编辑推荐
适读人群 :《分析化学习题集(第三版)》具有题目数量大、代表性强、涵盖面广及题解详细的特 点。绝大多数习题有详细的题解,有利于自学。《分析化学习题集(第三版)》适合作 为高等学校药学类、化学类及化工类各专业分析化学课程的 教学参考书,也可供相关专业 师生阅读参考。 题型丰富、代表性强;题解详尽、思路清晰,利于自学。
内容简介
《分析化学习题集》是普通高等教育“十一五”***规划教材,也是“十二五”江苏省高等学校重点教材(编号:2013��1��039)。《分析化学习题集》内容包括:误差和分析数据处理习题1章,化学定量分析法习题6章,仪器分析法习题15章及模拟试卷12套。各章中含本章要求、内容提要、例题、习题、参考答案等内容。模拟试卷包括化学分析试卷、仪器分析试卷及综合试卷各4套。为了使《分析化学习题集》具有相对的独立性,附录中收载了与习题有关的附表。
作者简介
胡育筑,中国药科大学教授、博士生导师。1970年毕业于北京大学技术物理系,1981年在中国药科大学药物分析专业获理学硕士学位后留校任教。1987年被国家公派到比利时布鲁塞尔自由大学进修,1989年获药学博士学位。中国药科大学分析化学教研室教授,药物分析博士点和分析化学硕士点的学科带头人之一。曾任中国药科大学分析化学教研室主任、基础化学实验室主任,基础部主任等职务。现任中国色谱学会理事,全国及江苏省新药评审专家、中国药学(英文版)及中国药科大学学报编委等学术职务
内页插图
目录
目录
第三版前言
第二版前言
第一版前言
第1章误差和分析数据处理1
第2章重量分析法21
第3章滴定分析法概论30
第4章酸碱滴定法44
第5章络合滴定法74
第6章氧化还原滴定法96
第7章沉淀滴定法118
第8章电位分析法及永停滴定法125
第9章光学分析法概论147
第10章紫外�部杉�分光光度法153
第11章分子发光分析法175
第12章红外分光光度法187
第13章核磁共振波谱法214
第14章质谱法246
第15章综合光谱解析法272
第16章原子吸收分光光度法314
第17章色谱分析法概论325
第18章气相色谱法340
第19章高效液相色谱法352
第20章平面色谱法370
第21章毛细管电泳法376
第22章色谱联用技术384
模拟试卷391
模拟试卷Ⅰ(化学分析)391
模拟试卷Ⅱ(化学分析)396
模拟试卷Ⅲ(化学分析)400
模拟试卷Ⅳ(化学分析)407
模拟试卷Ⅴ(仪器分析)413
模拟试卷Ⅵ(仪器分析)419
模拟试卷Ⅶ(仪器分析)426
模拟试卷Ⅷ(仪器分析)433
模拟试卷Ⅸ(综合)440
模拟试题Ⅹ(综合)446
模拟试卷Ⅺ(综合)453
模拟试卷Ⅻ(综合)459
主要参考文献465
附录466
附录Ⅰ国际相对原子质量表466
附录Ⅱ常用相对分子质量表467
附录Ⅲ常用统计检验表469
附录Ⅳ难溶化合物的溶度积471
附录Ⅴ酸、碱在水中的电离常数472
附录Ⅵ络合滴定有关常数474
附录Ⅶ标准电极电位及条件电位表478
附录Ⅷ主要基团的红外特征吸收482
附录Ⅸ质子化学位移简表486
附录Ⅹ质谱中常见的中性碎片与碎片离子487
精彩书摘
