分析化學第六版四川大學和華東理工大學課后答案
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P27 第二章 誤差及分析數據的統(tǒng)計處理 思考題 2.下列情況分別引起什么誤差?如果是系統(tǒng)誤差,應如何消除? (1) 砝碼被腐蝕; (2) 天平兩臂不等長; (3) 容量瓶和吸管不配套; (4) 重量分析中雜質被共沉淀; (5) 天平稱量時最后一位讀數估計不準; (6) 以含量為99%的鄰苯二甲酸氫鉀作基準物標定堿溶液; 答: (1)儀器誤差;換另一套砝碼或校正砝碼 (2)儀器誤差;校正儀器或更換另一臺等臂天平 (3)儀器誤差;換配套的容量瓶和吸管 (4)方法誤差;改進方法;除雜質再分析;提純試劑 (5)隨機誤差; (6)試劑誤差;提純試劑或采用純度大于99.9%的基準物 5. 某鐵礦石中含鐵39.16%,若甲分析結果為39.12%,39.15%和39.18%,乙分析得39.19%,39.24%,39.28%, 試比較甲乙兩人分析結果的準確度和精密度. 解: 同理可知: ; ; 由以上數據可知甲的準確度和精密度較乙的要高。 習題 3. 某礦石中鎢的質量分數(%)測定結果為:20.39,20.41,20.43.計算標準偏差s及置信度為95%時的置信區(qū)間. 解: 查表知:置信度為95%,n=3時,t=4.303,因此: μ=( 5. 用Q檢驗法,判斷下列數據中,有無舍去?置信度選為90%. (2) 6.400, 6.416, 6.222, 6.408 解:排列:6.222<6.400<6.408<6.416 可疑值為:6.222 查表n=4, Q0.90= 0.76 因Q計算>Q0.90故6.222應舍去 6. 測定試樣中P2O5質量分數(%),數據如下: 8.44,8.32,8.45,8.52,8..69,8.38 用Grubbs法及Q檢驗法對可疑數據決定取舍,求平均值、平均偏差、標準偏差s和置信度選90%及99%的平均值的置信范圍。 解:將所給的數據由小到大排列得:8.32<8.38<8.44<8.45<8.52<8.69 可見,數據8.69可疑 又因為,平均值=8.47% 平均偏差=0.095% 標準偏差s=%=0.13% 所以, ==1.69 ==0.46 由表2-2,2-4可得: 當置信度為90%,n=6時,t=2.015,<, 當置信度為99%,n=6時,t=4.032,< ,< 所以,8.69不需舍去。 當置信度為90%時,置信范圍= =8.47%=8.47%0.11% 當置信度為99%時,置信范圍 = =8.47%=8.47%0.21% 11、按有效數字運算規(guī)則,計算下列各式。 1) 2.187*0.854+9.6*10-5-0.0326*0.00814 解:原式求得=1.86752 修約可得原式=1.868(一步步寫出?。? 2) 51.38/(8.709*0.09460) 解:=51.38/0.8239=62.36 3) 9.827*50.62/(0.005164*136.6) 解:=497.4/0.7054=705.1 4) 解:=??(一步步寫出?。?10-5=1.7*10-5 P41 第三章 滴定分析 1、 已知濃硝酸的相對密度1.42,其中含HNO3約為70%,求其濃度.如欲配制1L 0.25molL-1HNO3溶液, 應取這種濃硝酸多少毫升? 解: 4. 假如有一鄰苯二甲酸氫鉀試樣, 其中鄰苯二甲酸氫鉀含量約為90%, 余下為不與堿作用的雜質。今用酸堿滴定法測定其含量,若采用濃度為1.000molL-1的NaOH標準溶液滴定之,欲控制滴定時堿溶液體積在25mL左右,則: (1)需稱取上述試樣多少克? (2)以濃度為0.0100molL-1的堿溶液代替1.000molL-1的堿溶液滴定,重復上述計算. (3)通過上述(1)(2)計算結果,說明為什么在滴定分析中通常采用的滴定劑濃度為0.1~0.2molL-1? 