分析化学课后答案武汉大学第五版 上册 完整版.docx
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分析化学课后答案武汉大学第五版上册完整版
第1章分析化学概论
1.称取纯金属锌,溶于HCl后,定量转移并稀释到250mL容量瓶中,定容,摇匀。
计算Zn2+溶液的浓度。
解:
2.有L的H2SO4溶液480mL,现欲使其浓度增至L。
问应加入LH2SO4的溶液多少毫升?
解:
4.要求在滴定时消耗LNaOH溶液25~30mL。
问应称取基准试剂邻苯二甲酸氢钾(KHC8H4O4)多少克?
如果改用做基准物质,又应称取多少克?
解:
应称取邻苯二甲酸氢钾~
应称取~
6.含S有机试样,在氧气中燃烧,使S氧化为SO2,用预中和过的H2O2将SO2吸收,全部转化为H2SO4,以LKOH标准溶液滴定至化学计量点,消耗。
求试样中S的质量分数。
解:
8.不纯CaCO3试样中不含干扰测定的组分。
加入溶解,煮沸除去CO2,用LNaOH溶液反滴定过量酸,消耗,计算试样中CaCO3的质量分数。
解:
9今含有MgSO4·7H2O纯试剂一瓶,设不含其他杂质,但有部分失水变为MgSO4·6H2O,测定其中Mg含量后,全部按MgSO4·7H2O计算,得质量分数为%。
试计算试剂中MgSO4·6H2O的质量分数。
解:
设MgSO4·6H2O质量分数
xMgSO4·7H2O为1-
x
%=1-
x+
x×
x=
=
=
若考虑反应,设含MgSO4·7H2O为n1mol
MgSO4·6H2O为n2mol
样本质量为100g。
n=n1+n2
=
+
=100
18n1=
=
m(MgSO4·6H2O)=n
MMgSO
·6H
O=
=
=
10.不纯,将其置于氧气流中灼烧,产生的SO2通入FeCl3溶液中,使Fe3+还原至Fe2+,然后用LKMnO4标准溶液滴定Fe2+,消耗溶液。
计算试样中Sb2S3的质量分数。
若以Sb计,质量分数又为多少?
解:
12.用纯As2O3标定KMnO4溶液的浓度。
若2gAs2O3在酸性溶液中恰好与mLKMnO4反应。
求该KMnO4溶液的浓度。
解:
故
14.H2C2O4作为还原剂。
可与KMnO4反应如下:
其两个质子也可被NaOH标准溶液滴定。
分别计算·L-1NaOH和mol·L-1KMnO4溶液与500mgH2C2O4完全反应所消耗的体积(mL)。
解:
16.含K2Cr2O7·L-1的标准溶液。
求其浓度以及对于Fe3O4(M=·mol-1)的滴定度(mg/mL)。
解:
18.按国家标准规定,化学试剂FeSO4·7H2O(M=·mol-1)的含量:
~%为一级();%~%为二级();%~%为三级()。
现以KMnO4法测定,称取试样,在酸性介质中用mol·L-1KMnO4溶液滴定,至终点时消耗。
计算此产品中FeSO4·7H2O的质量分数,并判断此产品符合哪一级化学试剂标准。
解:
故为一级化学试剂。
20.CN-可用EDTA间接滴定法测定。
已知一定量过量的Ni2+与CN-反应生成Ni(CN),过量的Ni2+以EDTA标准溶液滴定,Ni(CN)并不发生反应。
取含CN-的试液,加入含过量Ni2+的标准溶液以形成Ni(CN),过量的Ni2+需与mol·L-1EDTA完全反应。
已知mol·L-1EDTA与上述Ni2+标准溶液完全反应。
计算含CN-试液中CN-的物质的量浓度。
解:
第2章分析试样的采集与制备
1.某种物料,如各个采样单元间标准偏差的估计值为%,允许的误差为%,测定8次,置信水平选定为90%,则采样单元数应为多少?
解:
f=7P=90%查表可知t=
2.某物料取得8份试样,经分别处理后测得其中硫酸钙量分别为%、%、%、%、%、%、%、%,求各个采样单元间的标准偏差.如果允许的误差为%,置信水平选定为95%,则在分析同样的物料时,应选取多少个采样单元?
解:
f=7P=85%查表可知t=
4.已知铅锌矿的K值为,若矿石的最大颗粒直径为30mm,问最少应采取试样多少千克才有代表性?
解:
5.采取锰矿试样15kg,经粉碎后矿石的最大颗粒直径为2mm,设K值为,问可缩分至多少克?
解:
设缩分n次,则
解得,所以n=3
m=
第3章分析化学中的误差与数据处理
1.根据有效数字运算规则,计算下列算式:
(1)+
(3)
(4) pH=,求[H+]=?
