第五章 定量分析化学基础
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定量分析化学周红复习资料定量分析化学是化学中的一门重要学科,主要研究化学物质的定量分析方法和技术。
在化学实验中,定量分析化学常常被用于测定物质的含量和浓度,为化学研究和工业生产提供重要的数据支持。
为了帮助学生更好地复习定量分析化学,以下是一些周红复习资料的分享。
一、基本概念和原理定量分析化学的基本概念和原理是学习的基础。
首先,我们需要了解化学计量学中的一些基本概念,如物质的摩尔质量、摩尔浓度等。
此外,了解化学反应的化学方程式和平衡常数也是非常重要的。
在定量分析中,我们通常使用标准溶液来进行测定,因此了解溶液的配制和稀释原理也是必不可少的。
二、常用的分析方法在定量分析化学中,有许多常用的分析方法。
其中,重量法是最基础的一种方法,通过称量物质的质量差来确定物质的含量。
体积法是另一种常用的方法,通过测量溶液的体积差来确定物质的含量。
还有一些特殊的分析方法,如滴定法、电位滴定法、分光光度法等,这些方法在定量分析中都有着重要的应用。
三、误差分析和数据处理在定量分析中,误差是不可避免的。
因此,了解误差的来源和如何进行误差分析是非常重要的。
在实验中,我们需要注意各种误差的产生,如仪器误差、操作误差等,并通过合理的处理方法来减小误差的影响。
此外,数据处理也是定量分析中的重要环节,我们需要学会使用统计学方法来处理实验数据,并进行合理的数据分析。
四、常见的定量分析实验在定量分析化学的学习中,实验是非常重要的一部分。
通过实验,我们可以巩固理论知识,提高实验操作技能。
常见的定量分析实验包括酸碱滴定实验、氧化还原滴定实验、络合滴定实验等。
在实验中,我们需要仔细操作,注意安全,同时还要学会记录实验数据和结果。
五、应用领域和发展趋势定量分析化学在许多领域都有着广泛的应用。
在环境监测中,定量分析可以用于测定水体和大气中的污染物浓度。
在食品安全领域,定量分析可以用于检测食品中的有害物质。
在医学诊断中,定量分析可以用于测定人体中的生化指标。
第五章 定量分析化学基础【知识导航】本章知识是定量分析方法的重要基础,通过学习定量分析的一般程序、分析数据的处理方法、天平的称量方法和滴定分析基础知识,加深对化学分析基础理论的理解,建立准确的“量”的概念,为后续章节学习各种滴定分析法和操作技能打下基础,同时有利于学习专业课程如药物分析、药物化学。
【重难点】1、误差表示的方法(1)准确度与误差准确度是指分析结果与真实值接近的程度。
准确度的高低通常用误差表示,误差分为绝对误差和相对误差。
a .绝对误差(E)=(µ)b .相对误差(RE)% (2)精密度与偏差精密度是指在相同条件下对同一试样多次测定,各测定结果相互接近的程度。
精密度的高低常用偏差表示。
a .绝对偏差(d) 表示各单个测量值(X i )与平均值(X )之差。
d =X i -X d 值有正、有负。
b .平均偏差(d ) 表示各单个偏差绝对值的平均值。
nX X d n i -=∑=1i 式中n 表示测量次数。
应当注意,平均偏差均为正值。
c .相对平均偏差(d R ) 表示平均偏差占测量平均值的百分率。
d R =%100⨯X dd .标准偏差(S)S =e .相对标准偏差(RSD) 表示标准偏差占测量平均值的百分率。
2、有效数字的应用(1)有效数字是指在分析工作中能测量到的具有实际意义的数字,其位数包括所有的准确数字和最后一位可疑数字。
(2)有效数字的记录与处理规则a .记录规则 只保留一位可疑数字例如:◇分析天平(称至0.1mg):15.6478g (6位有效数字),0.2640g (4位有效数字),0.0500g (3位有效数字)◇千分之一天平(称至0.001g):0.234g (3位有效数字)◇1%天平(称至0.01g):4.03g (3位有效数字),0.23g (2位有效数字)◇台秤(称至0.1g):4.0g (2位有效数字), 0.2g (1位有效数字)◇滴定管(量至0.01mL):26.32mL (4位有效数字),3.97mL (3位有效数字)◇容量瓶:100.0 mL (4位有效数字),250.0 mL (4位有效数字)◇移液管:25.00 mL (4位有效数字);◇量筒(量至1mL 或0.1mL):25mL (2位有效数字),4.0mL (2位有效数字)b .修约规则◇四舍六入五成双◇只允许对原测量值一次修约至所需位数,不能分次修约。
