分析化学第六版课后答案.doc

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第二章：

误差及分析数据的统计处理

２．下列情况分别引起什么误差？

如果是系统误差，应如何消除？

（1）砝码被腐蚀；

（2）天平两臂不等长；

（3）容量瓶和吸管不配套；

（4）重量分析中杂质被共沉淀；

（5）天平称量时最后一位读数估计不准；

（6）以含量为99%的邻苯二甲酸氢钾作基准物标定碱溶液。

答：

（1）引起系统误差，校正砝码；

（2）引起系统误差，校正仪器；

（3）引起系统误差，校正仪器；

（4）引起系统误差，做对照试验；

（5）引起偶然误差；

（6）引起系统误差，做对照试验或提纯试剂。

３．用标准偏差和算术平均偏差表示结果，哪一种更合理？

答：

用标准偏差表示更合理。

因为将单次测定值的偏差平方后，能将较大的偏差显著地表现出来。

４．如何减少偶然误差？

如何减少系统误差？

答：

在一定测定次数范围内，适当增加测定次数，可以减少偶然误差。

针对系统误差产生的原因不同，可采用选择标准方法、进行试剂的提纯和使用校正值等办法加以消除。

如选择一种标准方法与所采用的方法作对照试验或选择与试样组成接近的标准试样做对照试验，找出校正值加以校正。

对试剂或实验用水是否带入被测成分，或所含杂质是否有干扰，可通过空白试验扣除空白值加以校正。

５．某铁矿石中含铁39.16%，若甲分析得结果为39.12%，39.15%和39.18%，乙分析得39.19%，39.24%和39.28%。

试比较甲、乙两人分析结果的准确度和精密度。

解：

计算结果如下表所示

E=-μ

s

甲

39.15

-0.01

0.02

0.03

乙

39.24

+0.08

0.03

0.05

由绝对误差E可以看出，甲的准确度高，由平均偏差和标准偏差s可以看出，甲的精密度比乙高。

所以甲的测定结果比乙好。

６.甲、乙两人同时分析一矿物中的含硫量。

每次取样3.5g，分析结果分别报告为

甲：

0.042%，0.041%乙：

0.04199%，0.04201%.哪一份报告是合理的？

为什么？

答：

甲的报告是合理的。

因为取样时称量结果为2位有效数字，结果最多保留2位有效数字。

甲的分析结果是2位有效数字，正确地反映了测量的精确程度；乙的分析结果保留了4位有效数字，人为地夸大了测量的精确程度，不合理。

第二章习题

１．已知分析天平能称准至±0.1mg，要使试样的称量误差不大于0.1%，则至少要称取试样多少克？

解：

设至少称取试样m克，由称量所引起的最大误差为0.2mg，则

≤0.1%m≥0.2g答：

至少要称取试样0.2g。

２．某试样经分析测得含锰质量分数（%）为：

41.24，41.27，41.23，41.26。

求分析结果的平均偏差、标准偏差和变异系数。

解:

%=41.25%各次测量偏差分别是

d1=-0.01%d2=+0.02%d3=-0.02%d4=+0.01%

%=0.015%

%=0.018%

CV=×100%=100%=0.044%

３．某矿石中钨的质量分数（%）测定结果为：

20.39，20.41，20.43。

计算标准偏差s及置信度为95%时的置信区间。

解：

=%=20.41%s=%=0.02%

查表知，置信度为95%，n=3时，t=4.303

∴μ=（）%=（20.410.05）%

４．水中Cl－含量，经6次测定，求得其平均值为35.2mg.L-1，s=0.7mg.L-1,计算置信度为90%时平均值的置信区间。

解：

查表得，置信度为90%，n=6时，t=2.015

∴μ==（35.2±）mg/L=（35.2±0.6）mg/L

５．用Q检验法，判断下列数据中，有无舍去？

置信度选为90%。

（1）24.26，24.50，24.73，24.63；

（2）6.400，6.416，6.222，6.408；

（3）31.50，31.68，31.54，31.82．

解：

（1）将数据按升序排列：

24.26，24.50，24.63，24.73

可疑值为24.26Q计算===0.51

查表得：

n=4时，Q0.90=0.76Q计算＜Q0.90表故24.26应予保留。

（2）将数据按升序排列：

6.222，6.400，6.408，6.416

可疑值为6.222Q计算===0.92Q计算＞Q0.90表故6.222应舍去

（3）将数据按升序排列：

31.50，31.54，31.68，31.82

可疑值为31.82Q计算===0.44Q计算＜Q0.90表故31.82应予保留。

６．测定试样中P2O5质量分数（%），数据如下：

8.44，8.32，8.45，8.52，8.69，8.38　．用Grubbs法及Q检验法对可疑数据决定取舍，求平均值、平均偏差、标准偏差s和置信度选90%及99%的平均值的置信范围。

