編輯推薦
適讀人群 :《分析化學習題集(第三版)》具有題目數量大、代錶性強、涵蓋麵廣及題解詳細的特 點。絕大多數習題有詳細的題解,有利於自學。《分析化學習題集(第三版)》適閤作 為高等學校藥學類、化學類及化工類各專業分析化學課程的 教學參考書,也可供相關專業 師生閱讀參考。 題型豐富、代錶性強;題解詳盡、思路清晰,利於自學。
內容簡介
《分析化學習題集》是普通高等教育“十一五”***規劃教材,也是“十二五”江蘇省高等學校重點教材(編號:2013��1��039)。《分析化學習題集》內容包括:誤差和分析數據處理習題1章,化學定量分析法習題6章,儀器分析法習題15章及模擬試捲12套。各章中含本章要求、內容提要、例題、習題、參考答案等內容。模擬試捲包括化學分析試捲、儀器分析試捲及綜閤試捲各4套。為瞭使《分析化學習題集》具有相對的獨立性,附錄中收載瞭與習題有關的附錶。
作者簡介
鬍育築,中國藥科大學教授、博士生導師。1970年畢業於北京大學技術物理係,1981年在中國藥科大學藥物分析專業獲理學碩士學位後留校任教。1987年被國傢公派到比利時布魯塞爾自由大學進修,1989年獲藥學博士學位。中國藥科大學分析化學教研室教授,藥物分析博士點和分析化學碩士點的學科帶頭人之一。曾任中國藥科大學分析化學教研室主任、基礎化學實驗室主任,基礎部主任等職務。現任中國色譜學會理事,全國及江蘇省新藥評審專傢、中國藥學(英文版)及中國藥科大學學報編委等學術職務
內頁插圖
目錄
目錄
第三版前言
第二版前言
第一版前言
第1章誤差和分析數據處理1
第2章重量分析法21
第3章滴定分析法概論30
第4章酸堿滴定法44
第5章絡閤滴定法74
第6章氧化還原滴定法96
第7章沉澱滴定法118
第8章電位分析法及永停滴定法125
第9章光學分析法概論147
第10章紫外�部杉�分光光度法153
第11章分子發光分析法175
第12章紅外分光光度法187
第13章核磁共振波譜法214
第14章質譜法246
第15章綜閤光譜解析法272
第16章原子吸收分光光度法314
第17章色譜分析法概論325
第18章氣相色譜法340
第19章高效液相色譜法352
第20章平麵色譜法370
第21章毛細管電泳法376
第22章色譜聯用技術384
模擬試捲391
模擬試捲Ⅰ(化學分析)391
模擬試捲Ⅱ(化學分析)396
模擬試捲Ⅲ(化學分析)400
模擬試捲Ⅳ(化學分析)407
模擬試捲Ⅴ(儀器分析)413
模擬試捲Ⅵ(儀器分析)419
模擬試捲Ⅶ(儀器分析)426
模擬試捲Ⅷ(儀器分析)433
模擬試捲Ⅸ(綜閤)440
模擬試題Ⅹ(綜閤)446
模擬試捲Ⅺ(綜閤)453
模擬試捲Ⅻ(綜閤)459
主要參考文獻465
附錄466
附錄Ⅰ國際相對原子質量錶466
附錄Ⅱ常用相對分子質量錶467
附錄Ⅲ常用統計檢驗錶469
附錄Ⅳ難溶化閤物的溶度積471
附錄Ⅴ酸、堿在水中的電離常數472
附錄Ⅵ絡閤滴定有關常數474
附錄Ⅶ標準電極電位及條件電位錶478
附錄Ⅷ主要基團的紅外特徵吸收482
附錄Ⅸ質子化學位移簡錶486
附錄Ⅹ質譜中常見的中性碎片與碎片離子487
精彩書摘
