第一章 緒　　論
　　1.1 基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的目的和學(xué)習(xí)方法
　　1.1.1 基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的目的
　　化學(xué)已由單純的以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科發(fā)展到理論與實(shí)驗(yàn)并重的學(xué)科，然而對(duì)化學(xué)及相關(guān)學(xué)科的探索仍然離不開基本的化學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)�；�礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)格訓(xùn)練，使學(xué)生掌握化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本操作、基本技術(shù)和基本技能，鞏固化學(xué)的基本理論和基本知識(shí)，初步具備獨(dú)立進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)的能力�；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生觀察化學(xué)現(xiàn)象、認(rèn)識(shí)和理解化學(xué)反應(yīng)事實(shí)的能力，使學(xué)生具備正確記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、準(zhǔn)確處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、科學(xué)分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的能力，逐步提高學(xué)生分析問題、解決問題和獨(dú)立從事科學(xué)研究的能力，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度和理論聯(lián)系實(shí)際的工作作風(fēng)，使學(xué)生逐步建立批判性的思維方式和科學(xué)的實(shí)驗(yàn)研究方法。同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作、不斷進(jìn)取的科學(xué)精神。
　　1.1.2 基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)方法
　　1.認(rèn)真預(yù)習(xí)
　　認(rèn)真閱讀實(shí)驗(yàn)教材的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及相關(guān)資料，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵�求，理解�?shí)驗(yàn)基本原理，熟悉實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，掌握實(shí)驗(yàn)方法和儀器的使用方法，把握實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵，知道所用藥品和試劑的理化性質(zhì)及其毒性，切記實(shí)驗(yàn)中的注意事項(xiàng)，并按要求寫出實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告。預(yù)習(xí)報(bào)告應(yīng)包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹��?shí)驗(yàn)原理、簡(jiǎn)要的實(shí)驗(yàn)步驟與操作、必要的化學(xué)反應(yīng)式、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄表格等，預(yù)習(xí)報(bào)
　　告要簡(jiǎn)明扼要，切忌照抄書本。
　　2.實(shí)驗(yàn)操作