解：

将测定值由小到大排列8.32，8.38，8.44，8.45，8.52，8.69．可疑值为xn

（1）用Grubbs法决定取舍8.69为可疑值由原始数据求得=8.47%s=0.13%

G计算===1.69查表2-3，置信度选95%，n=6时,G表=1.82

G计算＜G表,故8.69%应予保留。

（2）用Q值检验法

Q计算===0.46查表2-4，n=6时,Q0.90=0.56Q计算＜Q表

故8.69%应予保留。

两种判断方法所得结论一致。

（3）%=8.47%

%=0.09%

s==0.13%

（4）查表2-2，置信度为90%，n=6时，t=2.015

因此μ=（8.47±）=（8.47±0.11）%同理，对于置信度为99%，可得

μ=（8.47±）%=（8.47±0.21）%

７．有一标样，其标准值为0.123%，今用一新方法测定，得四次数据如下（%）：

0.112，0.118，0.115和0.119，判断新方法是否存在系统误差。

（置信度选95%）

解：

使用计算器的统计功能求得：

=0.116%s=0.0032%

t===4.38查表2-2得，t（0.95,n=4）=3.18t计算＞t表

说明新方法存在系统误差，结果偏低。

８．用两种不同方法测得数据如下：

方法Ⅰ：

n1=61=71.26%s1=0.13%方法Ⅱ:

n2=92=71.38%s2=0.11%

判断两种方法间有无显著性差异？

解：

F计算===1.40查表2-5，F值为3.69

F计算＜F表说明两组的方差无显著性差异

进一步用t公式计算：

t=

s合==%=0.12%

t==1.90

查表2-2，f=n1+n2-2=6+9-2=13,置信度95%，t表≈2.20

t计算＜t表故两种方法间无显著性差异

９．用两种方法测定钢样中碳的质量分数（%）：

方法Ⅰ：

数据为4.08，4.03，3.94，3.90，3.96，3.99

方法Ⅱ：

数据为3.98，3.92，3.90，3.97，3.94

判断两种方法的精密度是否有显著差别。

解：

使用计算器的统计功能

SI=0.065%SII=0.033%F===3.88

查表2-5，F值为6.26F计算＜F表

答：

两种方法的精密度没有显著差别

10.下列数据中包含几位有效数字

（1）0.0251

（2）0.2180（3）1.8×10-5（4）pH=2.50

答：

（1）3位

（2）4位（3）2位（4）2位

11.按有效数字运算规则，计算下列各式：

（1）2.187×0.854+9.6×10-5-0.0326×0.00814；

（2）51.38/（8.709×0.09460）；（3）;（4）；

解：

（1）原式=1.868+0.000096+0.000265=1.868

（2）原式=62.36（3）原式=705.2（4）原式=1.7×10-5

第三章滴定分析

2．能用于滴定分析的化学反应必须符合哪些条件？

（１）反应定量地完成，即反应按一定的反应式进行，无副反应发生，而且进行完全（99.9％），这是定量计算的基础。

（２）反应速率要快。

对于速率慢的反应，应采取适当措施提高其反应速率。

（３）能用较简便的方法确定滴定终点。

凡是能满足上述要求的反应，都可以用于直接滴定法中，即用标准溶液直接滴定被测物质。

3．什么是化学计量点？

什么是终点?

答：

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。

在待测溶液中加入指示剂，当指示剂变色时停止滴定，这一点称为滴定终点。

4．下列物质中哪些可以用直接法配制标准溶液？

哪些只能用间接法配制？

H2SO4,KOH,KMnO4,K2Cr2O7,KIO3,Na2S2O3·5H2O

答：

K2Cr2O7,KIO3可以用直接法配制标准溶液，其余只能用间接法配制。

5．表示标准溶液浓度的方法有几种？

各有何优缺点？

答：

常用的表示标准溶液浓度的方法有物质的量浓度和滴定度两种。

（1）物质的量浓度（简称浓度）是指单位体积溶液所含溶质的物质的量,即C=.