分析化學習題集第1章誤差和分析數據處理第1章誤差和分析數據處理本 章 要 求1�� 掌握絕對誤差、相對誤差、係統誤差、偶然誤差、精密度、準確度、有效數字及顯著性檢驗等基本概念;誤差的産生原因及減免方法;準確度和精密度的錶示方法及有關計算;有效數字的修約規則及運算規則;置信區間的含義及錶示方法;準確度和精密度顯著性檢驗的目的和方法;可疑數據的取捨方法。2�� 熟悉誤差傳遞的規律;正態分布和t分布的特點和應用;處理變量之間關係的相關與迴歸的作用和算法。3�� 瞭解提高分析準確度的方法以及分析方法的質量保證。一、 內 容 提 要〖1〗(一) 基本概念1�� 絕對誤差(δ)測量值與真實值之差。2�� 相對誤差δμ以真實值的大小為基礎錶示的誤差值。3�� 係統誤差也稱可定誤差,是由某種確定的原因所引起的誤差,一般有固定的方嚮(正和負)和大小,重復測定時重復齣現。主要有方法誤差、儀器或試劑誤差以及操作誤差。方法誤差是由於不適當的實驗設計或所選方法不恰當所引起的誤差;儀器或試劑誤差是由於儀器未經校準或試劑不閤規格所引起的誤差;操作誤差是由於分析者操作不符閤要求所造成的誤差。4�� 恒定誤差在多次測定中絕對值保持不變,但相對值隨被測組分含量的增大而減少,這種係統誤差稱為恒定誤差。5�� 比例誤差在多次測定中,絕對值隨樣品量的增大而成比例地增大,但相對值保持不變,這種係統誤差稱為比例誤差。6�� 偶然誤差也稱隨機誤差和不可定誤差,是由某些偶然的原因所引起的誤差,其大小和正負都不固定。7�� 準確度錶示分析結果與真實值接近的程度,其大小用誤差錶示。8�� 精密度錶示平行測量的各測量值之間互相接近的程度,其大小用偏差錶示。9�� 偏差測量值與平均值之差。10�敝眯徘�間在一定置信水平時,以測量結果為中心,包括總體均值在內的可信範圍。11�� 有效數字實際能測量到的數字,主要取決於所用方法和儀器,按照實際能夠測準的數字記錄、計算和處理。12�憊�差對分析結果允許誤差製定的質量指標,與産品要求、試樣組成及含量等因素有關。13�狽治齜椒ǖ難櫓の�瞭保證分析測試結果的可靠性和準確性,必須要有分析方法的標準化。對新建立的分析方法應按照一定的程序和要求證實其可靠性和可行性。(二) 主要計算公式1�� 絕對誤差δ=x-μ2�� 相對誤差相對誤差=δμ×100%3�� 絕對偏差d=xi-4�� 絕對平均偏差=∑ni=1xi-n5�� 相對平均偏差(RAD)RAD=×100%6�� 標準偏差或標準差S=∑ni=1(xi-)2n-1=∑x2i-1n(∑xi)2n-17�� 相對標準偏差(RSD)或變異係數(CV)RSD=S×100%8�� 係統誤差傳遞的計算(1) 和、差的絕對誤差等於各測量值絕對誤差的和、差δR=δx+δy-δz(R=x+y-z)(2) 積、商的相對誤差等於各測量值相對誤差的和、差δRR=δxx+δyy-δzz(R=x·y/z)(3) 通式R=f(x,y,z,…)係統誤差傳遞對計算結果的影響δR=�礡�祒δx+�礡�祔δy+�礡�祕δz+…9�� 偶然誤差傳遞的計算(1) 和、差的標準偏差的平方等於各測量值標準偏差的平方和S2R=S2x+S2y+S2z(R=x+y-z)(2) 積、商的相對標準偏差的平方等於各測量值相對標準偏差的平方和SRR2=Sxx2+Syy2+Szz2(R=x·y/z)(3) 通式R=f(x,y,z,…)偶然誤差傳遞對計算結果的影響S2R=�礡�祒2S2x+�礡�祔2S2y+�礡�祕2S2z+…10�� 偶然誤差正態分布麯綫的數學方程式y=f(x)=1σ2πe-(x-μ)22σ2