解:
a.原式=+ b.原式=××21×=
c.原式=
d.[H+]==(mol/L)
3.设某痕量组分按下式计算分析结果:
,A为测量值,C为空白值,m为试样质量。
已知
sA=sC=,sm=,A=,C=,m=,求sx。
解:
且故
5.反复称量一个质量为的物体,若标准偏差为,那么测得值为的概率为多少?
解:
由
故有
即
查表得P=%
7.要使在置信度为95%时平均值的置信区间不超过±s,问至少应平行测定几次?
解:
查表,得:
9.测定黄铁矿中硫的质量分数,六次测定结果分别为%,%,%,%,%,%,计算置信水平95%时总体平均值的置信区间。
解:
=%
置信度为95%时:
11.下列两组实验数据的精密度有无显著性差异(置信度90%)?
A:
,,,,,
B:
,,,,,
解:
a.
故
b.
故
所以 查表得>
13.用两种不同分析方法对矿石中铁的质量分数进行分析,得到两组数据如下:
s n
方法1 % % 11
方法2 % % 11
a.置信度为90%时,两组数据的标准偏差是否存在显著性差异?
b.在置信度分别为90%,95%及99%时,两组分析结果的平均值是否存在显著性差异?
解:
(a)=,=
F== 所以两组数据的标准偏差无显著性差异。 (b)由=得,=,= s====% t=== 查表得: 当置信度为90%时,=> 查表得: 当置信度为95%时,=> 查表得: 当置信度为99%时,=> 所以两组分析结果的平均值不存在显著性差异。 15.实验室有两瓶NaCl试剂,标签上未标明出厂批号,为了判断这两瓶试剂含Cl-1的质量分数是否有显著性差异,某人用莫尔法对它们进行测定,结果如下: A瓶 %,%,%,% B瓶 %,%,%,% 问置信度为90%时,两瓶试剂含Cl-1的质量分数是否有显著性差异? 解: 用F检验法: ==%,== ==%,= = F==,查表得F表=> 因此没有差异。 用t检验法: S== 所以t== 而查表得t表=< 所以存在显著性差异。 17.为提高光度法测定微量Pd的灵敏度,改用一种新的显色剂。 设同一溶液,用原显色剂及新显色剂各测定4次,所得吸光度分别为,,,及,,,。 判断新显色剂测定Pd的灵敏度是否有显著提高? (置信度95%) 解: 用F检验法: ==,,== ==, == F== 查表得F表=>,因此没有显著性差异。 用t检验法: S== 所以t== 而查表得t表=< 所以存在显著性差异。 21.某荧光物质的含量()及其荧光相对强度(y)的关系如下: 含量/g 荧光相对强度y a.列出一元线性回归方程 b.求出相关系数并评价y与x间的相关关系。 解: 由题意可得,=,=, =, =,=, 所以b===, =所以一元回归方程为: y=+ (b)因为= 比较接近于1,所以y与x的线性关系很好。 第5章酸碱平衡和酸碱滴定法 1.写出下列溶液的质子条件式。 a.c1mol·L-lNH3+c2mol·L-lNH4Cl; c.c1mol·L-l)H3PO4+c2mol·L-lHCOOH; 解: a.对于共轭体系,由于构成了缓冲溶液,所以可以将其视为由强酸(HCl和弱碱(NH3)反应而来,所以参考水准选为HCl,NH3和H2O 质子条件式为: [H+]+[NH4+]=[Cl-]+[OH-] 或[H+]+[NH4+]=c2+[OH-] c.直接取参考水平: H3PO4 ,HCOOH,H2O 质子条件式: [H+]=[H2PO4-]+2[HPO42-]+3[PO43-]+[HCOO-]+[OH-] 3.计算下列各溶液的pH。 a.mol·L-lNaAc; c.mol·L-lNH4CN; e.mol·L-l氨基乙酸; g.mol·L-lH2O2液; i.mol·L-lHCI和mol·L-l氯乙酸钠(ClCH2COONa)混合溶液。 解: a.对于醋酸而言,Kb=Kw/Ka= 10-10 应为cKb= 10-10 510-2= 10-11>10Kw c/Kb>100 故使用最简式; [OH-]= = 10-6 pH=14–pOH= c.NH4+ Ka’= 10-10 HCN Ka=. 10-10 cKa’>10Kw c>10Ka 由近似公式可以得到: [H+]= = = 10-10 pH=10–= e.氨基乙酸一端羧基显酸性,一端氨基显碱性,Ka1= 10-3,Ka2= 10-10 c/Ka2>100 且c>10Ka1 所以[H+]= = = 10-6 pH== g.对于双氧水而言,Ka= 10-12 cKa<10Kw c/Ka>100 所以可以计算氢离子浓度 [H+]= = = 10-7 pH=7–= i.