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2011年化学夏令营—溶液化学-0


何巧红
E-mail:

博士

Tel: 88206773(o); 13588755918
heqh@zju.edu.cn

浙江大学 化学系

微分析系统研究所
2

主要内容
?有效数字

?溶液中的化学平衡及滴

定分析

3

第一讲 有效数字及其计算规则

第23届全国高中学生化学竞赛(决赛) 理论试题答案及评分标准
2010年1月16日 杭州 评分通则: 1.凡要求计算的,没有计算过程,即使结果正确也不得分。

2.有效数字错误,扣0.5分,但每道大题只扣1次。
3.单位不写或表达错误,扣0.5分,但每道大题只扣1次。 5.方程式不配平不得分。 6.用铅笔答题无效(包括作图)。

4.只要求1个答案、而给出多个答案,其中有错误的,不得分。

7.用涂改液涂改的答卷作废。

6

有效数字及其计算规则
?实验数据不仅表示数值的大小,同时也反映了测量 的精确程度。 ?体积测量:记录为25.00 mL、25.0 mL和25mL ,数 值大小相同,但精密度不同,说明所量取的仪器不同。 ?必须按实际测量精度记录实验数据,并按照有效数 字运算规则进行测量结果的计算,报出合理的测量结 果。

7

有效数字的常见误区
? 数字越多越准确? 体重 = 65.2 kg ? = 65.23765478 kg ?

? 计算器决定有效数字? 2.0/7.0 = 0.29 ? = 0.285714285 ?

1、 有效数字——实验过程中实际能够测量
得到的数字
1).实验过程中常遇到的两类数字 (1)数目:如测定次数、倍数、系数、分数等。 ( 2 )测量值或计算值。数据的位数与测定准确度 有关。 记录的数字不仅表示数量的大小,而且要正确 地反映测量的精确程度。

在有效数据中,只有最后一位数字是不确定的。
结果 绝对偏差 相对偏差 有效数字位数

0.5000g
0.500g 0.50g 0.5g

±0.0001g
±0.001g ±0.01g ±0.1g

±0.02%
±0.2% ±2% ±20%

4
3 2 1

? 读取同一滴定管刻度:甲 —24.55mL,乙 —24.54 mL,丙—24.53 mL。 ? 分析天平称取试样质量时应记录为0.2100g。它表 示实际质量是0.2100?0.0001g范围内的某一值。

2).数据中零的作用
数字零在数据中具有双重作用: (1)作普通数字用,如 0.5180 4位有效数字 5.180?10-1

(2)作定位用:如 0.0518
3位有效数字 5.18?10-2

3).改变单位,不改变有效数字的位数
如: 24.01mL ?24.01?10
-3

L (?)

?24010 ?L(?)

4).注意点 (1)lg值:有效数字位数取决于小数点后的数字位数 pH =11.20?[H+]=6.3?10-12 pH =1.20? [H+] =6.3?10-2 Ka=1.8×10-5 (2位)? pKa=4.74 (2位) (2)常数、分数、倍数等有效位数不确定。 (3)若某数据有效的首位数字是8或9,则在乘除运算 时可以多计算一位有效位数。 如:用0.0921mol/L的HCl标液标定NaOH溶液的浓度, 25.00 mLNaOH消耗该HCl标准溶液27.25mL,则NaOH 的浓度为:

27.25mL c( NaOH) ? ? 0.0921mol/ L ? 0.1004mol/ L 25.00mL

(4)在容量分析中,结果一般保留4位有效数字(除 非是微量滴定,消耗滴定剂的量在10mL以下,否则 cHCl=0.0921mol/L,扣0.5分),偏差一般保留1~2位有效 数字。 (5)使用计算器作连续运算时,运算过程中不必对每 一步的计算结果进行修约,但最后结果的有效数字位 数必须按照有效数字的计算规则正确地取舍。

