分析化學(xué)數(shù)據(jù)處理及結(jié)果計算匯總課件

1、分析化學(xué)數(shù)據(jù)處理及結(jié)果計算匯總分析化學(xué)數(shù)據(jù)處理及結(jié)果計算匯總2022/9/9Analytical Chemistry2 教學(xué)指導(dǎo)：分析化學(xué)常用法定計量單位及計算基礎(chǔ)化學(xué)分析中常用的溶液濃度及其滴定度的表示方法滴定分析法計算分析結(jié)果的判斷及分析數(shù)據(jù)的取舍方法（4d法、Q檢驗法、Grubbs法）平均值精密度的表示方法及平均值的置信區(qū)間 2022/9/6Analytical Chemistry4 2022/9/9Analytical Chemistry3第一節(jié) 分析化學(xué)法定計量單位及計算基礎(chǔ)一、法定計量單位法定計量單位：由國家以法令形式規(guī)定使用或允許使用的計量單位。我國的法定計量單位：以國際單位制單

2、位為基礎(chǔ)，結(jié)合我國的實際情況制定。國際單位制SIInternational System of Units 2022/9/6Analytical Chemistry5第2022/9/9Analytical Chemistry41971年第14屆國際法定計量大會規(guī)定SI基本單位量的名稱單位名稱符號量的名稱單位名稱符號長度米m熱力學(xué)溫度開爾文K質(zhì)量千克（公斤）kg物質(zhì)的量摩爾mol時間秒s光強度坎德拉cd電流安培A2022/9/6Analytical Chemistry612022/9/9Analytical Chemistry5二、分析化學(xué)中常用法定計量單位1、物質(zhì)的量物質(zhì)的量表示物質(zhì)的基本單元

3、多少符號為nB，單位名稱為摩爾，單位符號為mol，中文符號為摩。1mol系統(tǒng)中物質(zhì)單元B的數(shù)目與0.012kg碳-12的原子數(shù)目相等。注意：基本單元應(yīng)予指明。例如原子、分子、離子、電子及其他粒子等。2022/9/6Analytical Chemistry7二2022/9/9Analytical Chemistry6例題以H2SO4為基本單元，98.08g的H2SO4以1/2 H2SO4為基本單元，98.08g的H2SO41mol H1mol H21mol（1/2Na2CO3 ）2022/9/6Analytical Chemistry8例2022/9/9Analytical Chemistry7

4、2、質(zhì)量習(xí)慣上稱為重量，用符號m表示，單位為kg，在分析化學(xué)上常用g、mg和g表示。換算關(guān)系：1kg=1000g 1g=1000mg 1mg=1000g2022/9/6Analytical Chemistry922022/9/9Analytical Chemistry83、體積體積或容積用符號V表示，SI單位為立方米(m3)，在分析化學(xué)上常用L、mL 和L表示。換算關(guān)系：1 m3 =1000L 1L=1000mL 1mg=1000L2022/9/6Analytical Chemistry102022/9/9Analytical Chemistry94、摩爾質(zhì)量摩爾質(zhì)量=質(zhì)量/物質(zhì)的量摩爾質(zhì)量的

5、符號MB，單位為千克/摩爾（kg/mol）MB=m/nB在分析化學(xué)中摩爾質(zhì)量單位常用g/mol表示。2022/9/6Analytical Chemistry112022/9/9Analytical Chemistry10常用物質(zhì)的摩爾質(zhì)量名稱化學(xué)式式量基本單元MB鹽酸HCl36.46HCl36.46硫酸H2SO498.081/2H2SO449.04氫氧化鈉NaOH40.00NaOH40.00氨水NH3H2O35.05NH3H2O35.05碳酸鈉Na2CO3105.991/2Na2CO353.00氯化鈉NaCl58.45NaCl58.45高錳酸鉀KMnO4158.041/5KMnO431.612

6、022/9/6Analytical Chemistry122022/9/9Analytical Chemistry115、摩爾體積摩爾體積=體積/物質(zhì)的量摩爾體積的符號為Vm，國際單位為立方米/摩爾(m3/mol)分析化學(xué)中常用單位為升/摩爾(L/mol)Vm=V/nB2022/9/6Analytical Chemistry132022/9/9Analytical Chemistry126、密度符號，單位千克/米3(kg/m3)常用單位為克/厘米3(g/cm3)或克/毫升(g/mL)。體積受溫度影響，密度必須注明有關(guān)溫度。2022/9/6Analytical Chemistry142022/9

