無機及分析化學(xué)第一章化學(xué)反應(yīng)計量基礎(chǔ)課件

參考文獻(xiàn):

無機及分析化學(xué)南京大學(xué)編寫高教出版社

無機化學(xué)天津大學(xué)編寫高教出版社

分析化學(xué)武漢大學(xué)編寫高教出版社

英漢雙語化學(xué)入門申泮文編著分析化學(xué)教程——普通高等教育“十五”國家級規(guī)劃教材李克安主編無機及分析化學(xué)教研室參考文獻(xiàn):

無機及分析化學(xué)南京大學(xué)編寫高教出版社

1第一章化學(xué)反應(yīng)計量基礎(chǔ)1.1化學(xué)中的計量1.2測量或計量中的誤差無機及分析化學(xué)教研室第一章化學(xué)反應(yīng)計量基礎(chǔ)1.1化學(xué)中的計量1.2測量或計21.1化學(xué)中的計量

一.測量中的有效數(shù)字(Significantfiguer)1.物質(zhì)的量及物質(zhì)的量濃度物質(zhì)的量：符號：n單位：molni=mi/Mi物質(zhì)的量濃度：符號：c單位：mol/Lci=ni/v物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（或稱百分含量）：wi=mi/∑m2.測量中的有效數(shù)字定義一個數(shù)據(jù)中，所有確定的數(shù)字，再加一位不確定數(shù)字。1.1化學(xué)中的計量

一.測量中的有效數(shù)字(Significa3有效數(shù)字最后一位是不確定數(shù)字,倒數(shù)第二位反映出儀器的最小刻度單位。

20.00mL表明以mL為單位，小數(shù)點后第一位是準(zhǔn)確的，小數(shù)點后第二位是可疑數(shù)字。而改用L做單位時，則應(yīng)表示為0.02000L。此時仍表示以mL為單位時小數(shù)點后第二位是可疑數(shù)字。無機及分析化學(xué)教研室無機及分析化學(xué)教研室4

有效數(shù)字位數(shù)的確定：數(shù)字“0”是否為有效數(shù)字取決其所在位置。數(shù)字之間或之后的“0”為有效數(shù)字。如：21.20為4位有效數(shù)字

5.07為3位有效數(shù)字?jǐn)?shù)字之前的“0”只起小數(shù)點定位作用，不是有效數(shù)字。

0.0875為3位有效數(shù)字。無機及分析化學(xué)教研室無機及分析化學(xué)教研室5

③誤差和偏差一般取一位有效數(shù)字，最多取二位。如：±0.1%、±0.12%3.分析化學(xué)實驗中對有效數(shù)字的要求

①分析天平稱重時，取小數(shù)點后四位。移液管、滴定管讀體積時以mL為單位，取小數(shù)點后兩位。②標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度取四位有效數(shù)字，分子量取四位有效數(shù)字。如：c（HCl）=0.1000mol/L；

M(HCl)=36.45；M(Na2CO3)=106.0無機及分析化學(xué)教研室③誤差和偏差一般取一位有效數(shù)字，最多取二位。如：±0.1%6⑤與測量無關(guān)的純數(shù)如化學(xué)計量關(guān)系式中的化學(xué)計量數(shù)、摩爾比、稀釋倍數(shù)等，可視為無限多位數(shù)，不影響其它有效數(shù)字的運算。④pH取1-2位有效數(shù)字。因為pH為負(fù)對數(shù)，所以其小數(shù)部分為有效數(shù)字，整數(shù)部分只起定位作用。如：pH=4.56為二位有效數(shù)字。無機及分析化學(xué)教研室⑤與測量無關(guān)的純數(shù)如化學(xué)計量關(guān)系式中的化學(xué)計量數(shù)、摩7⑥當(dāng)計量單位由大變小時，采用指數(shù)形式。不可改變有效數(shù)字位數(shù)。如：25.0g→2.50×104mg

不能寫成25000mg⑦

計算過程中數(shù)字首位≥8時，其有效數(shù)字位數(shù)可多算一位。⑧確定有效數(shù)字位數(shù)時采用“四舍六入五留雙”。如：3.175→3.18；3.165→3.163.1752→3.18在計算的過程中間可多保留一位有效數(shù)字，以免多次取舍引起較大誤差。無機及分析化學(xué)教研室⑥當(dāng)計量單位由大變小時，采用指數(shù)形式。不可改變有效數(shù)字位數(shù)。84.有效數(shù)字運算規(guī)則

①加減運算：結(jié)果所保留的位數(shù)，取決于絕對誤差最大的數(shù)（即小數(shù)點后位數(shù)最少者）。應(yīng)“先取齊后加減”例：0.1325+5.103+60.08+139.8→0.1+5.1+60.1+139.8=205.1→0.13+5.10+60.08+139.8=205.11=205.1②乘除運算：結(jié)果所保留的位數(shù)取決于相對誤差最大的數(shù)（即有效數(shù)字位數(shù)最少者）。應(yīng)“先乘除，后取舍”。例：0.1325×28.6×0.15=0.574.有效數(shù)字運算規(guī)則9二.分壓定律1.理想氣體狀態(tài)方程式

