北京大学分析化学教材习题思考题答案wordWord格式.doc
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1.10移取KHC2O4·
H2C2O4溶液25.00mL,以0.1500mol·
L-1NaOH溶液滴定至终点时消耗25.00mL。
现移取上述KHC2O4·
H2C2O4溶液20.00mL,酸化后用0.04000mol·
L-1KMnO4溶液滴定至终点时需要多少毫升?
酸碱反应中:
氧化还原反应中:
第2章习题参考答案
2.1测定某样品中氮的质量分数时,六次平行测定的结果是20.48%、20.55%、20.58%、20.60%、20.53%、20.50%。
(1)计算这组数据的平均值、中位数、平均偏差、标准差、变异系数和平均值的标准差;
(20.54%,20.54%,0.12%,0.037%,0.046%,0.22%,0.019%)
(2)若此样品是标准样品,其中氮的质量分数为20.45%,计算以上测定结果的绝对误差和相对误差。
(+0.09%,0.44%)
2.2测定试样中CaO的质量分数时,得到如下结果:
35.65%、35.69%、35.72%、35.60%。
问:
(1)统计处理后的分析结果应如何表示?
(2)比较95%和90%置信度下总体平均值的置信区间。
(1)结果表示为:
n=4,,s=0.052%
(2),则,
μ的95%置信区间为:
,则,
同理:
μ的90%置信区间为:
(35.60%,35.72%)
2.3根据以往经验,用某一方法测定矿样中锰的质量分数时,标准偏差(即s)是0.12%。
现测得锰的质量分数为9.56%,如果分析结果分别是根据一次、四次、九次测定得到的,计算各次结果平均值的置信区间(95%置信度)。
已知s=0.12%,,,a=0.05,μ0.05=1.96
μ的95%置信区间:
n=1,(9.56%-1.96×
0.12%,9.56%+1.96×
0.12%)=(9.32%,9.80%)
n=4,(9.44%,9.68%)
n=9,(9.48%,9.64%)
2.4某分析人员提出了测定氯的新方法。
用此法分析某标准样品(标准值为16.62%),四次测定的平均值为16.72%,标准差为0.08%。
问此结果与标准值相比有无显著差异(置信度为95%)。
已知:
n=4,,s=0.08%
假设:
μ=μ0=16.62%
t表=t0.05(3)=3.18>
t计算
说明测定结果与标准值无显著差异。
2.5在不同温度下对某试样作分析,所得结果(%)如下:
10℃:
96.5,95.8,97.1,96.0
37℃:
94.2,93.0,95.0,93.0,94.5
试比较两组结果是否有显著差异(置信度为95%)。
n1=4,,s1=0.6%
n2=5,,s2=0.9%
(1)用F检验法检验s1=s2是否成立(a=0.10)
假设s1=s2
∴s1与s2无显著差异。
(2)用t检验法检验μ1是否等于μ2
假设μ1=μ2
t计算>
t表=t0.10(7)=1.90,
∴μ1与μ2有显著差异。
2.6某人测定一溶液浓度(mol·
L-1),获得以下结果:
0.2038、0.2042、0.2052、0.2039。
第三个结果应否弃去?
结果应如何表示?
测定了第五次,结果为0.2041,这时第三个结果可以弃去吗?
(置信度为90%)
∴0.2052应保留。
测定结果可用中位数表示:
若进行第五次测定,
∴0.2052应弃去。
2.7标定0.1mol·
L-1HCl,欲消耗HCl溶液25mL左右,应称取Na2CO3基准物多少克?
从称量误差考虑能否优于0.1%?
若改用硼砂(Na2B4O7·
10H2O)为基准物,结果又如何?
2.8下列各数含有的有效数字是几位?
0.0030(2位);
6.023×
1023(4位);
64.120(5位);
4.80×
10-10(3位);
998(3位);
1000(不明确);
1.0×
103(2位);
pH=5.2时的[H+](1位)。
2.9按有效数字计算下列结果:
(1)213.64+4.4+0.32442;
(218.3)
(2);
(2.10)
(3)pH=12.20溶液的[H+]。
(6.3×
10-13)
2.10某人用络合滴定返滴定法测定试样中铝的质量分数。
称取试样0.2000g,加入0.02002mol·
L-1EDTA溶液25.00mL,返滴定时消耗了0.02012mol·
L-1Zn2+溶液23.12mL。
请计算试样中铝的质量分数。
此处有效数字有几位?