7、/9Analytical Chemistry137、元素的相對原子質(zhì)量元素的相對原子質(zhì)量元素的平均原子質(zhì)量與12C原子質(zhì)量的1/12之比。元素的相對原子質(zhì)量用符號Ar表示，量綱為1，以前稱為原子量。例如Fe的相對原子質(zhì)量為55.85。2022/9/6Analytical Chemistry152022/9/9Analytical Chemistry148、物質(zhì)的相對分子質(zhì)量物質(zhì)的相對分子質(zhì)量物質(zhì)的分子或特定單元平均質(zhì)量與12C原子質(zhì)量的1/12之比。物質(zhì)的相對分子質(zhì)量用符號Mr表示，量綱為1，以前稱為分子量。例如FeO的相對分子質(zhì)量為71.842022/9/6Analytical Chemis

8、try162022/9/9Analytical Chemistry15三、溶液濃度表示方法物質(zhì)的量濃度質(zhì)量分數(shù)質(zhì)量濃度體積分數(shù)比例濃度滴定度2022/9/6Analytical Chemistry172022/9/9Analytical Chemistry161、物質(zhì)的量濃度物質(zhì)的量濃度 = 物質(zhì)的量/混合物的體積cB=nB/V式中： cB物質(zhì)B的物質(zhì)的量濃度，mol/L； nB物質(zhì)B的物質(zhì)的量，mol；V混合物（溶液）的體積，LB基本單元2022/9/6Analytical Chemistry182022/9/9Analytical Chemistry172、質(zhì)量分數(shù)B的質(zhì)量分數(shù) = B的質(zhì)

9、量/混合物的質(zhì)量B表示，量綱為1。(HCl)=0.38 或(HCl)=38 %質(zhì)量分數(shù)表示mg/g、g/g、ng/g2022/9/6Analytical Chemistry192022/9/9Analytical Chemistry183、質(zhì)量濃度B的質(zhì)量濃度 = B的質(zhì)量/混合物的體積B表示，單位為g/L或mg/L、g/L、ng/L。B= mB/V式中： B物質(zhì)B的質(zhì)量濃度，g/L； mB物質(zhì)B的質(zhì)量，g；V混合物（溶液）的體積，L2022/9/6Analytical Chemistry202022/9/9Analytical Chemistry194、體積分數(shù)B的體積分數(shù) = 混合前B的體

10、積/混合物的體積B表示，量綱為1。 (C H OH)= 0.70 或 (C H OH) = 70 %質(zhì)量分數(shù)表示mg/g、g/g、ng/g2 52 52022/9/6Analytical Chemistry212022/9/9Analytical Chemistry205、比例濃度容量比濃度：液體試劑相互混合的表示方法。(1+5)HCl-1體積濃鹽酸與5體積蒸餾水混合。質(zhì)量比濃度：兩種固體試劑相互混合的表示方法。(1+100)鈣指示劑-氯化鈉混合試劑1單位質(zhì)量的鈣指示劑與100個單位的氯化鈉相互混合。2022/9/6Analytical Chemistry222022/9/9Analytica

11、l Chemistry216、滴定度(Titer)兩種表示方法：Ts/x1mL標準溶液相當于被測物的質(zhì)量。單位為g/mL。s滴定劑的化學(xué)式；x被測定物的化學(xué)式?！?”表示“相當于”。2022/9/6Analytical Chemistry232022/9/9Analytical Chemistry226、滴定度兩種表示方法：Ts1mL標準溶液中所含滴定劑的質(zhì)量。單位為g/mL。s滴定劑的化學(xué)式。THCl=0.001012g/mL，表示1mL溶液含鹽酸0.001012g純HCl2022/9/6Analytical Chemistry242022/9/9Analytical Chemistry23

