化学计量点与滴定终点之间的差值叫做滴定误差。降至最小。滴定分析法中所使用的仪器简洁，操作便利、快速，滴定误差一般在±0.1%左右，适用于被测组分含量为1%以上的常量分析。在多种化学反响中，运用滴定分析法可实现对于具有很有用的价值。滴定分析法的分类滴定分析法可按以下两种方式分类。1、按反响类型分类酸碱滴定法：是以酸碱反响为根底的一种滴定方法，在滴定中的化学反响式可简化为H3O++OH- 2H2OHA〔酸〕+OH- A-+H2OA-〔碱〕+H3O+HA+H2O酸碱滴定法可用酸做标准溶液测定碱及碱性物质；也可用碱做标准溶液测定酸及酸性物质。〔EDTA〕作标准溶液，测定各种金属离子的含量，其反响如下：Mn++Y4-=MYn-4Mn+表示金属离子，Y4-EDTA的阴离子。沉淀滴定法：是以沉淀反响为根底的滴定分析法。最常用的是以硝酸银做标准溶液测定卤化物的含量，例如：Ag++Cl-=AgCl↓(4)氧化复原滴定法：是以氧化复原反响为根底的滴定分析法，可以测定各种氧化剂和铁离子，其反响如下：MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O2、按滴定分析方式分类直接滴定法：返滴定法：置换滴定法：间接滴定法：适用于滴定分析法的化学反响适用于滴定分析法的化学反响必需具备以下条件：1、反响定量完成：2、反响速度快：3、有简洁的方法确定滴定终点：〔二〕定量分析中的误差定量分析的任务是准确测定试样中祖父的含量，所以必需使分析结果具有确定的准确失。在定量分析中，由于受到分析方法、仪器、试剂和人的主观条件等方面的限制，测得的措施，从而使分析结果到达较高的准确度。1正；分析结果小于真实值，误差为负。误差可按其性质与产生缘由分为系统误差和偶然误差两类。系统误差有单向性，其大小、正负可预先估量。系统误差又可依据其产生缘由分为：方法误差：它是由分析方法本身所造成的。例如，在重量分析法中，由于沉淀的溶解、共沉淀现象、灼烧时沉淀的分解或挥发等因素，都会导致分析结果系统的偏高或偏低。仪器误差：它是由仪器本身不够准确或未经校正引起的。例如，天平、容量器皿，仪表刻度不准确，砝码质量未校正、坩埚灼烧后失重、试剂的质量不符合要求等，都会产生系统误差。差。操作误差：它是指在正常操作状况下，由操作者把握操作规程与把握操作条件稍有出入而造成的误差。例如，分析工作者在称取试样时未留意防止试样的吸湿；洗涤沉淀时洗涤过分或不充分；灼烧沉淀时温度过高或过低；称量沉淀时坩埚及沉淀未完全冷却；在滴定分析中对滴定终点的颜色推断；读取滴定管刻度值时偏高或偏低等。系统误差的消灭是必定的，但可用各种方法加以校正，使系统误差接近消退。偶然误差偶然误差又称不行测误差，它是由一些偶然因素引起的。例如，测定时气温、气压、湿一般的统计规律，其主要特点为：正误差和负误差消灭的时机相等。小误差消灭的次数多，大误差消灭的次数少，个别特别大的误差消灭的次数极少。2-2中的曲线表示〔即误差的正态分布曲线。由上述规律可以得出，随着测定次数的增加，屡次测定结果的平均数值更接近真实值。试验说明，测定的次数不多时，偶然误差随测定次数的增加而快速减小；当测定多于10次以上时，误差减小到不很显著的数值。但是，从时间和经济效益考虑，次数越多，次数。2准确度和误差误差是指分析结果和真实值之间的差值410就越高；反之，误差越大，准确度越低。所以，误差的大小是衡量准确度凹凸的尺度。误差的表示方法有确定误差和相对误差。确定误差=个别测定值—真实值相对误差个别测定值真实值100%确定误差100%真实值 真实值明显，确定误差越小，测定值与真实值越接近，测定结果越准确。确定误差的大0.0001g，常量滴定管的读数误差是±0.01mL等。但用确定误差的大小来衡量测定结果准确度，有时并不格外明显，由于它没有和测定过程中所取物质的数量多少联系起来。例如：在标定某盐酸溶液的浓度时，用分析天平称取基准物碳酸钠的质量为0.2051g0.2050g，则确定误差=0.2051g—0.2050g=+0.0001g相对误差=0.0001g100%0.05%0.2050g2.0501g2.0500g，则确定误差=2.0501g—2.0500g=+0.0001g相对误差=0.0001g100%0.005%2.0500g从上两次计算结果看，它们确实定误差一样，均为0.0001g，但它们的相对误差却用相对误差来比较测得结果的准确度更精准些。确定误差和相对误差都有正、负之分。正值表示分析结果偏高，负值表示分析结果偏低。确定误差与测量值的单位一样。确定误差和相对误差的计算都必需先知道真实值的大小，但是，在一般状况下，真实值是不知道的，因此，常用偏差代替误差。周密度与偏差周密度凹凸的尺度。偏差值为个别测得值与各次分析结果平均值的差。确定偏差和相对偏差确定偏差d=个别测得值x —屡次测得结果的平均值xi相对偏差=

