第1章 概论 基本内容 1.分析化学的定义、任务和作用 1.1定义：分析化学是研究测定物质组成的分析方法及其相关理论的科学。是获取 关于物质系统化学结构，化学成分定性与成分含量定量及其它各种信息，对物质进行表 征和测量的科学，是化学科学的分支学科。 1.2任务： 鉴定物质的化学成分 定性分析 测定各组分的含量 定量分析 确定物质的结构 结构分析 1.3作用：分析化学正在把化学与数学、物理学、计算机科学、生物学、精密仪器 制造科学等学科结合起来。在工农业生产、科学技术、国防建设等社会主义建设中起着 重要作用。在各学科的科学研究中是科学技术的眼睛，是进行科学研究的基础。 应用领域： 环境分析 食品分析 生化分析 药物分析 临床分析 材料分析 毒物分析 法医分析 地质分析 星际分析 在线分析 表面分析 分析化学使人们对环境问题的认识和对工业生产、人类健康领域和环境保护中质量 控制系统的建立作出了重大贡献。在环境分析中，分析化学在更低浓度水平上和更复杂 基质中检测和在分子水平上分析的能力，能够鉴别出环境样品中更多的组分，从而提供 对即将发生的对人类和生物群的环境威胁或危害的早期预报。 2.分析方法的分类与选择 根据分析要求、分析对象、测定原来、试样用量与待测成分含量的不同及工作性质 等，分析方法可分为许多种类
1 第 1 章 概论 基本内容 1．分析化学的定义、任务和作用 1.1 定义：分析化学是研究测定物质组成的分析方法及其相关理论的科学。是获取 关于物质系统化学结构，化学成分定性与成分含量定量及其它各种信息，对物质进行表 征和测量的科学，是化学科学的分支学科。 1.2 任务： 鉴定物质的化学成分 定性分析 测定各组分的含量 定量分析 确定物质的结构 结构分析 1.3 作用：分析化学正在把化学与数学、物理学、计算机科学、生物学、精密仪器 制造科学等学科结合起来。在工农业生产、科学技术、国防建设等社会主义建设中起着 重要作用。在各学科的科学研究中是科学技术的眼睛,是进行科学研究的基础。 应用领域： 环境分析 食品分析 生化分析 药物分析 临床分析 材料分析 毒物分析 法医分析 地质分析 星际分析 在线分析 表面分析 分析化学使人们对环境问题的认识和对工业生产、人类健康领域和环境保护中质量 控制系统的建立作出了重大贡献。在环境分析中，分析化学在更低浓度水平上和更复杂 基质中检测和在分子水平上分析的能力，能够鉴别出环境样品中更多的组分，从而提供 对即将发生的对人类和生物群的环境威胁或危害的早期预报。 2. 分析方法的分类与选择 根据分析要求、分析对象、测定原来、试样用量与待测成分含量的不同及工作性质 等，分析方法可分为许多种类
1.按任务分：结构分析组成分析（定性分析、定量分析） 2.按研究对象分：无机分析、有机分析 常量分析 >0.1克 >10毫升 半微量分析 0.01-0.1克 1-10毫升 3.按试样用量和操作方法分： 微量分析 0.1-10毫克 0.01-1毫升 超微量分析<0.1毫克 <0.01毫升 重量分析法 化学分析法 4.按方法原理分 酸碱滴定法（酸碱、络合、沉淀、氧化还原） 仪器分析法：光学分析法、电化学分析法、色谱分析法等。 5.其他特殊命名的方法： 仲裁分析、例行分析、微区分析、表面分析、在线分析等。 3.分析化学发展简史与发展趋势 人类有科学就有化学，化学从分析化学开始。 1661 Boyle“The Sceptional Chemistry” Lavoisier 发明天平 1841 Fresenius定性分析导论 定量分析导论 1885/1886 Mohr 化学分析滴定法专论 1862 Fresenius“Zeitschrift fur analystische Chemie”一第一本分析化学杂志 1874 英国Analyst 1887 美国 Analytical Chemistry一第一本物理化学杂志问世 1894 Ostward“分析化学科学基础”奠定经典分析的科学基础 三次重大变革：经典分析化学：19世纪末一20世纪30年代溶液中四大平衡理论， 使分析化学从一门技术转变成一门独立的科学。 