分析化学习题集第1章误差和分析数据处理第1章误差和分析数据处理本 章 要 求1�� 掌握绝对误差、相对误差、系统误差、偶然误差、精密度、准确度、有效数字及显著性检验等基本概念;误差的产生原因及减免方法;准确度和精密度的表示方法及有关计算;有效数字的修约规则及运算规则;置信区间的含义及表示方法;准确度和精密度显著性检验的目的和方法;可疑数据的取舍方法。2�� 熟悉误差传递的规律;正态分布和t分布的特点和应用;处理变量之间关系的相关与回归的作用和算法。3�� 了解提高分析准确度的方法以及分析方法的质量保证。一、 内 容 提 要〖1〗(一) 基本概念1�� 绝对误差(δ)测量值与真实值之差。2�� 相对误差δμ以真实值的大小为基础表示的误差值。3�� 系统误差也称可定误差,是由某种确定的原因所引起的误差,一般有固定的方向(正和负)和大小,重复测定时重复出现。主要有方法误差、仪器或试剂误差以及操作误差。方法误差是由于不适当的实验设计或所选方法不恰当所引起的误差;仪器或试剂误差是由于仪器未经校准或试剂不合规格所引起的误差;操作误差是由于分析者操作不符合要求所造成的误差。4�� 恒定误差在多次测定中绝对值保持不变,但相对值随被测组分含量的增大而减少,这种系统误差称为恒定误差。5�� 比例误差在多次测定中,绝对值随样品量的增大而成比例地增大,但相对值保持不变,这种系统误差称为比例误差。6�� 偶然误差也称随机误差和不可定误差,是由某些偶然的原因所引起的误差,其大小和正负都不固定。7�� 准确度表示分析结果与真实值接近的程度,其大小用误差表示。8�� 精密度表示平行测量的各测量值之间互相接近的程度,其大小用偏差表示。9�� 偏差测量值与平均值之差。10�敝眯徘�间在一定置信水平时,以测量结果为中心,包括总体均值在内的可信范围。11�� 有效数字实际能测量到的数字,主要取决于所用方法和仪器,按照实际能够测准的数字记录、计算和处理。12�惫�差对分析结果允许误差制定的质量指标,与产品要求、试样组成及含量等因素有关。13�狈治龇椒ǖ难橹の�了保证分析测试结果的可靠性和准确性,必须要有分析方法的标准化。对新建立的分析方法应按照一定的程序和要求证实其可靠性和可行性。(二) 主要计算公式1�� 绝对误差δ=x-μ2�� 相对误差相对误差=δμ×100%3�� 绝对偏差d=xi-4�� 绝对平均偏差=∑ni=1xi-n5�� 相对平均偏差(RAD)RAD=×100%6�� 标准偏差或标准差S=∑ni=1(xi-)2n-1=∑x2i-1n(∑xi)2n-17�� 相对标准偏差(RSD)或变异系数(CV)RSD=S×100%8�� 系统误差传递的计算(1) 和、差的绝对误差等于各测量值绝对误差的和、差δR=δx+δy-δz(R=x+y-z)(2) 积、商的相对误差等于各测量值相对误差的和、差δRR=δxx+δyy-δzz(R=x·y/z)(3) 通式R=f(x,y,z,…)系统误差传递对计算结果的影响δR=�礡�祒δx+�礡�祔δy+�礡�祕δz+…9�� 偶然误差传递的计算(1) 和、差的标准偏差的平方等于各测量值标准偏差的平方和S2R=S2x+S2y+S2z(R=x+y-z)(2) 积、商的相对标准偏差的平方等于各测量值相对标准偏差的平方和SRR2=Sxx2+Syy2+Szz2(R=x·y/z)(3) 通式R=f(x,y,z,…)偶然误差传递对计算结果的影响S2R=�礡�祒2S2x+�礡�祔2S2y+�礡�祕2S2z+…10�� 偶然误差正态分布曲线的数学方程式y=f(x)=1σ2πe-(x-μ)22σ2
若令u=(x-μ)/σ,则y=f(u)=1σ2πe-12u2