由于ClCH2COONa+HCl=ClCH2COOH+NaCl 所以原溶液可以看成L的ClCH2COOH和LHCl的混合溶液设有xmol/L的ClCH2COOH发生离解,则 ClCH2COOH ClCH2COO-+H+ x +x 所以有 =Ka= 10-3 解得x= 10-3mol/L 那么[H+]=L pH=-log[H+]= 5.某混合溶液含有mol·L-lHCl、×10-4mol·L-lNaHSO4和×10-6mol·L-lHAc。 a.计算此混合溶液的pH。 b.加入等体积mol·L-lNaOH溶液后,溶液的pH。 解: a.HSO4-Ka2=×10-2 HAcKa=×10-5 均为弱酸,且浓度远低于HCl的浓度,所以此体系中的HSO4-和HAc在计算pH值时刻忽略。 故pH=。 b.加入等体积LNaOH溶液,HCl被中和,体系变为HSO4-和HAc的混酸体系, 忽略KW及KHA[HA], [H+]2=(CHSO4--[H+]) 解得[H+]=×10-5 故pH= 7.已知Cr3+的一级水解反应常数为,若只考虑一级水解,则mol·L-lCr(ClO4)3的pH为多少? 此时溶液中Cr(OH)2+的分布分数是多大? 解: 1) mol/L 故pH= 2) 9.今用某弱酸HB及其盐配制缓冲溶液,其中HB的浓度为mol·L-l。 于100mL该缓冲溶液中加入200mgNaOH(忽略溶液体积的变化),所得溶液的pH为。 问原来所配制的缓冲溶液的pH为多少? (已知HB的) 解: (mol/L) 已知pKa=,pH= 设原缓冲溶液中盐的浓度为xmol/L,故 得x= 则原缓冲溶液pH= 11.配制氨基乙酸总浓度为mol·L-l的缓冲溶液(pH=100mL,需氨基乙酸多少克? 还需加多少毫升1mol·L-l酸或碱,所得溶液的缓冲容量为多大? 解: 设酸以HA表示,pKa1= pKa2= 1)需HA质量m=×100××=(g) 2)因为氨基乙酸及质子化氨基乙酸构成缓冲溶液,设pH=2时,质子化氨基乙酸浓度为xmol/L,则 即,解得x= 生成L的质子化氨基乙酸,需加酸为×100= 19.用滴定至。 计算终点误差。 解: 时 22.用滴定羟胺盐酸盐()和的混合溶液。 问化学计量点时溶液的为多少? 在化学计量点有百分之几的参加了反应? 解: (1)已知 时,产物为和 (2)时, 参加反应的百分数为: 25.称取钢样,溶解后,将其中的磷沉淀为磷钼酸铵。 用溶解沉淀,过量的用返滴定至酚酞刚好褪色,耗去。 计算钢中和的质量分数。 解: 过量 用于滴定磷钼酸铵的 含P物质的量为: 28.标定甲醇钠溶液时,称取苯甲酸,消耗甲醇钠溶液,求甲醇钠的浓度。 解: ,令其浓度为 第7章氧化还原滴定法 1.解: 查表得: lgK(NH3)= E=EθZn2+/Zn+[Zn2+]/2 =+([Zn(NH3)42+]/K[(NH3)]4)/2 = 3.解: EHg22+/Hg=EθHg22+/Hg+*[Hg2+] =+*(Ksp/[Cl-]2) EθHg22+/Hg=+= EHg22+/Hg=+*(1/[Cl-]2)= 5.解: EMnO4-/Mn2+=Eθ′MnO4-/Mn2++*lg([MnO4-]/[Mn2+])/5 当还原一半时: [MnO4-]=[Mn2+]故EMnO4-/Mn2+=Eθ′MnO4-/Mn2+= [Cr2O72-]=L [Cr3+]=2*=L ECr2O72-/Cr3+=Eθ′Cr2O72-/Cr3++6*lg([Cr2O72-]/[Cr3+])= 7.解: Cu+2Ag+=Cu2++2Ag lgK=()*2/= K==[Cu2+]/[Ag+]2 表明达到平衡时Ag+几乎被还原, 因此=[Ag+]/2=2=L [Ag+]=([Cu2+]/K)=*10-9mol/L 9.解: 2S2O32-+I-3=3I-+S4O62- (a)当滴定系数为时, [I3-]=故由Nernst方程得: E=EI3-/2*= (b)当滴定分数为时,由不对称的氧化还原反应得: EI-3/I-=+lg[I-3]/[I-]3 (1) ES4O62/-S2O32-=+lg[S4O62-]/[S2O32]2 (2) (1)*4+ (2)*2得: 6Esp=+lg[I-3]2[S4O62-]/[I-]6[S2O32-]2 由于此时[S4O62-]=2[I-3],计算得[S4O62-]=L [I-]=L, 代入上式Esp==6*lg[S4O62-]/4[I-]6= (c)当滴定分数为,E=ES4O62/-S2O32-=+lg[S4O62-]/[S2O32]2 此时[S4O62-]=*100=L [S2O32-]=*=L 故E=+2= 11.解: Ce4+Fe2+=Ce3++Fe3+ 终点时CCe3+=l,Fe2+=l. 