1、化学分析法基础,广州市信息工程职业学校 刘志莹,概 述,分析化学的任务和作用 1.分析化学：测量和表征物质的组成和结构的学科。 2.任务定性分析：鉴定物质的组成。定量分析：测定物质各组分的含量。 3.作用：工农业生产的“眼睛”,化学分析法基础,概 述,分析方法分类 1.测定对象：无机分析、有机分析 2.试样用量：常量分析、半微量分析、微量分析 3.原理和仪器： 1）化学分析：重量分析、滴定分析、气体分析 2）仪器分析：光学分析、电化学分析、色谱分析、其它 4.生产要求：例行分析、仲裁分析,化学分析法基础,概 述,滴定分析法的要求和分类 1.滴定分析用已知准确浓度的滴定剂滴加到待测物质溶液中，直
2、到按化学计量关系定量反应完全，根据滴定剂的浓度和消耗的体积计算被测物质的含量。 2.滴定分析中的名词术语 P192 3.滴定分析法的要求 P192 4.滴定分析法的分类酸碱分析、配位分析、氧化还原分析、沉淀分析 活度 1.定义：参加反应的有效浓度 2.与浓度的关系： = rc,化学分析法基础,酸碱滴定法,酸碱平衡 1.酸碱质子理论 1）酸碱定义 酸：凡是能给出质子的物质。 碱：凡是能接受质子的物质。 2）共轭酸碱对 共轭关系：酸失去质子后变成共轭碱；或碱接受质子后变成共轭酸的相互依存关系。 共轭酸碱对：酸-共轭碱；碱-共轭酸 共轭酸碱对的特点 P194,化学分析法基础,酸碱滴定法,酸碱平衡 1
3、.酸碱质子理论 3）水溶液中的酸碱反应 两个共轭酸碱对共同完成的质子转移。HA + H2O H3O+ + A-A- + H2O HA + OH- 4）水的质子自递反应及平衡常数H2O + H2O H3O+ + OH-Kw = H+OH- = 1.0010-14（25）pKw = pH + pOH = 14.00 （25）,化学分析法基础,酸碱滴定法,酸碱平衡 2.酸碱的强度 1）水溶液中酸碱的强度Ka，酸越强；Kb，碱越强。 2）共轭酸碱对Ka与Kb的关系 一元弱酸碱 Ka + Kb = Kw 二元酸碱 Ka1 + Kb2 = Kw Ka2 + Kb1 = Kw 三元酸碱 Ka1 + Kb3
4、= Kw Ka2 + Kb2 = KwKa3 + Kb1 = Kw,化学分析法基础,酸碱滴定法,酸碱平衡 3.溶液中氢离子浓度的计算 1）分析浓度、平衡浓度和酸碱度 分析浓度 溶液中溶质的各种型体的总浓度，c，mol/L。 平衡浓度 溶液达到平衡时，溶液中各种形态的物质的浓度，用 表示。 酸碱度酸度 溶液中H+ 的平衡浓度，常用pH表示。碱度 溶液中OH- 的平衡浓度，常用pOH表示。,化学分析法基础,酸碱滴定法,酸碱平衡 3.溶液中氢离子浓度的计算 2）物料平衡、电荷平衡和质子条件 物料平衡 溶液处于平衡状态时，某组分的分析浓度等于该组分各种形态的平衡浓度之和。 电荷平衡 溶液处于平衡状态时
5、，溶液中带正电荷离子的总浓度必等于带负电荷离子的总浓度，整个溶液呈电中性。 质子条件 酸碱反应达到平衡状态时，酸失去质子数与碱得到质子数必然相等。,化学分析法基础,酸碱滴定法,酸碱平衡 3.溶液中氢离子浓度的计算 3）强酸（碱）溶液pH值的计算当c10-6mol/L时，H+= c（酸） OH-= c（碱） 4）一元弱酸（碱）溶液pH值的计算当Kac 20Kw，c/Ka 500时， H+=（ Kac ）1/2当Kbc 20Kw，c/Kb 500时， H+=（ Kbc ）1/2 5）多元酸（碱）溶液pH值的计算当Ka1c 20Kw，c/Ka1 500时， H+=（ Ka1c ）1/2当Kb1c 2
6、0Kw，c/Kb1 500时， H+=（ Kb1c ）1/2 6）两性物质溶液pH值的计算当Ka2c 20Kw，c 20Ka1时， H+=（ Ka1Ka2）1/2,化学分析法基础,酸碱滴定法,酸碱平衡 4.酸碱缓冲溶液 1）缓冲溶液的作用原理 缓冲溶液 能对溶液的酸碱度起稳定作用的溶液。 缓冲作用 向缓冲溶液加入少量强酸或强碱，或将溶液稍加稀释，溶液的酸度基本保持不变的作用。 作用原理 缓冲溶液既有质子的接受者，又有质子的供给者，当溶液中氢离子增加时，质子接受者与之结合，当溶液中氢离子减少时，质子供给者提供质子加以补充，使溶液的酸度基本保持不变。 缓冲溶液的组成弱酸及其共轭碱，弱碱及其共轭酸，
