分析化学计算基础 第2版PDF格式文档图书下载

第一篇 分析化学导论 1

第一章 分析化学绪言 1

第一节 分析化学概述 1

一、分析化学的任务和作用 1

二、工业分析的任务和作用 2

三、分析化学方法的分类 3

（一）结构分析、定性分析和定量分析 3

（二）无机分析和有机分析 3

（三）常量、半微量、微量和超微量分析 4

（四）化学分析和仪器分析 4

第二节 定量化学分析法概述 5

一、称量分析法 5

二、滴定分析法 5

（一）滴定分析法及其特点 5

（二）滴定分析法的分类 6

（三）滴定分析对化学反应的要求 7

（四）滴定方式 7

第二章 分析化学的基础知识 9

第一节 分析化学中误差的基本概念 9

一、系统误差和随机误差 9

（一）系统误差 10

（二）随机误差 10

二、准确度和误差 11

三、精密度和偏差 14

四、精密度和准确度的关系 15

五、提高分析结果准确度的方法 17

（一）消除系统误差 17

（二）减少随机误差 18

六、用准确度和精密度评价分析结果 18

第二节 有效数字及其在分析化学中的应用 21

一、有效数字及计位规则 22

（一）有效数字的意义 22

（二）有效位数计位规则 22

二、有效数字修约及运算法则 24

（一）有效数字修约规则 24

（二）有效数字运算法则 25

三、有效数字在分析化学中的应用 26

（一）有效数字在测量记录中的应用 26

（二）有效数字在物质称量中的应用 28

（三）有效数字在体积测量中的应用 29

（四）有效数字在分析结果报告中的应用 31

（五）有效数字在其他方面的应用 32

第三节 化学平衡的一般概念 33

一、 离子活度和活度系数 33

二、化学平衡定律及化学平衡规律 34

（一）化学平衡定律及平衡常数 34

（二）活度常数和混合常数 35

（三）化学平衡的规律 36

第四节 水的离子积及pH概念 36

一、水的离子积 36

二、溶液的pH标度 37

三、pH、pOH、[H＋]、[OH－]的相互换算 38

（一）[H＋]与pH相互换算 38

（二）[OH－]与pH相互换算 39

第五节 指数加减法的应用 42

一、指数加法的计算方法 42

（一）两项指数相加 42

（二）多项指数相加 42

二、指数减法的计算方法 43

第六节 法定计量单位及其在分析化学中的应用 44

一、法定计量单位概述 44

（一）国际单位制的构成 44

（二）我国法定计量单位的构成 45

二、量和单位的基本知识 45

（一）量 45

（二）单位 46

（三）数值 46

（四）量方程、单位方程、数值方程 47

（五）量及其符号的使用规则 50

三、分析化学中常用的几个物理量及法定计量单位 51

（一）质量 51

（二）体积 52

（三）相对原子质量和相对分子质量 52

（四）物质的量及其单位摩尔 54

（五）摩尔质量 56

（六）物质的量浓度 58

（七）物质B及其特定组合ZB和1/ZB间的关系 60

习题 65

第三章 定量分析计算的理论依据及计算方法 70

第一节 定量分析计算的理论依据 70

一、等物质的量定律 70

（一）以化学式及其化学计量数为基本单元的等物质的量定律 70

（二）以最小反应单元为基本单元的等物质的量定律 72

二、物质的量比关系 74

第二节 等物质的量定律在滴定分析中的应用 75

一、滴定分析计算的依据 75

二、以aA、bB为基本单元的计算法 76

（一）计算公式 76

（二）计算示例 77

三、最小反应单元计算 78

（一）计算公式 78

（二）计算示例 80

（三）基本单元的确定方法 84

第三节 物质的量比关系在滴定分析中的应用 97

一、滴定分析计算的依据 97

二、计量数比计算法 97

（一）计算公式 97

（二）计算示例 98

（三）计量数比的确定方法 100

第四节 称量分析计算的依据及计算方法 105

一、称量分析计算的依据 105

（一）等物质的量定律 105

（二）物质的量比关系 105

二、称量分析计算方法 106