c .运算规则◇数值相加减时,结果保留小数点后位数应与小数点后位数最少者相同(绝对误差最大) ◇数值相乘除时,结果保留位数应与有效数字位数最少者相同(相对误差最大)。
◇在对数运算中,所取对数的位数应和真数的有效数字位数相等。
◇表示准确度和精密度时,大多数情况下,只取一位有效数字即可,最多取两位有效数字。
◇组分含量大于10%,结果要求4位有效数字;组分含量在1%~10%,要求3位有效数字;组分含量小于1%,要求2位有效数字。
(3)有效数字在定量分析中的应用a .用于正确记录原始数据有效数字是指实际能测量到的数字。
记录原始数据时,到底应保留几位数字为宜,这要根据测定方法和测量仪器的准确程度来确定。
例如:用万分之一的分析天平进行称量时,称量结果必须记录到以克为单位小数点后第四位。
例如:18.2500g 不能写成18.25g ,也不能写成18.250g 。
b .用于正确称取试剂的用量和选择适当的测量仪器 100%S RSD X=⨯例如:万分之一的分析天平,其绝对误差为±0.0001g。
为了使称量的相对误差在0.1%以下,称量量不能少于0.1g。
常量滴定管的绝对误差为±0.02ml,如果要求相对误差在0.1%以下,在滴定分析中,一般要求消耗滴定液(标准溶液)体积为20ml~25ml。
c.用于正确表示分析结果例如:甲、乙两人用同样方法同时测定样品中某组分的含量,称取样品0.2000g,测定结果:甲报告含量为16.300%,乙报告含量为16.30%,应采用哪种结果?甲分析结果的准确度:±0.001/16.300×100%= ±0.006%乙分析结果的准确度:±0.01/16.30×100%= ±0.06%称样的准确度:±0.0001/0.2000×100%= ±0.05%乙报告的准确度和称样的准确度一致,而甲报告的准确度与称样的准确度不相符,是没有意义的,因此应采用乙的结果。
一般定量分析的结果,只要求准确到四位有效数字即可。
3、滴定分析法(1)滴定分析法:用已知确定浓度的试剂溶液(标准溶液、滴定液),从滴定管中滴加到待测溶液中,(这个操作过程称为滴定),直到化学反应按计量关系作用完为止,然后根据标准溶液的体积和浓度计算待测物质的含量。
这种靠滴定的方法,来实现待测物含量的分析,称为滴定分析法。
(2)滴定液浓度的表示方法a.物质的量浓度C(mol/L)b.滴定度T(g/ml)(3)滴定分析计算a.化学计量关系在滴定分析中,用滴定液A与待测物质B之间的滴定反应,在化学计量点时,滴定液与待测物质的物质的量必定和反应方程式的系数相当。
当滴定到达化学计量点时,a mol A和b mol B恰好完全反应,即n A:n B = A :Bb.定量计算依据【例题分析】1、根据有效数字保留规则进行下列运算(1) 0.0121+25.64+1.05782(2) 50.1+1.45+0.5812(3) 0.0121×25.64×1.05782答案:(1) 0.0121+25.64+1.05782=26.71;(2) 50.1+1.45+0.5812=52.1(3) 0.0121×25.64×1.05782=0.328解析:有效数字在计算时可以先修约再计算,也可以计算后再修约。
式(1)和(2)是有效数字的加减,结果以小数点后位数最少的数字为准,即绝对误差最大的数;式(3)是有效数字的乘除,以有效数字位数最少的为准,即相对误差最大的数。
同时,在定量分析计算中要注意各量的单位变化和有效数字的计算。
2、常量滴定管的读数误差为±0.02mL 。
