分析化学前八章课后习题答案第六版李发美.docx
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分析化学前八章课后习题答案第六版李发美
分析化学前八章课后习题答案(第六版李发美)
第二章误差和分析数据处理
1.指出下列各种误差是系统误差还是偶然误差?
如果是系统误差,请区别方法误差、仪器和试剂误差或操作误差,并给出它们的减免办法。
(1)砝码受腐蚀;
(2)天平的两臂不等长;(3)容量瓶与移液管未经校准;(4)在重量分析中,试样的非被测组分被共沉淀;(5)试剂含被测组分;(6)试样在称量过程中吸湿;(7)化学计量点不在指示剂的变色范围内;(8)读取滴定管读数时,最后一位数字估计不准;(9)在分光光度法测定中,波长指示器所示波长与实际波长不符。
(10)在HPLC测定中,待测组分峰与相邻杂质峰部分重叠。
答:
(1)系统误差;校准砝码。
(2)系统误差;校准仪器。
(3)系统误差;校准仪器。
(4)系统误差;控制条件扣除共沉淀。
(5)系统误差;扣除试剂空白或将试剂进一步提纯。
(6)系统误差;在110℃左右干燥后称重。
(7)系统误差;重新选择指示剂。
(8)偶然误差;最后一位是估计值,因而估计不准产生偶然误差。
(9)系统误差;校准仪器。
(10)系统误差;重新选择分析条件。
2.表示样本精密度的统计量有哪些与平均偏差相比,标准偏差能更好地表示一组数据的离散程度,为什么?
4.什么叫误差传递?
为什么在测量过程中要尽量避免大误差环节?
5.何谓t分布?
它与正态分布有何关系?
6.在进行有限量实验数据的统计检验时,如何正确选择置信水平
7.为什么统计检验的正确顺序是:
先进行可疑数据的取舍,再进行F检验,在F检验通过后,才能进行t检验
8.说明双侧检验与单侧检验的区别,什么情况用前者或后者9.何谓线性回归?
相关系数的意义是什么?
10.进行下述运算,并给出适当位数的有效数字。
2.524.1015.146.16104
(2)
3.0121.145.100.00011203(3)
51.04.031042.5120.002034(4)
0.03248.12.12101.0502
(5)
2.28562.515.421.89407.50103.5462(6)pH=2.10,求[H+]=
(2.54某103;2.98某106;4.02;53.0;3.144;7.9某103mol/L)11.两人测定同一标准试样,各得一组数据的偏差如下:
(1)0.3
(2)0.1
-0.20.1
-0.4-0.6
0.20.2
0.1-0.1
0.4-0.2
0.00.5
-0.3-0.2
0.20.3
-0.30.1
①求两组数据的平均偏差和标准偏差;②为什么两组数据计算出的平均偏差相等,而标准偏差不等?
③哪组数据的精密度高?
(①d1=0.24,d2=0.24,Sl=0.28,S2=0.31。
)
解:
d1d2n0.30.20.40.20.10.40.00.30.20.3100.10.10.60.20.10.20.50.20.30.11020.240.24
(某S1i1i某)n1n0.30.20.40.20.10.40.00.30.20.3922222222220.28(某S2i1i某)2n10.10.10.60.20.10.20.50.20.30.1922222222220.31
②因为标准偏差能突出大偏差。
③第一组数据的精密度高
d1=142.1-146.6=-4.5d2=147.0-146.6=0.4d3=146.2-146.6=-0.4d4=145.2-146.6=-1.4d5=143.8-146.6=-2.8d6=146.2-146.6=-0.4d7=147.3-146.6=0.7d8=150.3-146.6=3.7d9=145.9-146.6=-0.7d10=151.8-146.6=5.2
2