12、分析化學(xué)中常用的量及其單位的名稱和符號 量的名稱符號單位名稱單位符號物質(zhì)的量nB摩爾molmmol質(zhì)量m千克kgG,mg,g體積V立方米m3L,mL摩爾質(zhì)量MB千克每摩爾kg/molg/mol摩爾體積Vm立方米每摩爾m3/molL/mol密度千克每立方米kg/m3g/mL,g/ m3相對原子量Ar相對分子量Mr2022/9/6Analytical Chemistry252022/9/9Analytical Chemistry24分析化學(xué)中常用的量及其單位的名稱和符號 量的名稱符號單位名稱單位符號物質(zhì)的量濃度cB摩每立方米mol/m3mol/L質(zhì)量分數(shù)B質(zhì)量濃度B 千克每立方米Kg/m3g/L,

13、g/mL體積分數(shù)B滴定度Vm克每毫升g/mL2022/9/6Analytical Chemistry262022/9/9Analytical Chemistry25四、一般溶液的配制和計算 1、物質(zhì)的量濃度溶液的配制和計算欲配制c(Na CO )= 0.5mol/L溶液500mL，如何配制？欲配制c(H PO )= 0.5mol/L溶液500mL，如何配制？(濃磷酸密度=1.69，=85%，濃度為15mol/L)2 33 42022/9/6Analytical Chemistry272022/9/9Analytical Chemistry262、質(zhì)量分數(shù)溶液的配制和計算欲配制NaCl=10%

14、NaCl溶液500g，如何配制？欲配制 = 30% H2SO4溶液500mL(=1.22)，如何配制？(濃H2SO4=1.84，=96%)H2SO42022/9/6Analytical Chemistry282022/9/9Analytical Chemistry273、質(zhì)量濃度溶液的配制和計算欲配制20g/L亞硫酸鈉溶液100mL，如何配制？4、體積分數(shù)溶液的配制和計算欲配制 = 3%H2O2溶液500mL，如何配制？5、比例濃度溶液的配制和計算欲配制(2+3)乙酸溶液1L，如何配制？C2H5OH2022/9/6Analytical Chemistry292022/9/9Analytical

15、 Chemistry28第二節(jié) 滴定分析法計算滴定分析計算的依據(jù)標準溶液濃度的計算滴定分析法計算實例2022/9/6Analytical Chemistry302022/9/9Analytical Chemistry29滴定：將試樣制備成溶液置于三角瓶中，再將另一種已知準確濃度的試劑溶液（標準溶液）由滴定管滴加到待測組分的溶液中去，直到所加標準溶液和待測組分恰好完全定量反應(yīng)為止。儀器與試劑：滴定管、三角瓶、標準溶液、被測溶液、指示劑一、滴定分析計算的依據(jù) 2022/9/6Analytical Chemistry312022/9/9Analytical Chemistry30滴定分析法（titr

16、imetric analysis）：根據(jù)滴定反應(yīng)的化學(xué)計量關(guān)系、標準溶液的濃度和體積用量，計算出被測組分含量的定量分析方法。滴定分析計算的依據(jù)： nTnA = t anA = (cV)Tat t T + a A P （標準溶液） （待測物質(zhì)）（生成物）2022/9/6Analytical Chemistry322022/9/9Analytical Chemistry31滴定分析儀器： 2022/9/6Analytical Chemistry332022/9/9Analytical Chemistry32二、標準溶液濃度的計算 1、標準溶液的配制標定法： 稀釋后標定(NaOH) n1=n2 c1

17、V1= c2V2直接法： 用基準物質(zhì)直接配制(K2Cr2O7) 準確稱量并配成準確體積。什么是基準 物質(zhì)？2022/9/6Analytical Chemistry342022/9/9Analytical Chemistry332、基準物質(zhì)（standard substance） 基準物質(zhì)：直接配制或標定標準溶液的物質(zhì)。 基準物質(zhì)應(yīng)具備下列條件：純度高，一般要求在99.9%以上；組成與化學(xué)式相符，包括結(jié)晶水；性質(zhì)穩(wěn)定，在空氣中不吸濕，加熱干燥時不分解，不與空氣中的二氧化碳、氧氣等作用；具有較大的摩爾質(zhì)量，以減少稱量誤差。2022/9/6Analytical Chemistry352022/9/9