解:滴定反應式為:KHC8H4O4+OH-=KC8H4O4-+H2O ∴ nNaOH=nKHC8H4O4 (1)mKHC8H4O4=nKHC8H4O4MKHC8H4O4/ω=nNaOHMKHC8H4O4/ω =1.000molL-1*25mL*204.22gmol-1/90% =5.7g (2)m2=cNaOHVNaOHMKHC8H4O4/ω =0.0100molL-1*25mL*10-3*204.22gmol-1/90% =0.057g (3)通過以上計算說明如果滴定劑濃度在0.1~0.2molL-1,稱取的試樣量≥0.2 g, 可以減少稱量誤差,提高測定的準確度。 8、 計算0.01135molL-1HCl溶液對CaO的滴定度. 解:此反應為:2HCl+CaO=CaCl2+H2O 9、 已知高錳酸鉀溶液的濃度為TCaCO3/KMnO4=0.005005gmL-1,求此高錳酸鉀溶液 的濃度及它對鐵的滴定度. 解: 用KMnO4法滴定CaCO3經過以下幾個反應: CaCO3+H2C2O4=CaC2O4+H2O+CO2 CaC2O4+H+=Ca2++HC2O4- 5C2O4-+2MnO4-+16H+=2c+10CO2+8H2O 所以:nCa=5/2*nKMnO4 5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++4H2O+Mn2+ nFe=5nKMnO4 12、分析不純CaCO3(其中不含干擾物質)時,稱取試樣0.3000g,加入濃度為0.2500mol/L的HCl標準溶液25.00mL。煮沸除去CO2,用濃度為0.2012mol/L的NaOH溶液返滴過量酸,消耗了5.84mL。計算試樣CaCO3的質量分數?!? 解: HCl+NaOH=NaCl+H2O VHCl=CNaOHVNaOH/CHCl=(0.2012mol/L5.84mL)/0.2500mol/L =4.70mL 故與CaCO3反應消耗的為(25.00-4.70)mL CaCO3+2HCl=CaCl+CO2↑+H2O nCaCO3=1/2 nHCl WCaCO3 = nCaCO3*MCaCO3/ms=1/2(nHClMCaCO3/ms) = 1/2(CHClVHClMCaCO3/ms) = 1/20.2500mol/L0.00203L100g/mol0.3g100% = 84.58% P62 第四章 酸堿滴定法 思考題4-1 7.寫出下列物質在水溶液中的質子條件: (1)NH3 (2)NaHCO3 (3)Na2CO3 解:(1)[H+]+[NH4+]=[OH-] (2)[H+]+[H2CO3]=[OH-]+[CO32-] (3)[H+]+[HCO32-]+2[H2CO3]=[OH-] 8. 寫出下列物質在水溶液中的質子條件: (1)NH4HCO3 (2)(NH4)2HPO4 (3)NH4H2PO4 解:(1)[H+]+[H2CO3]=[CO32-]+[NH3]+[OH-] (2)[H+]+[H2PO4-]+2[H3PO4]=[OH-]+[PO43-]+[NH3] (3)[H+]+[H3PO4]=[OH-]+[HPO42-]+[NH3]+2[PO43-] P63 習題4-1 3.已知琥珀酸(CH2COOH)2(以H2A表示)的pKa1=4.19, pKa2=5.57,試計算在pH 4.88和5.0時H2A、HA—和A2-的分布系數為d1、d2和d0,若該酸的總濃度為0.01molL-1pH=4.88時的三種形式的平衡濃度。 