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定量分析化學(xué)授課教案主講教師:使用教材:《定量分析化學(xué)》江西農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院課程名稱定量分析化學(xué)授課專業(yè)公共年級一課程類型必修課校級公共課(√);基礎(chǔ)或?qū)I(yè)基礎(chǔ)課();專業(yè)課()選修課限選課();任選課()授課方式課堂講授(√);實踐課()考核方式考試(√);考查()課程教學(xué)總學(xué)時數(shù)27學(xué)分數(shù)1.5學(xué)時分配課堂講授27學(xué)時教材名稱定量分析化學(xué)作者白玲主編出版社及出版時間天津科技出版社指定參考書分析化學(xué)(第4版)分析化學(xué)作者武漢大學(xué)康麗娟出版社及出版時間高等教育出版社中國農(nóng)業(yè)出版社授課教師職稱單位理學(xué)院授課時間章節(jié)名稱第一章緒論(1學(xué)時)授課方式理論課(√);實驗課();實習(xí)()教學(xué)時數(shù)1教學(xué)目的及要求了解分析化學(xué)的主要任務(wù)和作用、分類方法和發(fā)展。教學(xué)重點與難點重點:了解分析化學(xué)的分類教學(xué)內(nèi)容提要時間分配分析化學(xué)的任務(wù)和作用1.基本概念:分析化學(xué):研究物質(zhì)化學(xué)組成的分析方法及有關(guān)理論的一門科學(xué),是化學(xué)的一個重要分支。2.分析化學(xué)的任務(wù)可歸納為三大方面的主要任務(wù):鑒定物質(zhì)的化學(xué)組成(或成分)——定性分析(qualitativeanalysis)測定各組分的相對含量——定量分析(quantitativeanalysis)確定物質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)——結(jié)構(gòu)分析(structuralanalysis)3.分析化學(xué)的作用不但對化學(xué)學(xué)科的本身的發(fā)展起著重大的作用,而且在各個領(lǐng)域都起著很重要的作用。分析方法的分類分析化學(xué)的發(fā)展與趨勢分析化學(xué)的發(fā)展經(jīng)歷了三次巨大變革,成為化學(xué)的一個重要分支。1作業(yè)見教材章節(jié)名稱第二章誤差和分析數(shù)據(jù)處理(3學(xué)時)授課方式理論課(√);實驗課();實習(xí)()教學(xué)時數(shù)3教學(xué)目的及要求掌握誤差產(chǎn)生的原因及減免方法,準確度和精密度的表示方法;測量誤差對計算結(jié)果的影響;熟悉逸出值發(fā)舍棄原則,了解統(tǒng)計檢驗的方法。教學(xué)重點與難點1.掌握基本概念:誤差、絕對誤差和相對誤差、準確度和精密度、系統(tǒng)誤差和偶然誤差、誤差和偏差。2.掌握準確度和精密度的表示方法和有關(guān)計算基本公式。3.掌握有效數(shù)字的修約規(guī)則及運算法則。教學(xué)內(nèi)容提要時間分配一、測量誤差及其表示方法基本概念和公式準確度:表示分析結(jié)果與真值的接近程度。誤差:測量值與真值之差稱為絕對誤差(E)。系統(tǒng)誤差:由某種確定的原因造成的,一般有固定的方向和大小,重復(fù)測定時重復(fù)出現(xiàn),也稱為可定誤差。偶然誤差:由一些偶然的、不可避免的原因造成的,也稱隨機誤差。精密度:平行測量的各測量值(實驗值)之間相互接近的程度。偏差:測量值與平均值之差稱為偏差。2.準確度和精密度的關(guān)系3.