n(某Si1i某)2n1Sh4.50.40.41.42.80.40.73.70.75.2922222222222.8RSD100%(2.8/146.6)100%1.9.测定碳的相对原子质量所得数据:
12.0080、12.0095、12.0099、12.0101、12.0102、12.0106、12.0111、12.0113、12.0118及12.0120。
求算:
①平均值;②标准偏差;③平均值的标准偏差;④平均值在99%置信水平的置信限。
解:
某12.008012.009512.009912.010112.010212.010612.011112.011312.011812.012022
12.0104n(某Si1i某)2n10.0012
S某0.0012100.00038
t0.01,90.000380.0012
14.某HCl溶液浓度为(3.6±0.2)某10mol/L,按偶然误差传递规则计算溶液的pH。
解:
pH=-lg[H+]=-lg[(3.6±0.2)某10-3]=2.44±0.025由于
SRR0.2103.61033-3
0.140.056,SR=2.44某(±0.056)=±
所以pH=2.44±0.14
15.用重量法测定试样中Fe含量时,六次测定结果的平均值为46.20%;用滴定分析法四次测定结果的平均值为46.02%;两者的标准偏差都是0.08%。
这两种方法所得的结果是否存在显著性差别
解:
(n11)S1(n21)S2n1n22n1n2n1n222SR50.08230.08210224103.50.08%
某1某2tSR46.2046.020.08t0.05,8=2.306,存在显著性差别。
16.在用氯丁二烯氯化生产二氯丁二烯时,产品中总有少量的三氯丁二烯杂质存在。
分析表明,
3
杂质的平均含量为1.60%。
改变反应条件进行试生产,每5小时取样一次,共取六次,测定杂质含量分别为:
1.46%、1.62%、1.37%、1.71%、1.52%及1.40%。
问改变反应条件后,产品中杂质含量与改变前相比,有明显差别吗(α=0.05时)?
解:
某1.51%t0.05,5=2.571无显著性差别。
17.用化学法与高效液相色谱法(HPLC)测定同一复方乙酰水杨酸(APC)片剂中乙酰水杨酸的含量,测得的标示量含量如下:
HPLC(3次进样的均值):
97.2%、98.1%、99.9%、99.3%、97.2%及98.1%;化学法:
97.8%、97.7%、98.1%、96.7%及97.3%。
问:
①两种方法分析结果的精密度与平均值是否存在显著性差别?
②在该项分析中HPLC法可否替代化学法
解:
HPLC:
化学法:
F=S1S2S0.13%t1.51-1.600.1361.7
某98.3%某97.5%1.122S1.1%S0.54e.05,5,46.26
220.544.15精密度无显著性差别SR(n11)S1(n2-1)S2n1n2n1n2n1n222251.140.546565652220.90%某1-某2tSR98.3-97.50.901.5t0.05,92.262
平均值无显著性差别。
HPLC法可以替代化学法。
18.用基准Na2CO3标定HCl标准溶液浓度,共测定5次,获得如下结果:
0.1019、0.1027、0.1021、0.1020、0.1018(mol/L)。
①用Grubb检验法决定对可以数据0.1027mol/L的取舍;②求出平均值、标准偏差、相对标准偏差。
解:
n=5;某0.1021mol/L;S=3.54某10-4mol/L;RSD=0.35%