概率密度最大值(x=μ)y(x=μ)=1σ2π11�� t分布t=-μS12�� 平均值的精密度S=Sx/n13�� 平均值的置信区间(1) 用多次测量样本平均值,估计μ的范围μ=±uσ/n(n>30)(2) 用少量测量值的平均值,估计μ的范围μ=±tS/n(n<30)14�� t检验(1) 样本平均值与标准值比较t=-μSn(2) 两个样本平均值的t检验t=x1-x2SRn1n2n1+n2SR=(n1-1)S21+(n2-1)S22n1+n2-2=∑(x1-x1)2+∑(x2-x2)2(n1-1)+(n2-1)15�� F检验F=S21S22(S1>S2)16�� 可疑值的取舍(1) Q检验法Q=x可疑-x紧邻R极差R=x最大-x最小(2) G检验法G=x可疑-Sx17�� 一元回归分析相关系数的计算r=n∑xiyi-∑xi∑yin∑x2i-(∑xi)2·n∑y2i-(∑yi)218�� 一元回归分析回归系数的计算斜率b=n∑xiyi-∑xi∑yin∑x2i-(∑xi)2截距a=∑yi-b∑xin(三) 要点与难点1�� 偶然误差的分布规律:正误差和负误差出现的概率相等;小误差出现的概率大,大误差出现的概率小。增加平行测定的次数可减免偶然误差。2�� 系统误差根据其来源的不同分为方法误差、仪器或试剂误差及操作误差三种。减免系统误差的方法:校准仪器、空白实验、对照实验和回收实验。3�� 准确度与精密度的关系:好的精密度不一定能保证好的准确度;精密度差,所测结果不可靠,就失去了衡量准确度的前提,精密度是保证准确度的先决条件;只有在已经消除了系统误差的前提下,才可用精密度同时表达准确度;精密度和准确度都好的测量值才是可靠的。4�� 有效数字的修约规则如下:(1) 按照国家标准采用“四舍六入五留双”的规则,即当多余尾数≤4时舍去,≥6时进位。若多余尾数=5,则5后数字不为零,进位;5后数字为零,则取决于5前数字的奇偶:奇数则进,偶数则弃,称为“奇进偶舍”。(2) 只允许对数据一次修约至所需位数,不能分次修约。(3) 为防止误差累积,对参加运算的所有数据可先多保留一位有效数字,运算后再将结果修约成和测量准确度相符合的位数。5�� 有效数字的运算规则如下:(1) 加减法运算所得和或差的误差是各个数值绝对误差的传递结果。几个数据相加或相减的和或差的有效数字的保留,应以小数点后位数最少,即绝对误差最大的数据为依据。(2) 乘除法的积或商的误差是各个数据相对误差的传递结果。几个数据相乘或相除时积或商的有效数字位数,应以参加运算的数据中相对误差最大的数据为依据。6�� 两组数据显著性检验的顺序是,先进行F检验,后进行t检验,即先由F检验确认两组数据的精密度无显著性差异,再进行两组数据的均值是否存在系统误差的t检验。7�� F检验是通过比较两组数据的均方偏差(S),以确定它们的精密度是否有显著性差异。方法如下:(1) 首先计算出两个样本的标准偏差S1与S2,然后计算统计量F。(2) 将F与附录Ⅲ��3 Fα,f1,f2临界值(单侧)比较,若F
F0��05,f1,f2,则表示两者有显著性差异。使用该表时必须注意f1为大方差的自由度,f2为小方差的自由度。8�� t检验主要用于下述几个方面:(1) 样本平均值与标准值的比较。①计算出样本的、S及n,求出统计量t值;②查附录Ⅲ��1 t分布临界值表,若t≥tα,f,说明与μ间存在显著性差异,若t<tα,f,说明两者不存在显著性差异。(2) 两个样本平均值的比较。①求统计量t值;②查附录Ⅲ��1 t分布临界值表,若t<tα,f,说明两组数据的平均值不存在显著性差异;若t≥tα,f,说明两组数据的均值间存在系统误差。使用统计检验需注意的两个问题。(1) 单侧与双侧检验:检验两个分析结果是否存在显著性差别时,用双侧检验;若检验某分析结果是否明显高于(或小于)某值,则用单侧检验。(2) 置信水平P或显著性水平α的选择:u、t及F等的临界值随α的不同而不同,分析化学中常以α=0��05即P=0��95作为判断差别是否显著的标准。