18、Analytical Chemistry34常用的基準物質(zhì):名稱化學(xué)式使用前的干燥條件碳酸鈉Na2CO3270-300干燥2-2.5h鄰苯二甲酸氫鉀KHC8H4O4110-120干燥1-2h重鉻酸鉀K2Cr2O7研細，100-110干燥3-4h草酸鈉Na2C2O4130-140干燥1-1.5h氧化鋅ZnO800-900干燥2-3h硝酸銀AgNO3在濃硫酸干燥器中干燥至恒重氯化鈉NaCl500-650干燥40-45min2022/9/6Analytical Chemistry362022/9/9Analytical Chemistry352、標準溶液濃度的計算 例1：配制0.02000 molL

19、-1 K2Cr2O7標準溶液250.0mL，需稱取多少克K2Cr2O7 ?m = nM = cVM = 0.02000 molL-1 0.2500L294.2 g mol 1 =1.471 (g)解：已知M = 294.2 g mol 1 n = M mK2Cr2O7保留幾位有效數(shù)字？2022/9/6Analytical Chemistry372022/9/9Analytical Chemistry36 準確稱量1.47g(10%) K2Cr2O7基準物質(zhì)于容量瓶中，溶解定容，再計算出其準確濃度。怎樣配制？2022/9/6Analytical Chemistry382022/9/9Analyt

20、ical Chemistry37例2：已知濃鹽酸的密度為1.19g mL-1 ，其中HCl含量為37%。計算：（1）濃鹽酸的濃度（物質(zhì)的量濃度）；（2）欲配制濃度為0.1mol L-1的稀鹽酸1.0103mL，需要量取上述濃鹽酸多少毫升?2022/9/6Analytical Chemistry392022/9/9Analytical Chemistry38 c HCl = 12 molL-1 1.19gmL-1 (1.0 103mL)0.3736.46 gmol-1 c HCl =（1）解：已知MHCl = 36.46 g mol 1有效數(shù)字2022/9/6Analytical Chemist

21、ry402022/9/9Analytical Chemistry39 （2）解： 根據(jù)稀釋定律（nHCl ）前 = （ nHCl ）后（cHClVHCl）前 = （ cHClVHCl ）后VHCl = 8mL0.1 molL-1 ( 1.0 103mL) 12 molL-1VHCl =2022/9/6Analytical Chemistry412022/9/9Analytical Chemistry40 用10mL量筒量取9mL濃鹽酸，注入1000mL水中，搖勻，貼上標簽，備用。 如何配制0.1molL-1 HCl溶液？2022/9/6Analytical Chemistry422022/9/

22、9Analytical Chemistry41 例3：用基準無水碳酸鈉標定HCl溶液的濃度，稱取0.2023gNa2CO3，滴定至終點時消耗HCl溶液37.70mL，計算HCl 溶液的濃度。3、標定溶液濃度的有關(guān)計算Na2CO3解：已知M =105.99 g mol 1Na2CO3 + 2HCl 2NaCl + CO2 + H2O2022/9/6Analytical Chemistry432022/9/9Analytical Chemistry42c HCl = 0.1012mol L12 （0.2023g/105.99g mol 1） 37.70 10-3 Lc HCl =2 (m/M) V

23、HClc HCl =Na2CO32022/9/6Analytical Chemistry442022/9/9Analytical Chemistry43 例4：要求在標定時用去0.10molL-1 NaOH溶液2025mL，問應(yīng)稱取基準試劑鄰苯二甲酸氫鉀（KHP）多少克？如果改用草酸（H2C2O42H2O）作基準物質(zhì)，又應(yīng)稱取多少克？要求：相對誤差小于0.1%2022/9/6Analytical Chemistry452022/9/9Analytical Chemistry44解：已知MKHP = 204.22 g mol 1NaOH + KHP NaKP + H2OnKHP = nNaOH

24、mKHP = (cV) NaOHMKHP（1）V=20mL:mKHP = 0.10molL-1 2010-3L204.22 g mol 1mKHP = 0.41g2022/9/6Analytical Chemistry462022/9/9Analytical Chemistry45（2）V=25mL:mKHP = 0.10molL-1 2510-3L204.22 g mol 1mKHP = 0.51g2022/9/6Analytical Chemistry472022/9/9Analytical Chemistry46（1）V=20mL，m = 0.13g（2）V=25mL，m = 0.16g