所以CCe4=CCe3+*10 CFe2+=CFe3+*10得Et=**10-6)/+*10-6)*100%=% 13.解: Ce4++Fe2+=Ce3++Fe2+ 在H2SO4介质中,终点时Eep=, Esp=+/2=, E=E= 在H2SO4+H3PO4介质中, Fe3+=1+*=5*=,Fe2+=1+*= EFe3+/Fe2+=++= Esp=+/2= E=E=, 由林邦误差公式: Et= 15.解: 5VO2++MnO4-+6H2O=5VO3-+Mn2++12H+ 4Mn2++MnO4-+8H+=5Mn3++4H2O 5V MnO4-,4Mn4Mn2+ MnO4- (V)=5****1000*100%=% (Mn)=(4** 17.解: PbO2+H2C2O2+2H+=Pb2++2CO2+2H2O,PbO+2H+=Pb2++H2O, 2MnO4-+5C2O42-+6H+=2Mn2++10CO2+8H2O 5PbO25PbO5C2O42-2MnO4-, 设试样中PbO2为x克,PbO为y克。 则 20*=**5/2+2*1000x/M(PbO2)+1000y/M(PbO) *=2*1000x/5M(PbO2)+2*1000y/5M(PbO) 解得x=,y= 故 (PbO2)=*100%=%, (PbO)=*100%=%. 19.解: 由化学反应: IO3-+5I-+6H+=3I2+3H2O,I2+S2O32-=2I-+S4O62- 得1KIO35I-3I26Na2S2O3 cKI*=5**得 cKI=L 21.解: 由3NO2+H2O=2HNO3+NO,及氮守恒得 3NH4+3NH33NO22HNO32NaOH, (NH3)=*+3*M(NH3)/*1000*2)*100%=% 23.解: 由此歧化反应的电子守恒得: 3/2Mn2+ MnO4- (Mn)=**3/2*M(Mn)/*100%=% 25.解: 由氧化还原反应电子守恒得: 6Fe2+Cr2O72-, mCr=2*M(Cr)M[Fe(NH4)(SO4)26H2O]-6**/6=*10-2 V=m,V=Shh=*10-5 28.解: 故 31.解: 由关系式得: 34.解: a、sul的分子结构式为 b、 c、 d、由关系式 和得: 故该试样为不合格产品。 第8章 沉淀滴定法和滴定分析小结 2.解: 试样中Cl-的总量即为消耗Ag+的量 n(Cl-)=n(Ag+)=×=×10-3(mol) 设试样中BaCl2的质量为x,则有 2x/+–x)/=×10-3 解得x=(g) 即,试样中的BaCl2的质量为 4.解: 设试样中K2O的质量为x,Na2O的质量为y 2×[x/M(K2O)]×M(KCl)+2×[y/M(Na2O)]×M(NaCl)= (1) 2×[x/M(K2O)]×M(AgCl)+2×[y/M(Na2O)]×M(AgCl)=0.2513 (2) 由 (1) (2)解得 X= y= K2O%=×100%=% Na2O%=×100%=% 6.解: 反应关系为1As~1Ag3AsO4~3Ag+~3NH4SCN As%=[××10-3×M(As)]/[3×]×100% =% 8.解: 设该铁的氧化物的分子式为FexOy 则+= = ∴x= y= ∴y/x===3: 2 即该铁的氧化物的分子式为Fe2O3 第9章 重量分析法 1.解: S0=[CaSO4]=β[Ca2+][SO42-]=β×Ksp=200××10-6=×10-3mol/L 非离解形式Ca2+的百分数为 3.解: (1) (2) 5.解: , 7.解: 在同一溶液中,只有一种浓度 9.解: 11.解: KSP=×10-17=[Ag+][I-]= s=×10-5 13.解: 混合后, 剩余的= 100mL纯水洗涤时损失的: 100洗涤时 16.解: (1) (2) (3) 19.解: 主要状态可由数值得 22.解: (1) (2) (3) (4) 25.解: 设CaC2O4为,MgC2O4= 28.解: 31.解: 设为 34.解: AgCl: =(mol·L-1) cNH3=3/2=(mol·L-1) [Ag+]原==(mol·L-1) [I-]原==(mol·L-1) 设混合后[Ag+]=x/mol·L-1 Ag+ + 2NH3 Ag(NH3)2+ x × ≈ ≈ =ß2= x=×10-10 [Ag+][I-]=××=×10-12> 有AgI沉淀生成。 第10章吸光光度法 2.解: A=-lgT=Kbc 当
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