化驗(yàn)分析及數(shù)據(jù)處理

化驗(yàn)分析數(shù)據(jù)處理及結(jié)果計(jì)算2023/8/211AnalyticalChemistry教學(xué)指導(dǎo)：分析化學(xué)常用法定計(jì)量單位及計(jì)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(jì)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(yàn)法、Grubbs法）平均值精密度的表示方法及平均值的置信區(qū)間2023/8/212AnalyticalChemistry第一節(jié)分析化學(xué)法定計(jì)量單位及計(jì)算基礎(chǔ)一、法定計(jì)量單位法定計(jì)量單位：由國家以法令形式規(guī)定使用或允許使用的計(jì)量單位。我國的法定計(jì)量單位：以國際單位制單位為基礎(chǔ)，結(jié)合我國的實(shí)際情況制定。國際單位制SI—InternationalSystemofUnits2023/8/213AnalyticalChemistry1971年第14屆國際法定計(jì)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(shí)間秒s光強(qiáng)度坎[德拉]cd電流安[培]A2023/8/214AnalyticalChemistry二、分析化學(xué)中常用法定計(jì)量單位1、物質(zhì)的量物質(zhì)的量—表示物質(zhì)的基本單元多少符號為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。2023/8/215AnalyticalChemistry例題以H2SO4為基本單元，98.08g的H2SO4以1/2H2SO4為基本單元，98.08g的H2SO41molH1molH21mol（1/2Na2CO3）2023/8/216AnalyticalChemistry2、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μg表示。換算關(guān)系：1kg=1000g1g=1000mg1mg=1000μg2023/8/217AnalyticalChemistry3、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μL表示。換算關(guān)系：1m3

=1000L1L=1000mL1mg=1000μL2023/8/218AnalyticalChemistry4、摩爾質(zhì)量摩爾質(zhì)量=質(zhì)量/物質(zhì)的量摩爾質(zhì)量的符號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。2023/8/219AnalyticalChemistry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NH3·H2O35.05NH3·H2O35.05碳酸鈉Na2CO3105.991/2Na2CO353.00氯化鈉NaCl58.45NaCl58.45高錳酸鉀KMnO4158.041/5KMnO431.612023/8/2110AnalyticalChemistry5、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/nB2023/8/2111AnalyticalChemistry6、密度符號ρ，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。2023/8/2112AnalyticalChemistry7、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。2023/8/2113AnalyticalChemistry8、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71.842023/8/2114AnalyticalChemistry三、溶液濃度表示方法物質(zhì)的量濃度質(zhì)量分?jǐn)?shù)質(zhì)量濃度體積分?jǐn)?shù)比例濃度滴定度2023/8/2115AnalyticalChemistry1、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2023/8/2116AnalyticalChemistry2、質(zhì)量分?jǐn)?shù)B的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=B的質(zhì)量/混合物的質(zhì)量ωB表示，量綱為1。ω(HCl)=0.38或ω(HCl)=38%質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示mg/g、μg/g、ng/g2023/8/2117AnalyticalChemistry3、質(zhì)量濃度B的質(zhì)量濃度=B的質(zhì)量/混合物的體積ρB表示，單位為g/L或mg/L、μg/L、ng/L。ρB=mB/V式中：ρB—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，L2023/8/2118AnalyticalChemistry4、體積分?jǐn)?shù)B的體積分?jǐn)?shù)=混合前B的體積/混合物的體積φB表示，量綱為1。φ(CHOH)=0.70或φ

(CHOH)=70%質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示mg/g、μg/g、ng/g25252023/8/2119AnalyticalChemistry5、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(gè)單位的氯化鈉相互混合。2023/8/2120AnalyticalChemistry6、滴定度(Titer)兩種表示方法：Ts/x—1mL標(biāo)準(zhǔn)溶液相當(dāng)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(dāng)于”。2023/8/2121AnalyticalChemistry6、滴定度兩種表示方法：Ts—1mL標(biāo)準(zhǔn)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HCl2023/8/2122AnalyticalChemistry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,μg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ρ千克每立方米kg/m3g/mL,g/m3相對原子量Ar相對分子量Mr2023/8/2123AnalyticalChemistry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?jǐn)?shù)ωB質(zhì)量濃度ρB

千克每立方米Kg/m3g/L,g/mL體積分?jǐn)?shù)φB滴定度Vm克每毫升g/mL2023/8/2124AnalyticalChemistry四、一般溶液的配制和計(jì)算1、物質(zhì)的量濃度溶液的配制和計(jì)算欲配制c(NaCO)=0.5mol/L溶液500mL，如何配制？欲配制c(HPO)=0.5mol/L溶液500mL，如何配制？(濃磷酸密度ρ=1.69，ω=85%，濃度為15mol/L)23342023/8/2125AnalyticalChemistry2、質(zhì)量分?jǐn)?shù)溶液的配制和計(jì)算欲配制ωNaCl=10%NaCl溶液500g，如何配制？欲配制ω

