化验分析数据处理及结果计算

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1、分析化学电子讲义 化验分析数据处理及结果计算Analytical chemistry13化验分析数据处理及结果计算本章教学目的本章教学目的：1、了解分析化学常用计量单位。2、掌握化学分析中常用的溶液浓度表示方法。3、掌握分析化学计算基础。4、掌握可疑值概念，分析数据的取舍方法 4d、Q 检验法、Grubbs 法，它们的特点及相互关系。5、理解平均值精密度的表示方法，平均值的置信区间。教学重点与教学重点与难难点：点：溶液浓度表示方法；滴定分析结果计算；可疑数据的取舍。教学内容：教学内容：第一节第一节 分析化学中的计量关系分析化学中的计量关系一、法定计量单位一、法定计量单位 什么是法定计量单位？法

2、定计量单位：由国家以法令形式规定使用或允许使用的计量单位。我国的法定计量单位：以国际单位制单位为基础，结合我国的实际情况制 定。国际单位制 SIInternational System of Units SI 基本单位量的名称单位名称符号量的名称单位名称符号长度米m时间秒s热力学温度开尔文K光强度坎德拉cd质量千克（公斤）kg电流安培A物质的量摩尔mol简单介绍 SI 基本单位。二、分析化学中常用法定计量单位二、分析化学中常用法定计量单位1、物质的量：物质的量：用符号 nB表示，单位为摩尔（mol） 。规定：1mol 是指系统中物质单元 B 的数目与 0.012kg 碳-12 的原子数目 (6

3、.021023)相等。分析化学电子讲义 化验分析数据处理及结果计算Analytical chemistry14物质基本单元：可以是原子、分子、离子、电子及其它粒子和这些粒子的 特定组合。例如：H2O 为基本单元，则 0.018kg 水为 1mol 水。H2SO4为基本单元，则 0.098kg H2SO4为 1mol。1/2 H2SO4为基本单元，则 0.098kg H2SO4 为 2mol由此可见：相同质量的同一物质，由于所采用基本单元不同，其物质的量也不同。表示方法：1 mol H 其质量为 1.008g；1 mol H2其质量为 2.016g；1 mol 1/2Na2CO3其质量为 53.

4、00g；1 mol1/5 KMnO4其质量为 31.60g。2、质量（、质量（m）：单位为千克（kg） ；克（g） ；毫克（mg） ；微克（g） 。1kg = 1000g = 1106mg = 1109g3、体积（、体积（V）：单位为米3（m3）分析化学中：升（L） ；毫升（ml） ；微升（l） 。1m3 = 1000L = 1106ml = 1109l4、摩尔质量（、摩尔质量（MB）：）：单位为千克/摩（kg/mol） ，常用 g/mol 表示。m MB= nB介绍 p185 页表 5-7，常用物质的摩尔质量。5 5、摩尔体积（、摩尔体积（Vm）：）：单位为 m3/mol；常用 L/mol。

5、理想气体：22.4L/mol 。vVm= nB6、密度（、密度（）：）：kg/m3；g/cm3；g/ml。7、元素的相对原子质量（、元素的相对原子质量（Ar）指元素的平均原子质量与12C 原子质量的 1/12 之比。8、物质的相对分子质量（、物质的相对分子质量（Mr） ，即以前的分子量。，即以前的分子量。指物质的分子或特定单元平均质量与12C 原子质量的 1/12 之比分析化学电子讲义 化验分析数据处理及结果计算Analytical chemistry15三、分析化学计算基础三、分析化学计算基础四、溶液浓度表示方法四、溶液浓度表示方法1、物质的量浓度物质的量浓度 = 物质的量/混合物的体积cB

6、 = nB/V式中： cB物质B的物质的量浓度，mol/L； nB物质B的物质的量，mol；V混合物（溶液）的体积，LB基本单元2、质量分数B的质量分数 = B的质量/混合物的质量B表示，量纲为1。(HCl)=0.38 或(HCl)=38 %质量分数表示：mg/g、g/g、ng/g3、质量浓度B的质量浓度 = B的质量/混合物的体积B表示，单位为g/L或mg/L、g/L、ng/L。B= mB/V式中： B物质B的质量浓度，g/L； mB物质B的质量，g；V混合物（溶液）的体积，L。4、体积分数B 的体积分数 = 混合前 B 的体积/混合物的体积B表示，量纲为 1。(C2H5OH)= 0.70

7、或 (C2H5OH) = 70 %分析化学电子讲义 化验分析数据处理及结果计算Analytical chemistry162、仪器与试剂：滴定管、三角瓶、标准溶液、 被测溶液、指示剂质量分数表示：mg/g、g/g、ng/g。5、比例浓度容量比浓度 ：液体试剂相互混合的表示方法。(1+5)HCl：1 体积浓盐酸与 5 体积蒸馏水混合。质量比浓度：两种固体试 剂相互混合的表示方法。(1+100)钙指示剂-氯化钠混合试剂1 单位质量的钙指示剂与 100 个单位的氯化钠相互混合。6、滴定度(Titer)滴定度有两种表示方法：（1）Ts：每毫升标准溶液中所含滴定剂（溶质）的克数表示浓度。单位 g/mL。

8、溶质的质量 m（g）Ts= = 溶液的体积 V（ml）例如：THCl = 0.001012g/ml 的 HCl 溶液，表示每毫升此溶液含有 0.001012g 纯 HCl。（2）Ts/x：以每毫升标准溶液所相当的被测物的克数表示的浓度。S：代表滴定剂的化学式。X：代表被测物的化学式。被测物的质量 m（g）TS/X = = 标准溶液的体积 V（ml）THCL/Na2CO3=0.005316g/mol HCl 溶液，表示每毫升此 HCl 溶液相当于 0.005316g Na2CO3。这种滴定度表示法对分析结果计算十分方便。第二节第二节 滴定分析结果计算滴定分析结果计算一、滴定分析计算的依据1、滴定