确定偏差

100%

d100%屡次测定结果的平均值 x算术平均偏差和相对平均偏差对同一试样进展屡次测定，所得测定结果为x，x，x…，x ，那么它们的算术平均1 2 3 n值为xx 1x2x

xnnxxxxx xx12nxd相对平均偏差=x

100%【例1】测定某样品中铁的含量，其分析结果为34.06%、34.08%、34.04%和34.02%。求：算术平均偏差和相对平均偏差。x34.0634.0834.0434.02%34.05%434.06%34.05%34.08%34.05%34.06%34.05%34.08%34.05%34.04%34.05%34.02%34.05%4 4d相对平均偏差=x

100%0.02%100%0.06%34.05%标准偏差和相对标准偏差标准偏差又称为均方根偏差，用S表示，当测定次数不多时〔n<20〕d2nd2n1(xx)2(x x)2(x12nx)2n1n≥50n-1n能更好地说明数据的分散程度，或者说，能更好地衡量周密度的好坏。标准偏差占平均值的百分率称为相对标准偏差，又称变动系数。S相对标准偏差=100%x210.48%，10.37%，10.47%，10.34%，10.40%，请计算分析结果的平均值、算术平均偏差、标准偏差和相对标准偏差。1-11-12wwNi/%d /%10.4810.3710.4710.3410.40x10.43i0.050.060.040.090.03d2/%i0.00250.00360.00160.00000.0009d id20.0086ix10.43%di算术平均偏差d di

0.27%5

0.054%d2n10.0086%5d2n10.0086%51S 0.065%相对标准偏差= 100%= 100%0.62%x 10.43%准确度和周密度析结果才是既准确又周密的。例如：甲、乙、丙、丁四人同时对某一试样进展分析，所得结果如表1-2所示。次数表1-2 周密度与准确度分析表次数分析结果%人员123456平均值甲30.2030.2230.1830.2430.2630.1630.21乙30.0030.0229.9830.0430.0629.9630.01丙29.9030.0030.1030.7030.3029.8030.05丁29.5629.6029.7027.8029.9030.0029.76真实值〔假定〕30.00%1-1所示。甲乙丙 丁 •• • ••