解:當pH=4.88時 d2=[H+]2/([H+]2+K a1[H+]+ Ka1Ka2 ) =(10-4.88 )2/[(10-4.88 )2+10-4.1910-4.88+10-4.19 x10-5.57] =0.145 ∴[H2A]= d2C=0.1450.01 molL-1 =1.4510-3 molL-1 d1 = Ka1[H+]/([H+]2+Ka1[H+]+ Ka1Ka2 ) =(10-4.1910-4.88)/ [(10-4.88 )2+10-4.19 10-4.88 +10-4.19 x10-5.57] =0.710 ∴[HA—]= d1C=0.7100.01 molL-1 = 7.1010-3 molL-1 d0 = (Ka1Ka2)/([H +]2+K a1[H+]+ Ka1Ka2 ) =(10-4.19 x10-5.57)/ [(10-4.88 )2+10-4.19 10-4.88 +10-4.19 x10-5.57] =0.145 ∴[A2-]=d0C=0.1450.01 molL-1 =1.4510-3 molL-1 當pH=5.0時,同理可得: d2=0.109 d1=0.702 d0=0.189 5、已知HAc的pKa=4.74,NH3H2O的pKb=4.74。試計算下列各溶液的pH: (3)0.15溶液, (4)0.15NaAc溶液 解:(3)對于0.15溶液,pKa=14-4.74=9.26 CKa=>>10Kw,c/Ka=0.15/>>105 所以采用最簡式計算:[]== 故pH=-lg[]=5.04 (4)對于0.15NaOAc溶液,pKb=pKw-pKa=14-4.74=9.26 CKa=>>10Kw,c/Ka=0.15/>>105 所以采用最簡式計算:[]=== 故[]==,pH=-lg[]=8.96 8.計算下列溶液的pH:(1)0.1mol/LNaHPO (2) 對于0.1mol/LNaHPO溶液 解:查表得HPO的pK=2.12, pK=7.20, pK=12.36 NaHPO和 KHPO 屬兩性物質,其酸性和堿性都比較弱, 可為平衡濃度和總濃度相等。 (1) 對于0.1mol/LNaHPO溶液 c K=0.110》10K,c/K=0.1/10=13.18>10 所以〔H〕===2.18810mol/L pH=4.66 (2) 對于0.1mol/LNaHPO溶液 c K=0.0510=2.1810≈K, c/ K=0.05/10》10 所以HO離解的〔H〕項不可忽略,即K不能忽略。 〔H〕==2.0010 pH=9.70 14、欲配制pH=10.0的緩沖溶液1L。用了16.0mol/L氨水420mL需加NH4Cl多小克? 解: 查表得:NH3的PKb=4.74;Cb=6.72mol/L [OH-]=(Cb/Ca)Ka=6.72/Ca10-4.74=10-4 Ca=1.22 mol/L 所以m(NH4Cl)= CaVm=1.22 135 =65.4g 因為Ca>>[H+]- [OH-] Cb>>[OH-]-[H+] 所以采用最簡式計算是允許的. 答:需加65.4g NH4CL固體。 15、欲配制500 mL pH=5.0的緩沖溶液,用了6 mol/L HAc 34 mL,需要NaAc3H2O多少克? 解:查表知HAc的pKa=1.810-5 pH=5.0即[H+]=10-5 mol/L c(HAc)==0.41 mol/L ∵Ka= ∴[Ac-]== =0.74 mol/L ∴mNaAc3H2O=136.10.741.5 =50.5 g P84 第四章 酸堿滴定法 習題4-2 1、用0.01000 molL-1 HNO3溶液滴定20.00mL 0.01000 molL-1 NaOH 溶液時,化學計量點pH為多少?化學計量點附近的滴定突躍為多少?應選用何種指示劑指示終點? 解:由題目已知C(HNO3)=0.01000 molL-1 C(NaOH)= 0.01000 molL-1 化學計量點時NaOH全部中和,pH=7.00,滴定突躍是化學計量點前后0.1%范圍內pH的急劇變化 故滴定突躍前,加入HNO3溶液19.98mL此時溶液中OH-的濃度為 C(OH-)=10-6 pH=8.70 滴定突躍后,加入HNO3溶液19.98mL此時溶液中H+的濃度為 [H+]== 10-6 pH=5.30 所以滴定突躍的pH值范圍為8.70~5.30,應選擇在此范圍內變色的指示劑,如溴百里酚藍,中性紅等 2、某弱酸的pKa=9.21,現(xiàn)有其共軛堿NaA溶液20.00 mL,濃度為0.1000 ,當用0.01000 HCl溶液滴定時,化學計量點的pH為多少?