25、解：已知M = 126.07 g mol 12NaOH + H2C2O4 Na2C2O4 + 2H2OH2C2O42H2OH2C2O42H2O(m/M) = 1/2(cV) NaOH2022/9/6Analytical Chemistry482022/9/9Analytical Chemistry47由此可知： 在標定同一濃度的NaOH溶液時，若分析天平的絕對稱量誤差一定時，采用摩爾質(zhì)量較大的鄰苯二甲酸氫鉀作為基準試劑，可以減少稱量的相對誤差。算一算V=20mLmKHP = 0.41gm = 0.13g2022/9/6Analytical Chemistry492022/9/9Analytic

26、al Chemistry48 稱取120gNaOH固體，溶于100mL水中，搖勻，注入聚乙烯容器中，密閉放置清亮。用塑料管虹吸5mL上層清液，注入1000mL無二氧化碳的水中，搖勻，貼上標簽備用。如何配制0.1molL-1 NaOH溶液？2022/9/6Analytical Chemistry502022/9/9Analytical Chemistry49 例5：準確量取30.00mL HCl溶液，用0.09026molL-1 NaOH溶液滴定，到達化學(xué)計量點時消耗NaOH溶液的體積為31.93mL，計算HCl溶液的濃度。 cHClVHCl = cNaOHVNaOH解： NaOH + HCl

27、NaCl + H2O2022/9/6Analytical Chemistry512022/9/9Analytical Chemistry50 c HCl = 0.09908 molL-1 0.09026 molL-1 32.93mL 30.00mL c HCl =2022/9/6Analytical Chemistry522022/9/9Analytical Chemistry513、物質(zhì)的量濃度與滴定度之間的換算 例6：HCl標準溶液的濃度為0.09908 molL-1 ，HCl標準溶液對NaOH的滴定度THCl/NaOH（gmL-1 ）為多少？ 解：已知M = 40.00 g mol 1H

28、Cl + NaOH NaOH + H2ONaOHnHCl = nNaOH2022/9/6Analytical Chemistry532022/9/9Analytical Chemistry52THCl/NaOH = 0.09908 molL-1 (1.00 10-3 L ) 40.00 g mol 1 = 0.00396 gmL-1 2022/9/6Analytical Chemistry542022/9/9Analytical Chemistry53三、滴定分析法計算實例 例7：準確移取食用白醋25.00mL，置于250mL容量瓶中，用蒸餾水稀釋至刻度、搖勻。用50mL移液管稱取上述溶液，置

29、于250mL三角瓶中，加入酚酞指示劑，用0.1000mol L-1 NaOH標準溶液滴定至微紅色，計算每100mL食用白醋中含醋酸的質(zhì)量。2022/9/6Analytical Chemistry552022/9/9Analytical Chemistry54解:NaOH + HAc NaAc + H2O25mL白醋250mL溶液50mL測定（1）50mL溶液中HAc濃度：（2）25mL白醋中HAc濃度：（3）100mL食用白醋中含醋酸的質(zhì)量。 M HAc = 60.00 g mol 12022/9/6Analytical Chemistry562022/9/9Analytical Chemis

30、try55 例8：測定鋁鹽中鋁含量。稱取樣品0.2500g，溶解后加入EDTA標準溶液， c (EDTA) =0.05000mol L-1 ，V (EDTA)=25.00mL。選擇適當條件，用c (Zn2+) = 0.02000mol L-1 標準溶液返滴定，用去V(Zn2+) = 21.50mL，求鋁的含量？2022/9/6Analytical Chemistry572022/9/9Analytical Chemistry56解：Al3+ + H2Y2- AlY- + 2H+ Zn2+ + H2Y2- ZnY2- + 2H+ Al3+ H2Y2- Zn2+ n (EDTA) = 0.0500

31、0mol L-1 25.00 10-3L =1.2510-3moln (Zn2+) = 0.02000mol L-1 21.50 10-3L = 0.4310-3mol2022/9/6Analytical Chemistry582022/9/9Analytical Chemistry57 n (EDTA) = n (Zn2+) + n (Al3+) n (Al3+) = 1.2510-3mol - 0.4310-3mol = 0.8210-3mol鋁的含量 = (26.98g mol-1 0.8210-3mol)/ 0.2500g 100%鋁的含量 = 8.85%2022/9/6Analyti