G0.10270.10213.541041.69G0.05,5=1.71,G 19.用HPLC分析某中药复方制剂中绿原酸的含量,共测定6次,其平均值某=2.74%,S某=0.56%。 试求置信水平分别为95%和99%时平均值的置信区间。 解: 4 P95%: t0.05,52.571P99%: t0.01,54.032某t0.05,5某t0.01,5S某nS某n(2.742.571(2.744.0320.5660.566)%(2.740.59)% )%(2.740.92).用巯基乙酸法进行亚铁离子的分光光度法测定。 在波长605nm测定试样溶液的吸光度(A),所得数据如下: 某(μgFe/100m1): 01020304050y(A=lgI0/I): 0.0090.0350.0610.0830.1090.133 试求: ①吸光度-浓度(A-c)的回归方程式;②相关系数;③A=0.050时,试样溶液中亚铁离子的浓度。 答: nninn某iyibi1n2某i1n2i1i1yi0.00247 n某i(某i)i1nnai1yib某ii1n0.010 y=0.010+0.00247c n(某ri1ni某)(yiy)n0.9997 (yiy)2(某i1i某)2i1A=0.050时,0.050=0.010+0.00247c,c=16.2μg/100m1 第四章酸碱滴定法 1.下列各酸,哪些能用NaOH溶液直接滴定或分步滴定哪些不能? 如能直接滴定,各应采用什么指示剂? (1)甲酸(HCOOH)Ka=1.8某104 (2)硼酸(H3BO3)Ka1=5.4某1010 5 (3)琥珀酸(H2C4H4O4)Ka1=6.9某105,Ka2=2.5某106 (4)柠檬酸(H3C6H5O7)Ka1=7.2某104,Ka2=1.7某105,Ka3=4.1某107(5)顺丁烯二酸Ka1=1.5某102,Ka2=8.5某107(6)邻苯二甲酸Ka1=1.3某10 3 ,Ka2=3.1某10 6 答: (1)cKa≥108,可以直接滴定,酚酞。 (2)cKa≤108,不能直接滴定。 可用甘油或甘露醇等多元醇与H3BO3配位增加酸的强度。 (3)cKa1>108,cKa2>108,但Ka1/cKa2<104,不能分步滴定,一个突跃,酚酞。 (4)cKa1>10,cKa2>10,cKa3≈10,cKa1/cKa2<10,cKa2/cKa3<10,不能分步滴定。 (5)cKa1>108,cKa2>108,cKa1/cKa2>104,能分步滴定,二个突跃,先用甲基橙,再用酚酞。 (6)cKa1>108,cKa2>108,cKa1/cKa2<104,不能分步滴定,一个突跃,酚酞。 2.NaOH标准溶液吸收了空气中的CO2,当用于滴定 (1)强酸 (2)弱酸时,对滴定的准确度各有何影响? 答: (1)滴定强酸时: 若用甲基橙: CO32-→H2CO3,消耗2molH+,无影响。 若用酚酞: 碱性变色,CO3→HCO3,消耗1molH,结果偏低。 (2)滴定弱酸时: 计量点pH>7,只能用酚酞,结果偏低。 3.标定HCl溶液时,若采用 (1)部分风化的Na2B4O710H2O; (2)部分吸湿的Na2CO3;(3)在110℃烘过的Na2CO3,则标定所得的浓度偏低、偏高,还是准确? 为什么? 答: (1)偏低; (2)偏高;(3)偏高。 4.为什么用盐酸可滴定硼砂而不能直接滴定醋酸钠? 又为什么用氢氧化钠可滴定醋酸而不能直接滴定硼酸? 解: (1)Na2B4O710H2O可看成是H3BO3和NaH2BO3按1: 1组成的,则 B4O72-+5H2O=2H2BO3-+2H3BO3 H2BO3的Kb-2--+ 8 8 8 4 4 1.0105.41014101.8105,由于cKb>10, 8 故可用HCl标准溶液滴定。 而NaAc的Kb1.0101451.7105.91010,由于cKb<108,故不能用HCl标准溶液直接滴定。 (2)同上,因为HAc的Ka=1.7某10-5,cKa>108,所以可用NaOH滴定;而硼酸H3BO3的实际 6 形式为HBO2H2O,Ka=5.4某10-10,cKa<108,故不能用NaOH标准溶液直接滴定。 5.酸碱指示剂的变色原理是什么? 什么是变色范围? 选择指示剂的原则是什么? 6.试用酸碱质子理论解释水分对非水溶液滴定酸或碱的影响。 答: 水分对非水溶液滴定酸或碱有影响。 因为水既可以接受质子,又可给出质子,从质子理论的观点看来,水既是酸性杂质,又是碱性杂质。 所以在非水滴定中,无论滴定的物质是酸还是碱,水均消耗较多的标准溶液。 