提高分析準確度的方法(如何減免分析過程中的誤差)4.可疑數(shù)據(jù)的取舍二、有效數(shù)字及運算法則1.基本概念有效數(shù)字:實際上能測量到的數(shù)字。反映測定的準確程度。有效數(shù)字的修約規(guī)則3.有效數(shù)字的運算法則3作業(yè)3;10:(2),(3),(6)。章節(jié)名稱第三章滴定分析概論(3學(xué)時)授課方式理論課(√);實驗課();實習(xí)()教學(xué)時數(shù)3教學(xué)目的及要求掌握滴定分析的特點,滴定分析對反應(yīng)的要求,標準溶液的配制和標定,基準物質(zhì)的條件,標準溶液濃度的表示方法和有關(guān)計算。教學(xué)重點與難點1.在了解滴定分析法的特點和分類方法的基礎(chǔ)上,明確作為滴定分析的化學(xué)反應(yīng)所必須具備的條件:2.掌握滴定分析中常用的滴定方式:3.掌握標準溶液的配制、標定及其濃度的表示方法。4.掌握滴定分析法的有關(guān)基本概念。教學(xué)內(nèi)容提要時間分配一、基本概念1.滴定(titration):把標準溶液從滴定管中定量滴加到待測溶液中的過程。一般把標準溶液稱為滴定劑。2.化學(xué)計量點(stoichiometricpoint):當(dāng)?shù)稳氲臉藴嗜芤号c待測組分按化學(xué)反應(yīng)式所表示的化學(xué)計量關(guān)系完全作用時,稱反應(yīng)達到了化學(xué)計量點,或稱等當(dāng)點(equivalentpoint)。3.標準溶液:已知準確濃度的試劑溶液。4.基準物質(zhì):能夠用于直接配制或標定標準溶液的物質(zhì)稱為基準物質(zhì)。5.標定(Standardization):利用基準物質(zhì)或已知準確濃度的溶液來確定標準溶液的操作過程,稱為標定。二、標準溶液濃度的表示方法1.物質(zhì)的量濃度(摩爾濃度):單位體積溶液中所含物質(zhì)的量(nB),稱為物質(zhì)的量濃度。用CB表示。2.滴定度(T)三、主要計算公式3作業(yè)2;5;6.章節(jié)名稱酸堿滴定法(4學(xué)時)授課方式理論課(√);實驗課();實習(xí)()教學(xué)時數(shù)4教學(xué)目的及要求在理解酸堿質(zhì)子理論和各種類型滴定曲線的基礎(chǔ)上,掌握指示劑的選擇原則;會處理簡單酸堿平衡,各種溶液滴定pH計算,酸堿滴定條件的判斷,滴定誤差的計算;熟悉各種類型的酸堿滴定方法。教學(xué)重點與難點根據(jù)質(zhì)子理論,了解酸堿的定義、共軛酸堿對、酸堿反應(yīng)的實質(zhì)及溶劑的質(zhì)子自遞反應(yīng)等基本概念。掌握酸堿平衡體系中各型體的分布系數(shù)的計算溶液酸堿度的計算方法。了解指示劑的變色原理,掌握選擇指示劑的原則。了解化學(xué)計量點、滴定突躍、滴定終點的含義:繪制滴定曲線,并選擇恰當(dāng)?shù)闹甘緞U莆账釅A能否被準確滴定、多元酸能否被分步滴定的判據(jù)。教學(xué)內(nèi)容提要時間分配一、水溶液中的酸堿平衡1.酸堿的定義酸:凡是能給出質(zhì)子[H+]的物質(zhì)堿:凡是能接受質(zhì)子的物質(zhì);2.酸堿反應(yīng)的實質(zhì)酸堿質(zhì)子理論認為,酸堿反應(yīng)的實質(zhì)是質(zhì)子轉(zhuǎn)移。劑的質(zhì)子自遞反應(yīng)KW=[H3O+][OH-]=1.0×10-14(KW是溫度的函數(shù),25℃4.酸堿的強度酸堿的強度:酸的電離常數(shù)越大,表示它的酸性越強。共軛酸堿對Ka和Kb的關(guān)系為:Ka×Kb=Kw二、溶液中酸堿組分的分布1.酸的濃度和酸度2.酸堿的分布系數(shù)分布系數(shù)(δ):一元弱酸(HA)溶液中各種型體的分布3.