　　在實(shí)驗(yàn)過程中，嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)步驟認(rèn)真進(jìn)行操作，認(rèn)真仔細(xì)地觀察實(shí)驗(yàn)中的現(xiàn)象，如實(shí)記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、數(shù)據(jù)（包括一些環(huán)境條件數(shù)據(jù)，如實(shí)驗(yàn)室溫度、大氣壓等）。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄必須規(guī)范清晰。當(dāng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象出現(xiàn)異常時(shí)，要認(rèn)真檢查其原因，可在教師指導(dǎo)下，重做或補(bǔ)做某些實(shí)驗(yàn)，以得出正確結(jié)論。同時(shí)，按要求處理好實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的廢液。
　　3.實(shí)驗(yàn)報(bào)告
　　撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告是基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的基本訓(xùn)練內(nèi)容之一，它將使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、作圖、誤差分析、問題分析與歸納等方面得到訓(xùn)練和提高。實(shí)驗(yàn)報(bào)告是概括和總結(jié)實(shí)驗(yàn)過程的文獻(xiàn)性質(zhì)資料。
　　根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，可以選用不同的實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式，實(shí)驗(yàn)報(bào)告的書寫要求字跡清楚、整潔，作圖和數(shù)據(jù)處理規(guī)范。實(shí)驗(yàn)報(bào)告的內(nèi)容一般包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康�、�?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)記錄、實(shí)驗(yàn)結(jié)果、問題和討論等。實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)由學(xué)生獨(dú)立完成，并及時(shí)交指導(dǎo)老師審閱。
　　1.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄、處理和誤差分析
　　1.2.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄
　　記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)象必須誠(chéng)實(shí)、準(zhǔn)確、實(shí)事求是，不能隨意涂抹數(shù)據(jù)。若在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤而需改動(dòng)，則可將該數(shù)據(jù)用一橫線劃去，再將正確數(shù)據(jù)清晰地寫在其上方或旁邊，切勿亂涂亂畫。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄包括實(shí)驗(yàn)名稱、日期、實(shí)驗(yàn)條件（如室溫、大氣壓力等）、儀器型號(hào)、試劑名稱與級(jí)別、溶液的濃度以及直接測(cè)量的數(shù)據(jù)（包括數(shù)據(jù)的符號(hào)和單位）。
　　記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，保留幾位有效數(shù)字應(yīng)和所用儀器的準(zhǔn)確程度相適應(yīng)，一般應(yīng)估計(jì)到儀器最小刻度（精度）的后一位。例如，用1／10000分析天平稱量時(shí)，數(shù)據(jù)應(yīng)記錄至0.0001g，滴定管和移液管的讀數(shù)應(yīng)記錄至0.01mL。例如，用分析天平稱得某試樣的質(zhì)量為0.6720g，這個(gè)數(shù)據(jù)表明該稱量0.672g是準(zhǔn)確的，最后一位數(shù)字“0”是估計(jì)值，可能有0.0001的誤差。若將此稱量結(jié)果記錄為0.672g，則表明該稱量0.67是準(zhǔn)確的，最后一位數(shù)字“2”是估計(jì)值，可能有正負(fù)0.001的誤差。