如何才能提高测定的准确度。
=0.477%
滴定中Al3+净消耗EDTA还不到2mL,故有效数字应为三位。
标准溶液的浓度已经较稀,所以提高测定准确度的有效方法是增加样品量。
第3章习题与部分思考题参考答案
3.1从手册中查出下列各酸的酸度常数pKa,分别计算它们的Ka及与其相应的共轭碱的Kb值。
(1)H3PO4;
(2)H2C2O4;
(3)苯甲酸;
(4)NH+4;
(5)Ph-NH3+。
H3PO4
H2C2O4
苯甲酸
NH+4
Ph-NH+3
1
2
3
pKa
2.16
7.21
12.32
1.25
4.29
4.21
9.25
4.62
Ka
6.9×
10-3
6.2×
10-8
4.8×
10-13
5.6×
10-2
5.1×
10-5
10-10
2.4×
Kb
2.1×
1.6×
10-7
1.4×
10-12
1.9×
1.8×
4.2×
3.2
(1)计算pH=5.0时,H3PO4的摩尔分数x3、x2、x1、x0。
(2)假定H3PO4各种形式总浓度是0.050mol·
L-1,问此时H3PO4、H2PO4-、HPO42-、PO43-的浓度各为多少?
(1)
(2)c=0.050mol·
L-1
3.3某溶液中含有HAc、NaAc和Na2C2O4,其浓度分别为0.80、0.29和1.0×
10-4mol·
L-1。
计算此溶液中C2O42-的平衡浓度。
溶液的酸度由HAc-Ac-所决定
3.4三个烧杯中分别盛有100mL0.30mol·
L-1的HAc溶液。
如欲分别将其pH调整至4.50、5.00及5.50,问应分别加入2.0mol·
L-1的NaOH溶液多少毫升?
,可算得x0
pH
4.50
5.00
5.50
x0
0.35
0.63
0.85
V(NaOH)
5.3
9.5
12.8
3.5已知NH+4的pKa=9.25。
计算I=0.10时,NH+4的pKMa和pKCa。
I=0.1时,查附录表一,,
3.6写出下列物质水溶液的质子条件:
(1)NH3;
(2)NH4Cl;
(3)Na2CO3;
(4)KH2PO4;
(5)NaAc+H3BO3。
(1)NH3 [NH4+]+[H+]=[OH-]
(2)NH4Cl [H+]=[NH3]+[OH-]
(3)Na2CO3 [H+]+[HCO-3]+2[H2CO3]=[OH-]
(4)KH2PO4 [H+]+[H3PO4]=[HPO42-]+2[PO43-]+[OH-]
(5)NaAc+H3BO3 [H+]+[HAc]=[H2BO3-]+[OH-]
3.7计算下列各溶液的pH:
(1)0.10mol·
L-1ClCH2COOH(氯乙酸);
(2)0.10mol·
L-1六次甲基四胺(CH2)6N4;
(3)0.010mol·
L-1氨基乙酸;
(4)氨基乙酸溶液等电点(即NH3+CH2COOH和NH2CH2COO-两种离子的浓度相等时);
(5)0.10mol·
L-1Na2S;
(6)0.10mol·
L-1H2SO4。
(1)0.10mol·
L-1ClCH2COOH,
∴应用近似式:
解一元二方程:
pH=1.96
(2)0.10mol·
L-1(CH2)6N4 pKb=8.87
∴可用最简式
pH=pKw-pOH=14.00-4.94=9.06
(3)0.010mol·
L-1氨基乙酸(HA)
∵Ka1与Ka2相差较大,[HA]≈c(HA)
pH=6.15
(4)氨基乙酸溶液等电点
[H2A+]=[A-]
pH=6.06
(5)0.10mol·
L-1Na2S
pKa1 7.05 pKb1 1.08
pKa2 12.92 pKb2 6.95
先按一元弱碱处理,
∴用近似式,
解一元二次方程得,,pH=12.77
此时,
因此,按一元弱碱处理合理。
(6)0.010mol·
L-1H2SO4pKa2=1.92
H2SO4=H++HSO-4(强酸+弱酸)
质子条件:
[H+]=[SO42-]+c(H2SO4)+[OH-]
解一元二次方程得,[H+]=10-1.84pH=1.84
3.8计算下列溶液的pH:
