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分析化学
本书共十二章,内容包括:分析基本操作;实验室管理、安全与标准化;定量分析概论;酸碱滴定法;配位滴定法;沉淀滴定法;氧化还原滴定法;重量分析法;定量化学分析中常用的分离方法;试样分析的一般步骤;仪器分析基础等。书末附有常用的数据表。
1. 根据毕业生所从事的检验工作的实际情况和企业检验岗位工作任务所需技能的要求修订。
2.注重体现新知识、贯彻新标准。书中采用的标准有的已经作废,为了保持教材内容上的科学性和先进性,本次修订将已作废的标准全部用现行标准替换。 3.考虑到职业资格考试、化学检验工技能大赛和职教高考大纲所需的知识内容,对相关章节内容也进行了适当的修改,以满足学生考级、参赛和高考的需要。
前言
《分析化学》作为中等职业学校规划教材,以其简明、实用等特点得到了职业院校广大师生和企业分析检验工作人员的认可,并获得“中国石油和化学工业优秀教材奖”这一殊荣。迄今为止,该教材已经两次再版(1994年5月第一版、2005年7月第二版、2009年7月第三版),总发行量达到15.2万册,笔者十分感谢广大读者对本书的选择和厚爱。为了满足中等职业教育发展的需要和检验岗位工作任务的需求,在化学工业出版社和用书单位反馈意见的基础上,笔者对本教材进行了第三次修订。 本书第四版保持了第三版的基本结构和编写特色,主要从以下三个方面进行了修订。 1.根据毕业生所从事的检验工作的实际情况和企业检验岗位工作任务所需技能的要求,定性分析已经逐渐淡化,企业的分析检验岗位主要任务是“定量”工作,故本次修订将原“第二章定性分析概论”内容全部删除。 2.注重体现新知识、贯彻新标准。由于第三版教材使用已近八年之久,书中采用的标准有的已经作废,为了保持教材内容上的科学性和先进性,本次修订将已作废的标准全部用现行标准替换。同时对书中偏离现行标准较大的“第二章分析基本操作”内容,根据JJG 196—2006《常用玻璃量器检定规程》的要求,做了系统性的修改。 3.考虑到职业资格考试、化学检验工技能大赛和职教高考大纲所需的知识内容,对相关章节内容也进行了适当的修改,以满足学生考级、参赛和高考的需要。 此次修订工作由吉林工业职业技术学院姜洪文完成,在修订过程中得到了化学工业出版社的鼎力支持,在此表示诚挚的谢意。对于书中可能存在的不妥之处,欢迎读者和同行给予指正。 姜洪文 2017年3月 第一版前言 本书是根据1991年1月全国化工中等专业学校工业分析编委会重新修订的工业分析专业《分析化学》(二、四年制)教学大纲编写的。 本书包括定性分析、定量分析和化学分离法三部分。定性分析主要阐述离子的性质、鉴定反应和分离条件。酸碱滴定法以质子理论为基础,对学习配位滴定、沉淀滴定、氧化还原滴定及称量分析等起一定指导作用。化学分离法是分析操作的重要环节之一,本书除阐述了基本原理外,还强化了技术要点,以满足实践的需要。 为拓宽学生的知识面并提高技能,适当引入一些新的方法和技术。如定性分析中灵敏度较高的新方法的运用、佛尔哈德法中邻苯二甲酸酯类试剂的应用、三元配合物的应用等。本书注重理论与实践的结合,也注意了内容精简适用,通俗易懂。 书中小字体编排的内容为选修或供学生自学。每章后均有较多的思考题和习题,以供选用。本书配有《分析化学实验》,另册出版。 按有关规定,全书采用法定计量单位,以物质的量为计算基础。 本书由吉林化工学校姜洪文担任主编,并编写了第一~五、九、十一、十二章,武汉化工学校黄晓云负责编写第六~八、十章。初稿由北京化工学校邢文卫、湖南化工学校谭湘成、徐州化工学校顾明华、北京市化工学校刘训媛、武汉化工学校李桂珍及扬州化工学校穆华容与编者共同审定,修改后,由北京化工学校邢文卫负责主审。