（一）基本单元计算法 106

（二）计量数比计算法 106

三、称量分析计算示例 109

习题 111

第二篇 分析化学的基本理论及计算 120

第四章 分析化学中的平衡理论及计算 120

第一节 酸碱平衡理论及计算 120

一、酸碱理论 121

二、水溶液中的酸碱平衡 123

（一）酸碱质子理论 123

（二）水溶液中的酸碱反应 124

（三）水的质子自递反应及平衡常数 125

（四）水溶液中的酸碱强度 126

（五）共轭酸碱对Ka与Kb的关系 127

三、酸碱平衡体系中各型体的分布及浓度计算 129

（一）分析浓度、平衡浓度和酸碱度 129

（二）酸碱溶液中各型体的分布分数及其计算 130

（三）酸碱溶液中各型体浓度的计算 135

四、酸碱平衡体系中的数学处理方法 137

（一）物料平衡式（MBE） 137

（二）电荷平衡式（CBE） 137

（三）质子平衡式（PBE） 139

（四）质子参考水平法的应用 142

五、酸碱溶液pH值的计算 150

（一）强酸强碱溶液pH值的计算 151

（二）一元弱酸溶液pH值的计算 152

（三）一元弱碱溶液pH值的计算 155

（四）多元酸溶液pH值的计算 156

（五）多元碱溶液pH值的计算 158

（六）两性物质溶液pH值的计算 159

（七）酸碱混合物体系pH值的计算 161

六、缓冲溶液 167

（一）缓冲溶液的作用原理 167

（二）缓冲溶液pH值的计算 173

（三）缓冲容量 183

（四）缓冲范围 186

（五）缓冲溶液的选择 187

（六）缓冲溶液的配制计算 187

七、浓度对数图解法 190

第二节 络合平衡理论及计算 193

一、络合平衡常数 193

（一）络合物的稳定常数和不稳定常数 193

（二）络合物的逐级稳定常数和逐级不稳定常数 194

（三）络合物累积稳定常数 195

（四）总稳定常数和总不稳定常数 195

二、络合平衡体系中各型体的分布分数及浓度计算 196

三、EDTA及其络合物的离解平衡和平衡常数 199

（一）EDTA的离解平衡及离解常数 199

（二）EDTA络合物的络合平衡及稳定常数 201

四、络合平衡中的副反应和副反应系数 202

（一）EDTA的酸效应及酸效应系数 203

（二）金属离子的络合效应及络合效应系数 206

五、络合物的条件稳定常数 209

第三节 氧化还原平衡理论及计算 212

一、电极电位 212

（一）标准电极电位 212

（二）电极电位 213

（三）条件电位 215

二、氧化还原电极电位的计算及其应用 217

（一）标准电极电位对反应方向的判断 217

（二）电极电位的计算及反应方向的判断 218

（三）条件电位的计算及反应方向的判断 218

（四）电极电位对反应次序的判断 223

三、氧化还原反应平衡常数的计算及其应用 223

（一）平衡常数的计算方法 223

（二）平衡常数对反应完成程序的判断 225

四、氧化还原反应速度 227

第四节 沉淀溶解平衡理论及计算 228

一、溶度积和溶解度 228

（一）溶度积原理 228

（二）溶解度的计算 230

二、外界因素引起沉淀溶解度改变的计算 233

（一）同离子效应引起沉淀溶解度改变的计算 233

（二）酸效应引起沉淀溶解度改变的计算 236

（三）络合效应引起沉淀溶解度改变的计算 238

（四）两种效应并存引起沉淀溶解度改变的计算 239

（五）盐效应对沉淀溶解度的影响 241

三、两种沉淀间的平衡 242

（一）分级沉淀 242

（二）沉淀转化 246

习题 248

第五章 定量化学分析法的基本原理及计算 262

第一节 酸碱滴定法的基本原理及计算 262

一、酸碱滴定法概述 262

（一）酸碱滴定法的实质 262

（二）酸碱滴定法中最主要的问题 262

二、酸碱指示剂 263

（一）酸碱指示剂的作用原理 263

（二）酸碱指示剂的变色规律 263

（三）酸碱指示剂的变色范围 264

（四）酸碱指示剂的应用 267

三、酸碱滴定过程中pH值的计算及指示剂的选择 268