酸度對酸堿型體分布的影響三、酸堿溶液的pH計算2.酸堿溶液的pH計算實際上精確式用的較少,而最簡式用得最多。在解決實際問題時,一定要抓住主要矛盾,具體問題具體分析,做到靈活運用,而不是生搬硬套。四、酸堿指示劑1.指示劑的變色原理2.影響指示劑變色范圍的因素:溫度;指示劑的用量;離子強度和溶劑等因素3.指示劑的選擇原則:指示劑的變色范圍越窄越好。指示劑的變色范圍與滴定突躍范圍有部分重合即可。五、酸堿滴定的基本原理1.滴定曲線(1)強酸、強堿的滴定曲線4(2)一元弱酸(堿)的滴定:弱酸弱堿能夠被準確滴定的條件:CaKa>10-8或CbKb≥10-8(3)多元酸堿的滴定多元酸(堿)某一級離解的H+(OH-)若能被準確滴定,則必須滿足CaKa≥10-8(CbKb≥10-8)。若能分步滴定,則必須滿足Ka1/Ka2>104(Kb1/Kb2>10-4)混合弱酸的滴定與多元酸的類似。2.滴定突越范圍影響滴定突越范圍的因素:滴定突躍與酸的濃度和強度成正比。五、應(yīng)用與示例(自學(xué))作業(yè)4:(1),(3),(6),(7);11;15。章節(jié)名稱第五章沉淀滴定法(2學(xué)時)授課方式理論課(√);實驗課();實習(xí)()教學(xué)時數(shù)2教學(xué)目的及要求掌握銀量法中的鉻酸鉀指示劑法、鐵胺礬指示劑法和吸附指示劑法的基本原理、滴定條件,了解銀量法的應(yīng)用范圍。教學(xué)重點與難點二種方法的基本原理、滴定條件和應(yīng)用。教學(xué)內(nèi)容提要時間分配1.基本概念沉淀滴定法是以沉淀反應(yīng)為基礎(chǔ)的滴定分析方法。2.用于沉淀滴定的沉淀反應(yīng)必須具備的條件二、銀量法(一)基本原理1.銀量法:以硝酸銀為標準溶液,滴定能與Ag+生成銀鹽沉淀的滴定分析方法。2.滴定曲線滴定突躍范圍的大小,取決于沉淀的溶度積常數(shù)Ksp和溶液的濃度。Ksp越小,突越范圍越大。溶液的濃度降低,突躍范圍減小。3.分步滴定一、概述(二)方法及應(yīng)用1.鉻酸鉀指示劑法用K2CrO4作指示劑,用硝酸銀作滴定劑,利用終點時稍微過量的Ag+與K2CrO4生成磚紅色Ag2CrO4沉淀來指示滴定終點到達方法。使用條件:要求濃度約為5×10-3mol/L較合適,K2CrO4指示劑只能在近中性和弱堿性溶液中進行。適用范圍:常用于測定Cl-、Br-,在弱堿性溶液中還可測定CN-.一、概述(二)方法及應(yīng)用1.鉻酸鉀指示劑法用K2CrO4作指示劑,用硝酸銀作滴定劑,利用終點時稍微過量的Ag+與K2CrO4生成磚紅色Ag2CrO4沉淀來指示滴定終點到達方法。使用條件:要求濃度約為5×10-3mol/L較合適,K2CrO4指示劑只能在近中性和弱堿性溶液中進行。適用范圍:常用于測定Cl-、Br-,在弱堿性溶液中還可測定CN-.一、概述(二)方法及應(yīng)用1.鉻酸鉀指示劑法用K2CrO4作指示劑,用硝酸銀作滴定劑,利用終點時稍微過量的Ag+與K2CrO4生成磚紅色Ag2CrO4沉淀來指示滴定終點到達方法。使用條件:要求濃度約為5×10-3mol/L較合適,K2CrO4指示劑只能在近中性和弱堿性溶液中進行。適用范圍:常用于測定Cl-、Br-,在弱堿性溶液中還可測定CN-.2.佛爾哈德法是用鐵銨礬NH4Fe(SO4)2做為指示劑,以NH4SCN或KSCN為標準溶液,生成紅色的配合物,即為滴定終點。使用條件:酸度(硝酸)制在0.1~1mol/L之間。Fe3+的濃度控制在0.015mol/L.適用范圍:鐵銨礬法最大的優(yōu)點是可以在酸性介質(zhì)中進行,一般酸度大于0.3mol/L,可以避免PO43-、AsO43-、CrO42-等弱酸根離子的干擾,因此方法的選擇性高。2作業(yè)4;7。