9�� 可疑数据的取舍有以下两种方法。(1) Q检验法:①将所有测定数据按递增的顺序排列:x1,x2,x3,…,xn,其中x1或xn可能是可疑值;②按公式计算统计量Q;③选定显著性水平α(α=1-P),由附录Ⅲ��4 Q检验临界值表中查出Qα,n,若Q≥Qα,n,则可疑值应弃去,否则应予以保留。(2) G检验法:①设有n个测定值,其递增顺序为x1,x2,x3,…,xn,其中x1或xn可能是可疑值;②计算统计量G;③选定显著性水平α(α=1-P),由附录Ⅲ��5 G检验临界值表查出Gα,n,若G≥Gα,n,则可疑值应弃去,否则应予以保留。10�� 分析方法的验证内容:根据2010年版《中华人民共和国药典》的规定,验证内容有准确度、精密度(包括重复性、中间精密度和重现性)、专属性、检测限、定量限、线性、范围和耐用性。对于定量分析方法,最重要的验证内容是准确度和精密度。二、 例题【例1��1】测定碳的相对原子质量所得数据:12��0080、12��0095、12��0099、12��0101、12��0102、12��0106、12��0111、12��0113、12��0118及12��0120。求算:(1)平均偏差、标准偏差和平均值的标准偏差;(2)相对平均偏差和相对标准偏差;(3)平均值在99%和95%置信水平的置信区间,并说明其意义。解(1) 根据实验数据及n=10计算平均值
=∑ni=1xin
=12��0080+12��0095+12��0099+12��0101+12��0102+12��0106+12��0111+12��0113+12��0118+12��012010
=12��0104
d=∑ni=1xi-n
=0��0024+0��0009+0��0005+0��0003+0��0002+0��0002+0��0007+0��0009+0��0014+0��001610
=0��0009在实验次数较少(n<5)的情况下,一般用相对平均偏差RAD表示实验结果的精密度;但本例n=10, 用相对标准偏差显然更为合理。
Sx=∑ni=1(xi-)2n-1
=0��00242+0��00092+0��00052+0��00032+0��00022+0��00022+0��00072+0��00092+0��00142+0��0016210-1
=0��0012
平均值的标准偏差S=Sx/n=0��001210=0��000 38
该值反映平均值的精密度。(2) RAD=×100%=0��000912��0104×100%=0��007%RSD=S×100%=0��001212��0104×100%=0��01%
标准偏差的计算用偏差平方和取代平均偏差中的偏差绝对值,用自由度(n-1)取代实验次数(n),可突出较大偏差对测量结果的影响。(3) 平均值的置信区间计算式为μ=±tα,fSnf=10-1=9,P=95%,则α=0��05;P=99% α=0��05,查附录Ⅲ��1得t0��05,9=2��262,t0��01,9=3��250,则有P=95% ,μ=12��0104±3��250×0��001210=12��0104±0��0012P=99% ,μ=12��0104±2��262×0��001210=12��0104±0��0008说明总体平均值(真实值)在12��0092~12��0116的概率为95%;在12��0096~12��0112的概率为99%,即分别有95%及99%的可能,总体平均值在上述两区间内。