第2章-环境监测分析方法——化学分析法.ppt

第2章环境监测分析方法——化学分析法化学分析法是以物质的化学反应为基础的分析方法，是环境监测分析方法的基础。化学分析法又称经典分析法，历史悠久，是分析化学的基础，主要有滴定分析法和重量分析法等。2.1滴定分析法依据不同的反应类型，滴定分析法又可分为酸碱滴定法(又称中和法)、配位滴定法、氧化还原滴定法及沉淀滴定法等。2.1.1滴定分析法的特点和主要方法滴定分析法是将已知准确浓度的试剂溶液，滴加到待测物质溶液中(或者是将待测物质的溶液滴加到标准溶液中)，直到所加的试剂与待测物质按化学计量关系定量反应为止，然后根据试剂溶液的浓度和用量计算待测物质的含量。通常将已知准确浓度的试剂溶液(标准溶液)称为滴定剂，把滴定剂由滴定管逐滴加到待测物质溶液中的操作过程称为滴定。滴加的标准溶液与待测组分恰好反应完全的这一点称为化学计量点(简称计量点，以sp表示)，一般依据指示剂的变色来确定化学计量点，在滴定中指示剂改变颜色的那一点称为滴定终点(简称终点，以ep表示)。实际分析中滴定终点与理论上的化学计量点不一定恰好吻合，它们之间往往存在很小的差别，由此造成的分析误差称为终点误差(以Et表示)。2.1.2滴定分析法对化学反应的要求和滴定方式化学反应很多，但是适用于滴定分析法的化学反应必须具备下列条件。(1)反应必须定量地进行，必须具有确定的化学计量关系，即反应按一定的反应方程式进行，无副反应发生，而且反应完全，一般要求达到99.9％左右。(2)反应速率要快。对于速度慢的反应，可通过加热或加催化剂来加快反应速率。(3)必须有适当简便可靠的方法确定滴定的终点。凡是能满足上述要求的反应，都可用于直接滴定法中，即用标准溶液直接滴定被测物质。直接滴定法是滴定分析法中最常用和最基本的滴定方法。如果遇到反应不能符合上述要求的情况时，可采用以下方法进行滴定。(1)返滴定法当反应速率较慢或待测物是固体时，待测物中加入符合计量关系的标准溶液后，反应不能立即完成。此时可先准确地加入过量的滴定剂，待反应完成后，再用另一种标准溶液滴定剩余的滴定剂，这种滴定方法称为返滴定法。例如，A13＋与EDTA的反应速率很慢，可于A13＋溶液中先加入过量EDTA标准溶液并加热，待反应完全后，用标准Zn2＋或Cu2＋溶液滴定剩余的EDTA；又如对于固体CaCO3的测定，可先加入过量HCl标准溶液，待反应完成后，剩余的HCl可用NaOH标准溶液返滴定。(2)置换滴定法对于不按一定反应式进行或伴有副反应发生的反应，可先用适当试剂与待测物反应，使其定量地置换为另一种物质，再用适当的标准溶液进行滴定。例如，不能用Na2S2O3溶液直接滴定K2Cr2O7及其他强氧化剂，因为在酸性溶液中强氧化剂将S2O32-氧化为S4O62-及SO42-等的混合物，反应没有一定的化学计量关系；但是，若在K2Cr2O7的酸性溶液中加入过量KI，K2Cr2O7与KI定量反应析出的I2就可以用Na2S2O3标准溶液直接滴定。(3)间接滴定法对于不能与滴定剂直接起反应的物质，有时可以通过另外的化学反应以滴定法间接进行测定。例如，将Ca2＋沉淀为CaC2O4。后，过滤、洗净，用H2SO4溶解，再用KMnO4标准溶液滴定与Ca2＋结合的C2O42-，从而间接测定Ca2＋的含量。2.1.3标准溶液标准溶液的配制一般有两种。(1)直接法准确称取一定量的基准物质(能用于直接配制或标定标准溶液的物质)，溶解后配成一定体积的溶液，然后根据物质质量和溶液体积算出该标准溶液的准确浓度。用直接法配制标准溶液的物质必须符合下列要求：a．物质的组成与化学式应完全符合，若含结晶水，其含量也应与化学式相符；b．必须具有足够的纯度(质量分数在99．9％以上)，一般可用基准试剂或优级纯试剂；c．性质稳定，不易与空气中的O2、CO2、水反应；d．最好有较大的摩尔质量，以减少称量时的相对误差；e．参加滴定反应时，应按反应式定量进行，没有副反应发生。如果用来配制标准溶液的物质不能满足上述要求，就不能用直接法配制标准溶液，而要用标定法配制。(2)标定法先将一定量物质配制成接近于所需浓度的溶液，然后用基准物质或另一种物质的标准溶液来标定它的准确浓度。例如，欲配制0.1mol/L的NaOH标准溶液，先配成约为0.1mol/L的溶液，然后用该溶液准确滴定经准确称量的邻苯二甲酸氢钾，根据两者完全作用时NaOH溶液的用量和邻苯二甲酸氢钾的质量，便可算出NaOH溶液的准确浓度。2.1.4滴定分析计算(1)物质的量浓度标准溶液的浓度通常用物质的量浓度表示。物质的量浓度简称浓度，是指单位体积溶液所含溶质B的物质的量(nB)，用符号cB表示，即