32、cal Chemistry592022/9/9Analytical Chemistry58第三節(jié) 分析結(jié)果數(shù)據(jù)處理復(fù)習(xí)精密度是什么？如何表示？什么是平均偏差？什么是有限次測定的標準偏差？過失誤差是什么？如何處理過失誤差的數(shù)據(jù)？2022/9/6Analytical Chemistry602022/9/9Analytical Chemistry59一、分析結(jié)果的判斷可疑值：在消除了系統(tǒng)誤差后，所測得的數(shù)據(jù)出現(xiàn)顯著的特大值或特小值，這樣的數(shù)據(jù)是值得懷疑的。對可疑值應(yīng)做如下判斷：在分析實驗中，已然知道某測定值是操作中的過失所造成的，應(yīng)立即將此數(shù)據(jù)棄去。如找不出可疑值出現(xiàn)的原因，不應(yīng)隨意棄去或保留，而應(yīng)

33、按照介紹的方法來取舍。 2022/9/6Analytical Chemistry612022/9/9Analytical Chemistry60例：我們測得一組數(shù)據(jù)如下表示：30.56為可疑值？測得值30.18 30.5630.2330.3530.322022/9/6Analytical Chemistry622022/9/9Analytical Chemistry611、4d法：也稱“4乘平均偏差法”求可疑值以外其余數(shù)據(jù)的平均值。求可疑值以外其余數(shù)據(jù)的平均偏差。求可疑值和平均值之間的差值。將平均偏差乘4，再和可疑值和平均值之間的差值比較: 若差值 4d則棄去，若小于4d則保留。二、分析結(jié)果數(shù)

34、據(jù)的取舍2022/9/6Analytical Chemistry632022/9/9Analytical Chemistry621、4d法4乘平均偏差法統(tǒng)計處理不夠嚴格，但比較簡單，不用查表，至今仍有人采用。4乘平均偏差法僅適用于測定4-8個數(shù)據(jù)的檢驗分析。2022/9/6Analytical Chemistry642022/9/9Analytical Chemistry632、Q檢驗法將測定數(shù)據(jù)按大小順序排列。計算可疑值與最鄰近數(shù)據(jù)之差，除以最大值與最小值之差，所得商稱為Q值?？梢芍党霈F(xiàn)在首項 x2 x1 Q計算 = xn - x1 可疑值出現(xiàn)在末項 xn xn-1 Q計算 = xn - x

35、1 查p304頁表8-1：Q計算Q（棄去） Q計算 Q（保留）2022/9/6Analytical Chemistry652022/9/9Analytical Chemistry64分析結(jié)果數(shù)據(jù)的取舍表8-1舍棄商Q值表,（置信度90%、96%和99%）。置信度P：是指對測量結(jié)果判斷的可信程度，又稱置信水平。它是由分析工作者根據(jù)對測定的準確度的要求來確定。Q檢驗法適用于測定次數(shù)為3-10次的檢驗。2022/9/6Analytical Chemistry662022/9/9Analytical Chemistry65將測定數(shù)據(jù)按大小順序排列。30.18 、30.23、 30.32、 30.35、

36、 30.56計算可疑值與最鄰近數(shù)據(jù)之差，除以最大值與最小值之差，所得商稱為Q值。P=99%測得值30.18 30.5630.2330.3530.32可疑值出現(xiàn)在末項 xn xn-1 Q計算 = xn - x1 Q計算=0.55Q計算 Q（保留）查p304頁表8-1：Q=0.822022/9/6Analytical Chemistry672022/9/9Analytical Chemistry66例題：標定NaOH標準溶液時測得4個數(shù)據(jù)：0.1016、0.1019、0.1014、0.1012（mol/L）試用Q檢驗法確定0.1019數(shù)據(jù)是否應(yīng)舍去？（置信度90%）排列：0.1012、 0.1014、 0.1016、0.1019 （mol/L）Q計算=0.43 查表：Q=0.76 Q計算Q， 0.1019mol/L保留。 2022/9/6Analytical Chemistry682022/9/9Analyt