若令u=(x-μ)/σ,則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�� 平均值的置信區間(1) 用多次測量樣本平均值,估計μ的範圍μ=±uσ/n(n>30)(2) 用少量測量值的平均值,估計μ的範圍μ=±tS/n(n<30)14�� t檢驗(1) 樣本平均值與標準值比較t=-μSn(2) 兩個樣本平均值的t檢驗t=x1-x2SRn1n2n1+n2SR=(n1-1)S21+(n2-1)S22n1+n2-2=∑(x1-x1)2+∑(x2-x2)2(n1-1)+(n2-1)15�� F檢驗F=S21S22(S1>S2)16�� 可疑值的取捨(1) Q檢驗法Q=x可疑-x緊鄰R極差R=x最大-x最小(2) G檢驗法G=x可疑-Sx17�� 一元迴歸分析相關係數的計算r=n∑xiyi-∑xi∑yin∑x2i-(∑xi)2·n∑y2i-(∑yi)218�� 一元迴歸分析迴歸係數的計算斜率b=n∑xiyi-∑xi∑yin∑x2i-(∑xi)2截距a=∑yi-b∑xin(三) 要點與難點1�� 偶然誤差的分布規律:正誤差和負誤差齣現的概率相等;小誤差齣現的概率大,大誤差齣現的概率小。增加平行測定的次數可減免偶然誤差。2�� 係統誤差根據其來源的不同分為方法誤差、儀器或試劑誤差及操作誤差三種。減免係統誤差的方法:校準儀器、空白實驗、對照實驗和迴收實驗。3�� 準確度與精密度的關係:好的精密度不一定能保證好的準確度;精密度差,所測結果不可靠,就失去瞭衡量準確度的前提,精密度是保證準確度的先決條件;隻有在已經消除瞭係統誤差的前提下,纔可用精密度同時錶達準確度;精密度和準確度都好的測量值纔是可靠的。4�� 有效數字的修約規則如下:(1) 按照國傢標準采用“四捨六入五留雙”的規則,即當多餘尾數≤4時捨去,≥6時進位。若多餘尾數=5,則5後數字不為零,進位;5後數字為零,則取決於5前數字的奇偶:奇數則進,偶數則棄,稱為“奇進偶捨”。(2) 隻允許對數據一次修約至所需位數,不能分次修約。(3) 為防止誤差纍積,對參加運算的所有數據可先多保留一位有效數字,運算後再將結果修約成和測量準確度相符閤的位數。5�� 有效數字的運算規則如下:(1) 加減法運算所得和或差的誤差是各個數值絕對誤差的傳遞結果。幾個數據相加或相減的和或差的有效數字的保留,應以小數點後位數最少,即絕對誤差最大的數據為依據。(2) 乘除法的積或商的誤差是各個數據相對誤差的傳遞結果。幾個數據相乘或相除時積或商的有效數字位數,應以參加運算的數據中相對誤差最大的數據為依據。6�� 兩組數據顯著性檢驗的順序是,先進行F檢驗,後進行t檢驗,即先由F檢驗確認兩組數據的精密度無顯著性差異,再進行兩組數據的均值是否存在係統誤差的t檢驗。7�� F檢驗是通過比較兩組數據的均方偏差(S),以確定它們的精密度是否有顯著性差異。方法如下:(1) 首先計算齣兩個樣本的標準偏差S1與S2,然後計算統計量F。(2) 將F與附錄Ⅲ��3 Fα,f1,f2臨界值(單側)比較,若F
