电子教案与课件：无机及分析化学教材资料-第三章-定量分析基础

第三章定量分析基础3.1分析化学的任务和分类3.2定量分析中的误差3.3分析数据的处理3.4滴定分析法概述无机及分析化学2017版第一节分析化学的任务和分类一、分析化学的任务

分析化学是化学学科的一个重要分支。分析化学的任务：确定物质的化学组成——（定性分析）测定各组成的含量——（定量分析）推测物质的化学结构——（结构分析）无机及分析化学2017版分析化学的任务和分类定性分析：——“眼睛”——“看”有哪些成分：鉴定物质由哪些元素或离子所组成，对于有机物质还需要确定其官能团及分子结构。

定量分析：——“秤”——称有多少：测定物质中各组成成分的相对含量是多少结构分析：推测物质的化学结构。

先进行定性分析、结构分析，待确定被测物质中含有哪些组分后，再选择合适的方法进行定量分析。无机及分析化学2017版分析化学的任务和分类二、分析化学的分类根据分析的任务、分析对象、测定手段、操作等不同，有以下几种分类：1.定性分析、定量分析和结构分析——根据分析任务不同2.无机分析和有机分析——根据分析对象的属性不同；组成无机物的元素种类较多——通常要求鉴定物质的组成和测定各组分的含量；组成有机物的元素种类不多（C,H,O,N,S），但结构复杂——分析的重点是官能团分析和结构分析。无机及分析化学2017版分析化学的任务和分类3.

常量分析、半微量分析和微量分析——根据试样用量的不同和被测组分含量的不同。4.化学分析法和仪器分析法——根据分析原理手段无机及分析化学2017版第二节定量分析中的误差

定量分析的目的是准确测定含量；但测定结果不可避免地会产生误差。误差是客观存在的，为此，要探讨误差产生的原因及出现的规律，从而采取措施减小误差对测定结果的影响；同时应掌握对实验数据归纳、取舍、判断最佳估计值及其可靠性的方法，使实验结果更加接近客观真实值。无机及分析化学2017版定量分析中的误差一、误差来源及减免方法系统误差,随机误差1.系统误差

某些固定的原因造成的误差

特点：a.对分析结果的影响比较恒定；单向性

b.同一条件下，重复测定，重复出现；重现性

c.大小正负可以测定；可测性

d.用适当方法进行校正或加以消除。可减免无机及分析化学2017版分类：（1）方法误差——分析方法本身不够完善

（反应不完全、终点不一致）

例：重量分析中沉淀的溶解损失；滴定分析中指示剂选择不当。定量分析中的误差无机及分析化学2017版定量分析中的误差（2）仪器和试剂误差——仪器本身的缺陷或所用试剂、蒸馏水纯度不够引起的误差。例：天平两臂不等，砝码未校正；滴定管，容量瓶未校正。去离子水不合格；试剂纯度不够（含待测组份或干扰离子）。无机及分析化学2017版定量分析中的误差（3）操作误差——操作人员主观因素造成例：对指示剂颜色辨别偏深或偏浅；滴定管读数习惯性偏高或偏低。减免方法：以上几种误差都是系统误差，是恒定的、可测的，可减免。检验和减免系统误差的措施如下：无机及分析化学2017版定量分析中的误差（1）选择适当的分析方法——据具体要求选择（2）对照实验——检验和消除方法误差:①用标准试样作对照实验:用所选定的方法对已知准确结果的标准试样进行多次测定,将测定值与标准值比较,若符合,该方法可行,否则找出校正系数。②用国家颁布的标准方法或公认的经典方法与自行选定的分析方法测定同一份试样,若符合,该方法可行;否则找出校正系数。