(1)50mL0.10mol·
L-1H3PO4;
(2)50mL0.10mol·
L-1H3PO4+25mL0.10mol·
L-1NaOH;
(3)50mL0.10mol·
L-1H3PO4+50mL0.10mol·
(4)50mL0.10mol·
L-1H3PO4+75mL0.10mol·
L-1NaOH。
(1)50mL0.10mol·
L-1H3PO4
[H+]=[H2PO4-]+2[HPO42-]+3[PO43-]+[OH-]
[H+]=
先按一元弱酸处理,
∴用近似式,
解一元二次方程得,[H+]=10-1.64pH=1.64
∴以上结果合理。
(2)50mL0.10mol·
L-1H3PO4+25mL0.10mol·
L-1NaOH
先用最简式,
因此,[H+]与c(H3PO4),c(H2PO4-)相比,不可忽略,应用近似式
解方程得,
[H+]=10-2.29 pH=2.29
(3)50mL0.10mol·
L-1H3PO4+50mL0.10mol·
∵Ka1与Ka2相差较大,[H2PO-4]=c(H2PO-4)
(4)50mL0.10mol·
L-1H3PO4+75mL0.10mol·
先按最简式,
∵
∴按最简式计算合理,pH=7.21
3.9配制pH为2.00和10.00的氨基乙酸缓冲溶液各100mL,其缓冲物质总浓度为0.10mol·
问需分别称取氨基乙酸(NH2CH2COOH)多少克?
加1.0mol·
L-1HCl或1.0mol·
L-1NaOH各多少毫升?
(Mr=75.07)
(a)配制pH=2.00的缓冲溶液,应加入HCl
ZeroLevel:
c(HCl),H+A-,H2O
质子条件:
[H+]+[H2A+]=[A-]+[OH-]+c(HCl)
c(HCl)=[H+]+[H2A+]=[H+]+
(b)配制pH10.00的缓冲溶液,应加入NaOH
c(NaOH),H+A-,H2O
c(NaOH)+[H+]+[H2A+]=[A-]+[OH-]
解法2
按共轭酸碱体系计算
(a)c(H2A+)=c(HCl),c(H+A-)=0.10-c(HCl)
解得,c(HCl)=0.079mol·
(b)c(A-)=c(NaOH),c(H+A-)=0.10-c(A-)
解得,c(NaOH)=0.062mol·
3.10某滴定反应过程中会产生1.0mmolH+,现加入5.0mLpH为5.00的HAc-Ac-缓冲溶液控制溶液酸度。
如欲使反应体系的pH下降不到0.30单位,该缓冲溶液中的HAc和Ac-浓度各为多少?
若配制此溶液1L,应加多少克NaAc·
3H2O和多少毫升冰醋酸(17mol·
L-1)?
方法一
方法二
将Ka=10-4.67,[H+]=10-5.00代入上式,
解得,c=1.25mol·
3.11用0.1000mol·
L-1NaOH溶液滴定0.1000mol·
L-1甲酸溶液,化学计量点的pH是多少?
计算用酚酞作指示剂(pT为9.0)时的终点误差。
0.1000mol·
L-1NaOH滴定0.1000mol·
L-1HCOOH
HCOOHpKa=3.77pKb=10.23
sp时,
酚酞作指示剂,pT=9.0,即pHep=9.0
(1)用代数法
(2)用Et公式
(3)查终点误差图
,
查图得,Et=0.02%
3.12用2.0×
10-3mol·
L-1HCl溶液滴定20.00mL2.0×
L-1Ba(OH)2,化学计量点前后0.1%的pH是多少?
若用酚酞作指示剂(终点pH为8.0),计算终点误差。
2.0×
10-3mol·
L-1HCl滴定2.0×
L-1Ba(OH)2
zeroLevel:
c(HCl),c(Ba(OH)2),H2O
sp前0.1%,
pH=8.13
sp后0.1%,
pH=5.88
酚酞作指示剂,pHep=8.0
3.13用0.1000mol·
L-1HCl溶液滴定20.00mL0.1000mol·
若NaOH溶液中同时含有0.2000mol·
L-1NaAc,计算化学计量点以及化学计量点前后0.1%时的pH;
若滴定到pH7.0,终点误差有多大?