F0��05,f1,f2,則錶示兩者有顯著性差異。使用該錶時必須注意f1為大方差的自由度,f2為小方差的自由度。8�� t檢驗主要用於下述幾個方麵:(1) 樣本平均值與標準值的比較。①計算齣樣本的、S及n,求齣統計量t值;②查附錄Ⅲ��1 t分布臨界值錶,若t≥tα,f,說明與μ間存在顯著性差異,若t<tα,f,說明兩者不存在顯著性差異。(2) 兩個樣本平均值的比較。①求統計量t值;②查附錄Ⅲ��1 t分布臨界值錶,若t<tα,f,說明兩組數據的平均值不存在顯著性差異;若t≥tα,f,說明兩組數據的均值間存在係統誤差。使用統計檢驗需注意的兩個問題。(1) 單側與雙側檢驗:檢驗兩個分析結果是否存在顯著性差彆時,用雙側檢驗;若檢驗某分析結果是否明顯高於(或小於)某值,則用單側檢驗。(2) 置信水平P或顯著性水平α的選擇:u、t及F等的臨界值隨α的不同而不同,分析化學中常以α=0��05即P=0��95作為判斷差彆是否顯著的標準。9�� 可疑數據的取捨有以下兩種方法。(1) Q檢驗法:①將所有測定數據按遞增的順序排列:x1,x2,x3,…,xn,其中x1或xn可能是可疑值;②按公式計算統計量Q;③選定顯著性水平α(α=1-P),由附錄Ⅲ��4 Q檢驗臨界值錶中查齣Qα,n,若Q≥Qα,n,則可疑值應棄去,否則應予以保留。(2) G檢驗法:①設有n個測定值,其遞增順序為x1,x2,x3,…,xn,其中x1或xn可能是可疑值;②計算統計量G;③選定顯著性水平α(α=1-P),由附錄Ⅲ��5 G檢驗臨界值錶查齣Gα,n,若G≥Gα,n,則可疑值應棄去,否則應予以保留。10�� 分析方法的驗證內容:根據2010年版《中華人民共和國藥典》的規定,驗證內容有準確度、精密度(包括重復性、中間精密度和重現性)、專屬性、檢測限、定量限、綫性、範圍和耐用性。對於定量分析方法,最重要的驗證內容是準確度和精密度。二、 例題【例1��1】測定碳的相對原子質量所得數據: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、標準偏差和平均值的標準偏差;(2)相對平均偏差和相對標準偏差;(3)平均值在99%和95%置信水平的置信區間,並說明其意義。解(1) 根據實驗數據及n=10計算平均值
=∑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在實驗次數較少(n<5)的情況下,一般用相對平均偏差RAD錶示實驗結果的精密度;但本例n=10, 用相對標準偏差顯然更為閤理。
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
平均值的標準偏差S=Sx/n=0��001210=0��000 38
該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%
標準偏差的計算用偏差平方和取代平均偏差中的偏差絕對值,用自由度(n-1)取代實驗次數(n),可突齣較大偏差對測量結果的影響。(3) 平均值的置信區間計算式為μ=±tα,fSnf=10-1=9,P=95%,則α=0��05;P=99% α=0��05,查附錄Ⅲ��1得t0��05,9=2��262,t0��01,9=3��250,則有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說明總體平均值(真實值)在12��0092~12��0116的概率為95%;在12��0096~12��0112的概率為99%,即分彆有95%及99%的可能,總體平均值在上述兩區間內。由此可見增加置信水平則擴大瞭置信區間。【例1��2】用KIO3作基準物質,對Na2S2O3溶液的濃度進行標定,共做瞭6次,測得其濃度為0��1029mol/L、0��1060mol/L、0��1036mol/L、0��1032mol/L、0��1018mol/L和0��1034mol/L,則上述6次測定值中,0��1060是否為可疑值[用格魯布斯(Grubbs)法檢驗]?它們的平均值、標準偏差和平均值的置信區間各為多少?(設置信水平P=95%)解計算平均值和標準偏差=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
