分析化学课后答案武汉大学第五版上.pdf
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1、第 1 章 分析化学概论1.称取纯金属锌0.3250g,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:2130.3250 65.390.01988250 10Zncmol L2.有0.0982mol/L的H2SO4溶液480mL,现欲使其浓度增至0.1000mol/L。问应加入0.5000mol/L H2SO4的溶液多少毫升?解:112212()c Vc Vc VV220.0982/0.4800.5000/0.1000/(0.480)molLLmolLVmolLLV22.16VmL4要求在滴定时消耗0.2mol/LNaOH溶液2530mL。问
2、应称取基准试剂邻苯二甲酸氢钾(KHC8H4O4)多少克?如果改用22422H C OH O做基准物质,又应称取多少克?解:844:1:1NaOHKHC H Onn1110.2/0.025204.22/1.0mn McVMmol LLg molg2220.2/0.030204.22/1.2mn McV Mmol LLg molg应称取邻苯二甲酸氢钾1.01.2g 2 2422:2:1NaOHH C OH Onn1111210.2/0.025126.07/0.32mn McV MmolLLg molg2221210.2/0.030126.07/0.42mn McV MmolLLg molg应称取2
3、2422H C OH O0.30.4g 6含 S 有机试样0.471g,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 0.108mol/LKOH标准溶液滴定至化学计量点,消耗28.2mL。求试样中 S 的质量分数。解:2242SSOH SOKOH0100%10.108/0.028232.066/2100%0.47110.3%nMwmmol LLg molg80.2500g 不纯 CaCO3试样中不含干扰测定的组分。加入25.00mL0.2600mol/LHCl溶解,煮沸除去 CO2,用 0.2450mol/LNaOH 溶液反滴定过量酸,消耗
4、6.50mL,计算试样中CaCO3的质量分数。解:32CaCOHClNaOHHCl001()2100%100%1(0.2600/0.0250.2450/0.0065)100.09/2100%0.250098.24%cVcV MnMwmmmolLLmolLLg molg9 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100.96%。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-x100.96%=1-x+x
5、6H2O)M(MgSO4)7HM(MgSO24Ox=11%96.10067MM=1455.22847.2460096.0=0.1217 若考虑反应,设含 MgSO4 7H2O 为 n1 mol MgSO4 6H2O 为 n2 mol 样本质量为100g。n=n1+n2n 246.47=100.96 n1228.455+n2246.47=100 18n1=0.96n=0.253 m(MgSO4 6H2O)=n M MgSO4 6H2O=0.053 226.45=12.18=10018.12=0.1218 10不纯 Sb2S30.2513g,将其置于氧气流中灼烧,产生的SO2通入 FeCl3溶液中
6、,使Fe3+还原至 Fe2+,然后用0.02000mol/LKMnO4标准溶液滴定Fe2+,消耗溶液31.80mL。计算试样中 Sb2S3的质量分数。若以Sb计,质量分数又为多少?解:2232462365SbSSbSOFeKMnO232 32 3550.0200/0.031800.0005366220.000530.001060.00053339.68/100%71.64%0.25130.00106121.76/100%51.36%0.2513Sb SSb SSbSb SSbncVmol LLmolnnmolmolmolg molwgmolg molwg12.用纯 As2O3标定 KMnO4溶
7、液的浓度。若0.211 2 g As2O3在酸性溶液中恰好与36.42 mL KMnO4反应。求该KMnO4溶液的浓度。解:323345104As OAsOMnO故4410005KMnOmcVM440.2112 100050.02345(/)36.42 197.8KMnOcmol L14 H2C2O4作为还原剂。可与KMnO4反应如下:-+2+2244225H C O+2MnO+6H=10CO+2Mn+8H O其两个质子也可被NaOH 标准溶液滴定。分别计算 0.100mol L-1NaOH 和 0.100 mol L-1 KMnO4溶液与 500mg H2C2O4完全反应所消耗的体积(mL)
8、。解:224224224350010005.553 10()90.035H C OH C OH C OmnmolM2242H C ONaOH224333225.553 1011.10610()11.106100.111()111()0.100NaOHH C ONaOHNaOHNaOHnnmolnVLmLc224425H C OKMnO422433225.553 102.221 10()55KMnOH C Onnmol44432.221 100.0222()22.2()0.100KMnOKMnOKMnOnVLmLc16.含 K2Cr2O75.442g L-1的标准溶液。求其浓度以及对于Fe3O4
