Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Аналитическая химия. Часть II Физико-химические методы анализа.
Рабочая программа
Для студентов заочной формы обучения
Введение. Общая характеристика физико-химических и физических методов анализа. Значение физико-химических и физических методов анализа в современной науке, промышленности и технике. Их применение в анализе пищевых продуктов. Классификация физико-химических методов анализа. Математическая обработка экспериментальных данных.
Литература
Васильев В. П. Аналитическая химия. Физико-химические методы анализа.
-М.: Высшая школа,1989, т.2, 384с..
Логинов Н. Я., Воскресенский А. Г., Аналитическая химия. –М.: Просвещение, 1979, 479с..
Ляликов Ю. С. Физико-химические методы. –М.: Химия, 1973, 536с..
Ляликов Ю. С. Сборник задач по физико-химическим методам анализа. –М.: Химия, 1972, 220с..
Крешков А. П. Основы аналитической химии. –М.: Химия, 1970, 471с..
Цитович И. Е. Курс аналитической химии. –М.: Высшая школа, 1994, 495с..
Общие методические указания.
Изучение ФХМА углубляет знания студентов, полученные при изучении разделов качественного и колочественного методов анализа и дает новые представления о высокочувствительных методах анализа.
Курс ФХМА состоит из двух разделов:
А) Теоретические вопросы;
Б) лабораторный практикум.
Рекомендуется следующий порядок освоения курса:
Контрольная работа должна быть написана чернилами, разборчиво и аккуратно или напечатана, решение задач и ответы на вопросы следует мотивировать, в тетради необходимо оставить поля для замечаний рецензента, страницы тетради пронумеровать. В конце работы должен быть приведен список использованной литературы.
В контрольную работу включите задачу из каждого раздела, номер которой совпадает с Вашим номером в списке группы.
Раздел 1. Математическая обработка результатов анализа.
3,5*0,1563/(35,07*0,562) 5,735*0,565/(26,40*6,8164)
25,67*0,1123/(1,02*0,553) 5,34*542/(0,543*54,0)
А)12,69+356,7+1,344
Б)0,0025+0,0025+0,1045
В)0,444+5,63+54,3+542,0
Г)1,642+0,283+2,85
Д)107,96+23,45-2,24
Е)6,83*10-2+6,53*10-3
ХСо , мкг/мл………………0,1 0,2 0,3 0,5 0,8 1,0
У, мм (высота волны)……14 22 37 51 77 110
Рассчитайте параметры градуировочной зависимости У=а +bx, укажите доверительные интервалы (Р=0,95).
I – 15,25; 15,33; 15,16; 15,24 II – 15,9; 15,7; 16,6; 16,6; 14,8; 15,9
Можно ли утверждать, что различаются: а) воспроизводимости методик; б) результаты определения цинка?
Раздел II Эмиссионный спектральный атомно-абсорбционный, флуоресцентный методы анализа
1. Какова природа происхождения атомных эмиссионных спектров, почему атомные спектры имеют линейчатый характер?
2.Приведите примеры практического применения эмиссионного спектрального анализа. Какова чувствительность и точность анализа?
3. Вычислить длину волны λx, если на экране спектропроектора она удалена от первой линии железа на 1,5мм, а от второй - на 2,5мм. Длина волны первой линии железа соответствует 3042,66 Ǻ, а второй – 3045,80 Ǻ.
4. Порцию исследуемой воды объемом 25,00мл разбавили дистиллированной водой на 500мл и фотометрировали в пламени так же, как и стандартные растворы, приготовленные из CaCO3.
Результаты фотометрических определений приведены в таблице
Параметры |
Стандартные растворы |
Образцы |
|||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
|
Концентрация Ионов кальция, [Ca+2] мг/л |
10 16,0 |
20 31,0 |
50 78,5 |
70 108,5 |
- 32,0 |
- 76,9 |
- 101,8 |
Построить градуировочный график и определить концентрацию ионов кальция в исследуемой воде.
5. Два образца нефти (стандартный с содержанием ванадия 0,10% (масс.) и анализируемый) массой 1,0000 г разбавили в 10 раз метилизобутилкетоном и распылили в пламени атомно-абсорбционного спектрометра. Оптические плотности при длине волны линии ванадия составили 0,740 и 0,520 соответственно. Вычислите массовую долю (%) ванадия в анализируемом образце.