真 均•…• ••• •• •29.60 29.70 29.80 29.90 30.00 30.10 30.20 30.30 30.40真——真实值30.00%均——平均值•——个别测定值由图1-1可以看出，甲的分析结果各个测定值之间相差很小，说明其周密度高，偶然误差很小，中的系统误差和偶然误差都很大。应将分析中的系统误差和偶然误差综合起来考虑，以提高分析结果的准确度。公差公差的定义：误差与偏差具有不同的含义，前者以真实含量为标准，后者以屡次测析结果超出允许的公差范围，称为“超差公差范围确实定：公差范围的大小是依据实际需要和可能来规定的。依据分析目的不同规定不同的范围：对准确度要求高的部门，如科学争论等，允许相几到千分之几。依据试样所含组分的多少来确定：试样所含组分越简洁，干扰元素就越多，分析操作就越困难，分析引起误差的可能性就越大。因此，允许的范围要宽一些。方法准确度、仪器周密度的限制：常常使用的容量法、重量法，它们的准确度可到达0.2%~0.3%0.1%。依据试样中被测组分的含量凹凸来确定：被测组分含量越高，要求它们的相对误差范些。总之，对于每一项具体的分析工作，各主管部门都规定了具体的公差范围。〔三〕定量分析中的数据处理1、有效数字及其应用在科学试验中，对于任何一种物质的测定，都要求得到准确的测定结果。因此，不结果的数值不但表示试样中被测组分含量的多少数。有效数字有效数字是指在分析工作中实际上能测量到的数字。在记录数据和计算结果时所保存的有效数字中，只有最终一位数字是可疑的。例如，用分析天平可以称到小数点后第四位，假设用分析天平称得某物质的质量为0.3450g，小数点第四位可能有±0.0001g0.3449g与0.3451g0.3450.001，这与称量的准确度不相符。假设写成0.34500g也同样与称量的准确度不符。所以，记录数据或计算结果应保存几位数字，这须依据使用仪器的准确程度或测定方法来确定。0.6450g0.645g相对误差分别为0.0001100%0.02%0.64500.001100%0.2%0.645这说明千分之一天平的准确度仅是万分之一天平的准确度的格外之一。0.6450为四位有效数字，0.645测量就越准确，但超过准确度范围过多的位数是无意义的。有效数字的位数1〕数字中有“零”时“零”都是有效数字，例如，1.0009中的“零”都为有效数字，在数字前面的“零”只起定位作用，不是有效数字，例如，0.0045g中三个“零”都不是有效数字。对于数字3200这个数字，可能为23位或4位有效数字。遇到这种状况，应依据实际状况分别写成3.2×103、3.20×103、3.200×103以明确有效数字的位数。有效数字的位数：例如：1.0001；2.0205 五位有效数字2.203×102；0.5500；25.01% 四位有效数字0.0450；8.12×10-3 三位有效数字0.0045；0.40% 二位有效数字0.4；0.001% 一位有效数字1200；200 有效数字位数不定分数中分母或倍数中系数为自然数时，它为非测量所得，它不表示有效数字位数，1250mL25mL10

(25/250)10”即为足够有效位的自然数。有效数字的运算规章时间，又可避开得出不合理的结论。一般依据以下规章进展运算。1〕几个数据相加或相减时，它们的和或差的有效数字的保存，应以小数点后位数最少〔即确定误差最大〕0.0121+25.64+1.0578，其中25.64已是可疑数字，有±0.01没有意义了。其他数据小数点其次位后的数字都要按数字修约规章舍取后再进展运算。2〕几个数据相乘除时，积或商的有效数字的保存，应以其中有效数字位数最少即相对误差最大的数字为依据。例如，0.0121×25.64×0.15782，最终结果有效数字位数以0.121在过去，人们习惯承受“四舍五入”的数字修约规章，现在则通行“四舍六入五留双”修约规章。尾数≤46=51，为偶数则不进。计算实例30.0121+25.64+1.05782=？解：0.0121+25.64+1.05782=0.01+25.64+1.06=26.71【例4】求〔1.276×4.17+1.70×10-4〕-〔0.0021764×0.0121〕的值〔1.27×4.17+1.71-〕〔0.002176×0.012〕=〔1.28×4.17+1.70×10-4〕-〔0.00218×0.0121〕=〔5.34+1.70×10-4〕-2.64×10-5=〔5.34+0.00〕-0.00=5.34要屡次修约。在有效数字的舍取过程中，还需留意以下几个问题：假设某一数据的第一位数字大于或等于88.37可看成是四位有效数字。2全部计算式中，、t、 、1/2等的有效数字可依据需要取舍。2在大多数状况下，表示误差时取一位有效数字已足够，最多取二位。〔四〕标准溶液制和标定方法的正误打算了标准溶液浓度的准确与否分析结果的准确程度。可见，标准溶液是滴定分析的关键。1、标准溶液的浓度标准溶液的浓度通常以以下两种方式表示：物质的量浓度物质的量浓度是指在单位体积V〕溶液中所含溶质B〕的物质的量〔n，以符号BC 升mol/。则：BCn 〔1〕V按国际单位制，n的单位为摩尔mo，假设n=1mo，则表示在B物质这一系统中所B BBB0.012kgC12的原子数目相等。同时，在使用物质的量n时，要注明BB为何种物质，常以计量式表示，计量式可以是原子、分子、离子、电子或其他粒子，也可以如1/2H2SO4对于98.08g的硫酸，n H2SO4 1/2H2SO40.012kgC121/2H2SO4为计量式时，1/2H2SO40.012kgC122倍。可见，承受不同的计量式，即使是同种物质，其物质的量也不同。但除非特别说明，通常不选粒子的特定组合为计量式。0.1mol/LNH3〔〕每1升氨水溶液中含有氨分子的量为0.1mo〔21mL氨水0.1mol。欲求出氨水的物质的量浓度，首先要确定出氨物质的量，而氨的物质的量与以氨为计量式的摩尔质量有关，即m或写成