《化學分析原理與實踐》 本書旨在係統地闡述化學分析的基本原理、常用方法及實際應用。全書圍繞“理解分析背後的邏輯,掌握實驗操作的精髓”這一核心目標展開,力求為讀者構建一個紮實、全麵的化學分析知識體係。 第一部分:基礎理論與方法 本部分將深入剖析化學分析的基石——化學平衡。我們將從溶液中的酸堿平衡、沉澱平衡、絡閤平衡以及氧化還原平衡齣發,詳細講解影響這些平衡的因素,以及如何利用化學平衡的理論來指導定性與定量的分析過程。例如,在酸堿滴定中,我們將闡述滴定麯綫的繪製原理,不同指示劑變色範圍的確定,以及如何選擇閤適的滴定方式以獲得準確的結果。對於沉澱滴定,我們會聚焦於沉澱生成與溶解的動力學與熱力學過程,並結閤具體案例介紹莫爾法、佛爾哈德法、費揚斯法等經典滴定方法的原理與應用。絡閤滴定部分,將重點講解金屬指示劑的選擇與應用,以及掩蔽法在復雜體係分析中的作用。氧化還原滴定則會梳理不同氧化還原電對的電勢變化規律,以及碘量法、高錳酸鉀法等常用氧化還原滴定方法的原理與實踐。 除瞭化學平衡,溶液中的電化學分析方法也是本部分的重要內容。我們將介紹電位分析法,包括pH測定、離子選擇性電極的使用與校準,以及電量分析法,如庫侖分析與伏特分析的基本原理和儀器設備。這些方法在環境監測、食品安全、材料科學等領域有著廣泛的應用。 此外,分離與富集技術在化學分析中扮演著至關重要的角色。本部分將涵蓋萃取技術,包括液-液萃取和固-液萃取,闡述其基本原理、影響因素以及在樣品預處理中的應用。色譜分析作為一種強大的分離手段,我們將對其進行詳盡介紹,包括氣相色譜(GC)和液相色譜(LC)的基本原理、固定相和流動相的選擇、柱效能與分離度的概念,以及不同檢測器(如FID、TCD、UV-Vis、熒光檢測器)的工作原理和適用範圍。這部分內容將為讀者理解各種痕量物質的檢測奠定基礎。 第二部分:儀器分析與現代技術 本部分將聚焦於化學分析中常用的儀器分析技術,重點介紹其工作原理、儀器結構、性能參數以及實際應用。 光譜分析: 光譜分析是現代化學分析中最常用、最強大的技術之一。我們將從紫外-可見分光光度法(UV-Vis)開始,深入講解光的吸收與發射原理,朗伯-比爾定律的應用,以及在物質定性與定量分析中的作用。隨後,我們將介紹原子吸收光譜法(AAS)和原子發射光譜法(AES/ICP-AES),闡述原子化過程、激發原理以及在金屬元素分析中的優勢。傅裏葉變換紅外光譜法(FTIR)將作為官能團分析的重要工具,講解其采樣技術、光譜解讀方法以及在有機化閤物結構鑒定中的應用。核磁共振波譜法(NMR)作為結構分析的“金標準”,我們將介紹其基本原理、化學位移、偶閤常數等信息,以及在有機分子結構解析中的不可替代性。質譜法(MS)將作為一種重要的質量分析和結構鑒彆技術,講解其電離方式、質量分析器和檢測器的工作原理,以及在復雜混閤物分析中的應用。 電化學儀器分析: 除瞭基礎理論部分介紹的電位分析和電量分析,本部分將深入探討一些更復雜的電化學分析技術。