在此一并致谢。 由于编者水平所限,编写时间仓促,书中疏漏和欠妥之处在所难免,尚祈读者批评指正。 编者 1994年1月 第二版前言 本书第一版自1994年出版以来,赢得了广大同仁和学生的认可。在教育改革、经济迅速发展的今天,为适应21世纪中等职业教育的要求,在征求专家意见的基础上,结合近些年的教学改革实践体会,对本书第一版进行了修订。本次修订除保持第一版的特色外,还补充、调整了部分章节。调整更新的主要内容如下。 1.本书调整了章节,由第一版的十二章调整为十一章,即第一版的第二章、第三章和第四章合并为定性分析概论,并在内容上作了适当的调整和精简。保留了“酸碱滴定法”、“配位滴定法”、“沉淀滴定法”、“氧化还原滴定法”和“称量分析法”,原“常用化学分离法”改名为“定量化学分析中常用的分离方法”,并补充了“蒸馏与挥发分离法”。 2.增设了“分析基本操作与安全常识”一章。分析基本操作与安全常识是从事分析专业工作人员必备的基础知识和安全知识,包括分析天平的使用、滴定分析基本操作、称量分析基本操作和实验室安全常识等内容。 3.增设了“试样分析的一般步骤”一章。在学完滴定分析法、称量分析法及定量化学分析中常用的分离方法之后,为了将所学的知识与实践结合起来,对实际样品分析过程应该有一个全面的了解,从而弥补了实验中纯样品试验的不足,使学到的知识更贴近实际,同时在对分析方法的选择上有一定程度的了解和掌握。 4.删除了部分对掌握滴定分析法影响不大的理论内容,如“酸碱滴定法”一章中的活度、酸碱平衡中有关浓度的计算,“氧化还原滴定法”中的电极电位,氧化还原反应的方向、次序、进行的程度和氧化还原反应的速率及其影响因素等内容,补充了应用实例,在内容上更具有实用性和可操作性。 5.在“定性分析概论”一章中,保留了硫化氢分组方案体系,但沉淀剂硫化氢可用硫代乙酰胺代替。在离子鉴定方法中,删除了部分现象不明显的鉴定方法,使得鉴定反应更趋于合理、现象清楚。 第二版修订工作由姜洪文负责。在修订过程中得到了化学工业出版社和吉林工业职业技术学院领导及同行们的大力支持,吉林工业职业技术学院李刚老师为本书的编写做了大量工作,在此向所有关心、支持本书的朋友们表示衷心的感谢。 由于编者水平有限,本次修订仍难免存在疏漏之处,欢迎专家和读者批评指正。 编者 2005年2月 第三版前言 《分析化学》作为中等职业学校工业分析与检验专业的教材,以其简明、实用而受到职业院校师生和企业分析检验工作技术人员的认可。至今,该教材已经印刷了13次,总发行量达到10余万册。笔者十分感激广大读者对本书的选择和厚爱。为了满足新形势下职业教育培养技能型人才的需求,对本教材进行第二次修订。 本书第三版保持了第二版的基本结构和编写特色,主要从以下三个方面进行了修改和补充。 1. 突显实验室在实验、实训和实习环节中的重要作用,将原第三章分析基本操作与安全常识的第四节实验室安全常识内容修改为第四章实验室管理、安全与标准化。在内容上做了较大的改动,并增加标准与标准化等基础知识。 2. 考虑到化工产品试样采取的特殊性,将第十二章试样分析的一般步骤中的第一节“分析试样的制备”修改为“试样的采取与固体试样的制备”,并补充液体试样采取方法和气体试样采取方法内容。 3. 结合职业资格考试及化学检验工技能大赛所需的知识内容,编入了第十三章仪器分析基础,以满足学生考级、参赛的需要。 这次教材的修订,承蒙化学工业出版社和吉林工业职业技术学院工业分析与检验专业同仁的鼎力支持,在此表示诚挚的谢意。对于书中可能存在的不妥之处,欢迎读者给予指正。 编者 2009年4月