　　實(shí)驗(yàn)記錄上的每一個(gè)數(shù)據(jù)都是測(cè)量結(jié)果，重復(fù)觀測(cè)時(shí)，即使數(shù)據(jù)完全相同，也應(yīng)記錄下來。記錄時(shí)，對(duì)文字記錄應(yīng)簡(jiǎn)明扼要；對(duì)數(shù)據(jù)記錄應(yīng)盡可能采用表格形式。實(shí)驗(yàn)過程中涉及的各種儀器的型號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度等，應(yīng)及時(shí)、準(zhǔn)確地記錄下來。
　　1.2.2 有效數(shù)字及其運(yùn)算規(guī)則
　　科學(xué)實(shí)驗(yàn)要得到準(zhǔn)確的結(jié)果，不僅要求正確地選用實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)儀器測(cè)定各種量的數(shù)值，而且要求正確地記錄和運(yùn)算。實(shí)驗(yàn)所獲得的數(shù)值，不僅表示某個(gè)量的大小，還應(yīng)反映測(cè)量這個(gè)量的準(zhǔn)確程度。一般地，任何一種儀器標(biāo)尺讀數(shù)的最低一位，應(yīng)該用內(nèi)插法估計(jì)到兩刻度線之間間距的1／10。因此，實(shí)驗(yàn)中各種量應(yīng)采用幾位數(shù)字，運(yùn)算結(jié)果應(yīng)保留幾位數(shù)字都是很嚴(yán)格的，不能隨意增減和書寫。實(shí)驗(yàn)數(shù)值表示的正確與否，直接關(guān)系到實(shí)驗(yàn)的最終結(jié)果以及它們是否合理。
　　1.有效數(shù)字在不表示測(cè)量準(zhǔn)確度的情況下，表示某一測(cè)量值所需要的最少位數(shù)的數(shù)目字即稱為有效數(shù)字。有效數(shù)字也就是實(shí)驗(yàn)中實(shí)際能夠測(cè)出的數(shù)字，其中包括若干個(gè)準(zhǔn)確的數(shù)字和一個(gè)（只能是最后一個(gè)）不準(zhǔn)確的數(shù)字。
　　有效數(shù)字的位數(shù)取決于測(cè)量?jī)x器的精確程度。例如，用最小刻度為1mL的量筒測(cè)量溶液的體積為10.5mL，其中10是準(zhǔn)確的，0.5是估計(jì)的，有效數(shù)字是3位。如果要用精度為0.1mL的滴定管來量度同一液體，讀數(shù)可能是10.52mL，其有效數(shù)字為4位，小數(shù)點(diǎn)后第二位0.02才是估計(jì)值。
　　有效數(shù)字的位數(shù)還反映了測(cè)量的誤差，若某銅片在分析天平上稱量得0.5000g，表示該銅片的實(shí)際質(zhì)量在（0.5000±0.0001）g范圍內(nèi)，測(cè)量的相對(duì)誤差為0.02%，若記為0.500g，則表示該銅片的實(shí)際質(zhì)量在（0.500±0.001）g范圍內(nèi)，測(cè)量的相對(duì)誤差為0.2%。準(zhǔn)確度比前者低了一個(gè)數(shù)量級(jí)。
　　有效數(shù)字的位數(shù)是整數(shù)部分位數(shù)和小數(shù)部分位數(shù)的組合，可以通過表1.2.1說明。
　　從上面幾個(gè)數(shù)中可以看到，“0”在數(shù)字中可以是有效數(shù)字，也可以不是。當(dāng)“0”在數(shù)字中間或有小數(shù)的數(shù)字之后時(shí)都是有效的數(shù)字，如果“0”在數(shù)字的前面，則只起定位作用，不是有效數(shù)字。但像5000這樣的數(shù)字，有效數(shù)字位數(shù)不好確定，應(yīng)根據(jù)實(shí)際測(cè)定的精確程度來表示，可寫成5×103，5.0×103，5.00×103等。
　　對(duì)于pH、lgK等對(duì)數(shù)值的有效數(shù)字位數(shù)僅由小數(shù)點(diǎn)后的位數(shù)確定，整數(shù)部分只說明這個(gè)數(shù)的方次，只起定位作用，不是有效數(shù)字，如pH＝3.48，有效數(shù)字是2位而不是3位。
　　2.有效數(shù)字的運(yùn)算規(guī)則
　　在計(jì)算一些有效數(shù)字位數(shù)不相同的數(shù)時(shí)，按有效數(shù)字運(yùn)算規(guī)則計(jì)算。
　　1）加減運(yùn)算
　　加減運(yùn)算結(jié)果的有效數(shù)字的位數(shù)，應(yīng)以運(yùn)算數(shù)字中小數(shù)點(diǎn)后有效數(shù)字位數(shù)最少者決定。計(jì)算時(shí)可先不管有效數(shù)字，直接進(jìn)行加減運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果再按數(shù)字中小數(shù)點(diǎn)后有效數(shù)字位數(shù)最少的作四舍五入處理，例如0.7643，25.42，2.356三數(shù)相加，則0.7643+25.42+2.356＝28.5403，結(jié)果應(yīng)為28.54。