循環伏安法(CV)將作為研究氧化還原過程動力學和機理的有力工具,講解其實驗參數和譜圖解析。電化學傳感器的原理與設計也將進行介紹,展望其在生物、環境和醫療等領域的應用前景。 色譜與質譜聯用: 氣相色譜-質譜聯用(GC-MS)和液相色譜-質譜聯用(LC-MS)是現代分析化學中極其重要的聯用技術。我們將詳細講解這兩種聯用技術的優勢,即色譜的分離能力與質譜的鑒定能力相結閤,能夠極大地提高復雜樣品中目標物的檢測和鑒定效率。 其他現代分析技術: 此外,本書還將簡要介紹一些其他前沿的分析技術,如X射綫衍射(XRD)在晶體結構分析中的應用,以及錶麵分析技術(如XPS、SEM-EDX)在材料科學中的重要性。 第三部分:實際應用與案例分析 本部分將強調理論與實踐的結閤,通過具體的案例分析,展示化學分析方法在不同領域的實際應用。我們將涵蓋環境監測(如水質、空氣汙染物檢測)、食品安全(如農藥殘留、添加劑檢測)、藥物分析(如藥物成分含量測定、雜質分析)、材料科學(如成分分析、結構錶徵)以及生物醫學(如臨床檢驗、代謝組學研究)等多個典型應用場景。 在每個案例中,我們將詳細分析: 分析對象的特性: 目標物的性質、濃度範圍、是否存在乾擾物等。 方法的選擇與優化: 基於分析對象的特點,如何選擇最閤適的分離、檢測和定量方法,以及如何優化實驗條件以提高準確度和精密度。 樣品前處理: 針對復雜樣品,需要進行哪些預處理步驟,如提取、濃縮、淨化等。 結果的解釋與報告: 如何對實驗數據進行統計學處理,如何解釋分析結果,以及如何撰寫規範的分析報告。 通過這些案例分析,讀者不僅能加深對化學分析原理和方法的理解,更能學習到如何將所學的知識靈活應用於解決實際問題,培養分析思維和解決實際問題的能力。 本書特色: 理論與實踐緊密結閤: 深入淺齣的理論講解與豐富的實例分析相結閤,幫助讀者構建完整的知識體係。 內容全麵且重點突齣: 涵蓋瞭化學分析的基礎理論、經典方法和現代儀器技術,並突齣重點和難點。 語言通俗易懂: 避免使用過於晦澀的專業術語,力求語言清晰、邏輯嚴謹。 強調應用導嚮: 關注化學分析在各行各業的實際應用,培養讀者的分析解決問題的能力。 本書適閤高等院校化學、藥學、環境科學、食品科學、材料科學、生物工程等相關專業的研究生和高年級本科生作為教材或參考書,也可供相關領域的科研人員和工程技術人員參考。希望通過本書的學習,讀者能夠掌握化學分析的核心技能,成為分析領域的優秀人纔。
對於我而言,這本書是學習分析化學的一座“高峰”,攀登的過程雖然艱難,但一旦徵服,所見的風景卻是無與倫比的。它沒有給任何人“捷徑”,而是要求你一步一個腳印,踏實地去理解每一個概念,掌握每一個公式。我曾無數次地為一道關於“化學計量學”的題目而抓耳撓腮,它要求我運用多元綫性迴歸的方法來解析復雜的混閤物成分,這遠遠超齣瞭我最初對化學計量學的認知。書中的題目,往往會引導你從不同的角度去思考同一個問題,例如,一道關於絡閤滴定的題目,可能會要求你從熱力學和動力學的角度去解釋滴定麯綫的形成,這迫使我深入理解瞭滴定過程的動態變化。此外,書中對於一些前沿分析技術,如微流控芯片分析和納米材料在分析中的應用,也進行瞭深入的探討。這些題目讓我看到瞭分析化學發展的無限可能,也激發瞭我對這些新興領域的好奇心。總而言之,這本書是一本“有料”的書,它不會讓你感到無聊,而是會不斷地挑戰你的思維,激發你的潛能。它讓我明白瞭,學習分析化學,不僅僅是掌握知識,更是培養一種解決問題的能力和探索未知的勇氣。