近代分析化学：20世纪30年代一70年代开创了仪器分析的新时代一一物理方法大 发展。 现代分析化学：20世纪70年代一现代以计算机应用谓主要标志的信息时代的到来 促进了分析化学的发展，也提出了更多的课题和要求，在确定物质组成和含量的基础上， 提供物质更全面的信息。因此，一些新技术和新方法也就应运而生。 常量一一一微量及微粒分析 静态一一一快速反应追踪分析 组成一一一形态分析 破坏试样一一一无损分析 总体一一一微区表面分析及逐层分析 离线（脱线）一一一在线过程分析 宏观组分一一一微观结构分析
2 1．按任务分：结构分析 组成分析（定性分析、定量分析） 2．按研究对象分：无机分析、有机分析 常量分析 >0.1 克 >10 毫升 半微量分析 0.01-0.1 克 1-10 毫升 3．按试样用量和操作方法分： 微量分析 0. 1-10 毫克 0.01-1 毫升 超微量分析 <0. 1 毫克 <0.01 毫升 重量分析法 化学分析法 4. 按方法原理分： 酸碱滴定法（酸碱、络合、沉淀、氧化还原） 仪器分析法：光学分析法、电化学分析法、色谱分析法等。 5. 其他特殊命名的方法： 仲裁分析、例行分析、微区分析、表面分析、在线分析等。 3．分析化学发展简史与发展趋势 人类有科学就有化学，化学从分析化学开始。 1661 Boyle “The Sceptional Chemistry” Lavoisier 发明天平 1841 Fresenius 定性分析导论 定量分析导论 1885/1886 Mohr 化学分析滴定法专论 1862 Fresenius “Zeitschrift fur analystische Chemie”―第一本分析化学杂志 1874 英国 Analyst 1887 美国 Analytical Chemistry―第一本物理化学杂志问世 1894 Ostward “分析化学科学基础”奠定经典分析的科学基础 三次重大变革：经典分析化学：19 世纪末－20 世纪 30 年代 溶液中四大平衡理论， 使分析化学从一门技术转变成一门独立的科学。 近代分析化学：20 世纪 30 年代－70 年代开创了仪器分析的新时代——物理方法大 发展。 现代分析化学：20世纪70年代－现代以计算机应用谓主要标志的信息时代的到来， 促进了分析化学的发展，也提出了更多的课题和要求，在确定物质组成和含量的基础上， 提供物质更全面的信息。因此，一些新技术和新方法也就应运而生。 常量―――微量及微粒分析 静态―――快速反应追踪分析 组成―――形态分析 破坏试样―――无损分析 总体―――微区表面分析及逐层分析 离线（脱线）―――在线过程分析 宏观组分―――微观结构分析
4。分析化学过程及分析结果的表示 定量分析过程主要包括取样，试样的分解和分析试液的制备，分离及测定，分析结 果的计算及评价四个步骤。 5.滴定分析法概述 5.1滴定分析对化学反应的要求： a.反应必须具有确定的化学计量关系。 b.反应必须定量地进行。 c.反应必须具有较快的反应速率。 d.反应必须有适当简便的方法确定终点。 5.2滴定方式 直接滴定法，返滴定法，置换滴定法，间接滴定法。 5.3基准物质和标准溶液 5.3.1基准物质：能用于直接配置或标定标准溶液的物质称为基准物质。在滴定分 析中，基准物质是定量的标准，基准物质应符合下列要求： a试剂的组成与化学式完全相符 b试剂的纯度要高 c试剂的性质要稳定 d试剂必须有较大的摩尔质量 e试剂参加滴定反应时，应按反应式定量进行没有副反应 5.3.2标准溶液：已知准确浓度的溶液叫标准溶液。配置的方法有两种：直接法和 标定法。 5.4滴定分析法的计算 在进行分析结果的计算时，首先要确定滴定类型，搞清楚分析过程，写出相应的 化学反应方程式，并确定那一个反应是测定反应，不管是一步反应还是多步反应，要 找出滴定剂与待测物质的计量关系，最后根据滴定的方程式列出算式。 设滴定剂为T,被测物质为B,反应方程式为： tT+bB=cC+dD 则滴定剂与待测物质的计量关系为：合，= 利用此关系式再结合n= =cV就可以进行滴定分析的有关计算了。 M