化學計量點附近的滴定突躍為多少?應選用何種指示劑指示終點? 解:酸的pKa=9.21,則Ka=6.210-10 Kb=Kw/Ka=1.610-5 CKb=1.610-6>10-8能滴定 化學計量點時生成HA[H+]= pH=-1/2lg3.1310-11=5.26 化學計量點附近的滴定突躍,滴定劑鹽酸的量為19.98mL時,溶液中有生成的HA和剩余的NaA組成緩沖溶液 C(HA)= C(NaA)= pH=pKa- lg(CHA / CNaA)=9.21- 3.0 = 6.21 當過量0.02mL時 [H+]==4.9910-5 pH=4.30,突躍范圍為6.21~4.30,應選甲基紅 P97 思考題4-3 3、標定NaOH 溶液時,若采用: (1)部分風化的H2C2O42H2O (2)含有少量中性雜質的H2C2O42H2O 則標定所得濃度偏高,偏低還是準確?為什么? 解: (1)因為H2C2O42H2O部分風化,滴定時VNaOH會偏高 根據C(NaOH)= 所以標定所得濃度偏低 (2)因為H2C2O42H2O中含有少量中性雜質,滴定時VNaOH會偏低 根據C(NaOH)= 所以標定所得濃度偏高 4 用下列物質標定HCl溶液濃度: (1)在110℃烘過的Na2CO3 (2)相對濕度為30%的容器中保存的硼砂 解: (1)無水Na2CO3易吸收空氣中的水分,應在270~300℃干燥,而在110℃烘過的Na2CO3還有水分 根據 C(HCl)= 所以標定所得濃度偏低 (2)因為硼砂含有結晶水,在空氣中相對濕度小于39%時,會風化失水 在相對濕度為30%的容器中保存過的硼砂 根據 C(HCl)= 所以標定所得濃度偏低 6 、今欲分別測定下列混合物中的各個組分,試擬出測定方案(包括主要步驟,標準溶液,指示劑和含量計算式,以g/mL表示) (1)H3BO3+硼砂 (2) HCl+NH4Cl 解:(1) ①取VmL H3BO3+ Na2B4O7 的混合液于250mL的錐形瓶中并加入1~2滴甲基紅指示劑 ②以0.10HCl標準溶液滴定至溶液由紅色變?yōu)辄S色為第一終點,記下讀數V1 ③再往混合液中加入甘油,并加入1~2滴酚酞指示劑, 以0.10NaOH標準溶液滴定至溶液由無色變?yōu)槲⒓t色為第二終點,記下讀數V2 2H+ + B4O7 + 5H2O = 4 H3BO3 ρNa2B4O7 (g/mL)= ρH3BO3 (g/mL)= (2)①取VmLHCl+NH4Cl的混合液于250mL的錐形瓶中并加入1~2滴甲基紅指示劑 ②以0.10NaOH標準溶液滴定至溶液由紅色變?yōu)辄S色為第一終點,記下讀數V1 ③再往混合液中加入甲醛,并加入1~2滴酚酞指示劑,以0.10NaOH標準溶液滴定至溶液由無色變?yōu)槲⒓t色為第一終點,記下讀數V2 ρHCl(g/mL)= ρNH4Cl (g/mL)= 習題4-3 15 、稱取混合堿試樣0.9476g,加酚酞指示劑,用0.2785 molL-1 HCl溶液滴定至終點,計耗去酸溶液34.12mL,再加甲基橙指示劑,滴定至終點,又耗去酸23.66mL,求試樣中各組分的質量分數 解:涉及的反應有:以酚酞為指示劑時, OH- + H+ =H2O CO32- + H+ = HCO3- 以甲基紅為指示劑時 , HCO3- + H+ = CO2 + H2O 據題意可知, 以酚酞為指示劑時消耗的鹽酸體積少于以甲基紅為指示劑消耗的鹽酸體積,故混合堿的成分為NaCO3和NaOH ω(NaOH)= ω(NaCO3)= 16 、稱取混合堿試樣0.6524g,以酚酞為指示劑,用0.1992molL-1 HCl標準溶液滴定至終點,用去酸溶液21.76mL,再加甲基橙指示劑,滴定至終點, 又耗去酸27.15mL,求試樣中各組分的質量分數 解:由于以甲基紅為指示劑時消耗的鹽酸體積大于以酚酞為指示劑時消耗的鹽酸體積即V1=21.76mL- 配套講稿:
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