姜洪文,吉林工业职业技术学院,督导员、教授,1978年毕业于吉林大学分析化学专业,1978年8月至2015年6月在吉林化工学校(现吉林工业职业技术学院)任教,担任分析化学、仪器分析及工业分析等多门课程教学工作,现任学院督导组督导员。
在学校工作期间,担任了工业分析与检验专业负责人,经历了国家示范校和示范专业建设的全过程,其间担任了省级教学成果奖“高职工业分析与检验专业工学结合人才培养模式的研究与实践”项目的负责人,国家教学成果奖工业分析与检验专业“校企联手、三阶递进”人才培养模式研究与实践项目的第二负责人;担任全国化工高等职业教育教学指导委员会工业分析与检验专业教学指导委员会委员;主编《分析化学》、《化工分析》和《化验室组织与管理》等教材,主审《工业分析》教材,2009年获得吉林省高等学校教学名师。
第一章绪论 / 001
第一节分析化学的任务和作用 / 001 一、分析化学的任务 / 001 二、分析化学的作用 / 001 第二节分析方法的分类 / 002 一、按分析对象的化学属性分类 / 002 二、按待测组分的质量分数分类 / 002 三、按测定原理分类 / 002 四、按具体要求分类 / 003 第三节分析化学的发展趋势 / 003 第四节学习方法和要求 / 004 思考题与习题 / 004 第二章分析基本操作 / 005 第一节分析天平的使用 / 005 一、天平的分类、性能和选用 / 005 二、双盘天平 / 007 三、单盘精密天平 / 012 四、电子天平 / 014 五、试样的称量方法及称量的准确度 / 016 第二节滴定分析基本操作 / 018 一、滴定管 / 018 二、单标线吸量管和分度吸量管 / 022 三、容量瓶 / 024 四、容量仪器的校正 / 025 第三节重量分析基本操作 / 029 一、试样的溶解 / 029 二、沉淀 / 029 三、过滤和洗涤 / 030 四、干燥和灼烧 / 033 思考题与习题 / 035 第三章实验室管理、安全与标准化 / 036 第一节实验室管理 / 036 一、实验室的功能 / 036 二、实验室的分类 / 037 三、实验室管理 / 037 第二节实验室安全与防护 / 039 一、实验室潜藏的危险因素 / 040 二、实验室的防火、防爆与灭火 / 040 三、常见化学毒物的中毒和急救方法 / 044 四、实验室废弃物的处理 / 047 五、实验室常用电气设备及安全用电 / 048 六、气瓶的安全使用 / 051 七、实验室外伤的救治 / 055 第三节标准与标准化 / 056 一、标准 / 056 二、标准化 / 058 思考题与习题 / 060 第四章定量分析概论 / 061 第一节滴定分析法概述 / 061 一、滴定分析法的特点 / 061 二、滴定分析法对化学反应的要求 / 062 三、滴定分析法的分类 / 062 四、滴定的主要方式 / 062 第二节误差与偏差 / 063 一、误差的分类及产生原因 / 063 二、误差表示方法 / 064 三、提高分析结果准确度的方法 / 067 第三节标准溶液 / 068 一、标准溶液的配制 / 068 二、标准溶液的浓度 / 069 三、滴定分析的误差 / 070 第四节滴定分析中的计算 / 072 一、计算原则 / 072 二、计算示例 / 072 第五节分析数据的处理 / 076 一、有效数字和运算规则 / 076 二、分析结果的数据处理 / 078 三、计算示例 / 081 思考题与习题 / 082 第五章酸碱滴定法 / 086 第一节方法简介 / 086 第二节酸碱缓冲溶液 / 087 一、酸碱缓冲溶液及其组成 / 087 二、缓冲作用的原理及pH的计算 / 087 三、缓冲容量和缓冲范围 / 089 四、缓冲溶液的选择和配制 / 090 第三节酸碱指示剂 / 091 一、酸碱指示剂的作用原理 / 091 二、指示剂的变色范围 / 092 三、影响指示剂变色范围的因素 / 093 四、混合指示剂 / 094 第四节酸碱滴定曲线及指示剂的选择 / 095 一、强碱滴定强酸 / 096 二、强碱滴定弱酸 / 098 三、多元酸、混合酸和多元碱的滴定 / 100 第五节酸碱标准溶液的配制和标定 / 102 一、NaOH标准溶液的配制和标定 / 102 二、HCl标准溶液的配制和标定 / 103 第六节酸碱滴定法的应用及计算示例 / 104 一、酸碱滴定法的应用 / 104 二、酸碱滴定法计算示例 / 104 第七节非水溶液中的酸碱滴定 / 106 一、溶剂的拉平效应和区分效应 / 106 二、溶剂的种类及其选择 / 107 三、标准溶液和化学计量点的检测 / 108 四、非水溶液中酸碱滴定的应用 / 109 思考题与习题 / 110 第六章配位滴定法 / 112 第一节方法简介 / 112 第二节EDTA及其配合物 / 113 一、EDTA的结构及性质 / 113 二、EDTA与金属离子的配位特点 / 114 第三节配合物在水溶液中的离解平衡 / 115 一、配合物的稳定常数 / 115 二、影响配位平衡的主要因素和条件稳定常数 / 117 第四节配位滴定的基本原理 / 119 一、滴定曲线 / 119 二、影响滴定突跃大小的主要因素 / 121 三、配位滴定的最高允许酸度和酸效应曲线 / 122 第五节金属指示剂 / 123 一、金属指示剂的作用原理 / 123 二、金属指示剂应具备的条件 / 124 三、金属指示剂的理论变色点与使用中存在的问题 / 124 四、常用金属指示剂 / 125 第六节提高配位滴定选择性的方法 / 126 一、控制溶液的酸度 / 127 二、使用掩蔽剂 / 127 三、利用化学分离 / 129 四、选用其他配位剂滴定 / 129 第七节配位滴定的方式和计算示例 / 129 一、配位滴定方式 / 129 二、配位滴定法的计算 / 131 思考题与习题 / 132 第七章沉淀滴定法 / 135 第一节方法简介 / 135 第二节莫尔法——铬酸钾指示剂法 / 136 一、原理 / 136 二、滴定条件及应用范围 / 136 第三节佛尔哈德法——铁铵矾指示剂法 / 137 一、原理 / 137 二、反应条件及应用范围 / 138 第四节法扬司法——吸附指示剂法 / 139 一、原理 / 139 二、反应条件及应用范围 / 139 第五节沉淀滴定的应用及计算示例 / 141 一、应用实例 / 141 二、计算示例 / 142 思考题与习题 / 143 第八章氧化还原滴定法 / 145 第一节方法简介 / 145 一、氧化还原滴定法的特点 / 145 二、氧化还原滴定法的分类及应用范围 / 145 第二节氧化还原滴定曲线及指示剂 / 146 一、氧化还原滴定曲线 / 146 二、氧化还原滴定中的指示剂 / 148 第三节高锰酸钾法 / 150 一、概述 / 150 二、标准溶液 / 150 三、高锰酸钾法应用实例 / 152 第四节重铬酸钾法 / 153 一、概述 / 153 二、标准溶液 / 153 三、重铬酸钾法应用实例 / 154 第五节碘量法 / 155 一、概述 / 155 二、反应及滴定条件 / 156 三、标准溶液 / 157 四、碘量法应用实例 / 158 第六节其他氧化还原滴定法 / 159 一、溴酸钾法 / 159 二、铈量法 / 160 第七节氧化还原滴定的计算 / 161 思考题与习题 / 163 第九章重量分析法 / 166 第一节方法简介 / 166 一、重量分析法的特点及分类 / 166 