在使用浓度时，必须指明基本单元。

（2）滴定度是指与每毫升标准溶液相当的被测组分的质量，用Ｔ被测物／滴定剂表示.特别适用于对大批试样测定其中同一组分的含量。

有时滴定度也可以用每毫升标准溶液中所含溶质的质量来表示，如=0.01468g/mL．这种表示方法应用不广泛。

6．基准物条件之一是要具有较大的摩尔质量，对这个条件如何理解？

答：

作为基准物，除了必须满足以直接法配制标准溶液的物质应具备的三个条件外，最好还应具备较大的摩尔质量，这主要是为了降低称量误差，提高分析结果的准确度。

7．若将H2C2O4·2H2O基准物长期放在硅胶的干燥器中，当用它标定NaOH溶液的浓度时，结果是偏低还是偏高？

答：

偏低。

因为H2C2O4·2H2O失去了部分结晶水，用它作基准物时，消耗NaOH溶液的体积偏大，导致测定结果CNaOH偏低。

8．什么叫滴定度？

滴定度与物质的量浓度如何换算？

试举例说明。

答：

滴定度是指与每毫升标准溶液相当的被测组分的质量，用T被测物/滴定剂表示，如TFe/KMnO4=0.005682g/mL,即表示1mLKMnO4溶液相当于0.005682克铁。

滴定度与物质的量浓度之间的换算关系为：

TA/B=CBMA10-3

例如用NaOH滴定H2C2O4的反应为H2C2O4+2NaOH=Na2C2O4+2H2O

则滴定度为：

=10-3.

第三章习题

1.已知浓硝酸的相对密度1.42，其中含HNO3约为70%，求其浓度。

如欲配制1L0.25mol·L-1HNO3溶液，应取这种浓硝酸多少毫升？

解：

（1）C====16mol/L

（2）设应取浓硝酸xmL,则0.251000=16xx=16mL

答：

HNO3浓度为16mol/L，应取这种浓硝酸16mL.

2.已知浓硫酸的相对密度为1.84，其中H2SO4含量约为96%。

如欲配制1L0.20mol·L-1H2SO4溶液，应取这种浓硫酸多少毫升？

解：

设应取这种浓硫酸VmL，根据稀释前后所含H2SO4的质量相等，则

1.84V96%=10.2098.08V11mL

3.有一NaOH溶液，其浓度为0.5450mol·L-1,取该溶液100.0mL，需加水多少毫升方能配成0.5000mol·L-1的溶液？

解：

设需加水xmL，则0.5450100.0=0.5000（100.0+x）

x=-100.0=9.00mL

4.欲配制0.2500mol·L-1HCl溶液，现有0.2120mol·L-1HCl溶液1000mL,应加入1.121mol·L-1HCl溶液多少毫升？

解：

设应加入1.121mol·L-1HCl溶液xmL,则0.2500（1000+x）=0.2120×1000+1.121x

（1.121-0.2500）x=（0.2500-0.2120）×1000x=43.63mL

5.中和下列酸溶液，需要多少毫升0.2150mol·L-1NaOH溶液？

（1）22.53mL0.1250mol·L-1H2SO4溶液

（2）20.52mL0.2040mol·L-1HCl溶液

解：

（1）2NaOH+H2SO4=Na2SO4+2H2O

VNaOH===26.20mL

（2）NaOH+HCl=NaCl+H2OnNaOH=nHCl,则

VNaOH===19.47mL

6.假如有一邻苯二甲酸氢钾试样，其中邻苯二甲酸氢钾含量约为90%，余为不与碱作用的杂质，今用酸碱滴定法测定其含量。

若采用浓度为1.000mol·L-1的NaOH标准溶液滴定之，欲控制滴定时碱溶液体积在25mL左右，则：

（1）需称取上述试样多少克？

（2）以浓度为0.0100mol·L-1的碱溶液代替1.000mol·L-1的碱溶液滴定，重复上述计算。

（2）通过上述

（1）

（2）计算结果，说明为什么在滴定分析中常采用的滴定剂浓度为0.1～0.2mol·L-1。

解：

滴定反应为KHC8H4O4+NaOH=NaKC8H4O4+H2O

则m试样==

（1）当CNaOH=1.000mol·L-1时m试样=≈5.7g

（2）当CNaOH=0.0100mol·L-1时m试样=≈0.057g

（3）上述计算结果说明，在滴定分析中，如果滴定剂浓度过高（如1mol·L-1），消耗试样量较多，浪费药品。

如果滴定剂浓度过低（如0.01mol·L-1），则称样量较小，会使相对误差增大。

所以通常采用的滴定剂浓度为0.1～0.2mol·L-1.