（一）强酸强酸的滴定 268

（二）一元弱酸的滴定 271

（三）一元弱碱的滴定 273

（四）多元酸的滴定 274

（五）多元碱的滴定 275

四、酸碱直接滴定可行性的判断 276

（一）强酸强碱滴定可行性的判断 277

（二）一元弱酸弱碱滴定可行性的判断 277

（三）多元酸碱滴定可行性及分级滴定的判断 279

五、混合酸碱的滴定 283

（一）混合酸碱滴定可行性及分级滴定的判断 283

（二）化学计量点时pH值的计算及指示剂的选择 284

六、酸碱滴定误差的计算 286

（一）滴定误差及表示方法 286

（二）滴定误差的计算方法 286

第二节 络合滴定法的基本原理及计算 291

一、络合滴定的概述 291

二、络合滴定 292

（一）化学计量点时pM'sp（或pMsp）的计算 292

（二）滴定突跃的计算 294

（三）影响滴定突跃大小的因素 296

三、准确滴定金属离子的判断 297

四、单一金属离子滴定所允许的最低和最高pH值的计算 298

（一）络合滴定所允许的最低pH值 298

（二）络合滴定所允许的最高pH值 300

五、金属指示剂 301

（一）金属指示剂的作用原理 301

（二）金属指示剂应具备的条件 302

（三）选择金属指示剂的依据 303

六、混合离子选择性滴定 305

（一）控制酸度进行选择性滴定 305

（二）利用掩蔽进行选择性滴定 309

第三节 氧化还原滴定法的基本原理及计算 310

一、氧化还原滴定概述 310

二、氧化还原滴定 311

（一）化学计量点时电位的计算 311

（二）滴定突跃的计算 316

三、氧化还原指示剂 318

（一）氧化还原指示剂 319

（二）自身指示剂 321

（三）特殊指示剂（专属指示剂） 321

四、几种重要的氧化还原滴定方法的原理 321

（一）高锰酸钾法原理 321

（二）重铬酸钾法原理 322

（三）碘量法原理 322

（四）溴酸钾法原理 323

第四节 沉淀滴定法和称量分析法的基本原理及计算 324

一、沉淀滴定法的原理 324

（一）沉淀滴定法概述 324

（二）银量滴定法 324

（三）莫尔法 326

（四）佛尔哈德法 328

（五）法扬司法 331

二、称量分析法的原理 333

（一）称量分析法概述 333

（二）称量分析沉淀形成的基本原理 334

（三）称量分析对沉淀的要求 334

（四）沉淀条件的选择 335

习题 336

第三篇 定量化学分析的全过程及其计算 342

第六章 定量分析的一般程序 342

第一节 试样的采取和制备 342

一、试样的采取 342

（一）采样的重要意义 342

（二）采样的一般方法 343

二、试样的制备 346

（一）组成均匀的试样的制备 346

（二）组成不均匀的试样的制备 346

第二节 试样的分解 349

一、无机试样的分解法 349

（一）溶解分解法 349

（二）熔融分解法 349

二、有机试样的分解法 350

（一）干法分解法 350

（二）湿法分解法 351

第三节 试样的定理分离 351

一、概述 351

（一）分离在分析化学中的重要作用 351

（二）回收因数和分离因数 352

二、沉淀分离法 353

（一）无机沉淀剂沉淀分离法 353

（二）有机沉淀剂沉淀分离法 361

三、溶剂萃取分离法 361

（一）溶剂萃取分离的特点 361

（二）萃取分离的机理 362

（三）分配定律 363

（四）分配比 364

（五）萃取率 365

（六）分离系数 369

（七）重要的萃取体系 371

（八）溶剂萃取在分析化学中的应用 372

第四节 测定方法的选择 373

一、测定方法选择的重要性 373

二、测定方法选择的原则 373

（一）根据测定目的要求 373

（二）根据待测组分含量 373

（三）根据组分的性质 373

（四）根据共存组分的影响 374

（五）根据实验室条件 374

习题 374

第七章 溶液组成标度及溶液的配制计算 377

第一节 溶液组成标度的表示方法 377