3 4．分析化学过程及分析结果的表示 定量分析过程主要包括取样，试样的分解和分析试液的制备，分离及测定，分析结 果的计算及评价四个步骤。 5．滴定分析法概述 5.1 滴定分析对化学反应的要求： a. 反应必须具有确定的化学计量关系。 b. 反应必须定量地进行。 c. 反应必须具有较快的反应速率。 d. 反应必须有适当简便的方法确定终点。 5.2 滴定方式 直接滴定法，返滴定法，置换滴定法， 间接滴定法。 5.3 基准物质和标准溶液 5.3.1 基准物质：能用于直接配置或标定标准溶液的物质称为基准物质。在滴定分 析中，基准物质是定量的标准，基准物质应符合下列要求： a 试剂的组成与化学式完全相符 b 试剂的纯度要高 c 试剂的性质要稳定 d 试剂必须有较大的摩尔质量 e 试剂参加滴定反应时，应按反应式定量进行没有副反应 5.3.2 标准溶液：已知准确浓度的溶液叫标准溶液。配置的方法有两种：直接法和 标定法。 5.4 滴定分析法的计算 在进行分析结果的计算时，首先要确定滴定类型，搞清楚分析过程，写出相应的 化学反应方程式，并确定那一个反应是测定反应，不管是一步反应还是多步反应，要 找出滴定剂与待测物质的计量关系，最后根据滴定的方程式列出算式。 设滴定剂为 T，被测物质为 B，反应方程式为： tT + bB = cC + dD 则滴定剂与待测物质的计量关系为： B n t t n b 1 1 = 利用此关系式再结合 cv M m n = = 就可以进行滴定分析的有关计算了
习题解答 1.称取纯金属锌0.3250g,溶于HC1后，稀释到250ml容量瓶中。计算Zn2+溶液的 浓度。 0.32501 解：c分= =0.01988molL1。 65.390.2500 2.用标记为0.1000molL-HC1标准溶液标定NaOH溶液，求得其浓度为0.1018 mol-L!,已知HC1溶液的真实浓度为0.0999molL1,标定过程中其他误差均为较小，可 以不计。求NaOH溶液的真实浓度。 解：设NaOH溶液的真实浓度为x,则有 0.1000-0.0999_0.1018-x x=0.1017molL-1. 0.0999 3.在1升0.2000moL-1的HC1溶液中，加入多少毫升水才能使稀释后的HC1溶液 对Ca0的滴定度为TcoVHa=0.005000gmL,已知分子量M(Ca0=56.08)。 解：滴定度是分析化学中使用的一种特殊的浓度单位，由于他可以使计算过程大为 简化，因此一般生产单位在例行分析中广泛使用。滴定度T的定义为： 1毫升滴定剂溶液相当于被测物质的质量（单位为克）。 设需要加水的体积为V,CaO与HCl的反应为：2HCl+CaO=CaCl,+H,O 2Tcma×1000=2×0.005000 ×1000=0.1783molL-1: Mcao 56.08 .1000×0.2000=0.17831000+V0,∴.V=121.7mL。 加入121.7mL水才能使稀释后HC1溶液对Ca0的滴定度为TCOVHCI=0.00s000gmL。 4.计算0.02000moL-1K2Cr2O,溶液对Fe03的滴定度。K2Cr2O,和Fe2O3的分子量 分别为294.18和159.69)。 解：6Fe2++Cr,03+14H+=6Fe3++2Cr3++7H,0, 所以3Fe,03∽6Fe2+∽1K,Cr,0, Te,0K,C0,= Ck,cs0,×3×Me0_0.02000×3x159.7=0.009582gml。 1000 1000 故0.02000molL-1K2Cr20,溶液对Fe203的滴定度为0.009582gmL-l。 5.有0.0982moL-1的H,S04溶液480mL,现欲将其浓度增至0.1000moL-1. 问应加入0.5000moL-1的H,S0,溶液多少毫升？