7.计算下列溶液滴定度，以g·mL-1表示：

（１）以0.2015mol·L-1HCl溶液，用来测定Na2CO3,NH3

（２）以0.1896mol·L-1NaOH溶液，用来测定HNO3,CH3COOH

解：

（1）化学反应为Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2CO3NH3+HCl=NH4Cl

根据TA/B=CBMA×10-3则有

==×0.2015×105.99×10-3=0.01068g/mL

=×10-3=0.2015×17.03×10-3=0.003432g/mL

（2）化学反应为HNO3+NaOH=NaNO3+H2OCH3COOH+NaOH=CH3COONa+H2O

=×10-3=0.1896×63.01×10-3=0.01195g/mL

=×10-3=0.1896×60.04×10-3=0.01138g/mL

8.计算0.01135mol·L-1HCl溶液对CaO的滴定度。

解：

HCl与CaO的反应CaO+2HCl=CaCl2+H2O

TCaO/HCl=CHClMCaO×10-3=×0.01135×56.08×10-3=0.0003183g/mL

9.已知高锰酸钾溶液浓度为,求此高锰酸钾溶液的浓度及它对铁的滴定度。

解：

（1）CaCO3CaC2O4C2O42-

5C2O42-+2MnO4-+16H=2Mn+10CO2+8H2O因为1molCaCO3相当于1molC2O42-

所以==

CKMnO4===0.02000mol/L

（2）KMnO4与Fe的反应为5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O

则=5×0.02000×55.845×10-3=0.005584g/mL

10.将30.0mL0.150mol·L-1HCl溶液和20.0mL0.150mol·L-1Ba（OH）2溶液相混合，所得溶液是酸性，中性，还是碱性？

计算过量反应物的浓度。

解：

Ba（OH）2+2HCl=BaCl2+2H2O

已知nHCl=30.0×0.150×10-3

显然，混合液中即Ba（OH）2过量，所得溶液呈碱性。

C==0.0150moL/L

11.滴定0.1560g草酸的试样，用去0.1011mol·L-1NaOH22.60mL.求草酸试样中H2C2O4·2H2O的质量分数。

解：

滴定反应为H2C2O4+2NaOH=Na2C2O4+2H2O

==

==92.32%

12.分析不纯CaCO3（其中不含干扰物质）时，称取试样0.3000g，加入浓度为0.2500mol·L-1的HCl标准溶液25.00mL。

煮沸除去CO2，用浓度为0.2012mol·L-1的NaOH溶液返滴过量酸，消耗了5.84mL。

计算试样中CaCO3的质量分数。

解：

主要反应为CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2

HCl+NaOH=NaCl+H2O

与CaCO3作用的HCl的物质的量应为加入的HCl的总的物质的量减去与NaOH作用的HCl的物质的量，则有

W==

＝0.8466＝84.66%

13.在500mL溶液中，含有9.21克K4Fe（CN）6。

计算该溶液的浓度及在以下反应中对Zn的滴定度：

3Zn+2[Fe（CN）6]4-+2K=K2Zn3[Fe（CN）6]2

解：

C===0.05001mol/L由化学反应式，

得：

T=CMZn×10-3=×0.05001×65.39×10-3=0.004905g/mL

14.相对密度为1.01的含3.00%的H2O2溶液2.50mL，与C=0.200mol·L-1的KMnO4溶液完全作用，需此浓度的KMnO4溶液多少毫升？

已知滴定反应为

5H2O2+2MnO4-+6H+═2Mn2++5O2+8H2O

解：

分别选KMnO4和H2O2作基本单元达化学计量点时，两反应物的物质的量相等，

即

＝0.0223L＝22.3mL

第四章思考题

1．质子理论和电离理论的最主要不同点是什么?

答：

质子理论和电离理论对酸碱的定义不同；电离理论只适用于水溶液，不适用于非水溶液，而质子理论适用于水溶液和非水溶液。

2．写出下列酸的共轭碱：

H2PO4-，NH4+，HPO42-，HCO3-，H2O，苯酚。

答：

HPO42-,NH3,PO43-,CO32-,OH-,C6H5O-

3．写出下列碱的共轭酸：

H2PO4-，HC2O4-，HPO42-，HCO3-，H2O，C2H5OH。

答：

H3PO4，H2C2O4，H2PO4-，H2CO3，H3O+，C2H5OH2+

4．从下列物质中，找出共轭酸碱对：

HOAc，NH4+，F-，（CH2）6N4H+，H2PO4-，CN-,OAc-，HCO3-，H3PO4，（CH2）6N4，NH3，HCN，HF，CO3-

答：

HOAc－OAc-，NH4+－NH3，F-－HF，（CH2）6N4H+－（CH2）6N4，H2PO4-－H3PO4，CN-－HCN,，HCO3-－CO3-

5.上题的各种共轭酸和共轭碱中，哪个是最强的酸？

哪个是最强的碱?