一、B的质量分数 377

二、B的体积分数 378

三、B的质量浓度 379

四、密度 379

五、溶质B的质量摩尔浓度 380

六、体积比和质量比 381

七、摩尔比和摩尔分数 382

八、滴定度 384

九、B的物质的量浓度 385

第二节 各种溶液组成标度的换算 386

一、质量分数wB与物质的量浓度cB的换算 387

二、质量分数wB与质量浓度pB的换算 388

三、质量分数wB与质量摩尔浓度bB的换算 389

四、物质的理浓度cB与质量浓度pB的换算 390

五、物质的理浓度cB与质量摩尔浓度bB的换算 391

六、质量浓度pB与质量摩尔浓度bB的换算 392

七、滴定度TA/B与物质的量浓度bB的换算 393

八、滴定度TA1/B与TA2/B的换算 397

九、质量浓度pB与滴定度TA/B的换算 400

十、体积比φ与物质的量浓度cB的换算 402

第三节 非标准溶液的配制计算 404

一、质量分数溶液的配制计算 404

（一）用固体试剂配制溶液的计算 405

（二）用稀释法配制溶液的计算 405

（三）溶液增浓的配制计算 408

二、体积分数溶液的配制计算 411

（一）用溶液体试剂配制溶液的计算 411

（二）用稀释法配制溶液的计算 412

三、质量浓度溶液的配制计算 412

（一）用固体配制溶液的计算 413

（二）用稀释法配制溶液的计算 413

（三）用原装浓液体试剂配制溶液的计算 414

（四）溶液增浓的配制计算 415

四、物质的量浓度溶液的配制计算 416

（一）用固体配制溶液的计算 416

（二）用稀释法配制溶液的计算 417

（三）用原装浓液体试剂配制溶液的计算 418

（四）溶液增浓的配制计算 420

五、混合法配制溶液的计算 423

（一）两种不同质量分数的溶液混合配制时的计算 423

（二）两种不同质量浓度的溶液混合配制时的计算 428

（三）两种不同物质的量浓度溶液混合配制时的计算 430

第四节 标准滴定溶液的配制计算 435

一、直接配制法 436

（一）直接配制标准溶液的条件 436

（二）直接配制标准溶液的方法和计算 436

二、间接配制法（标定法） 441

（一）标定方法 441

（二）标定步骤 442

（三）标定计算 444

（四）标准滴定溶液的配制和标定示例 445

第五节 微量分析中稀溶液标度表示方法及标准溶液配制计算 452

一、稀溶液标度表示方法 452

（一）质量分数稀溶液表示方法 452

（二）体积分数稀溶液表示方法 453

（三）质量浓度稀溶液表示方法 453

二、微量分析标准溶液的配制计算 454

（一）用纯金属配制离子标准溶液的计算 454

（二）用化合物配制离子标准溶液的计算 455

（三）稀释法配制极稀离子标准溶液的方法 456

习题 458

第八章 分析试样与反应试剂用量的计算 470

第一节 称量分析中试样称取量和沉淀剂用量的计算 470

一、称量分析中试样称取量的计算 470

（一）确定试样称取量的依据 470

（二）试样称取量的计算方法 473

二、称量分析中沉淀剂用量的计算 477

（一）确定沉淀剂用理的依据 477

（二）沉淀剂用量的计算方法 478

第二节 滴定分析中试样称取量和滴定剂用量的计算 482

一、滴定分析中试样称取量的计算 482

（一）确定试样称取量的依据 483

（二）试样称取量的计算方法 484

二、滴定分析中滴定剂用量的计算 488

习题 490

第九章 定量分析结果的计算及分析方法的应用 496

第一节 定量分析结果的表示方法 496

一、被测组分的表示形式 496

（一）按实际存在的形式表示 496

（二）按氧化物形式表示 496

（三）按元素形式表示 496

（四）按所存在的离子形式表示 497

二、被测组分含量的表示方法 497

（一）以质量分数表示 497

（二）以体积分数表示 497

（三）以质量浓度表示 498

（四）以物质的量浓度表示 498

（五）微量分析的结果表示方法 499

第二节 称量分析结果的计算及分析方法的应用 499