由此可见增加置信水平则扩大了置信区间。【例1��2】用KIO3作基准物质,对Na2S2O3溶液的浓度进行标定,共做了6次,测得其浓度为0��1029mol/L、0��1060mol/L、0��1036mol/L、0��1032mol/L、0��1018mol/L和0��1034mol/L,则上述6次测定值中,0��1060是否为可疑值[用格鲁布斯(Grubbs)法检验]?它们的平均值、标准偏差和平均值的置信区间各为多少?(设置信水平P=95%)解计算平均值和标准偏差=0��1018+0��1029+0��1032+0��1034+0��1036+0��10606=0��1035(mol/L)S=∑ni=1(xi-)2n-1=9��61×10-66-1=0��0014 前言/序言
《化学分析原理与实践》 本书旨在系统地阐述化学分析的基本原理、常用方法及实际应用。全书围绕“理解分析背后的逻辑,掌握实验操作的精髓”这一核心目标展开,力求为读者构建一个扎实、全面的化学分析知识体系。 第一部分:基础理论与方法 本部分将深入剖析化学分析的基石——化学平衡。我们将从溶液中的酸碱平衡、沉淀平衡、络合平衡以及氧化还原平衡出发,详细讲解影响这些平衡的因素,以及如何利用化学平衡的理论来指导定性与定量的分析过程。例如,在酸碱滴定中,我们将阐述滴定曲线的绘制原理,不同指示剂变色范围的确定,以及如何选择合适的滴定方式以获得准确的结果。对于沉淀滴定,我们会聚焦于沉淀生成与溶解的动力学与热力学过程,并结合具体案例介绍莫尔法、佛尔哈德法、费扬斯法等经典滴定方法的原理与应用。络合滴定部分,将重点讲解金属指示剂的选择与应用,以及掩蔽法在复杂体系分析中的作用。氧化还原滴定则会梳理不同氧化还原电对的电势变化规律,以及碘量法、高锰酸钾法等常用氧化还原滴定方法的原理与实践。 除了化学平衡,溶液中的电化学分析方法也是本部分的重要内容。我们将介绍电位分析法,包括pH测定、离子选择性电极的使用与校准,以及电量分析法,如库仑分析与伏特分析的基本原理和仪器设备。这些方法在环境监测、食品安全、材料科学等领域有着广泛的应用。 此外,分离与富集技术在化学分析中扮演着至关重要的角色。本部分将涵盖萃取技术,包括液-液萃取和固-液萃取,阐述其基本原理、影响因素以及在样品预处理中的应用。色谱分析作为一种强大的分离手段,我们将对其进行详尽介绍,包括气相色谱(GC)和液相色谱(LC)的基本原理、固定相和流动相的选择、柱效能与分离度的概念,以及不同检测器(如FID、TCD、UV-Vis、荧光检测器)的工作原理和适用范围。这部分内容将为读者理解各种痕量物质的检测奠定基础。 第二部分:仪器分析与现代技术 本部分将聚焦于化学分析中常用的仪器分析技术,重点介绍其工作原理、仪器结构、性能参数以及实际应用。 光谱分析: 光谱分析是现代化学分析中最常用、最强大的技术之一。我们将从紫外-可见分光光度法(UV-Vis)开始,深入讲解光的吸收与发射原理,朗伯-比尔定律的应用,以及在物质定性与定量分析中的作用。随后,我们将介绍原子吸收光谱法(AAS)和原子发射光谱法(AES/ICP-AES),阐述原子化过程、激发原理以及在金属元素分析中的优势。傅里叶变换红外光谱法(FTIR)将作为官能团分析的重要工具,讲解其采样技术、光谱解读方法以及在有机化合物结构鉴定中的应用。核磁共振波谱法(NMR)作为结构分析的“金标准”,我们将介绍其基本原理、化学位移、偶合常数等信息,以及在有机分子结构解析中的不可替代性。质谱法(MS)将作为一种重要的质量分析和结构鉴别技术,讲解其电离方式、质量分析器和检测器的工作原理,以及在复杂混合物分析中的应用。 