PV=nRTP：Pa;V：m3;n：mol;T：K;R=8.314J/mol·K2.道爾頓分壓定律

P總=PA+PB+PC+……PiPi=P總·ni/n總二.分壓定律10三.化學(xué)反應(yīng)計量關(guān)系式（1）化學(xué)反應(yīng)計量方程式

在化學(xué)中,能滿足質(zhì)量守恒定律的化學(xué)反應(yīng)方程式稱為化學(xué)反應(yīng)計量方程式.①化學(xué)計量數(shù)對任意化學(xué)反應(yīng)：aA+bB→gG+dD

移項后可寫成：0=-aA-bB+gG+dD

即0=∑υi·II:表示參與反應(yīng)的各物質(zhì)。υi：各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)。其中反應(yīng)物υ為負(fù)值，產(chǎn)物的υ為正值。三.化學(xué)反應(yīng)計量關(guān)系式11（2）反應(yīng)進(jìn)度反應(yīng)進(jìn)度的微分定義式為：dξ=dni/υi

用物質(zhì)的變化量來表示：ξ=Δni/υiξ單位為mol

N2(g)+3H2(g)→2NH3前260后132Δn(N2)

≠Δn(H2)≠Δn(NH3)Δn(N2)/υ(N2)=Δn(H2)/υ(H2)=Δn(NH3)/υ(NH3)

無機及分析化學(xué)教研室（2）反應(yīng)進(jìn)度N2(g)+3H2(g)12

①用不同物質(zhì)表示時：ξ=ΔnA/υA=ΔnB/υB=ΔnG/υG=ΔnD/υD

對一個確定的化學(xué)反應(yīng)式，其ξ具有相同的數(shù)值。即與選用何種物質(zhì)表示無關(guān)。

②在化學(xué)反應(yīng)中，如果物質(zhì)的量的改變量恰好等于反應(yīng)式中該物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)時，該反應(yīng)的反應(yīng)進(jìn)度為1mol。③反應(yīng)進(jìn)度與反應(yīng)式的書寫形式有關(guān)。無機及分析化學(xué)教研室無機及分析化學(xué)教研室13(2)化學(xué)反應(yīng)計量關(guān)系式對任意化學(xué)反應(yīng)：aA+bB→gG+dD

有:nA/a=nB/b=nG/g=nD/d

則反應(yīng)物A、B之間的計量關(guān)系式為：

nB=(b/a)·nA

若A、B為溶液中的溶質(zhì)，

cB

·VB=b/acA·VA

若B為固體物質(zhì),mB/MB=b/a·cAVA

無機及分析化學(xué)教研室(2)化學(xué)反應(yīng)計量關(guān)系式無機及分析化學(xué)教研室141.2測量或計量中的誤差

一.誤差與準(zhǔn)確度1.絕對誤差與相對誤差準(zhǔn)確度表示測定結(jié)果與真實值接近的程度。準(zhǔn)確度的大小可用誤差來衡量。誤差分為絕對誤差和相對誤差。絕對誤差(E)=測定值(x)－真實值(T)正誤差表示測定結(jié)果偏高，負(fù)誤差表示測定結(jié)果偏低，誤差越小準(zhǔn)確度越高。1.2測量或計量中的誤差

一.誤差與準(zhǔn)確度15例如:有兩組數(shù)據(jù)真實值測定值絕對誤差

1.00001.00010.00010.10000.10010.0001相對誤差(Er)=E/T×100%相對誤差(Er)=E/T顯然,兩組數(shù)據(jù)中真值相差10倍,雖然絕對誤差相同,但相對誤差相差10倍,相對誤差更能反映測量的準(zhǔn)確度。相對誤差

0.01%0.1%無機及分析化學(xué)教研室例如:有兩組數(shù)據(jù)相對誤差(Er)=E/T顯然,兩組數(shù)據(jù)中真值16由此可見：絕對誤差相同時，被測定量較大,相對誤差較小，測定結(jié)果的準(zhǔn)確度較高。無機及分析化學(xué)教研室由此可見：無機及分析化學(xué)教研室172.誤差的性質(zhì)和產(chǎn)生的原因根據(jù)誤差的性質(zhì)和產(chǎn)生的原因可將誤差分為三類：(1)系統(tǒng)誤差（也稱可測誤差）是由測定過程中某些經(jīng)常性的，恒定的原因所造成的誤差。其特點為：

a.對分析結(jié)果的影響比較恒定，使之整體偏高或偏低。會在同一條件下的測定中重復(fù)地顯示出來。

b.只影響分析結(jié)果的準(zhǔn)確度，不影響其精密程度。

c.可采取一定的方法減小或消除。無機及分析化學(xué)教研室2.誤差的性質(zhì)和產(chǎn)生的原因無機及分析化學(xué)教研室18系統(tǒng)誤差的主要來源:①

