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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