中国地质大学(武汉)

分析化学

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课程概述

    《分析化学》是研究物质的组成、含量、结构和形态等化学信息的分析方法及理论的一门科学。分析的对象可以从单质到复杂的混合物,从无机物到有机物,从低分子量到高分子量,样品量从100克以上至毫克以下。分析化学在生命科学、材料科学、食品科学、资源和环境科学等领域都有广泛的应用。

    中国地质大学(武汉)的《分析化学》课程已开设40余年,该课程80年代以前为全校相关专业的基础课,学校围绕该课程在80年代初设立了岩石矿物分析专业,后来发展到应用化学专业。该课程在2006年被评为湖北省精品课程,2014年被评为湖北省级精品资源共享课程。课程教学团队由帅琴教授领衔,课程组师资队伍、学历结构、学缘结构、年龄结构和职称结构合理,成员致力于教学与科研相结合,既有丰富的教学经验,又都在分析化学方向上有长期的科研经验。课程组结合中国地质大学(武汉)的人才培养体系和行业的人才需求,积极开展教学改革和研究,实施了教育部“地质分析卓越工程师教育培养计划”等系列改革和实践。

    本课程以武汉大学《分析化学》第五版(上)为教材,主要学习内容包括样品的采集、数据处理与质量控制、酸碱滴定、络合滴定、氧化还原滴定、沉淀滴定以及分光光度法等。课程致力于传授学生《分析化学》的基本理论、基本概念和基本计算方法,培养学生严格的的概念和严谨的科学作风,提高学生的动手操作能力、分析问题和解决问题的综合能力。




授课目标
通过本课程的学习,使学生掌握分析化学中的基本概念、理论和计算方法,掌握分析方法的原理和应用,培养学生严格的“量”的概念,使学生养成严谨的科学作风,具备分析问题解决问题的能力和较强的创新能力。
证书要求