二、试样称取量的估算 / 167 三、重量分析对沉淀的要求 / 167 第二节影响沉淀完全的因素 / 168 一、同离子效应 / 169 二、盐效应 / 169 三、酸效应 / 169 四、配位效应 / 170 五、其他影响因素 / 171 第三节影响沉淀纯度的因素 / 171 一、沉淀类型 / 171 二、沉淀的形成过程 / 172 三、沉淀的纯度 / 173 第四节沉淀的条件 / 176 一、晶形沉淀的沉淀条件 / 176 二、无定形沉淀的沉淀条件 / 176 三、均匀沉淀法 / 177 四、沉淀剂的选择 / 177 第五节重量分析结果的计算 / 179 一、换算因数 / 179 二、计算示例 / 179 思考题与习题 / 181 第十章定量化学分析中常用的分离方法 / 183 第一节方法简介 / 183 一、定量分离的任务 / 183 二、分离方法的分类 / 183 三、回收率 / 184 第二节沉淀分离法 / 184 一、常量组分的分离 / 184 二、微量组分的分离 / 188 第三节溶剂萃取分离法 / 189 一、溶剂萃取分离的基本原理 / 189 二、萃取体系和萃取剂 / 191 三、萃取溶剂的选择和萃取分离的应用 / 192 第四节离子交换分离法 / 193 一、离子交换树脂的种类 / 193 二、离子交换树脂的结构和性质 / 194 三、离子交换分离操作和应用 / 196 第五节色谱分离法 / 198 一、柱色谱法 / 198 二、纸色谱法 / 199 三、薄层色谱法 / 200 第六节蒸馏与挥发分离法 / 203 思考题与习题 / 204 第十一章试样分析的一般步骤 / 206 第一节试样的采取与固体试样的制备 / 206 一、采样原则 / 206 二、液体试样的采取 / 207 三、气体试样的采取 / 207 四、固体试样的采取 / 208 五、固体试样的制备 / 209 第二节分析方法的选择 / 211 一、分析方法选择的必要性 / 211 二、分析方法选择的基本原则 / 211 思考题与习题 / 212 第十二章仪器分析基础 / 213 第一节电化学分析 / 213 一、电化学分析法简介 / 213 二、电位分析法 / 214 三、电导分析法 / 220 第二节分光光度分析 / 223 一、分光光度分析法简介 / 223 二、吸收曲线 / 224 三、光吸收定律 / 225 四、显色与测量条件的选择 / 227 五、分光光度计 / 230 六、定量方法 / 232 第三节气相色谱分析 / 235 一、气相色谱法简介 / 235 二、气相色谱基本理论 / 239 三、气相色谱分析操作条件的选择 / 242 四、定性和定量方法 / 245 思考题与习题 / 250 附录 / 252 附录一弱酸和弱碱的离解常数(25℃) / 252 附录二金属离子与氨羧配位剂配合物的形成常数(18~25℃,I=0.1) / 254 附录三常用的缓冲溶液 / 254 附录四常用酸碱溶液的相对密度和浓度 / 256 附录五常用标准溶液保存期限 / 256 附录六在t℃时不同浓度溶液的体积校正值(1000mL溶液由t℃换算为20℃时的校正值/mL) / 256 附录七氧化还原电对的标准电位及条件电位 / 257 附录八难溶化合物的溶度积(18~25℃) / 259 附录九常见化合物的摩尔质量 / 261 附录十原子量表 / 264 附录十一物质在热导检测器上的相对响应值和相对校正因子 / 265 附录十二物质在氢火焰检测器上的相对质量响应值和相对质量校正因子 / 268 参考文献 / 270
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