7、两性物质，高浓度强酸或强碱。,化学分析法基础,酸碱滴定法,酸碱平衡 4.酸碱缓冲溶液 2）缓冲溶液pH值的计算 酸性缓冲溶液 pH = pKa + lgc(盐)/c(酸) 碱性缓冲缓冲 pH = pKw pKb + lgc(碱)/c(盐) 3）缓冲容量和缓冲范围 缓冲容量 使1L缓冲溶液pH值增加1个pH单位所需加入强碱的量，或使pH值减少1pH值所需加入强酸的量。 影响缓冲容量的因素 缓冲物质的总浓度越大，越大；组成缓冲溶液组分的浓度比约接近，越大。 缓冲范围 缓冲溶液组分的浓度比在10：1和1：10之间,化学分析法基础,酸碱滴定法,酸碱平衡 4.酸碱缓冲溶液 4）缓冲溶液的选择和配制 选择
8、原则 P204 配制方法 P415 附录二 5.酸碱溶液中H+的计算式汇总 P204 表7-2,化学分析法基础,酸碱滴定法,滴定方法 1.方法概述 学习要点 P206 2.酸碱指示剂 1）变色原理 酸碱指示剂 结构复杂的有机弱酸或弱碱，其酸式和共轭碱式具有不同的颜色。 变色原理 溶液pH值改变时，指示剂或给出质子由酸式变为其共轭碱式；或接受质子由碱式变为其共轭酸式，导致颜色改变。 2）变色范围 指示剂开始变色至变色终了时所对对应的pH范围。 3）滴定指数pT 在变色范围内指示剂颜色变化最明显的那点pH值。,化学分析法基础,酸碱滴定法,滴定方法 1.方法概述 学习要点 P206 2.酸碱指示剂
9、4）混合指示剂 组成 两种指示剂按一定比例混合；一种指示剂和另一种染料混合而成。 作用 使颜色变化更加敏锐 5）常用的酸碱指示剂 P207 表7-3 6）常用的混合酸碱指示剂 P208 表7-4,化学分析法基础,酸碱滴定法,滴定方法 3.酸碱滴定曲线和指示剂的选择 1）滴定曲线 以滴定剂加入量为横坐标，溶液pH值为纵坐标，描述滴定过程溶液pH值变化的曲线。 2）选择指示剂的依据 指示剂的变色范围全部或大部分落在滴定突跃范围内。 3）影响滴定突跃范围的因素 溶液的浓度c；溶液的电离常数Ka或Kb。 4）弱酸（碱）能被准确滴定的判别式 一元弱酸（碱） c酸Ka10-8； c碱Kb10-8。 多元弱
10、酸（碱） c酸Kai10-8； c碱Kbi10-8可被准确滴定至i级；Kai /Kai+110-5 ；Kbi /Kbi+110-5 能分部滴定。,化学分析法基础,酸碱滴定法,滴定方法 4.酸碱标准溶液的配制和标定 1）氢氧化钠标准溶液的配制和标定 配制 P218 标定基准物 邻苯二甲酸氢钾 指示剂 酚酞 2）盐酸标准溶液的配制和标定 配制 P219 标定基准物 无水碳酸钠 指示剂 溴甲酚绿-甲基红 3）比较 P220,化学分析法基础,酸碱滴定法,滴定方法 5.应用示例 1）铵盐中氮含量测定 蒸馏法蒸馏 铵盐 + 氢氧化钠（加热蒸馏） 氨吸收 氨 + 硼酸 硼酸二氢铵滴定 盐酸标准溶液、溴甲酚绿
11、-甲基红指示剂 甲醛法甲醛 + 铵盐 六亚甲基四胺 + 氢离子滴定 氢氧化钠标准溶液、酚酞指示剂,化学分析法基础,酸碱滴定法,滴定方法 5.应用示例 2）混合碱的测定（双指示剂法） NaOH和Na2CO3酚酞变色 n(HCl)1= n(NaOH)+ 1/2n(Na2CO3)甲基橙变色 n(HCl)2= 1/2n(Na2CO3) Na2CO3和NaHCO3酚酞变色 n(HCl)1= 1/2n(Na2CO3)甲基橙变色 n(HCl)2= 1/2n(Na2CO3)+ n(NaHCO3) 3）草酸纯度测定氢氧化钠标准溶液、酚酞指示剂,化学分析法基础,配位滴定法,方法简介 1.配位滴定反应的条件 P22