L-1HCl
↓
L-1NaOH+0.2000mol·
L-1NaAc
sp时:
0.1000mol·
pH=8.88
sp前0.1%,有0.1%NaOH未被滴定,溶液中含有:
剩
pH=9.70
sp后0.1%,过量HCl(0.0500×
0.1%)使Ac-转化成HAc:
pH=8.06
计算pH7.0时的Et,
3.14用0.5000mol·
L-1HCl溶液滴定0.5000mol·
L-1一元弱碱B(pKb=6.00),计算化学计量点的pH;
若所用溶液的浓度都是0.0200mol·
L-1,结果又如何?
(1)0.5000mol·
L-1HCl滴定0.5000mol·
L-1B,(pKb=6.00,pKa=8.00)
sp时,
sp前0.1%,
sp后0.1%,
亦可用误差公式计算:
时,ΔpH=±
0.70
故滴定突跃为:
5.00~3.60
(2)0.0200mol·
L-1HCl滴定0.0200mol·
L-1B
sp时,
sp前0.1%,
(HB+B)
,解得,pH=5.21
(HB+HCl)
,解得,pH=4.79
3.15分别计算0.1000mol·
L-1NaOH滴定0.1000mol·
L-1H3PO4至pH=5.0和pH=10.0时的终点误差。
0.1000mol·
¯
0.1000mol·
L-1H3PO4
sp1H2PO-4(0.0500mol·
L-1)
¯
sp2HPO2-4(0.0333mol·
H3PO4:
pKa1 pKa2 pKa3
2.16 7.21 12.32
方法一:
利用误差公式
时,
方法二:
代数法
3.16用克氏定氮法测定试样含氮量时,用过量的100mL0.3mol·
L-1HCl吸收氨,然后用0.2mol·
L-1NaOH标准溶液返滴。
若吸收液中氨的总浓度为0.2mol·
L-1,计算化学计量点的pH和返滴到pH4.0及7.0时的终点误差。
(此题实际为HCl滴定NH3体系)
NH3被吸收后,剩余HCl浓度为0.3-0.2=0.1mol·
L-1,
用0.2mol·
L-1NaOH回滴,消耗碱的体积为,
因此终点体积为150mL,sp时溶液为NH4+
(1)代数法计算Et
HCl,NH3,NaOH,H2O
[H+]+[NH4+]+c(NaOH)=c(HCl)+[OH-]
物料平衡:
c(NH3)=[NH4+]+[NH3]
pHep=4.0,
pHep=7.0,
(2)用终点误差公式计算Et,
,;
(计算结果与代数法同)
(注意:
当返滴到pH4.0,HCl过量,误差为正;
返滴至pH7.0,NaOH过量,误差为负。
)
3.17现有一含磷样品。
称取试样1.000g,经处理后,以钼酸铵沉淀磷为磷钼酸铵,用水洗去过量的钼酸铵后,用0.1000mol·
L-1NaOH50.00mL溶解沉淀。
过量的NaOH用0.2000mol·
L-1HNO3滴定,以酚酞作指示剂,用去HNO310.27mL,计算试样中的磷和五氧化二磷的质量分数。
=0.3802%
3.18有一含Na2CO3与NaOH的混合物。
现称取试样0.5895g,溶于水中,用0.3000mol·
L-1HCl滴定至酚酞变色时,用去HCl24.08mL;
加甲基橙后继续用HCl滴定,又消耗HCl12.02mL。
试计算试样中Na2CO3与NaOH的质量分数。
HCl
¯
NaOH+Na2CO3
PP¯
V1
HCO3-
MO¯
V2
H2CO3
=24.55%
3.19某试样含Na2CO3、NaHCO3及其他惰性物质。
称取试样0.3010g,用酚酞作指示剂滴定时,用去0.1060mol·
L-1HCl20.10mL,继续用甲基橙作指示剂滴定,共用去HCl47.70mL。
计算试样中Na2CO3与NaHCO3的质量分数。
Na2CO3、NaHCO3
PP¯
HCO3-
MO¯
H2CO3
=75.03%
=22.19%
3.20某学生标定一NaOH溶液,测得其浓度为0.1026mol·
但误将其暴露于空气中,致使吸收了CO2。
为测定CO2的吸收量,取该碱液25.00mL,用0.1143mol·
L-1HCl滴定至酚酞终点计耗去HCl溶液22.31mL。
计算:
(1)每升该碱液吸收了多少克CO2?
(2)用该碱液去测定弱酸浓度,若浓度仍以0.