无机及分析化学2017版定量分析中的误差③同一方法,同一试样由多个分析人员进行分析,称为“内检”,对照分析结果可检验各分析人员的操作误差。④同一方法,同一试样由不同实验室进行分析,称为“外检”,对照分析结果,可检验实验室之间的仪器或试剂误差。（3）空白实验——不加试样测定、扣空白。用于检验并消除由试剂、蒸馏水及容器引入杂质或待测组分造成的系统误差。（4）校正仪器——可消除仪器不准确所引起的误差（校正砝码、滴定管）。无机及分析化学2017版定量分析中的误差（5）减小测量误差①减小称量误差：

1/万分析天平精度为0.0001g，每称一次引入±0.0001g绝对误差，差减法称量样品需称量两次，引起误差±0.0002g相对误差=绝对误差试样质量无机及分析化学2017版定量分析中的误差

为使称量的相对误差＜0.1%，则称量的试样质量最少为：最小称样量≥0.2g试样质量=绝对误差相对误差=EaEr±0.0002g±0.1%=无机及分析化学2017版定量分析中的误差②减小体积误差

滴定分析中，用滴定管滴定，50mL滴定管读数有±0.01mL误差，每次滴定需读数两次，引起最大误差为±0.02mL初读数：0.04mL±0.01误差终读数：24.35mL±0.01误差无机及分析化学2017版定量分析中的误差试剂用量≥20mL

一般20mL-30mL=滴定剂体积=绝对误差相对误差EaEr=±0.02mL±0.1%=20mL无机及分析化学2017版定量分析中的误差2、随机误差(偶然误差)

由某些难以控制、无法避免的偶然因素引起而造成的误差，称为随机误差。如滴定体积最后一位读数的不确定性；实验室中温度、气压、湿度等的变化引起的微小误差。特点：大小、正负都无法测定。无机及分析化学2017版定量分析中的误差

规律：偶然误差时刻都存在，大、小、正、负不可测、不固定，难以控制，难以避免，是消除不了的。但在消除了系统误差之后，在同一条件下多次重复测定，发现随机误差符合高斯正态分布。无机及分析化学2017版定量分析中的误差多次测定时随机误差规律性：

①对称性——大小相近的正负误差出现的概率相等

②单峰性——小误差出现的频率较高，而大误差出现的频率较低，很大误差出现的概率近于零。

③抵偿性——无限多次测定结果误差的算术平均值趋于零无机及分析化学2017版定量分析中的误差

减免方法：随机误差是符合正态分布规律的。因此，在消除系统误差后，平行测定次数越多，测定结果平均值越接近真实值。由于实际条件限制，一般做3~5次平行测定即可，当分析结果的准确度要求较高时，可增至10次左右，用以减小随机误差。无机及分析化学2017版定量分析中的误差3.过失除了系统误差和随机误差外，还有一种由工作人员粗心大意，违反操作规程造成的错误，称“过失”，如读错数据、透滤等。这类差错是可以避免的。处理所得数据时，对已发现因过失而产生的结果应舍弃。无机及分析化学2017版

系统误差的减免：方法误差——采用标准方法,对照、回收实验，试剂误差——作空白实验仪器误差——校正仪器、外检操作误差——内检减小测量误差偶然误差的减免——增加平行测定的次数定量分析中的误差无机及分析化学2017版二、误差和偏差(一)准确度与误差：分析结果与真实值接近程度,用误差表示。绝对误差、相对误差

定量分析中的误差无机及分析化学2017版例1在分析天平上称得物体甲和乙的质量各为1.6830g和0.1637g,若两者的真实质量分别为1.6381g和0.1638g，试计算其绝对误差和相对误差。解：物质甲：绝对误差Ei

＝1.6380－1.6381＝-0.0001相对误差

物质乙：绝对误差Ei＝0.1637－0.1638＝-0.0001相对误差结论:质量大的甲对应的相对误差较小，表示其测得的准确度也较高。定量分析中的误差无机及分析化学2017版(二)精密度与偏差精密度：在相同的条件下，多次平行测定相互接近的程度，用偏差表示。绝对偏差（di）、相对偏差（dr）、平均偏差（d）、相对平均偏差（Rd）标准偏差（S）相对标准偏差