12、5 2.常用方法 氨羧配位剂 EDTA及其分析应用方面的特性 1.EDTA的性质 1）乙二胺四乙酸 H4Y 2）乙二胺四乙酸二钠 Na2H2Y2H2O 3）EDTA的物理性质 P226 4）EDTA的化学性质 六元酸，水溶液中总是以七种形态同时存在；各种形态的分布与溶液的pH值有关；在pH10.26溶液中，以Y4-形态存在。,化学分析法基础,配位滴定法,EDTA及其分析应用方面的特性 2.EDTA与金属离子配合的特点 1）配合物结构稳定。 2）无色金属离子与EDTA生成的配合物无色，有色金属离子与EDTA生成的配合物比原金属离子更深色。 3）配合物易溶于水，配合反应迅速。 4）配合能力与溶液酸
13、度有关。 5）配合比多为1：1，计量关系简单,化学分析法基础,配位滴定法,配位平衡 1.配合物的稳定常数 1）配合反应 M + Y = MY 2）绝对稳定常数 KMY ，配合物越稳定 3）常见金属离子与EDTA形成配合物的lgKMY值 P229 表7-8 2.配位反应中主反应和副反应 1）主反应 金属离子M与EDTA离子Y之间的反应 2）副反应 金属离子M与氢离子H之间的反应,化学分析法基础,配位滴定法,配位平衡 3.酸效应和酸效应系数 1）酸效应 由于氢离子的存在，使M与Y主反应的配位能力下降的现象。 2）酸效应系数 lgY（H） ，配合物配位能力下降。 3）酸效应系数与溶液pH值关系 pH
14、值，lgY（H）。 4.配合物的条件稳定常数 1）条件稳定常数 将副反应的影响考虑后的实际稳定常数。 2）lgKMY = lgKMY - lgY（H） 5.准确滴定的判别式lgcKMY106 6.EDTA酸效应曲线 P232 图7-12,化学分析法基础,配位滴定法,滴定方法 1.金属指示剂 1）金属指示剂变色原理 金属指示剂：一种有机染料，能与某些金属离子生成有色配合物，此配合物的颜色与金属指示剂的颜色不同。 变色原理M + HIn MIn (A色)+ HMIn + H2Y MY + HIn (B色)+ H 2)金属指示剂应具备的条件 P234 3）常用金属指示剂 P表7-10,化学分析法基础
15、,配位滴定法,滴定方法 2.配位滴定曲线 1）滴定曲线的绘制V（EDTA）为横坐标，pM为纵坐标。 2）影响滴定突跃大小的主要因素 条件稳定常数 KMY，突跃 被测离子浓度 M ，突跃,化学分析法基础,配位滴定法,滴定方法 3.提高配位滴定选择性的方法 1）金属离子间无干扰的条件lgcMKMY - lgcNKNY 5 2）消除干扰的方法 控制溶液酸度，分部滴定 利用掩蔽和解蔽配位掩蔽法 P234表7-12沉淀掩蔽法、氧化还原掩蔽法、解蔽法,化学分析法基础,配位滴定法,EDTA标准溶液的配制和标定 1.配制 P244 2.标定 1）基准物：纯金属、金属氧化物、盐 2）注意事项：标定条件尽可能与测
16、定时相同。,化学分析法基础,配位滴定法,应用示例 1.水总硬度的测定 1）测定意义 水硬度：水中含有可溶性钙盐和镁盐的多少。 分类：暂时硬水、永久硬水 硬水造成的影响 P246 2）水硬度的表示方法mmol/L 或 mg/L （CaCO3）,化学分析法基础,配位滴定法,应用示例 1.水总硬度的测定 3）水总硬度测定原理 加入指示剂（铬黑T）Mg + HIn = MgIn （红色）+ HCa + HIn = CaIn （红色）+ H 滴定CaIn + H2Y = CaY （无色）+ HIn（蓝色） + H（先）MgIn + H2Y = MgY（无色） + HIn （蓝色）+ H（后） 滴定终点（
17、化学计量点）溶液组成： CaY、 MgY、HIn 滴定过程颜色变化情况： 红紫（红+蓝）蓝,化学分析法基础,配位滴定法,应用示例 1.铝盐的测定 1）铝离子与EDTA的反应特点：反应速度慢，不适宜直接滴定 2）测定原理 Al3+与EDTA的反应Al + H2Y （过量）= AlY + 2H（加热煮沸） 加入指示剂（二甲酚橙）溶液组成： AlY、 H2Y（剩余）、HIn（黄色） 用Pb标准溶液返滴定Pb + H2Y （剩余）= PbY + 2H 滴定终点Pb（稍过量） + HIn（黄色）= PbIn（红色）+ H,化学分析法基础,氧化还原滴定法,方法简介 1.氧化还原滴定法 P248 2.分类（