电化学仪器分析: 除了基础理论部分介绍的电位分析和电量分析,本部分将深入探讨一些更复杂的电化学分析技术。循环伏安法(CV)将作为研究氧化还原过程动力学和机理的有力工具,讲解其实验参数和谱图解析。电化学传感器的原理与设计也将进行介绍,展望其在生物、环境和医疗等领域的应用前景。 色谱与质谱联用: 气相色谱-质谱联用(GC-MS)和液相色谱-质谱联用(LC-MS)是现代分析化学中极其重要的联用技术。我们将详细讲解这两种联用技术的优势,即色谱的分离能力与质谱的鉴定能力相结合,能够极大地提高复杂样品中目标物的检测和鉴定效率。 其他现代分析技术: 此外,本书还将简要介绍一些其他前沿的分析技术,如X射线衍射(XRD)在晶体结构分析中的应用,以及表面分析技术(如XPS、SEM-EDX)在材料科学中的重要性。 第三部分:实际应用与案例分析 本部分将强调理论与实践的结合,通过具体的案例分析,展示化学分析方法在不同领域的实际应用。我们将涵盖环境监测(如水质、空气污染物检测)、食品安全(如农药残留、添加剂检测)、药物分析(如药物成分含量测定、杂质分析)、材料科学(如成分分析、结构表征)以及生物医学(如临床检验、代谢组学研究)等多个典型应用场景。 在每个案例中,我们将详细分析: 分析对象的特性: 目标物的性质、浓度范围、是否存在干扰物等。 方法的选择与优化: 基于分析对象的特点,如何选择最合适的分离、检测和定量方法,以及如何优化实验条件以提高准确度和精密度。 样品前处理: 针对复杂样品,需要进行哪些预处理步骤,如提取、浓缩、净化等。 结果的解释与报告: 如何对实验数据进行统计学处理,如何解释分析结果,以及如何撰写规范的分析报告。 通过这些案例分析,读者不仅能加深对化学分析原理和方法的理解,更能学习到如何将所学的知识灵活应用于解决实际问题,培养分析思维和解决实际问题的能力。 本书特色: 理论与实践紧密结合: 深入浅出的理论讲解与丰富的实例分析相结合,帮助读者构建完整的知识体系。 内容全面且重点突出: 涵盖了化学分析的基础理论、经典方法和现代仪器技术,并突出重点和难点。 语言通俗易懂: 避免使用过于晦涩的专业术语,力求语言清晰、逻辑严谨。 强调应用导向: 关注化学分析在各行各业的实际应用,培养读者的分析解决问题的能力。 本书适合高等院校化学、药学、环境科学、食品科学、材料科学、生物工程等相关专业的研究生和高年级本科生作为教材或参考书,也可供相关领域的科研人员和工程技术人员参考。希望通过本书的学习,读者能够掌握化学分析的核心技能,成为分析领域的优秀人才。
这本书给我带来的最大启示是,分析化学的学习不仅仅是掌握公式和计算,更重要的是培养一种科学的思维方式和解决问题的能力。书中提出的题目,很多都具有“开放性”的特点,它不会给你明确的答案,而是引导你去思考,去探索。我记得有一个关于“模式识别”在化学计量学中的应用题目,它要求我理解如何利用聚类分析和主成分分析等方法,来解析复杂的样品数据,并从中提取有用的信息。这让我对化学计量学有了全新的认识。此外,书中对于各种分析仪器工作原理的深入探讨,也让我受益匪浅。例如,关于“液相色谱-质谱联用技术”的题目,它要求我理解不同类型的接口如何影响液相色谱与质谱之间的联用,以及如何通过质谱图的信息来推断分子的结构。这些题目让我明白,分析仪器并非是一个“黑盒子”,而是可以通过深入研究其工作原理,来更好地理解和运用它们。总而言之,这本书是一本“干货”满满的书,它能够帮助我全面地掌握分析化学的知识,并为我未来的学习和工作打下坚实的基础。