9、(M=231.54g mol-1)的滴定度(mg/mL)。解:2272272275.442294.180.01850(/)1K Cr OK Cr OK Cr OncmolLV3422722734/20.01850231.5428.567(/)Fe OK Cr OK Cr OFe OTcMmg mL18.按国家标准规定,化学试剂FeSO4 7H2O(M=278.04gmol-1)的含量:99.50100.5%为一级(G.R);99.00%100.5%为二级(A.R);98.00%101.0%为三级(C.P)。现以 KMnO4法测定,称取试样1.012g,在酸性介质中用0.02034 mol L-
10、1KMnO4溶液滴定,至终点时消耗 35.70mL。计算此产品中FeSO47H2O 的质量分数,并判断此产品符合哪一级化学试剂标准。解:245FeMnO4243735.70550.020343.631 10()1000FeSOH OMnOnnmol424242427777FeSOH OFeSOH OFeSOH OFeSOH OmnMmm33.631 10278.0499.76%1.012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)24,过量的 Ni2+以 EDTA 标准溶液滴定,Ni(CN)24并不发生反应。取12.7mL
11、 含 CN-的试液,加入25.00mL 含过量 Ni2+的标准溶液以形成Ni(CN)24,过量的Ni2+需与 10.1mL 0.0130 mol L-1EDTA 完全反应。已知 39.3mL 0.0130 mol L-1 EDTA 与上述 Ni2+标准溶液30.0mL 完全反应。计算含 CN-试液中 CN-的物质的量浓度。解:2NiEDTA222239.30.013010000.01703(/)30.01000NiEDTANiNiNinncmol LVV222425.000.017034.2575 10()1000NiNiNincVmol410.10.01301.313 10()1000EDT
12、AEDTAEDTAncVmol234()1.1778 10()EDTACNNinnnmol31.1778 100.0927(/)12.71000CNCNCNncmolLV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0.61,允许的误差为0.48,测定8 次,置信水平选定为90%,则采样单元数应为多少?解:f=7 P=90%查表可知t=1.90 221.900.61()()5.860.48tnE2 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81.65、81.48、81.34、81.40、80.98、81.08、81.17、81.24,求各个采样单元
13、间的标准偏差如果允许的误差为0.20,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=7 P=85%查表可知t=2.36 222.360.13()()2.430.20tnE4已知铅锌矿的K 值为 0.1,若矿石的最大颗粒直径为30 mm,问最少应采取试样多少千克才有代表性?解:220.1 3090()QKdkg5采取锰矿试样15 kg,经粉碎后矿石的最大颗粒直径为2 mm,设 K 值为 0.3,问可缩分至多少克?解:220.321.2()QKdkg设缩分 n 次,则1()1.2()2nQkg115()1.2()2nkg1ln15lnln1.22n解得3.6n,所以 n=
14、3 m=3115()1.875()2kg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)19.469+1.537-0.0386+2.54(2)3.6 0.0323 20.59 2.12345(3)10000000.11245.0)32.100.24(00.45(4)pH=0.06,求 H+=?解:a.原式=19.47+1.54-0.04+2.54=23.51 b.原式=3.6 0.032212.1=5.1 c.原式=45.0022.680.1245=0.12711.000 1000d.H+=10-0.06=0.87(mol/L)3设某痕量组分按下式计算分析结果
15、:mCA,A 为测量值,C 为空白值,m 为试样质量。已知sA=sC=0.1,sm=0.001,A=8.0,C=1.0,m=1.0,求 sx。解:222222222()422222220.10.10.0014.09 10()()(8.0 1.0)1.0A CxmACmssssssxACmACm且8.01.07.01.0 x故424.09107.00.14xs5.反复称量一个质量为1.0000g 的物体,若标准偏差为0.4mg,那么测得值为1.0000 1.0008g的概率为多少?解:由0.4mg1.0000g故有1.00001.00001.00081.00000.00040.0004u即02u
16、查表得P=47.73%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:xsxt sxtn查表,得:2.575,2.57,1.049162.456,2.45,0.926175ftftt时故nt时故n故至少应平行测定次9.测定黄铁矿中硫的质量分数,六次测定结果分别为30.48%,30.42%,30.59%,30.51%,30.56%,30.49%,计算置信水平95%时总体平均值的置信区间。解:611iixxn30.48%30.42%30.59%30.51%30.56%30.49%30.51%6621()1iixxsn=0.06%置信度为 95%时:0.05,5,0.06%
17、2.57,30.51%2.5730.51%0.06%6fstxtn11.下列两组实验数据的精密度有无显著性差异(置信度 90)?A:9.56,9.49,9.62,9.51,9.58,9.63 B:9.33,9.51,9.49,9.51,9.56,9.40 解:a.6119.57iixxn621()5.71%1iixxsn故2432.610sb.6119.47iixxn621()8.51%1iixxsn故2472.410s所以242472.4 102.22132.6 10basFs查表得5.05F表2.221 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