18、根据所用的标准溶液不同） 1）高锰酸钾法（KMnO4标准溶液） 2）重铬酸钾法（K2Cr2O7标准溶液） 3）碘量法（I2、Na2S2O3标准溶液） 4）溴酸钾法（KBrO3-KBr标准溶液） 3）特点 P248,化学分析法基础,氧化还原滴定法,氧化还原平衡 1.氧化还原反应 1）氧化还原反应的实质：电子在两个电对之间的转移 2）氧化剂：获得电子（化合价降低）的物质 3）还原剂：失去电子（化合价升高）的物质 2.电极电位和能斯特方程（25）3.标准电极电位（）25 ，有关离子活度为1mol/L，以氢电极电位为零测得的相对电位。 P418 附表五,化学分析法基础,氧化还原滴定法,氧化还原平衡 4
19、.条件电位（25） 1）定义式2）意义：一定介质条件下，氧化态和还原态分析浓度为1mol/L时的实际电位。 3）引入条件电位后的能斯特方程,化学分析法基础,氧化还原滴定法,氧化还原平衡 5.氧化还原反应进行的方向和速度 1）方向：两个电对中电位较高的电对中的氧化态作氧化剂，电位较低的电对中的还原态作还原剂之间的反应。2Fe3+ + Sn2+ Sn4+ + 2Fe2+ 2）影响反应方向的因素（浓度、酸度、生成物） P251 3）影响反应速度的因素（浓度、温度、催化剂） P251,化学分析法基础,氧化还原滴定法,滴定方法 1.滴定曲线 1）滴定曲线的组成：以V滴定剂为横坐标，为纵坐标。 2）影响滴
20、定突跃大小的因素两个电对的条件电位或标准电位之差（） 3）能够准确滴定的条件 0.4V 2.氧化还原指示剂 1）自身指示剂（KMnO4） 2）专属指示剂（淀粉） 3）氧化还原指示剂 4）选择指示剂的原则：指示剂的条件电位在滴定突跃范围内，并尽量靠近化学计量点电位。,化学分析法基础,氧化还原滴定法,滴定方法 3.高锰酸钾法 1）方法简介 电极半反应：MnO4- + 8H+ +5e- = Mn2+ + 4H2O （=1.51V） 基本单元：1/5KMnO4 高锰酸钾的性质：强氧化剂 介质：硫酸 适用范围：直接法测定还原性物质，返滴定法测定氧化性物质,化学分析法基础,氧化还原滴定法,滴定方法 3.高
21、锰酸钾法 2）KMnO4标准溶液 配制 P255 标定基准物：草酸钠、草酸、硫酸亚铁铵等 比较：硫代硫酸钠标准溶液 3）应用示例：水中化学耗氧量（COD）的测定 P256,化学分析法基础,氧化还原滴定法,滴定方法 4.重铬酸钾法 1）方法简介 电极半反应：Cr2O72- + 14H+ + 6e- = 2Cr3+ + 7H2O （=1.36V） 基本单元：1/6K2Cr2O7 方法优点：P258 2）标准溶液的制备直接法配制 3）应用示例：铁矿石中全铁含量的测定 P258,化学分析法基础,氧化还原滴定法,滴定方法 5.碘量法 1）方法简介 电极半反应：I2 + 2e- = 2I- （=0.54V
22、） 基本单元：1/2I2 直接碘量法：利用碘标准溶液直接滴定还原性物质。 间接碘量法：利用碘离子的还原性与氧化性物质反应，生成游离的碘，再用还原剂标准溶液滴定。 碘量法终点判断（淀粉指示剂） 直接碘量法：滴定开始时加入指示剂，终点是从无色到蓝色。 间接碘量法：滴定接近终点时指示剂，终点是从蓝色到无色。 碘量法误差来源：碘的挥发；碘离子被氧化。,化学分析法基础,氧化还原滴定法,滴定方法 5.碘量法 2）标准溶液的配制和标定 碘标准溶液配制：碘+碘化钾保存：棕色瓶，暗处标定基准物：三氧化二砷 硫代硫酸钠标准溶液配制：除CO2，加Na2CO3，放置两周保存：棕色瓶标定基准物：重铬酸钾,化学分析法基础