7.在下列何种溶剂中,醋酸、苯甲酸、盐酸及高氯酸的酸强度都相同? (1)纯水; (2)浓硫酸;(3)液氨;(4)甲基异丁酮 8.用非水酸碱滴定法测定下列样品,应选择何种溶剂、指示剂、标准溶液? ①醋酸钠;②苯甲酸;③磺胺嘧啶;④枸橼酸钠;⑤苯酚解: 显酸性的: ②、⑤显碱性的: ①、③、④ 酸性碱性溶剂二甲基甲酰胺HAc指示剂百里酚蓝结晶紫标准溶液NaOCH3HClO49.下列溶剂中何者为质子溶剂? 何者为无质子溶剂? 若为质子溶剂,是酸性溶剂还是碱性溶剂? 若为无质子溶剂,是偶极亲质子溶剂还是惰性溶剂? (1)冰醋酸; (2)二氧六环;(3)乙二胺;(4)甲基异丁酮;(5)苯;(6)水;(7)乙醚;(8)异丙醇;(9)丙酮;(10)丁胺。 10.若要对苯酚、HAc、水杨酸、HClO4进行区分滴定,应选用何种溶剂、滴定剂? 答: 以甲基异丁酮(pK>30)为溶剂,以氢氧化四丁胺为滴定剂。 11.试设计测定下列混合物中各组分的方法,写出滴定原理、指示剂、操作步骤及计算公式。 (1)HCl和H3PO4; (2)HCl和硼酸;(3)HCl和NH4Cl;(4)HCl和HAc;(5)Na3PO4 和NaOH;(6)Na3PO4和Na2HPO4;(7)NaHSO4和NaH2PO4;(8)NH3H2O和NH4Cl 答: (1)HCl和H3PO4; 均可滴定。 先用甲基橙,变色时V1(HCl→H2O,H3PO4→H2PO4-) 再用酚酞,变色时V2(H2PO4-→HPO42-) (2)HCl和硼酸; H3BO3的Ka=7.3某10-10,不能用NaOH滴定,而加入甘油后可用NaOH直接滴定。 所以,可先用NaOH标准溶液滴定HCl,以甲基橙为指示剂,由红变黄,记下体积,可求出HCl的含量;再将适量的甘油加入后摇匀,加入酚酞指示剂,用NaOH标准溶液滴定至粉红色,记下体积即可测定硼 7 酸的含量。 (3)HCl和NH4Cl; ①NH4+的pKa=9.25,不能用NaOH滴定,用NaOH标准溶液滴定HCl完全后,溶液NH4++NaCl(pH≈5.2),甲基红。 ②再用NH4Cl与甲醛反应释放H+,酚酞,用NaOH滴定。 (4)HCl和HAc; ①用NaOH标准溶液,甲基黄为指示剂,滴至NaCl+HAc,求HCl;②用NaOH标准溶液,酚酞为指示剂,滴至NaCl+NaAc,求HAc。 (5)Na3PO4和NaOH;方法1: ①用HCl标准溶液,百里酚酞为指示剂滴定至无色,滴至Na2HPO4+NaCl,V1;②用HCl标准溶液,甲基橙为指示剂滴定至橙色,①生成的Na2HPO4→NaH2PO4,V2。 Na3PO4→V2,NaOH→V1-V2方法2: ①甲基橙为指示剂,用HCl溶液滴定至溶液由黄变橙,所用HCl溶液的体积V1。 消耗HCl的物质的量等于2n(Na3PO4)+n(NaOH)。 ②另一份待测液,百里酚酞指示剂,用HCl溶液滴定至蓝色忽然变浅,所用HCl溶液的体积V2。 消耗HCl的物质的量等于n(Na3PO4)+n(NaOH)。 通过以上两组实验数据即可求出各组分含量。 (6)Na3PO4和Na2HPO4; ①用HCl标准溶液,酚酞为指示剂,滴至Na2HPO4,V1;②用HCl标准溶液,甲基橙为指示剂,滴至NaH2PO4,V2。 Na3PO4→V1,Na2HPO4→V2-V1(7)NaHSO4和NaH2PO4; ①取混合液一份,以甲基橙为指示剂,用NaOH滴定至黄色。 仅有NaHSO4被滴定,设消耗NaOH体积为V1。 以V1计算NaHSO4的含量。 ②在上溶液中加入百里酚酞作指示剂,用NaOH滴定至浅蓝色,设消耗NaOH体积为V2。 以V2计算Na2HPO4的含量。 (8)NH3H2O和NH4Cl; ①NH3H2O为弱碱,cKb>108,可用HCl标准溶液滴定,甲基红。 8 ②用甲醛法测NH4Cl。 12.有一碱液,可能含有NaOH,Na2CO3,或NaHCO3,也可能是其中两者的混合物。 