如果滴定中用去标准溶液的体积分别为2mL 和20mL 左右,读数的相对误差各是多少?从相对误差的大小说明了什么问题?解析:因滴定管的读数误差为mL 02.0±,故读数的绝对误差E =±0.02mL根据R E =E m ´100%可得%1%100202.02±=⨯±=mL mL RE mL %1.0%1002002.020±=⨯±=mL mL RE mL这说明,量取两溶液的绝对误差相等,但他们的相对误差并不相同。
也就是说,当被测定的量较大时,测量的相对误差较小,测定的准确程度也就较高。
3、精密称取阿司匹林试样0.4227g ,加中性乙醇20ml 溶解后,加酚酞指示剂两滴,用0.1008 mol/L NaOH 滴定液滴定至终点,消耗NaOH 滴定液22.68mL 。
每1mL 的NaOH 滴定液(0.1mol/L )相当于是18.02mg 的阿司匹林。
求阿司匹林的含量。
解析:本题进行滴定分析的定量计算,根据滴定液的滴定度计算药物含量,计算过程中注意有效数字的位数保留。
0.1mol/L NaOH 滴定液的滴定度T =18.02×10-3 g/ml计算阿司匹林的质量m = T × V × F V=22.68 mL F (校正因子)=0.1008/0.1m =18.02×10-3×22.68×0.1008/0.1m =0.4120g计算阿司匹林的含量%=m / s ×100%=0.4120/0.4227×100%=97.47%【知识拓展】在环境污染分析中,滴定分析法应用于生化需氧量、溶解氧、化学需氧量等水污染常规分析指标分析,例如:测定化学需氧量COD,我国规定用重铬酸钾法。
水样中加入一定量的重铬酸钾和催化剂硫酸银,在强酸介质中重铬酸钾将水样中可氧化物质还原,用硫酸亚铁铵滴定剩余的重铬酸钾,根据重铬酸钾的量计算COD值。
由于重铬酸钾氧化作用很强,所以能够较完全地氧化水中大部分有机物和无机性还原物质,COD能够在较短的时间内(规定为2小时)较精确地测出废水中耗氧物质的含量,不受水质限制,因此得到了广泛的应用。
我国已颁布的水环境质量标准中要求地面水环境质量标准COD值≤15,基本适用于全国江河、湖泊、运河、渠道、水库等水域,是满足地面水各类使用功能和生态环境质量要求的基本项目。
【习题】一、选择题【A型题】每题提供4个答案,选择1个正确答案1、按任务分类的分析方法是( )A.无机分析与有机分析B.定性分析、定量分析和结构分析C.常量分析与微量分析D.化学分析与仪器分析2、常量分析的称样量是( )A.>1g B.>0.1g C.0.01~0.1g D.>10mg3、鉴定物质的化学组成是属于( )A.定性分析B.定量分析C.结构分析D.化学分析4、在记录和计算分析数据时,应保留的有效数字的位数是由:A.有效数字的定义所决定的B.有效数字的运算规则所决定的C.测量仪器的准确度以及对分析结果的要求所决定的D.被测物质的性质所决定的5、已知T HCI/NaON =0.004000 g/ml、则C HCI为:A.0.1000mol/L B.0.004000g/ml C.0.003600g/ml D.0.1097mol/L6、滴定管的读数误差为±0.02ml,若滴定时用去滴定液20.00ml,则相对误差是( )A.±0.1% B.±0.01% C.±1.0% D.±0.001%7、空白试验能减小( )A .偶然误差B .仪器误差C .方法误差D .试剂误差8、减小偶然误差的方法( )A .对照试验B .空白试验C .校准仪器D .多次测定取平均值9、准确度和精密度的正确关系是( ).A .准确度不高,精密度一定不会高B .准确度高,要求精密度也高C .精密度高,准确度一定高D .精密度不高,准确度也可能高10、在标定NaOH 溶液浓度时,某同学的四次测定结果分别为0.1023 mol·L -1、0.1024 mol·L -1、0.1022 mol·L -1、0.1023 mol·L -1,而实际结果应为0.1088 mol·L -1,该学生的测定结果 ( )A .准确度较好,但精密度较差B .准确度较差,但精密度较好C .准确度较差,精密度也较差D .系统误差小,偶然误差大11、精密度表示方法不包括 ( )A .绝对偏差B .相对误差C .平均偏差D .标准偏差12、托盘天平读数误差在2克以内,称量样品应称至少为( )克才能保证称量的相对误差为1%。