23、,氧化还原滴定法,滴定方法 5.碘量法 3）应用示例 直接碘量法测定维生素C含量 P264 间接碘量法测定铜合金中铜含量 P265,化学分析法基础,氧化还原滴定法,滴定方法 6.溴酸钾法 1）方法简介 电极半反应：BrO3- + 6H+ + 6e- = Br- + 3H2O（=1.44V） 基本单元：1/6KBrO3 应用范围：直接法测定还原性物质；间接法测定有机物 2）KBrO3 -KBr标准溶液的制备直接法配制 3）应用示例：苯酚含量的测定 P267,化学分析法基础,沉淀滴定法,方法简介 1.沉淀滴定法 P268 2.沉淀滴定法要求 P268 3.银量法 4.银量法分类（根据所用指示剂的不
24、同） 1）莫尔法铬酸钾指示剂 2）佛尔哈德法铁铵矾指示剂 3）法扬司法吸附指示剂,化学分析法基础,沉淀滴定法,沉淀溶解平衡 1.溶度积原理 1）溶度积一定温度下，难溶强电解质饱和溶液中离 子浓度的系数次方之积，Ksp。如： AgCl=Ag+ + Cl Ksp = Ag+ Cl- 2）离子积某难溶电解质溶液中，其离子浓度细数次方之积，Qi。 3） 溶度积原理Qi Ksp是过饱和溶液，反应向生成沉淀的方向进行，直至饱和为止。,化学分析法基础,沉淀滴定法,沉淀溶解平衡 2.溶度积和溶解度的相互换算 1）溶解度饱和溶液中溶质的量，S。 2）Ksp与S的换算通式MmAn = mM + nAKsp = (
25、mS)m(nS)n,化学分析法基础,沉淀滴定法,沉淀溶解平衡 3.分级沉淀当溶液中含有两种或两种以上离子时，在滴加一种共同沉淀剂时，所需沉淀剂离子浓度小的先沉淀，大的后沉淀。 4.沉淀的转化一种难溶化合物转变成另一种难溶化合物的现象。,化学分析法基础,沉淀滴定法,莫尔法 1.方法原理 1）基本反应：Ag+ + Cl- = AgCl（白色） 2）终点反应：2Ag + + CrO4 2-= Ag2CrO4 （砖红色） 3）分级沉淀原理：生成AgCl需要Ag+ 生成Ag2CrO4需要Ag+ AgCl先沉淀 2.测定条件 1）指示剂的用量（K2CrO4）终点体积为100mL时，加入50g/LK2CrO
26、4溶液2mL。,化学分析法基础,沉淀滴定法,莫尔法 2.测定条件 2）溶液的酸度 pH=6.510.5 不能在氨性溶液中滴定 3）剧烈摇动 防止AgCl对Cl-的吸附 3.测定对象 Cl-和Br- 4.干扰离子 能与CrO4 2-形成沉淀的离子 能与Ag+形成沉淀的离子 有色离子 在中性或弱碱性易水解的离子,化学分析法基础,沉淀滴定法,佛尔哈德法 1.直接滴定法（标准溶液NH4SCN，测定Ag+ ） 1）基本反应：Ag+ + SCN- = AgSCN（白色） 2）终点反应：Fe 3+ + SCN- = FeSCN2+ （红色） 3）测定条件 1）指示剂的用量（铁铵矾） Fe 3+0.015mo
27、l/L 2）溶液酸度 硝酸性溶液 3）剧烈摇动 防止AgSCN对Ag+的吸附,化学分析法基础,沉淀滴定法,佛尔哈德法 2.返滴定法（标准溶液NH4SCN、AgNO3，测定卤素离子 ） 1）基本反应：Ag+ （过量）+ X- = AgXAg+ （剩余）+ SCN- = AgSCN（白色） 2）终点反应：Fe 3+ + SCN- = FeSCN2+ （红色） 3）测定条件 指示剂的用量 终点体积50mL时，加400g/L铁铵矾1mL 溶液酸度 硝酸性溶液，酸度0.11mol/L 防止AgCl沉淀转化 P274 4）干扰离子强氧化剂、铜盐、汞盐和有色离子,化学分析法基础,Transitional Page,Your Topic Goes Here,Your subtopic goes here,Backdrops: - These are full sized backdrops, just scale them up! - Can be Copy-Pasted out of Templates for use anywhere!,,