14

2、 有效数字的运算规则

1)修约规则—四舍六入五留双
当尾数≤4时舍弃; 尾数≥6时则进入; 尾数=5时,按5前面为偶数者舍弃;为奇数者进位; 尾数不止5时一律进位 3.7464 3.5236 7.21550 6.53450 6.53451 ?3.746 ?3.524 ?7.216 ?6.534 ? 6.535

15

2). 加减运算——结果的位数取决于绝对误差最
大的数据的位数,即小数点位数最少的数据。

0.0121+25.64+1.05782
= 0.01+25.64+1.06=26.71

0.0121
25.64 + 1.05782 26.70992

3). 乘除运算——有效数字的位数取决于相对误
差最大的数据的位数,即有效位数最少的数据。

0.0121?25.64?1.05782
= 0.0121?25.6?1.06=26.7

2.1879?0.154?60.06=2.19?0.154?60.1=20.3 各数的相对误差分别为: ? 1/21879 ? 100% = ? 0.005% ? 1/154 ? 100% = ? 0.6% ? 1/6006 ? 100% = ? 0.02% 总误差= ?0.625%
17

1 ? 0.1000 ? (25.00 ? 1.521) ? 246.47 3 ?? 1.000 ?1000
1 ? 0.1000 ? (25.00 ? 1.521) ? 246.47 3 1.000 ?1000 0.3333 ? 0.1000 ? (25.00 ? 1.52) ? 246.5 ? 1.000 ?1000 ? 0.1929

3、容量分析中常用仪器的准确度与有效数字
仪器 准确度 有效数字记录示例 25.01mL 25.00mL 50.00mL

滴定管 * 移液管 * 容量瓶 *

?0.01mL ?0.01mL ?0.01mL
?0.1mL

量筒
万分之一的分析天 平 * 托盘天平(感量为 0.1g)

25.0mL
28.1093g 28.1g

?0.0001g ?0.1g

第24届全国高中学生化学竞赛(省级赛区)(2009年)

第2题 (5 分)
最近我国有人报道,将0.1 mol/L的硫化钠溶液装进一 只掏空洗净的鸡蛋壳里,将蛋壳开口朝上,部分浸入 盛有0.1 mol/L的氯化铜溶液的烧杯中,在静置一周的 过程中,蛋壳外表面逐渐出现金属铜,同时烧杯中的 溶液渐渐褪色,并变得混浊。 2-1设此装置中发生的是铜离子和硫离子直接相遇的反 应,已知φ?(Cu2+/Cu)和φ?(S/S2-)分别为0.345 V和 ?0.476 V,nFE? =RTlnK,E?表示反应的标准电动势, n为该反应得失电子数。计算25?C下硫离子和铜离子反 应得到铜的反应平衡常数,写出平衡常数表达式。

Cu2++S2? = Cu + S
298.15K)

n = 2,

lnK = 2?96485 C mol?1 ?(0.345+0.476)V/(8.314 J K?1mol?1 ? K = 5.82 ? 1027; (也可取四位,因为0.345+0.476=0.821) 代入计算式的数值因约化导致计算结果(K)值不同, K值的指前因子在5.60?6.93范围内均得满分。 K = [Cu2+]?1[S2-]?1; 严格的表达式为K =([Cu2+]?1[S2?]?1)? co2

2-2金属铜和混浊现象均出现在蛋壳外,这意味着什么?

硫离子可从蛋壳内通过蛋壳上的微孔向蛋壳外扩散并 与铜离子反应生成铜和硫,而铜离子不能通过蛋壳微 孔向蛋壳内扩散。 两个要点各0.5分。

2-3 该报道未提及硫离子与铜离子相遇时溶液的pH。现 设pH = 6,写出反应的离子方程式。
Cu2+ + H2S = Cu + S + 2H+ (1分) 将方程式中的H2S写成HS?或S2?,即使方程配平 了,也不得分 2-4 请对此实验结果作一简短评论。

开放式。只要写出了有一定合理性的评论均可得分。 (1分)


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