（RSD）定量分析中的误差无机及分析化学2017版例2平行标定某一溶液的浓度，共滴定4次，结果分别为：0.2041、0.2049、0.2039和0.2043mol.L-1。请计算测定结果的平均值、平均偏差、相对平均偏差、标准偏差S和相对标准偏差RSD。定量分析中的误差无机及分析化学2017版解：定量分析中的误差无机及分析化学2017版(三)准确度和精密度准确度和精密度的关系1.准确度高，要求精密度一定高但精密度好，准确度不一定高2.准确度反映了测量结果的正确性精密度反映了测量结果的重现性定量分析中的误差无机及分析化学2017版三.减少误差的方法:1.分析方法的选择2.减小测量误差万分之一分析天平用减量法称最大误差是±0.0002g，称量的相对误差≤0.1%，称样量就得≥0.2g。滴定管两次读数最大误差±0.02ml，读数的相对误差≤0.10%，消耗滴定剂体积就需≥20ml。定量分析中的误差无机及分析化学2017版3.消除测量过程中的系统误差(1)校正仪器——减免仪器误差。(2)空白试验——减免试剂误差。(3)对照试验——减免方法误差。利用已知准确浓度的标准品或已经证实是可靠的方法做同样的实验。4.减少测量过程中的偶然误差定量分析中的误差无机及分析化学2017版第三节分析数据的处理一、有效数字：

1．有效数字的意义有效数字是指实际上能测量到的数字，包括所有准确数字和最后一位可疑数字。其位数多少应与分析方法和测量仪器的准确度一致。如托盘天平称重，记为0.2g。（托盘天平称量最多精确到±0.1g）用万分之一分析天平称重量，记为0.2000g。（此分析天平称量可精确到±0.0001g）分析数据的处理无机及分析化学2017版2．有效数字的位数

(1)0的意义0在具体数字之前，只作定位，不属于有效数字；而在具体数字中间或后面时，均为有效数字。

(2)单位发生变换时，有效数字位数不变。例如23.65mL可转换为0.02365L。分析数据的处理无机及分析化学2017版分析数据的处理(3)对于pH、lgK等对数值,有效数字的位数，取决于小数点后数字的位数。因整数部分只代表原真数的方次。(4)对数字很小或很大的数字，可用10的方次表示，一般小数点前保留一位整数，有效数字的位数不变。无机及分析化学2017版二、有效数字的修约规则1.数字的修约“四舍六入五留双”规则尾数≤4时舍去；尾数≥6时进位；尾数等于5时，“5”后面还有数字进位；“5”为末位数或后面数字为零，则“5”前面为奇数进位，“5”前面为偶数舍去。注意：修约应一次完成，不能多次层层修约。例5-3将下列数据修约为4位有效数字：0.53676、0.206540、5.56650、5.5635、5.56354解：可修约为：0.5368、0.2065、5.566、5.564、5.564分析数据的处理无机及分析化学2017版1.加减法有效数字的位数以小数点后位数最少的数字为依据，其余的数字依次进行修约，然后进行计算。例如： 12.18＋1.06－1.8502

先修约为： ＝12.2＋1.06－1.86

再计算： ＝11.4三、有效数字的运算规则2.乘除法有效数字的位数以有效数字位数最少的数字为依据，其余数字修约后再进行计算。例如：

分析数据的处理无机及分析化学2017版标准溶液：已知准确浓度的试剂溶液。滴定：将滴定液由滴定管滴加到待测物质溶液中的操作过程。化学计量点：当滴入的滴定液与待测组分定量反应完全，即两者的物质的量恰好符合化学反应式所表示的化学计量关系，称为化学计量点，简称为计量点。第四节滴定分析法概述