章節(jié)名稱第六章配位滴定(4學(xué)時)授課方式理論課(√);實驗課();實習(xí)()教學(xué)時數(shù)4教學(xué)目的及要求掌握EDTA滴定的基本原理、副反應(yīng)系數(shù)、條件穩(wěn)定常數(shù),絡(luò)合滴定終點誤差計算;掌握滴定條件和金屬指示劑的選擇;熟悉鈣、鎂、鋅、鋁等離子的測定方法。教學(xué)重點與難點(1)配位平衡體系中有關(guān)基本概念和彼此間的關(guān)系。(2)熟練掌握配位平衡中各種副反應(yīng)系數(shù)的計算:配位劑的酸效應(yīng)系數(shù);配位劑的共存離子效應(yīng)系數(shù);金屬離子配位效應(yīng)系數(shù);熟練掌握配位條件穩(wěn)定常數(shù)的意義和計算。(3)掌握配位滴定法的基本原理和化學(xué)計量點時金屬離子濃度的計算,了解影響滴定突躍范圍的因素,掌握計算配位滴定終點誤差的方法和正確判斷能否被準確滴定。(4)熟悉指示劑的作用原理和選擇金屬指示劑的依據(jù)。(5)熟悉提高配位滴定選擇性的方法,掌握滴定的方式及其應(yīng)用和結(jié)果計算。教學(xué)內(nèi)容提要時間分配一、概述1.基本概念配位滴定法:也稱絡(luò)合滴定法,它是以配位反應(yīng)為基礎(chǔ)的滴定分析方法。主要用于金屬離子的測定。2.配位滴定反應(yīng)的基本要求目前常用的配位滴定就是指以EDTA為絡(luò)合劑的滴定分析。二、基本原理(一)配位平衡穩(wěn)定常數(shù)和積累穩(wěn)定常數(shù)(1)ML型(1:1)M+Y?MY反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式為:(2)MLn型配合物的逐級穩(wěn)定常數(shù)Kn和累積穩(wěn)定常數(shù)β副反應(yīng)系數(shù)在配位反應(yīng)中,把被測金屬離子M與EDTA之間的配位反應(yīng)稱為主反應(yīng),而把酸度的影響、其它配位劑和干擾離子等的反應(yīng)都成為副反應(yīng)。EDTA的酸效應(yīng)系數(shù)Y(H)由于H+的存在,在H+和Y之間發(fā)生副反應(yīng),使Y參加主反應(yīng)能力降低的現(xiàn)象稱為酸效應(yīng)。酸效應(yīng)的大小用酸效應(yīng)系數(shù)來衡量。配位應(yīng)系數(shù)Y(N)金屬離子M的副反應(yīng)系數(shù)αM(配位效應(yīng)系數(shù))由于其他配位劑L的存在使金屬離子與EDTA主反應(yīng)的能力下降的現(xiàn)象稱為配位效應(yīng)。配位效應(yīng)的大小用金屬離子的配位效應(yīng)系數(shù)M(L)表示。(3)配合物的MY的副反應(yīng)(可以忽略不計。)3.條件穩(wěn)定常數(shù)在一定條件下,校正了各種副反應(yīng)的影響后生成配合物的實際穩(wěn)定常數(shù)稱為條件穩(wěn)定常數(shù)K′MY。(二)配位滴定曲線滴定曲線在配位滴定中,隨著滴定劑EDTA的加入,金屬離子濃度逐漸減小,在化學(xué)計量點附近發(fā)生突變,產(chǎn)生滴定突躍。由滴定劑的加入量與對應(yīng)的pM′作圖,也可以畫出滴定曲線。影響滴定突躍大小的因素(1被測金屬離子和滴定劑的濃度越大,突躍范圍越大;(2M和Y發(fā)生的副反應(yīng)越多,K′MY越小,則突越范圍越小.4.金屬指示劑金屬指示劑的作用原理終點前:M+In=MIn溶液顏色B色終點時:MIn+Y=MY+In溶液顏色A色(2)金屬指示劑必須具備的條件:①金屬指示劑與金屬離子生成的配合物MIn的顏色應(yīng)與指示劑In本身的顏色有明顯區(qū)別,終點變色明顯。②顯色反應(yīng)要靈敏、迅速,有良好的變色可逆性③顯色配合物MIn的穩(wěn)定性要適當(dāng)。