4 习题解答 1.称取纯金属锌 0.3250g，溶于 HCl 后，稀释到 250ml 容量瓶中。计算 Zn2+ 溶液的 浓度。 解： 0.01988 0.2500 1 65.39 0.3250 2+ = × = Zn c mol·L-1。 2.用标记为 0.1000 mol·L-1HCl 标准溶液标定 NaOH 溶液，求得其浓度为 0.1018 mol·L-1，已知 HCl 溶液的真实浓度为 0.0999 mol·L-1,标定过程中其他误差均为较小，可 以不计。求 NaOH 溶液的真实浓度。 解：设 NaOH 溶液的真实浓度为 x ，则有 x − x = − 0.1018 0.0999 0.1000 0.0999 ， x =0.1017mol·L-1。 3.在 1 升 0.2000 mol·L-1的 HCl 溶液中，加入多少亳升水才能使稀释后的 HCl 溶液 对 CaO 的滴定度为TCaO/HCl =0.005000 g·mL-1 ,已知分子量 M(Ca0=56.08)。 解：滴定度是分析化学中使用的一种特殊的浓度单位，由于他可以使计算过程大为 简化，因此一般生产单位在例行分析中广泛使用。滴定度T 的定义为： 1 毫升滴定剂溶液相当于被测物质的质量（单位为克）。 设需要加水的体积为 V, CaO 与 HCl 的反应为： 2HCl + CaO = CaCl 2 + H2O 1000 0.1783 56.08 2 0.005000 1000 M 2T C CaO CaO/HCl HCl × = × = × = mol·L-1； ∵ 1000×0.2000 = 0.1783(1000+V)， ∴ V = 121.7mL。 加入 121.7mL 水才能使稀释后 HCl 溶液对 CaO 的滴定度为TCaO/HCl =0.005000g·mL-1。 4.计算 0.02000 mol·L-1 K2Cr2O7 溶液对 Fe2O3的滴定度。（K2Cr2O7和 Fe2O3的分子量 分别为 294.18 和 159.69）。 解：6Fe Cr O 14H 6Fe 2Cr 7H2O 2 3 3 2 7 2 + + = + + + − + + + ， 所以 3 Fe 2O3 ∽6 2+ Fe ∽1 K2Cr 2O7 ， 0.009582 1000 0.02000 3 159.7 1000 C 3 M T 2 2 7 2 3 2 3 2 2 7 K Cr O Fe O Fe O /K Cr O = × × = × × = g·mL-1。 故 0.02000 mol·L-1K2Cr2O7溶液对 Fe2O3的滴定度为 0.009582g·mL-1。 5.有 0.0982 mol·L-1的 H2SO4 溶液 480mL，现欲将其浓度增至 0.1000 mol·L-1。 问应加入 0.5000 mol·L-1的 H2SO4 溶液多少毫升？
解：设应加入0.5000moL-1的H,SO,溶液的体积为V 0.0982×480+0.5000V=0.1000×(480+V),V=2.16mL。 6.在500mL溶液中，含有9.21gK,Fe(CN)%。计算该溶液的浓度及在以下反应中对 Zn2+的滴定度。反应式为：3Zn2++2Fe(CN)6]+2K+=K2ZnFe(CN)62 解：KFe(CW的浓度c=92l3x1 =0.0500molL-1 368.350.500 由反应式可知： 1 3"2-2"Acwg 再由滴定度的定义有： 1 Taiirdonk=1 ×0.0500molL-1×0.001L 365.39 所以 T(CN)=0.00490gmL-4.90mgmL 7.要求在滴定时消耗0.2moL-Na0H溶液25~30毫升。问应称取基准试剂邻苯二 甲酸氢钾KHCH,O4多少克？如果改用H,C,O42H,O作基准物质，又应称取多少 克？KHCH,0,和H,C,0,2H,O的分子量分别为204.22和126.07。 