试按强弱顺序把它们排列起来。

答：

H3PO4﹥HF﹥HOAc﹥（CH2）6N4H+﹥H2PO4-﹥HCN﹥NH4+﹥HCO3-

CO32-﹥NH3﹥CN-﹥（CH2）6N4﹥OAc-﹥F-

6．写出下列物质在水溶液中的质子条件：

（1）NH3·H2O;

（2）NaHCO3；（3）Na2CO3。

答：

NH3·H2O〔H+〕+〔NH4+〕=〔OH-〕

NaHCO3〔H+〕+〔H2CO3〕=〔CO3-〕+〔OH-〕

Na2CO3〔HCO3-〕+〔H+〕+2[H2CO3]=〔OH-〕

7.写出下列物质在水溶液中的质子条件：

（1）NH4HCO3；

（2）（NH4）2HPO4；（3）NH4H2PO4。

答：

NH4HCO3[H+]+[H2CO3]=[NH3]+[CO32-]+[OH-]

（NH4）2HPO4[H+]+[H2PO4-]+2[H3PO4]=[NH3]+[PO43-]+[OH-]

NH4H2PO4[H+]+[H3PO4]=[NH3]+2[PO43-]+[OH-]+[HPO42-]

7．欲配制pH为3左右的缓冲溶液，应选下列何种酸及其共轭碱（括号内为pKa）：

HOAc（4.74），甲酸（3.74），一氯乙酸（2.86），二氯乙酸（1.30），苯酚（9.95）。

答：

由pH≈pKa可知，应选C2HClCOOH－C2HClCOO-配制pH为3左右的缓冲溶液。

8．下列各种溶液pH是=7，>7还是<7，为什么?

NH4NO3，NH4OAc，Na2SO4，处于大气中的H2O。

答：

NH4NO3溶液pH<7，NH4+pKa=10-9.26是弱酸;NH4OAc溶液pH=7，pKa（NH4+）≈pKb（OAc-）;Na2SO4溶液pH=7,pKa（Na+）≈pKb（SO42-）;处于大气中的H2O的pH<7，处于大气中的H2O的溶有C02。

思考题4－2

2．酸碱滴定中指示剂的选择原则是什么?

答：

酸碱滴定中指示剂的选择原则是使指示剂的变色范围处于或部分处于滴定的pH突跃范围内；指示剂的变色点等于或接近化学计量点的pH。

3．根据推算，各种指示剂的变色范围应为几个pH单位?

表4—3所列各种指示剂的变色范围是否与推算结果相符?

为什么?

举二例说明之。

答：

根据推算，各种指示剂的变色范围应为2个pH单位，表4—3所列各种指示剂的变色范围与推算结果不相符，其原因是人眼辨别各种颜色的敏锐程度不同。

例如，甲基橙理论变色范围是pH在2.4~4.4，实际为3.1~4.4；中性红理论变色范围是pH在6.4~8.4，实际为6.8~8.0。

4．下列各种弱酸、弱碱，能否用酸碱滴定法直接测定?

如果可以，应选用哪种指示剂?

为什么?

（1）CH2ClCOOH，HF，苯酚，羟胺，苯胺。

（2）CCl3COOH，苯甲酸，吡啶，六亚甲基四胺。

答：

（1）CH2ClCOOH，HF，苯酚为酸，其pKa分别为2.86，3.46，9.95。

CH2ClCOOH，HF很容易满足cKa≥10-8的准确滴定条件，故可用NaOH标准溶液直接滴定，以酚酞为指示剂。

苯酚的酸性太弱，不能用酸碱滴定法直接测定。

羟胺，苯胺为碱，其pKb分别为8.04,9.34,羟胺只要浓度不是太稀，可以满足cKb≥10-8的准确滴定条件，故可用HCl标准溶液直接滴定，以甲基橙为指示剂。

苯胺的碱性太弱，不能用酸碱滴定法直接测定。

（2）CCl3COOH，苯甲酸为酸，其pKa分别为0.64和4.21，很容易满足cKa≥10-8的准确滴定条件，故可用NaOH标准溶液直接滴定，以酚酞为指