一般要求KMY/KMIn>102。④金屬離子指示劑應(yīng)比較穩(wěn)定,便于儲存和使用。(3)常用金屬指示劑鉻黑T簡稱EBT或BT;鈣指示劑(又稱鈣羧酸指示劑)簡稱NN;二甲酚橙簡稱XO;PAN要根據(jù)測定樣品的情況和要求,選擇不同的指示劑。5.能否準確滴定的判據(jù)通常將lgCK'MY≥6作為能準確滴定能夠的條件。即當(dāng)CM在10-2mol/L左右時,條件穩(wěn)定常數(shù)K'MY≥8,才能用配位滴定準確測定金屬離子。4三、滴定條件的選擇提高配位滴定選擇性,可以通過控制酸度和使用掩蔽劑的方法。選擇滴定條件就是控制滴定條件使在此條件下的條件穩(wěn)定常數(shù)在108數(shù)量級,即滿足lgKMY≥8。1.酸度的選擇最高酸度或最低pH值:lgY(H)=lgKMY-8,lgY(H)對應(yīng)的酸度;最低酸度:金屬離子開始生成氫氧化物沉淀時的酸度,可以通過溶度積計算出pOH后得到。滴定的最適宜酸度范圍:最高酸度和最低酸度之間的范圍,在此范圍內(nèi)進行滴定,滴定誤差≤±0.1%。最佳酸度:用指示劑指示終點時,在最適宜酸度范圍內(nèi),當(dāng)pMt=pMsp時對應(yīng)的酸度。由于溶液的酸度影響金屬離子的條件穩(wěn)定常數(shù),所以調(diào)節(jié)適宜的酸度,可以提高配位滴定的選擇性。2.掩蔽劑的選擇如果金屬離子M和N的穩(wěn)定常數(shù)比較接近,就不能用控制酸度的方法進行分別滴定。此時,可以用加入適當(dāng)?shù)难诒蝿?,使它與干擾金屬離子發(fā)生反應(yīng),而不與被測離子反應(yīng),可以大大降低干擾離子的濃度,從而消除干擾。常用的掩蔽方法有配位掩蔽法、沉淀掩蔽法和氧化還原掩蔽法。配位掩蔽法是利用配位反應(yīng)降低或消除干擾離子的方法,是最常用的掩蔽方法。四、滴定方式與示例(自學(xué))作業(yè)2;5;7;9。章節(jié)名稱第七章氧化還原滴定法(4學(xué)時)授課方式理論課(√);實驗課();實習(xí)()教學(xué)時數(shù)4教學(xué)目的及要求掌握氧化還原滴定法的基本原理,重要的滴定反應(yīng),氧化還原反應(yīng)進行程度的計算及條件電位的概念和影響條件電位的因素和有關(guān)計算;掌握碘量法有關(guān)原理,溶液配制和標定,指示劑的選擇、應(yīng)用等;掌握各種氧化還原滴定法的定量計算。了解其它氧化還原滴定法的原理、特點和應(yīng)用等。教學(xué)重點與難點明確氧化還原反應(yīng)的實質(zhì),能運用能斯特方程式計算電極電位。理解標準電極電位及條件電位的意義和它們的區(qū)別。掌握影響滴定突躍范圍大小的因素。了解正確選擇指示劑的依據(jù)。熟悉并掌握高錳酸鉀法、重鉻酸鉀法和碘量法的原理和操作方法。學(xué)會用物質(zhì)的量濃度計算氧化還原滴定分析結(jié)果的方法。教學(xué)內(nèi)容提要時間分配一、Nernst方程與氧化還原平衡1.Nernst方程能斯特(Nernst)方程式:2.條件電極電位在實際工作中,通常只知道氧化形和還原形的濃度。當(dāng)溶液的離子強度較大時,則需要對濃度進行校正。此外,氧化形和還原形在溶液中常發(fā)生副反應(yīng),如:酸效應(yīng)、配位效應(yīng)和沉淀的生成等,也會引起電位的改變。當(dāng)用分析濃度代替活度進行計算時,必須對上述各種因素進行校正,引入相應(yīng)的活度系數(shù)和副反應(yīng)系數(shù)。則:根據(jù)條件電位可以判斷電對的實際氧化還原能力,在分析化學(xué)中更有實際意義二、氧化還原滴定法原理1.滴定曲線從滴定曲線可以看出,影響氧化還原滴定電位突躍范圍的主要因數(shù)是兩電對的條件電位差。2.