解：NaOH+KHC H,O,=KNaCH,O4+H,O 消耗NaOH25毫升时，需邻苯二甲酸氢钾的质量为： 2moL-1×0.025L×204.22=1.0g 同理可算出耗NaOH30毫升时，需KHC,H,O,的质量为1.2g: 2 NaOH+HCO.2HO=Na CO+4.O 当改用H,C,O,2H20作基准物质，消耗NaOH溶液25m时，需H2C,042H2O 的质量为：0.2mol-L×0.025L××126.07=0.3g。 同理可算出耗NaOH溶液30ml时，需H,C,O42H,O的质量为0.4g。 8.欲配制Na,C,O,溶液用于在酸性介质中标定0.02molL的KMnO,溶液，若要 使标定时，两种溶液消耗的体积相近。问应配制多大浓度的Na,C,O,溶液？配制100 毫升的这种溶液应称取Na2C204多少克？Na2C,O4的分子量为134.00。 解：2MnO:+5C,0+16H=2Mn2++10C02个+8H,0 X02moLV=专eeaV,所以cefa=005moL
5 解：设应加入 0.5000 mol·L-1的 H2SO4 溶液的体积为 V 0.0982×480+0.5000V=0.1000×(480+V), V=2.16mL。 6.在 500mL 溶液中，含有 9.21g K4Fe(CN)6。计算该溶液的浓度及在以下反应中对 2+ Zn 的滴定度。反应式为： [ ] [ ] 2 3 6 2 4 6 2 3Zn + 2 Fe(CN) + 2K = K Zn Fe(CN) + − + 。 解：K4Fe(CN)6的浓度 0.0500 0.500 1 368.35 9.21 = × = L g c mol·L-1 由反应式可知： ( ) + = 4− 6 2 2 1 3 1 Z Fe CN n n n 再由滴定度的定义有： ( ) 0.0500 2 1 3 65.39 1 4 6 2 / × = × + − Zn Fe CN T mol·L-1×0.001L 所以 ( ) T 4 0.00490 6 2 Zn /Fe CN + − = g·mL-1=4.90mg·mL-1。 7.要求在滴定时消耗 0.2mol·L-1NaOH 溶液 25～30 毫升。问应称取基准试剂邻苯二 甲酸氢钾 KHC8H4O4 多少克？如果改用 H2C2O4 •2 H2O 作基准物质，又应称取多少 克？ KHC8H4O4 和 H2C2O4 •2 H2O 的分子量分别为 204.22 和 126.07。 解： NaOH + KHC8H4O4 = KNaC8H4O4 + H2O 消耗 NaOH 25 毫升时，需邻苯二甲酸氢钾的质量为： 2 mol·L-1×0.025L×204.22=1.0g 同理可算出耗 NaOH30 毫升时，需 KHC8H4O4 的质量为 1.2g； 2 NaOH + H 2C2O4 • 2H 2O = Na2C2O4 + 4H 2O 当改用H2C2O4 •2 H2O 作基准物质，消耗 NaOH 溶液25m 时，需 H2C2O4 •2 H2O 的质量为：0.2 mol·L-1×0.025L× 2 1 ×126.07=0.3g。 同理可算出耗 NaOH 溶液 30ml 时，需 H2C2O4 •2 H2O 的质量为 0.4g。 8.欲配制 Na 2C2O4溶液用于在酸性介质中标定 0.02mol·L-1 的 KMnO4 溶液，若要 使标定时，两种溶液消耗的体积相近。问应配制多大浓度的 Na 2C2O4 溶液？配制 100 毫升的这种溶液应称取 Na 2C2O4 多少克？ Na 2C2O4 的分子量为 134.00。 解： 2MnO 5C O 16H 2Mn 10CO2 8H2O 2 2 4 + 2 4 + = + ↑ + − − + + 0.02 2 1 × mol·L-1 c V 5 1 V Na 2C2O4 = , 所以 c 0.05 Na 2C2O4 = mol·L-1