=30%H2SO4溶液500mL(ρ=1.22)，如何配制？(濃H2SO4ρ=1.84，ω=96%)H2SO42023/8/2126AnalyticalChemistry3、質(zhì)量濃度溶液的配制和計(jì)算欲配制20g/L亞硫酸鈉溶液100mL，如何配制？4、體積分?jǐn)?shù)溶液的配制和計(jì)算欲配制φ=3%H2O2溶液500mL，如何配制？5、比例濃度溶液的配制和計(jì)算欲配制(2+3)乙酸溶液1L，如何配制？C2H5OH2023/8/2127AnalyticalChemistry第二節(jié)滴定分析法計(jì)算滴定分析計(jì)算的依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度的計(jì)算滴定分析法計(jì)算實(shí)例2023/8/2128AnalyticalChemistry滴定：將試樣制備成溶液置于三角瓶中，再將另一種已知準(zhǔn)確濃度的試劑溶液（標(biāo)準(zhǔn)溶液）由滴定管滴加到待測組分的溶液中去，直到所加標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)溶液、被測溶液、指示劑一、滴定分析計(jì)算的依據(jù)2023/8/2129AnalyticalChemistry滴定分析法（titrimetricanalysis）：根據(jù)滴定反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量關(guān)系、標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度和體積用量，計(jì)算出被測組分含量的定量分析方法。滴定分析計(jì)算的依據(jù)：

nT∶nA=t∶anA=(cV)Tat

tT+aA→P

（標(biāo)準(zhǔn)溶液）（待測物質(zhì)）（生成物）2023/8/2130AnalyticalChemistry滴定分析儀器：2023/8/2131AnalyticalChemistry二、標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度的計(jì)算1、標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制標(biāo)定法：稀釋后標(biāo)定(NaOH)

n1=n2

c1·V1=c2·V2直接法：用基準(zhǔn)物質(zhì)直接配制(K2Cr2O7)

準(zhǔn)確稱量并配成準(zhǔn)確體積。什么是基準(zhǔn)物質(zhì)？2023/8/2132AnalyticalChemistry2、基準(zhǔn)物質(zhì)（standardsubstance）

基準(zhǔn)物質(zhì)：直接配制或標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)溶液的物質(zhì)?；鶞?zhǔn)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(shí)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。2023/8/2133AnalyticalChemistry常用的基準(zhǔn)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(xì)，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40-45min2023/8/2134AnalyticalChemistry2、標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度的計(jì)算例1：配制0.02000mol·L-1K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液250.0mL，需稱取多少克K2Cr2O7?m=n·M=c·V·M=0.02000mol·L-1×0.2500L×294.2g·mol–1

=1.471(g)解：已知M=294.2g·mol–1

n=M

mK2Cr2O7保留幾位有效數(shù)字？2023/8/2135AnalyticalChemistry準(zhǔn)確稱量1.47g(±10%)K2Cr2O7基準(zhǔn)物質(zhì)于容量瓶中，溶解定容，再計(jì)算出其準(zhǔn)確濃度。怎樣配制？2023/8/2136AnalyticalChemistry例2：已知濃鹽酸的密度為1.19g·mL-1，其中HCl含量為37%。計(jì)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1.0×103mL，需要量取上述濃鹽酸多少毫升?2023/8/2137AnalyticalChemistry

cHCl

=12mol·L-11.19g·mL-1×(1.0×103mL)×0.3736.46g·mol-1

cHCl

=（1）解：已知MHCl=36.46g·mol–1有效數(shù)字2023/8/2138AnalyticalChemistry（2）解：根據(jù)稀釋定律（nHCl）前=（nHCl）后（cHCl·VHCl）前=（cHCl·VHCl）后VHCl=8mL0.1

mol·L-1×(1.0×103mL)12

mol·L-1VHCl=2023/8/2139AnalyticalChemistry用10mL量筒量取9mL濃鹽酸，注入1000mL水中，搖勻，貼上標(biāo)簽，備用。

如何配制0.1mol·L-1HCl溶液？2023/8/2140AnalyticalChemistry例3：用基準(zhǔn)無水碳酸鈉標(biāo)定HCl溶液的濃度，稱取0.2023gNa2CO3，滴定至終點(diǎn)時(shí)消耗HCl溶液37.70mL，計(jì)算HCl溶液的濃度。3、標(biāo)定溶液濃度的有關(guān)計(jì)算Na2CO3解：已知M=105.99g·mol–1Na2CO3+2HCl＝2NaCl+CO2↑

+

H2O2023/8/2141AnalyticalChemistrycHCl

=0.1012mol·L–12×（0.2023g/105.99g·mol–1）37.70×10-3

LcHCl

=2(m/M)