方法誤差——由于方法本身不完善而引起的誤差。②

儀器誤差——由于儀器本身的不準(zhǔn)確或未經(jīng)校正所造成的誤差。③

試劑誤差——由于試劑不純或蒸餾水不純造成的誤差。④

主觀誤差——由于操作人員的生理特點、習(xí)慣和偏向所引起的誤差。無機及分析化學(xué)教研室系統(tǒng)誤差的主要來源:③

試劑誤差——由于試劑不純或蒸餾水19消除或降低系統(tǒng)誤差的方法:方法誤差，應(yīng)選用更合適的方法，或采用對照實驗；儀器誤差,則要對儀器校正；

試劑誤差,可進(jìn)一步純化試劑，或采用空白實驗的方法，均可以降低或消除系統(tǒng)誤差。無機及分析化學(xué)教研室消除或降低系統(tǒng)誤差的方法:無機及分析化學(xué)教研室20(2)偶然誤差（也稱隨機誤差）

偶然誤差是由一些偶然的因素引起的。①對分析結(jié)果的影響如是可變的。有時大，有時小，有時正，有時負(fù)。②偶然誤差是客觀存在的。③偶然誤差既影響準(zhǔn)確度，也影響精密度。無機及分析化學(xué)教研室(2)偶然誤差（也稱隨機誤差）無機及分析化學(xué)教研室21偶然誤差的分布規(guī)律:a.大小相近的正負(fù)誤差，出現(xiàn)的幾率是相等的。b.大誤差出現(xiàn)的幾率??；小誤差出現(xiàn)的幾率大，非常大的誤差出現(xiàn)的幾率近于零，符合正態(tài)分布。操作越仔細(xì)，測定次數(shù)越多則其平均值越接近于真實值。（3）過失誤差無機及分析化學(xué)教研室偶然誤差的分布規(guī)律:無機及分析化學(xué)教研室22二.偏差與精密度1.定義：精密度表示測定結(jié)果與對同一試樣進(jìn)行多次測試的平均值的接近程度，精密度的大小可用偏差來表示。2.偏差的表示方法：絕對偏差：di=個別測定值(xi)－算術(shù)平均值()相對偏差：（di/）×100%無機及分析化學(xué)教研室二.偏差與精密度1.定義：精密度表示測定結(jié)果與對同一試樣進(jìn)行23平均偏差：=極差：R=xmax－xmin(最大值－最小值)標(biāo)準(zhǔn)偏差（均方根偏差）對于有限次測定：S=相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（變異系數(shù)）：CV%=×100%無機及分析化學(xué)教研室無機及分析化學(xué)教研室24如：①25.98；26.02；25.98；26.02②26.02；26.01；25.96；26.01（3）精密度與準(zhǔn)確度的關(guān)系平均值平均偏差①26.000.02②26.000.02

S0.230.27S的大小反映了測定結(jié)果中大偏差所占的比例。無機及分析化學(xué)教研室如：①25.98；26.02；25.98；26.02（3）精25①準(zhǔn)確度高的，精密度一定高。即每個數(shù)值都與真實值接近。（甲）②精密度高，準(zhǔn)確度不一定高。（乙）③精密度差的數(shù)據(jù)不可靠（丙、丁）。無機及分析化學(xué)教研室①準(zhǔn)確度高的，精密度一定高。即每個數(shù)值都與真實值接近。（甲）263.分析鐵礦中鐵含量:37.45%,37.20%,37.50%,37.30%,37.25%.計算其結(jié)果的算術(shù)平均值,標(biāo)準(zhǔn)偏差.

無機及分析化學(xué)教研室3.分析鐵礦中鐵含量:37.45%,37.20%,37.27三.測定結(jié)果的數(shù)據(jù)處理（1）置信度與平均值的置信區(qū)間置信度：真實值在指定范圍內(nèi)出現(xiàn)的概率。置信區(qū)間：在選定的置信度下，總體平均值μ在以測定平均值為中心的多大范圍內(nèi)出現(xiàn)。該范圍稱為平均置信區(qū)間。三.測定結(jié)果的數(shù)據(jù)處理28

對有限次測定，真值μ與平均值之間的關(guān)系為：

μ=

①測定次數(shù)越多，t值越小。置信區(qū)間越窄。②精密度越好s越小，置信區(qū)間越窄。③選擇的置信度越高，t越大,置信區(qū)間越寬。④測定結(jié)果所包含的最大偶然誤差為：t：幾率系數(shù)P11表1—1與測定次數(shù)和置信度有關(guān)對有限次測定，真值μ與平均值之間的關(guān)系為：t：幾率系數(shù)29例題：

測定SiO2的百分含量,得到下列數(shù)據(jù):28.62,28.59,28.51,28.48,28.52,28.63。求平均值，標(biāo)準(zhǔn)偏差，置信度為90%和95%時平均值的置信區(qū)間。平均值=28.56無機及分析化學(xué)教研室例題：測定SiO2的百分含量,得到下列數(shù)據(jù):28.62,30置信度為90%時,查表n=6,t=2.015置信度為95%時,查表n=6,t=2.571無機及分析化學(xué)教研室置信度為90%時,查表n=6,t=2.015置信度為9531（2）可疑數(shù)據(jù)的取舍–Q檢驗法例：一組測定值：

22.3822.3922.3622.4022.44檢驗步驟：①將測定值按遞增順序排列：x1,x2,…xn