指示劑在氧化還原滴定法中,常用指示劑有三類:(1)自身指示劑例如:KMnO4標準溶液(2)特殊指示劑例如:淀粉指示劑。淀粉溶液遇I3-產(chǎn)生深藍色,反應(yīng)非常靈敏,在5.010-6mol/LI3-溶液中也能呈現(xiàn)顯著的藍色。反應(yīng)具有可逆性。用于直接碘量法和間接碘量法。(3)氧化還原指示劑本身是一種氧化劑或還原劑。它的氧化形和還原形具有不同的顏色,在滴定中,因為被氧化或還原而發(fā)生顏色突變來指示滴定終點。指示劑的變色范圍是,,理論變色點是0。選擇指示劑的原則是:指示劑顏色變化的范圍應(yīng)在滴定的電位突躍范圍(化學(xué)計量點前后0.1%)之內(nèi),以保證終點誤差不大于0.1%。三、氧化還原滴定結(jié)果的計算在氧化還原滴定結(jié)果的計算中,關(guān)鍵是正確確定被測物質(zhì)與滴定劑間的化學(xué)計量關(guān)系,因此需要正確寫出有關(guān)的滴定反應(yīng)方程式。四、氧化還原滴定法及其應(yīng)用(以自學(xué)為主)4作業(yè)5;8;9;14。章節(jié)名稱第八章電位分析法(3學(xué)時)授課方式理論課(√);實驗課();實習(xí)()教學(xué)時數(shù)3教學(xué)目的及要求掌握電位法的基本原理,測定pH值的原理和方法。掌握電位滴定法原理和確定終點的方法及應(yīng)用。掌握永停滴定法的原理和方法。了解離子選擇電極的類型及應(yīng)用。教學(xué)重點與難點1.離子選擇電極的基本原理2.離子選擇性電極的性能3.離子選擇電極測溶液中離子的濃度4.電位滴定法教學(xué)內(nèi)容提要時間分配基本概念1電化學(xué)分析2化學(xué)電池3可逆電極4相界電位5參比電極6指示電極7液接電位8不對稱電位9離子選擇電極10電位法知識點介紹1.玻璃電極的基本原理:玻璃電極的電位與外部溶液H+活度的關(guān)系服從Nernst方程式。2.玻璃電極的性能:a.轉(zhuǎn)換系數(shù)和線性范圍b.不對稱電位c.使用溫度3.pH測量中為了消除玻璃電極常數(shù)的不確定性產(chǎn)生的誤差,需采用兩次測量法;為了消除殘余液接電位引起的誤差,選用的標準緩沖溶液的pH應(yīng)和待測液的pH接近。4.測量誤差和注意事項:5.離子選擇電極的電極電位式中,和K為電極電位活度式和濃度式的電極常數(shù);a代表活度;f代表活度系數(shù);C代表分析濃度;代表副反應(yīng)系數(shù);n代表響應(yīng)離子電荷,響應(yīng)離子為陽離子時取+號,為陰離子時取-號。6.離子選擇性電極的性能(1)與Nernst方程式的符合性:(2)選擇性(3)穩(wěn)定性(4)檢測限:(5)有效pH范圍:(6)響應(yīng)速度此外,離子選擇電極還有內(nèi)阻、不對稱電位、溫度系數(shù)、使用壽命等性能指標。7.離子選擇電極測溶液中離子的濃度指示電極:離子選擇性電極參比電極:飽和甘汞電極為保持電極常數(shù)K`不變,可采用兩種方法:a)若試樣的基質(zhì)組成基本固定并已知,可選用與樣品基質(zhì)相同的標準樣,或配制人工合成基質(zhì)來制備測量用的標準溶液。b)若試樣基質(zhì)組成復(fù)雜,變動性大,使用總離子強度調(diào)節(jié)劑(Totalionstrengthadjustmentbuffer,TISAB)分別調(diào)節(jié)標準液和待測液,以維持溶液具有相同的活度系數(shù)和副反應(yīng)系數(shù)。3a.兩次測量法要求:電極響應(yīng)嚴格符合Nerest關(guān)系式,且Ex-Es差值不能太小。b.標準曲線法配制不同濃度的標準溶液分別測E。以Es~lgCs作圖,測

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