单元测验占50%,讨论占10%,期末考试占40%,按百分制计分,60分至84分为合格,85分至100分为优秀。

预备知识

无机化学,物理化学,高等数学

授课大纲

第一章 概论

1.1教材与参考文献

1.2分析化学的定义

1.3分析化学的研究内容和任务

1.4分析化学的作用

1.5分析化学与农业生产

1.6分析化学与矿产资源勘查利用

1.7分析方法的分类和选择

1.8分析化学的发展趋势

1.9分析化学的过程

1.10定量分析结果的表示方法

1.11滴定分析法概述

1.12基准物质和标准溶液

1.13标准溶液的配制方法

1.14滴定分析中的体积测量及玻璃器皿正确使用

1.15滴定分析中的计算


第二章 分析试样的采集与制备

2.1固体试样采集和采样单元数

2.2液体试样的采集

2.3液体试样的保存

2.4气体试样、生物试样的采集

2.5固体试样的制备

2.6最低可靠质量

2.7试样分解的要求和常用方法

2.8试样的分解-溶解法

2.9试样的分解-熔融法


第三章 分析化学中的误差与数据处理

3.1误差与数据处理概述

3.2分析化学中的误差

3.3分析化学中的偏差

3.4准确度与精密度的关系

3.5系统误差与随机误差

3.6过失

3.7分析误差的小结

3.8误差的传递和类型

3.9系统误差的传递

3.10随机误差、极差的传递

3.11误差传递例题

3.12有效数字及其修约

3.13有效数字的修约和运算规则

3.14有关误差和有效数字的例题

3.15总体、样本和样本容量

3.16随机误差的正态分布

3.17随机误差的区间概率

3.18总体平均值的估算

3.19少量实验数据的统计处理-t分布曲线

3.20平均值的置信区间

3.21显著性检验-t检验

3.22显著性检验-F检验

3.23可疑值的取舍

3.24回归分析

3.25提高分析结果准确度的方法

3.26第二章和第三章练习


第四章 分析化学中的质量保证与质量控制

4.1质量保证与质量控制概述

4.2分析全过程的质量保证与质量控制

4.3标准方法

4.4标准物质

4.5不确定度和溯源性,实验室认可、计量认证及审查认可


第五章 酸碱滴定法

5.1酸碱的定义、活度和活度系数

5.2酸碱质子理论与酸碱反应

5.3酸碱平衡

5.4物料平衡

5.5电荷平衡

5.6质子平衡

5.7分布分数

5.8强酸(强碱)和一元弱酸(弱碱)溶液中pH的计算

5.9一元弱酸(弱碱)溶液中pH的计算例题

5.10二元弱酸(弱碱)溶液中pH的计算

5.11混合溶液中pH的计算

5.12溶液中pH的计算小结

5.13两性物质溶液pH的计算

5.14酸碱缓冲溶液pH的计算

5.15酸碱缓冲溶液pH的计算例题

5.16缓冲容量

5.17标准pH缓冲溶液及选择缓冲溶液的原则

5.18酸碱指示剂

5.19混合指示剂

5.20酸碱滴定原理

5.21弱酸(碱)、多元酸(碱)和混合酸(碱)的滴定原理

5.22酸碱滴定原理小结

5.23酸碱滴定的终点误差

5.24酸碱滴定法的应用

5.25习题 质子条件式、pH值计算、酸碱滴定终点误差

5.26实验1 酸碱滴定-盐酸的标定

5.27实验2 酸碱滴定-混合碱的测定

5.28实验3 酸碱滴定-乙酰水杨酸含量测定


第六章 络合滴定法

6.1分析化学中常用的络合物

6.2络合物的平衡常数

6.3络合剂的副反应系数

6.4金属离子和络合物的副反应系数

6.5条件稳定常数

6.6络合滴定曲线

6.7金属离子指示剂

6.8金属离子指示剂和终点误差

6.9络合滴定终点误差的计算

6.10习题 络合滴定中允许最低pH值、终点误差

6.11实验1 络合滴定-EDTA标准溶液的配制和标定

6.12实验2 络合滴定-天然水的硬度测定


第七章 氧化还原滴定法

7.1氧化还原平衡概述

7.2条件电势

7.3条件电势的计算

7.4氧化还原反应平衡常数

7.5影响氧化还原反应速率的因素

7.6氧化还原滴定曲线

7.7氧化还原滴定指示剂、氧化还原滴定中的预处理

7.8高锰酸钾法的特点

7.9高锰酸钾溶液的配制和标定

7.10高锰酸钾法测定过氧化氢、钙和二氧化锰

7.11高锰酸钾法测定有机化合物

7.12高锰酸钾法测定化学需氧量CODMn

7.13重铬酸钾法

7.14碘量法的特点

7.15硫代硫酸钠溶液和碘单质溶液的配制和标定

7.16碘量法的应用

7.17氧化还原滴定结果的计算

7.18氧化还原滴定法课堂练习

7.19 实验1 氧化还原滴定-药片中维C的含量测定


第八章 沉淀滴定法和滴定分析小结

8.1沉淀滴定法概述

8.2沉淀滴定曲线

8.3氯化银沉淀的表面吸附、银量法概述

8.4莫尔法

8.5佛尔哈德法

8.6法扬司法

8.7沉淀滴定法课堂练习

8.8滴定分析小结


第九章 重量分析法

9.1重量分析法概述

9.2沉淀重量分析法的基本过程、沉淀形式和称量形式

9.3重量分析结果的计算

9.4溶解度

9.5溶度积和条件溶度积

9.6溶解度和溶度积的关系

9.7影响沉淀溶解度的主要因素

9.8影响沉淀溶解度的其它因素

9.9沉淀的类型和沉淀的形成过程

9.10相对过饱和度对晶核数目和聚集速度的影响

9.11影响沉淀纯度的主要因素:表面吸附、混晶或固溶体

9.12影响沉淀纯度的主要因素:吸留和包夹、后沉淀

9.13减少沉淀玷污的方法

9.14晶型沉淀的沉淀条件、无定型沉淀的沉淀条件

9.15均匀沉淀法

9.16有机沉淀剂

9.17称量形式的获得

9.18重量分析法应用示例及课堂练习


第十章 吸光光度法

10.1化学分析与仪器分析方法比较

10.2物质对光的选择性吸收

10.3分子吸收光谱的产生及应用

10.4光吸收基本定律

10.5分光光度计的原理及构造

10.6吸光光度分析及误差控制-标准曲线绘制

10.7吸光光度分析及误差控制-测定波长选择

10.8吸光光度分析及误差控制-误差控制

10.9显色反应和显色剂

10.10显色反应的条件选择

10.11其他吸光光度法


第十一章 分析化学中常用的分离和富集方法

11.1概述

11.2分离富集的定义及应用

11.3回收率的定义与计算

11.4气态分离法

11.5常量组分的沉淀分离

11.6痕量组分的富集与共沉淀分离

11.7萃取分离基本原理

11.8一次萃取与多次萃取的萃取率比较

11.9重要的萃取体系

11.10萃取方式及萃取过程

11.11固相萃取和固相微萃取、超临界流体萃取

11.12离子交换剂的种类和类型

11.13离子交换树脂的亲和力与离子交换操作

11.14色谱分离法

11.15电分离法

11.16气浮分离法

参考资料

教材:

1.分析化(第五版 上册),武汉大学主编,高等教育出版社,2006

2.分析化学(第六版 上册),武汉大学主编,高等教育出版社,2016

参考资料:

1.分析化(第六版),华东理工大学、四川大学编,高等教育出版社,2009

2.分析化学学科前沿与展望,庄乾坤、刘虎威、陈洪渊主编,科学出版社,2012

3.分析化学(第五版 下册),武汉大学主编,高等教育出版社,2007

4 21世纪的分析化学,汪尔康主编,科学出版社,2001

5.定量化学分析简明教程(第3版),彭崇慧等编著,北京大学出版社,2009

6Quantitative Chemical Analysis (8th Revised edition)Daniel C. HarrisW.H Freeman and Company2010

7Fundamentals of Analytical Chemistry (8th Edition)Douglas A. SkoogBrooks Cole2003

8.分析化学辅导与习题详解,赵中一等主编,华中科技大学出版社,2008

9.分析化学习题详解,赵中一等主编,华中科技大学出版社,2006

10.分析化学实验,李季等主编,华中科技大学出版社,2008

11.分析化学实验(第五版)上册,武汉大学主编,高等教育出版社,2011

12.分析化学中的络合作用,林邦(著),戴明(译),高等教育出版社,1987

13Lange’s Handbook of Chemistry (Sixteenth Edition)James G. SpeightMcGraw-Hill2004

14.分析化学手册(第二版),分析化学手册编委会,化学工业出版社,1997

15.实验室认可与管理基础知识,中国实验室国家认可委员会编,中国计量出版社,2003

16.化学分析中不确定度的评估指南,中国实验室国家认可委员会编,中国计量出版社,2002