M B 〔2〕nBnBmMn B 〔3〕MBBmB－－物质Bkgg；MB－－物质B单位物质量所具有的质量，kg/molg/mol；nB－－物质Bmol。以g/molNaOH40.00，其摩尔质量为MNaOH=40.00g/mol式〔2〔3〕表达了物质的量、质量、摩尔质量之间的关系，同式〕结合，可作为滴定分析定量计算的根底1.84g/mH2SO4的含量为试确定其物质的量及其浓度。由式〔3〕可得硫酸的物质的量为n2HSO24

m2HSO24M2HSO24n

1.8410000.9598.0817.9

17.9molC2HSO24

HSO242V2HSO24

17.9mol/L1m并且，由式〔1〕和式〔2〕可导出计算溶液中溶质质量表达式。由于nB

B ，且MBC nBB V所以 m nM CVM 〔4〕B B B B B式〔4〕可用于求得配制浓度和体积的溶液所需称取某物质的质量。例如，欲配制0.01500mol/L 的Na2CO3 标准溶液250mL，应称取无水碳酸钠多少克？〔MNa2CO3

105.99g/mol〕则由式〔4〕可直接求得mNa2CO3

CNa2CO3

VM

Na2CO3

0.01500250103105.990.397g滴定度的滴定分析中应用较多。由于这种浓度表示法在批量分析结果计算时格外便利。滴定度是指每毫升标准溶液相当于待测组分的质量，通常以符号T 表示，其中B为B/S待测物质的化学计量式，S为标准溶液中溶质的化学计量式，滴定度T 的单位为g/mL。B/S例如，假设有一硫酸标准溶液，每毫升该溶液可与0.04001g氢氧化钠完全作用，则此硫酸标准溶液对氢氧化钠的滴定度为T

NaOH/HSO2 4

0.04001g/mL液，共消耗硫酸标准溶液24.00mL，则该烧碱溶液中所含氢氧化钠的质量为mNaOH

TNaOH/HSO2 4

VHSO2

0.04001g/mL24.00mL0.96g滴定度与该体积的乘积，便利快捷地计算出待测物质的质量。同时，滴定度也可以表示为每毫升标准溶液相当于被测物质的质量分数。例如，TFe2/KMnO4

1.32%/mL表示当试样质量固定时每毫上升锰酸钾标准溶液可与试样中1.32%Fe2+20.40mLFe2+的含量为Fe2

TFe2/KMnO4

VKMnO4

(1.32%/mL)20.40mL26.9%T 0.00025g/mL代表在每毫升标准铈溶液中含有Ce4+0.00025g，但此法不常用。在C4以上滴定度的表示方法中，第一种表示法应用较广。2、标准溶液的配制和标定到分析结果的准确性和牢靠性。配制标准溶液的方法可分为直接法和间接法两种。〔1〕直接配制法准确称取确定质量的物质，溶于适量水中，再转移至容量瓶中，加水稀释至刻度物质的质量和体积，直接计算出标准溶液的准确浓度。用于直接法配制标准溶液的化学试剂，必需具备以下条件：高纯度：通常要求纯度在