VHClcHCl

=Na2CO32023/8/2142AnalyticalChemistry例4：要求在標(biāo)定時(shí)用去0.10mol·L-1NaOH溶液20~25mL，問應(yīng)稱取基準(zhǔn)試劑鄰苯二甲酸氫鉀（KHP）多少克？如果改用草酸（H2C2O4·2H2O）作基準(zhǔn)物質(zhì)，又應(yīng)稱取多少克？要求：相對誤差小于0.1%2023/8/2143AnalyticalChemistry解：已知MKHP=204.22g·mol–1NaOH

+KHP＝NaKP+H2OnKHP=nNaOHmKHP=(cV)NaOHMKHP（1）V=20mL:

mKHP=0.10mol·L-1×20×10-3L×204.22g·mol–1

mKHP=0.41g2023/8/2144AnalyticalChemistry（2）V=25mL:mKHP=0.10mol·L-1×25×10-3L×204.22g·mol–1mKHP=0.51g2023/8/2145AnalyticalChemistry（1）V=20mL，m=0.13g（2）V=25mL，m=0.16g解：已知M=126.07g·mol–12NaOH

+H2C2O4＝Na2C2O4+2H2OH2C2O4·2H2OH2C2O4·2H2O(m/M)=1/2(cV)NaOH2023/8/2146AnalyticalChemistry由此可知：在標(biāo)定同一濃度的NaOH溶液時(shí)，若分析天平的絕對稱量誤差一定時(shí)，采用摩爾質(zhì)量較大的鄰苯二甲酸氫鉀作為基準(zhǔn)試劑，可以減少稱量的相對誤差。算一算V=20mLmKHP=0.41gm=0.13g2023/8/2147AnalyticalChemistry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(biāo)簽備用。如何配制0.1mol·L-1NaOH溶液？2023/8/2148AnalyticalChemistry例5：準(zhǔn)確量取30.00mLHCl溶液，用0.09026mol·L-1NaOH溶液滴定，到達(dá)化學(xué)計(jì)量點(diǎn)時(shí)消耗NaOH溶液的體積為31.93mL，計(jì)算HCl溶液的濃度。

cHCl·VHCl=cNaOH·VNaOH解：

NaOH+HCl＝NaCl+H2O2023/8/2149AnalyticalChemistry

cHCl

=0.09908mol·L-10.09026

mol·L-1×32.93mL30.00mLcHCl

=2023/8/2150AnalyticalChemistry3、物質(zhì)的量濃度與滴定度之間的換算例6：HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度為0.09908mol·L-1，HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液對NaOH的滴定度THCl/NaOH（g·mL-1）為多少？

解：已知M=40.00g·mol–1HCl

+NaOH＝NaOH+H2ONaOHnHCl=nNaOH2023/8/2151AnalyticalChemistryTHCl/NaOH

=0.09908mol·L-1×(1.00×10-3L

)×40.00g·mol–1

=0.00396g·mL-1

2023/8/2152AnalyticalChemistry三、滴定分析法計(jì)算實(shí)例例7：準(zhǔn)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，置于250mL三角瓶中，加入酚酞指示劑，用0.1000mol·L-1NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至微紅色，計(jì)算每100mL食用白醋中含醋酸的質(zhì)量。2023/8/2153AnalyticalChemistry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。

MHAc=60.00g·mol–12023/8/2154AnalyticalChemistry例8：測定鋁鹽中鋁含量。稱取樣品0.2500g，溶解后加入EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液，c(EDTA)=0.05000mol·L-1，V(EDTA)=25.00mL。選擇適當(dāng)條件，用c(Zn2+)=0.02000mol·L-1標(biāo)準(zhǔn)溶液返滴定，用去V(Zn2+)=21.50mL，求鋁的含量？2023/8/2155AnalyticalChemistry解：Al3++H2Y2-→AlY-+2H+Zn2++H2Y2-→ZnY2-+2H+Al3+~H2Y2-~

Zn2+n(EDTA)=0.05000mol·L-1×25.00×10-3L=1.25×10-3moln(Zn2+)=0.02000mol·L-1×21.50×10-3L=0.43×10-3mol2023/8/2156AnalyticalChemistry

n(EDTA)=n(Zn2+)+n(Al3+)n(Al3+)=1.25×10-3mol-0.43×10-3mol=0.82×10-3mol鋁的含量={(26.98g·mol-1×0.82×10-3mol)/0.2500g}×100%鋁的含量=8.85%2023/8/2157AnalyticalChemistry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(biāo)準(zhǔn)偏差？過失誤差是什么？如何處理過失誤差的數(shù)據(jù)？2023/8/2158AnalyticalChemistry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(shí)驗(yàn)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)按照介紹的方法來取舍。

2023/8/2159AnalyticalChemistry例：我們測得一組數(shù)據(jù)如下表示：30.56為可疑值？ⅠⅡⅢⅣⅤ測得值30.1830.5630.2330.3530.322023/8/2160AnalyticalChemistry1、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

≥