18、 15.340.1011 方法 2 15.430.1211 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)21s=0.00102,22s=0.00122F=2221ss=1.440.063 查表得:当置信度为95%时,0.05,20t=2.090.063 查表得:当置信度为99%时,0.01,20t=2.840.063 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,
19、1Cl结果如下:A 瓶60.52,60.41,60.43,60.45B 瓶 60.15,60.15,60.05,60.08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:AX=iXn=60.45%,2sA=21idn=2.310-3BX=iXn=60.11%,2sB=21idn=2.610-3F=22BASS=1.13,查表得 F表=9.281.13 因此没有差异。用 t 检验法:S=222ABABddnn=5.010-4所以t=|ABABABXXn nsnn=9.6 而查表得t表=1.941.46,因此没有显著性差异。用 t 检验法:S=222ABABd
20、dnn=4.010-3所以t=|ABABABXXn nsnn=2.8 而查表得t表=2.45 10Kwc/Kb 100 故使用最简式;OH-=105.6 100.05=5.29 10-6 pH=14 pOH=8.72 c.NH4+Ka=5.6 10-10HCN Ka=6.2.10-10cKa 10Kw c 10 Ka 由近似公式可以得到:H+=aaK K=206.2 5.6 10=5.89 10-10pH=10 0.77=9.23 e.氨基乙酸一端羧基显酸性,一端氨基显碱性,Ka1=4.5 10-3,Ka2=2.5 10-10c/Ka2 100 且 c 10 Ka1所以 H+=12aaKK=1
21、34.2 2.5 10=1.06 10-6pH=6-0.03=5.97 g.对于双氧水而言,Ka=1.8 10-12cKa 100 所以可以计算氢离子浓度H+=awcKK=14141.8 101 10=1.67 10-7pH=7 0.22=6.78 i.由于 ClCH2COONa+HCl=ClCH2COOH+NaCl 所以原溶液可以看成0.050mol/L 的 ClCH2COOH 和 0.010mo/LHCl 的混合溶液设有x mol/L的 ClCH2COOH 发生离解,则ClCH2COOH ClCH2COO-+H+0.05-x x 0.01+x所以有(0.01)0.05x xx=Ka=1.4
22、 10-3解得 x=4.4 10-3mol/L 那么 H+=0.0144mol/L pH=-log H+=1.84 5某混合溶液含有0.10 molL-l HCl、2.0 10-4 mol L-l NaHSO4和 2.0 10-6 mol L-l HAc。a计算此混合溶液的pH。b加入等体积0.10 molL-l NaOH 溶液后,溶液的pH。解:a.HSO4-Ka2=1.010-2HAc Ka=1.810-5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=1.00。b.加入等体积0.1mol/LNaOH 溶液,HCl 被中和,体系变
23、为HSO4-和 HAc 的混酸体系,44HAWHSOHKHSOKHAK忽略 KW及 KHAHA,H+2=4HSOK(CHSO4-H+)解得 H+=9.9010-5故 pH=4.00 7已知 Cr3+的一级水解反应常数为10-3.8,若只考虑一级水解,则 0.010 mol L-l Cr(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)3.825.8aK10101010WcK1.8a10100Kc2aaa3KK4K1.182 102cH mol/L 故 pH=2.93 2)23.8a3.82.93()aK100.121010KCr OHH9今用某弱酸HB 及其盐配
24、制缓冲溶液,其中HB 的浓度为0.25 molL-l。于 100mL 该缓冲溶液中加入200 mg NaOH(忽略溶液体积的变化),所得溶液的pH 为 5.60。问原来所配制的缓冲溶液的pH 为多少?(已知 HB 的6a5.0 10K)解:2000.0540100NaOHC(mol/L)已知 p Ka=5.30,pH=5.60 设原缓冲溶液中盐的浓度为x mol/L,故0.055.605.30lg0.25xx得 x=0.35 则原缓冲溶液pH=0.355.30lg5.440.2511配制氨基乙酸总浓度为0.10 molL-l的缓冲溶液(pH=2.0)100mL,需氨基乙酸多少克?还需加多少毫升
25、1 mol L-l酸或碱,所得溶液的缓冲容量为多大?解:设酸以HA 表示,p Ka1=2.35 p Ka2=9.60 1)需 HA 质量 m=0.10 100 75.0 3100.75(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1lgHAaHAcHpHpKcH即0.12.002.35lgxHxH,解得 x=0.079 生成 0.079mol/L 的质子化氨基乙酸,需加酸为0.079100=7.9ml 19.用10.1mol LNaOH滴定10.1mol LHAc至8.00pH。计算终点误差。解:SP时10.05NaOHcmolL10
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