一、被测组分质量的计算 499

二、被测组分质量分数的计算 502

（一）被测组分与称量形式相同时的计算 502

（二）被测组分与称理形式不相同时的计算 503

三、混合物测定结果的计算 504

（一）将混合物转化成混合称量式的计算方法 504

（二）将混合物转化成一个称量式的计算方法 506

四、湿存水测定的计算及按干燥物质计算组分含量 509

（一）湿存水测定的计算 509

（二）按干燥物质计算被测组分含量 510

五、称量分析计算的简化 512

六、称量分析法的应用 513

（一）挥发称量法的应用 513

（二）沉淀称量法的应用 514

第三节 滴定分析结果的计算及分析方法的应用 515

一、直接滴定法分析结果的计算及其应用 515

（一）直接滴定法分析结果的计算方法 515

（二）直接滴定法的应用及分析结果计算示例 518

（三）直接滴定法计算的简化 529

二、返滴法分析结果的计算及其应用 532

（一）返滴法的原理及分析结果的计算方法 532

（二）返滴法的应用及分析结果计算示例 537

三、中间物滴定法分析结果的计算及其应用 548

（一）中间物滴定法的原理及分析结果的计算方法 548

（二）中间物滴定法的应用及分析结果计算示例 549

四、混合物的测定方法及分析结果的计算 565

（一）连续测定混合物的原理及计算示例 567

（二）同时测定混合物的原理及计算示例 583

（三）分别测定混合物的原理及计算示例 587

五、综合性计算示例 592

习题 600

第十章 分析结果的数据处理及质量保证 620

第一节 分析结果的数据处理 620

一、数理统计的几个基本概念 620

二、少量数据的统计处理 621

（一）数据集中趋势的表示 621

（二）数据分散程度的表示 621

三、置信度和置信区间 625

四、显著性检验 626

（一）t检验法 627

（二）F检验法 629

五、离群值的取舍 630

六、回归分析法 631

（一）一元线性回归方程 631

（二）相关系数 633

第二节 分析结果的质量保证和评价 635

一、质量控制和质量保证 635

二、质量评价 635

（一）用标准物质的方法 636

（二）用标准方法 636

（三）用测定回收率的方法 636

（四）用质量控制图的方法 636

习题 638

第十一章 计算机在分析化学中的应用 640

第一节 概述 640

第二节 计算机在分析化学中的应用 641

一、溶液pH值的计算 642

（一）计算公式的推导 642

（二）程序清单 643

（三）程序说明 644

（四）程序运行示例 644

二、分布曲线图和浓度对数图的绘制 644

（一）计算公式的推导 644

（二）程序清单 646

（三）程序说明 646

（四）程序运行示例 646

三、酸碱滴定曲线的绘制和滴定误差的计算 647

（一）计算公式的推导 647

（二）程序清单 648

（三）程序说明 648

（四）程序运行示例 648

第三节 程序 649

一、计算混合溶液的pH值 649

二、分布曲线图及浓度对数图 657

三、滴定曲线及滴定误差的计算 666

习题答案 678

附表 707

一、SI基本单位 707

二、国际单位制的辅助单位 708

三、国际单位制中具有专门名称的导出单位 708

四、SI词头 709

五、我国选定的SI制外单位表 710

六、分析化学中常用的量和法定计量单位（GB） 710

七、弱酸、弱碱在水中的离解常数（25℃，I=0） 714

八、金属络合物的稳定常数 717

九、金属离子的lgaM（OH）值 719

十、标准电极电位表（18～25℃） 720

十一、某些氧化还原电对的条件电位（ ） 723

十二、微溶化合物的浓度积（18～25℃，I=0） 724

十三、化合物的相对分子质量表 726

十四、指数加法表 730

十五、指数减法表 731

主要参考书 732

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