9、：将试样制备成溶液置于三角瓶中，再将另一种已知准确浓度的 试剂溶液（标准溶液）由滴定管滴加到待测组分的溶液中去，直到所加标准溶 液和待测组分恰好完全定量反应为止。分析化学电子讲义 化验分析数据处理及结果计算Analytical chemistry173、滴定分析法（titrimetric analysis）：根据滴定反应的化学计量关系、标 准溶液的浓度和体积用量，计算出被测组分含量的定量分析方法。假如选取分子、离子或原子作为反应物的基本单元，此时滴定分析结果计算的依据为：当滴定到化学计量点时，它们的物质的量之间关系恰好符合其化 学反应所表示的化学计量关系。（1）待测物的物质的量 nA 与滴定剂

10、的物质的量 nB 的关系：Aa + bB dD + eE待测物溶液的体积为 VA，浓度为 cA，到达化学计量点时消耗了浓度为 cB 的滴定剂的体积为 VB，则：浓度高的溶液稀释为浓度低的溶液，可采用下式计算：c1V1 = c2V2式中：c1、V1稀释前某溶液的浓度和体积；c2、V2稀释后所需溶液的浓度和体积。实际应用中，常用基准物质标定溶液的浓度，而基准物往往是固体，因此 必须准确称取基准物的质量 m，溶解后再用于标定待测溶液的浓度。（2）待测物含量的计算滴定分析中计算被测物含量的一般通式：若称取试样的质量为 ms，测得待测物的质量为 mA，则待测物 A 的质量分 数为：wA=a/b(cBVB

11、MA)/ms100% 二、标准溶液浓度的计算 1、标准溶液浓度的计算例1：配制0.02000 molL-1 K2Cr2O7标准溶液250.0mL，需称取多少克 K2Cr2O7 ?解：已知MK2Cr2O7= 294.2 g mol -1分析化学电子讲义 化验分析数据处理及结果计算Analytical chemistry18m = nM = cVMm = 0.02000 molL-1 0.2500L294.2 g mol -1 =1.471 (g)配制方法：准确称量1.47g(10%) K2Cr2O7基准物质于容量瓶中，溶解定容， 再计算出其准确浓度。例2：已知浓盐酸的密度为1.19gmL-1 ，

12、其中HCl含量为 37%。计算：（1）浓盐酸的浓度（物质的量浓度）；（2）欲配制浓度为0.1mol L-1的稀盐酸1.0103mL，需要量取浓盐酸多少毫升?（c HCl = 12 molL-1 ）（1）解：已知 MHCl = 36.46 g mol -1c HCl =（1.19gmL-1 (1.0 103mL) 0.37）/36.46 gmol-1 = 12 molL-1（2）解：根据稀释定律（nHCl）前 = （nHCl）后（cHClVHCl）前 = （cHClVHCl）后VHCl = 0.1 molL-1 ( 1.0 103mL)/ 12 molL-1 = 8.4 mL用10mL量筒量取9

13、mL浓盐酸，注入1000mL水中，摇匀，贴上标签，备用。2、 标定溶液浓度的有关计算例3：用基准无水碳酸钠标定HCl溶液的浓度，称取0.2023gNa2CO3，滴定 至终点时消耗HCl溶液37.70mL，计算HCl 溶液的浓度。解：已知 MNa2CO3 =105.99 g mol 1Na2CO3 + 2HCl 2NaCl + CO2 + H2Oc HCl = 2 (m/M) Na2CO3 /VHClc HCl= 2（0.2023g/105.99g mol 1）/ 37.70 10-3 L =0.1012molL1例 4：要求在标定时用去 0.10molL-1 NaOH 溶液 2025mL，问应

14、称取基准 试剂邻苯二甲酸氢钾（KHP）多少克？如果改用草酸（H2C2O42H2O）作基准 物质，又应称取多少克？（要求相对误差小于 0.1%）nKHP = nNaOH解：已知MKHP = 204.22 g mol 1NaOH + KHP NaKP + H2OmKHP = (cV) NaOHMKHP（1）V=20mLmKHP = 0.10molL-1 2010-3L204.22 g mol 1分析化学电子讲义 化验分析数据处理及结果计算Analytical chemistry19mKHP = 0.41g（2）V=25mLmKHP = 0.10molL-1 2510-3L204.22 g mol

15、1mKHP = 0.51g同理计算以草酸为基准物质情况。 已知 MH2C2O4 = 126.07 g mol 1 2NaOH + H2C2O4 Na2C2O4 + 2H2O（1）V=20mL，m = 0.13g（2）V=25mL，m = 0.16g由此可知：在标定同一浓度的NaOH溶液时，若分析天平的绝对称量误差一 定时，采用摩尔质量较大的邻苯二甲酸氢钾作为基准试剂，可以减少称量的相对 误差。如何配制如何配制 0.1molL-1 NaOH 溶液？溶液？称取 120gNaOH 固体，溶于 100mL 水中， 摇匀，注入聚乙烯容器中，密闭放置清亮。用塑料管虹吸 5mL 上层清液，注入 1000mL 无二氧化碳的水中，摇匀，贴上标签备用。例5：准确量取30.00mL HCl溶液，用0.09026molL-1 NaOH溶液滴定，到达 化学计量点时消耗NaOH溶液的体积为31.93mL，计算HCl溶液的浓度。解： NaOH + HCl NaCl + H2O cHClVHCl = cNaOHVNaOHc HCl=0.09026 molL-1 32.93mL / 30.00mL = 0.09908 mo