一、滴定分析法的基本概念滴定分析法概述无机及分析化学2017版指示剂：在滴定过程中，借助辅助试剂其颜色的变化来判断化学计量点，这种辅助试剂称为指示剂。滴定终点：在滴定过程中，指示剂发生颜色变化的转变点。终点误差：滴定终点（测量值）与化学计量点（理论值）不一定恰好符合所引起的误差（系统误差）。滴定分析法概述无机及分析化学2017版二、滴定分析法的分类1.酸碱滴定法：－质子转移2.配位滴定法：－生成配合物3.氧化还原滴定法：－电子转移4.沉淀滴定法：－生成沉淀5.非水滴定法滴定操作滴定分析法概述无机及分析化学2017版三.滴定分析法对化学反应的要求:1.反应能定量地完成，即反应必须按一定的化学反应方程式进行，而且反应要完全(完全程度要高于99.9％)。2.反应速度要快，对于速度慢的反应可通过加热或加入催化剂等方法加快反应速度。3.有合适的确定滴定终点的方法，例如有合适的指示剂可选择。10滴定分析法概述无机及分析化学2017版1.直接滴定法：滴定液从滴定管滴入，直接与被测物质发生反应。最常用、最基本的滴定方式。如NaOH滴HCl,AgNO3滴NaCl等。2.返滴定法（剩余滴定法，返滴定法）：在被测物质溶液中加入一种定量且过量的滴定液，待使反应完全后，再用另一种滴定液滴定剩余的前一种滴定液。四.主要滴定方式:滴定分析法概述无机及分析化学2017版3.置换滴定法：用某试剂与被测物质反应，置换出与被测物质有确定量是关系的另一生成物，再用滴定液滴定该生成物，从而推算出被测组分含量的方法。4.间接滴定法：有的被测物质本身不能直接和滴定液作用，却能和另一种能和滴定液直接作用的物质起反应，这时，必须采用间接滴定法进行测定。从广义上讲，除直接滴定法外，其余滴定方式均属于间接滴定方式。化学反应符合滴定分析基本条件的才能用直接滴定，否则，要用间接滴定。滴定分析法概述无机及分析化学2017版五.标准溶液的配制和标定(一)试剂的规格和基准物质:1.试剂的规格①一级品,即优级纯(G.R.),此类试剂纯度较高,主要用于精密的分析及科研工作。②二级品,即分析纯(A.R.),此类试剂比一级品稍差,主要用于一般的分析及科研工作。③三级品,即化学纯(C.P.),纯度比前面低很多,主要用于企业日常生产及教学工作。④四级品,即实验试剂(L.R.),杂质含量较多,主要用于辅助试剂,如配制洗液。滴定分析法概述无机及分析化学2017版2.基准物质①纯度高(一般纯度不能低于99.9％)。②性质稳定。③组成应与化学式完全相符,若含结晶水，其含量也应与化学式相符。④具有较大的摩尔质量,可减小称量误差。滴定分析法概述无机及分析化学2017版（二）标准溶液的配制与标定1.直接配制法准确称取一定量的基准物质，溶解后稀释成准确体积的溶液，根据基准物的质量和溶液的体积，算出滴定液的准确浓度。只有基准物质才能直接配制其标准溶液。优点:快捷、方便、不需标定。2.间接配制法（标定法）先将试剂配成近似所需浓度的溶液，再用基准物或另一种滴定液，通过滴定来确定溶液的准确浓度。通过滴定来确定的溶液浓度的方法称为标定。滴定分析法概述无机及分析化学2017版六.滴定分析计算滴定分析的依据：

标准溶液与待测组分之间的反应式为：

aA＋bB＝cC＋dD则化学计量点时：nA

：nB

＝a

：b 滴定分析法概述无机及分析化学2017版例4称取0.1240g无水碳酸钠基准物质,溶解后加入甲基橙为指示剂，标定HCl溶液的浓度,当滴至溶液呈橙色时，消耗盐酸溶液23.12mL。计算盐酸溶液的准确浓度（已知M碳酸钠＝106.0g·mol-1）。解：该滴定反应为：2HCl＋Na2CO3

＝2NaCl＋CO2＋H2O滴定分析法概述无机及分析化学2017版例5准确吸取NaOH溶液25