　　也可以先按四舍五入的原則，以小數(shù)點(diǎn)后面有效數(shù)字位數(shù)最少的為標(biāo)準(zhǔn)處理各數(shù)據(jù)，使小數(shù)點(diǎn)后有效數(shù)字位數(shù)相同，然后再計(jì)算，如上例為0.76+25.42+2.36＝28.54。因?yàn)樵?5.42中精確度只到小數(shù)點(diǎn)后第二位，即在25.42±0.01，其余的數(shù)再精確到第三位，四位就無意義了。
　　2）乘除運(yùn)算
　　幾個(gè)數(shù)相乘或相除時(shí)所得結(jié)果的有效數(shù)字位數(shù)應(yīng)與各數(shù)中有效數(shù)字位數(shù)最少者相同，例如，0.98與1.644相乘結(jié)果為：1.61112，應(yīng)保留兩位有效數(shù)字，故得數(shù)應(yīng)為1.6。計(jì)算時(shí)可以先四舍五入后計(jì)算，但在幾個(gè)數(shù)連乘或連除運(yùn)算中，在取舍時(shí)應(yīng)保留比最少位數(shù)多一位數(shù)字的數(shù)來運(yùn)算，如0.98、1.644、46.4三個(gè)數(shù)字連乘應(yīng)為0.98×1.64×46.4＝74.57，結(jié)果為75。
　　先算后取舍為0.98×1.644×46.4＝74.76，結(jié)果為75。
　　兩者結(jié)果一致，若只取最少位數(shù)的數(shù)相乘則為0.98×1.6×46＝72.13，結(jié)果應(yīng)為72。
　　這樣，計(jì)算結(jié)果誤差擴(kuò)大了。當(dāng)然，如果在連乘、連除的數(shù)中被取或舍的數(shù)離“5”較遠(yuǎn)，或有的數(shù)取，有的數(shù)舍，也可取最少位數(shù)的有效數(shù)字簡(jiǎn)化后再運(yùn)算。例如，0.121×23.64×1.0578＝3.0257734，結(jié)果為3.03。
　　若簡(jiǎn)化后再運(yùn)算0.121×23.6×1.06＝2.86×1.06＝3.03。
　　3）對(duì)數(shù)運(yùn)算
　　在進(jìn)行對(duì)數(shù)運(yùn)算時(shí)，所取對(duì)數(shù)位數(shù)應(yīng)與真數(shù)的有效數(shù)字位數(shù)相同。例如，lg1.35×105＝5.13。
　　1.2.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理和誤差分析
　　測(cè)量就是用實(shí)驗(yàn)的方法，將被測(cè)物理量與所選用作為標(biāo)準(zhǔn)的同類量進(jìn)行比較，從而確定它的大小。
　　?4?基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)
　　1.真值與平均值
　　真值是待測(cè)物理量客觀存在的確定值，也稱為理論值或定義值。通常，真值是無法測(cè)得的。若在實(shí)驗(yàn)中，測(cè)量的次數(shù)無限多時(shí)，根據(jù)誤差的分布定律，正負(fù)誤差出現(xiàn)的概率相等。再經(jīng)過細(xì)致地消除系統(tǒng)誤差，將測(cè)量值加以平均，可以獲得非常接近于真值的數(shù)值。但是，實(shí)際上實(shí)驗(yàn)測(cè)量的次數(shù)總是有限的，用有限測(cè)量值求得的平均值只能近似真值，常用的平均值有下列幾種：
　�。�4）對(duì)數(shù)平均值：在化學(xué)反應(yīng)、熱量和質(zhì)量傳遞中，其分布曲線多具有對(duì)數(shù)的特性，在這種情況下表征平均值常用對(duì)數(shù)平均值。
　　設(shè)兩個(gè)量x1、x2，其對(duì)數(shù)平均值為-x1-x2x1-x2
　　x對(duì)＝lnx1-lnx2＝lnx1（1.2.4）
　　x2應(yīng)指出，變量的對(duì)數(shù)平均值總小于算術(shù)平均值。當(dāng)x1／x2≤2時(shí)，可以用算術(shù)平均值代替對(duì)數(shù)平均值。當(dāng)x1／x2＝2，x-對(duì)＝1.44，x-＝1.50，｜（x-對(duì)-x-）｜／x-對(duì)＝4.2%，即x1／x2≤2，引起的誤差不超過4.2%。以上介紹各平均值的目的是要從一組測(cè)定值中找出最接近真值的那個(gè)值。在化工實(shí)驗(yàn)和科學(xué)研究中，數(shù)據(jù)的分布較多屬于正態(tài)分布，所以通常采用算術(shù)平均值。2.誤差的分類根據(jù)誤差的性質(zhì)和產(chǎn)生的原因，一般分為三類：