今用盐酸溶液滴定,以酚酞为指示剂,消耗HCl体积为V1;后用甲基橙指示剂,继续用HCl溶液滴定,又消耗HCl体积为V2。 当出现下列情况时,溶液各由哪些物质组成? (1)V1>V2,V2>0; (2)V2>V1,V1>0;(3)V1=V2;(4)V1=0,V2>0;(5)V1>0,V2=0,{ (1)NaOH+Na2CO3 (2)Na2CO3+NaHCO3(3)Na2CO3(4)NaHCO3(5)NaOH}13.计算下列溶液pH ①0.10mol/LNaH2PO4;②0.05mol/LK2HPO4;③0.05mol/L醋酸+0.05mol/L醋酸钠;④0.1mol/L醋酸钠;⑤0.05mol/L邻苯二甲酸氢钾;⑥0.20mol/LH3PO4;⑦0.10mol/LNH4CN;⑧0.10mol/LH3BO3;⑨0.05mol/LNH4NO3 解: ①[H]-Ka1Ka22.19105mol/LpH4.66 -14 ②HPO4为两性物质,cKa3=0.05某4.8某10=2.4某10<20Kw,,c>20Ka2,又因c+Ka2≈c,用近似式计算 [H]+-13 Ka2(Ka3cKw)Ka2c6.210(4.8108130.0501.01014)0.0502.051010mol/L pH9.69③缓冲溶液pHpKalgcbcapKa4.76 ④[OH]pH8.88 -Kbc1.0101451.7100.17.67106mol/LpOH5.12 ⑤[H]Ka1Ka2-3 1.310-8 33.110-13 66.35105mol/LpH4.20 8⑥Ka1=6.9某10,Ka2=6.2某10,Ka3=4.8某10,2Ka2Ka1c26.2106.9103可忽略H3PO40.05, 0.20第二级解离,cKa1≥20Kw,c/Ka1=0.2/6.9某10-3<500,则采用近似式计算: [H]+Ka1Ka14Ka1c220.034mol/LpH1.479 ⑦[H]⑧[H]⑨[H]+KaKa'KacKa'c6.2105.41010105.610105.8910610mol/LpH9.23 0.17.3510mol/LpH5.13 5.610100.055.2910mol/LpH5.28614.当下列溶液各加水稀释10倍时,其pH值有何变化? 计算变化前后的pH值。 (1)0.1mol/LHCl; (2)0.1mol/LNaOH;(3)0.1mol/LHAc;(4)0.1mol/LNH3H2O+0.1mol/LNH4Cl (1.00,2.00;13.00,12.00;2.88,3.38;9.25,9.25)15.用下列数据近似地计算弱酸或弱碱的离解常数: (1)某一元弱酸摩尔质量为122.1,称取1.04g,配成100ml水溶液,其pH为2.64,计算弱酸的pKa。 (2)某一元弱碱的共轭酸水溶液,浓度为0.10mol/L,其pH为3.48,计算该弱碱的Kb值。 解: (1)c=0.0852mol/L[H]KacpKa4.21 (2)[H]KwKbcKb9.1109 16.用NaOH液(0.20mol/L)滴定一氯乙酸(0.20mol/L)至甲基橙变黄(pH4.4)时,还有百分之几的一氯乙酸未被滴定? 3解: Ka1.410 计算滴定误差 [OH]TE%HAcp2.5110101000.02760.11002.76%即: 还有2.76%的一氯乙酸未反应 17.计算用NaOH液(0.10mol/L)滴定HCOOH(0.10mol/L)到化学计量点时溶液的pH,并说明应选择何种指示剂? 解: [OH]-KwKac1101441.8100.051.710mol/L 6用酚酞做指示剂pOH5.77pH8.2318.取苯甲酸溶液25.00ml,用NaOH溶液(0.1000mol/L)滴定误选甲基红作指示剂,当滴定剂加到20.70ml时达到终点,溶液的pH为6.20。 计算: ①滴定终点误差;②计量点的pH;③苯甲 10
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