　�。�1）系統(tǒng)誤差：系統(tǒng)誤差是指在測(cè)量和實(shí)驗(yàn)中由未發(fā)覺或未確認(rèn)的因素所引起的誤差，而這些因素的影響結(jié)果永遠(yuǎn)朝一個(gè)方向偏移，其大小及符號(hào)在同一組實(shí)驗(yàn)測(cè)定中完全相同，當(dāng)實(shí)驗(yàn)條件一經(jīng)確定，系統(tǒng)誤差就獲得一個(gè)客觀上的恒定值。當(dāng)改變實(shí)驗(yàn)條件時(shí)，就能發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)誤差的變化規(guī)律。系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的原因?yàn)闇y(cè)量?jī)x器不良，如刻度不準(zhǔn)、儀表零點(diǎn)未校正或標(biāo)準(zhǔn)表本身存在偏差等；周圍環(huán)境的改變，如溫度、壓力、濕度等偏離校準(zhǔn)值；實(shí)驗(yàn)人員的習(xí)慣和偏向，如讀數(shù)偏高或偏低等。針對(duì)儀器的缺點(diǎn)、外界條件變化影響的大小、個(gè)人的偏向，待分別加以校正后，系統(tǒng)誤差是可以清除的。
　�。�2）偶然誤差：在已消除系統(tǒng)誤差的一切量值的觀測(cè)中，所測(cè)數(shù)據(jù)仍在末一位或末兩位數(shù)字上有差別，而且它們的絕對(duì)值和符號(hào)的變化時(shí)大時(shí)小、時(shí)正時(shí)負(fù)，沒有確定的規(guī)律，這類誤差稱為偶然誤差或隨機(jī)誤差。偶然誤差產(chǎn)生的原因不明，因而無法控制和補(bǔ)償。但是，倘若對(duì)
　　某一量值作足夠多次的等精度測(cè)量后，就會(huì)發(fā)現(xiàn)偶然誤差完全服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律，誤差的大小或正負(fù)的出現(xiàn)完全由概率決定。因此，隨著測(cè)量次數(shù)的增加，偶然誤差的算術(shù)平均值趨近于零，所以多次測(cè)量結(jié)果的算數(shù)平均值將更接近于真值。
　�。�3）過失誤差：過失誤差是一種顯然與事實(shí)不符的誤差，它往往是由實(shí)驗(yàn)人員粗心大意、過度疲勞和操作不正確等原因引起的。此類誤差無規(guī)則可尋，只要加強(qiáng)責(zé)任感、多方警惕、細(xì)心操作，過失誤差是可以避免的。
　　3.精密度、準(zhǔn)確度和精度
　　反映測(cè)量結(jié)果與真值接近程度的量稱為精度（也稱精確度）。它與誤差大小相對(duì)應(yīng)，測(cè)量的精度越高，其測(cè)量誤差就越小。它反映測(cè)量中所有系統(tǒng)誤差和偶然誤差綜合的影響程度�！熬�度”應(yīng)包括精密度和準(zhǔn)確度兩層含義。
（1）精密度：精密度是指測(cè)量中所測(cè)得數(shù)值重現(xiàn)性的程度。它反映偶然誤差的影響程度，精密度高表示偶然誤差小。精密度的大小可用偏差、平均偏差、相對(duì)平均偏差、標(biāo)準(zhǔn)偏差和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差表示。重復(fù)性與再現(xiàn)性是精密度的常見別名。
　　相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（變異系數(shù)）：RSD＝S-×100%＝n--1×100%
　　xx實(shí)際工作中多用RSD表示分析結(jié)果的精密度。
　�。�2）準(zhǔn)確度：準(zhǔn)確度是指測(cè)量值與真值的偏移程度。它反映系統(tǒng)誤差的影響精度，準(zhǔn)確度高就表示系統(tǒng)誤差小。
　　在一組測(cè)量中，精密度高的準(zhǔn)確度不一定高，準(zhǔn)確度高的精密度也不一定高，但精度高，則精密度和準(zhǔn)確度都高。
　　4.誤差的表示方法
　�。�1）絕對(duì)誤差（E）：測(cè)量值x和真值T之差為絕對(duì)誤差，通常稱為誤差。記為E＝x-T（1.2.5）
　　（2）相對(duì)誤差（Er）：衡量某一測(cè)量值的準(zhǔn)確程度，一般用相對(duì)誤差來表示。絕對(duì)誤差E與被測(cè)量的真值T的百分比值稱為實(shí)際相對(duì)誤差。記為
　　將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)按自變量與因變量的對(duì)應(yīng)關(guān)系而列出數(shù)據(jù)表格形式即為列表法，列表法具有制……