6. Рассчитайте массовую долю марганца в стали по измерениям почернения аналитических линий марганца (293,911нм) и железа (294,440нм) в спектрах анализируемой и трех стандартных проб:
(Mn), %……………………..0,59 0,74 1,43 х
SMn……………………………0.89 1.07 1.31 1.09
SFe…………………………………………….0,76 0,80 0,72 0,75
7. Определить массовую долю (%) хрома в стали, если при фотометрировании по методу трех эталонов были получены следующие результаты:
(Cr), %……………………..0,93 1.97 2.34 х
S……………………………0.23 0.60 0.71 0.44
8. . Рассчитайте массовую долю никеля в стали, если при фотометрировании по методу трех эталонов были получены следующие результаты:
(Ni), %……………………..1,86 3,80 10,23 х
SNi……………………………0.082 0,316 0,647 0,287
SFe……………………………………………0,062 0,066 0,047 0,067
9. Образец, содержащий 2,9674г цинка растворили в 100 мл кислоты и анализировали методом атомной абсорбции. Определить содержание цинка в исследуемом образце (%). Результаты исследований приведены в таблице.
Параметры |
Стандартные растворы цинка |
Образец |
||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
Концентрация Ионов цинка, [Zn+2] мг/л |
0 |
3.0 |
5.0 |
6.0 |
7.0 |
|
|
Абсорбция |
11 |
0,30 |
0,54 |
0,67 |
0,79 |
0,37 |
10. Образец, содержащий 1,2456г натрия растворили в мерной колбе емкостью 100мл и раствор анализировали, используя линию натрия (590нм) методом атомной флуоресценции. Определить содержание натрия в исследуемом образце(мг/л). Результаты исследований приведены в таблице.
|
Параметры |
Стандартные растворы |
Образец |
||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
||
|
СNa, мг/л |
0,5 |
1,0 |
2,0 |
2,5 |
4,0 |
- |
|
Эмиссия флуоресценции |
24 |
49 |
103 |
120 |
190 |
121 |
11. Рассчитать процентное содержание марганца в стали методом трех эталонов по следующим данным сравнения спектральных линий марганца (λ=2939,11 Ǻ) и железа (λ=2944,40 Ǻ):
СMn (%)……………………….. 0,59 0,74 1,43 х
SMn……………………………..0,896 1,020 1,49 1,105
SFe………………………………0,764 0,748 0,763 0,760
12. При анализе алюминиевого сплава на содержание кремния по методу одного эталона получили почернение (S) линий гомологической пары в спектрах эталона (SSi =2.09 и SAl =0.37 при СSi = 0,95%) и анализируемого образца (SSi =0,86 и SAl =0,34). Определить процентное содержание кремния в образце, если S=0 при CSi = 0,45%.
13. Рассчитать процентное содержание хрома в стали методом трех эталонов по следующим данным сравнения спектральных линий хрома и железа:
СCr(%)……………………………0.50 1.23 4.17 x
SCr………………………………..0.07 0.29 0.36 0.73
SFe………………………………..0.27 0.15 0.27 0.33
14. При определении олова в бронзе для построения градуировочного графика были получены следующие результаты: Массовой доле ωSn = 10,2% соответствовала ΔS=0, массовой доле ωSn=5,25% соответствовала ΔS1= -0,52. Построить градуировочный график и определить массовую долю (%) олова в исследуемом образце, если ΔSx= -0,28.
15. Определить массовую долю (%) никеля в стали, если при фотометрировании по методу трех эталонов были получены следующие результаты:
|
Параметр |
Эталон |
Анализируемый образец |
||
|
1 |
2 |
3 |
||
|
ωNi, % ΔS |
0,56 0,054 |
1,42 0,44 |
1,97 0,60 |
? 0,23 |
16. Определить массовую долю (%) никеля в стали, если при фотометрировании по методу трех эталонов были получены следующие результаты:
|
Параметр |
Эталон |
Анализируемый образец |
||
|
1 |
2 |
3 |
||
|
ωNi, % SNi SFe |
1.86 0,082 0.062 |
3.80 0,316 0.066 |
10.23 0,647 0.047 |
? 0,287 0.067 |
17. Определить массовую долю (%) ванадия в стали, если при фотометрировании по методу трех эталонов были получены следующие результаты:
|
Параметр |
Эталон |
Анализируемый образец |
||
|
1 |
2 |
3 |
||
|
ωV, % SV SFe |
0.11 0,288 0.608 |
0.97 1.015 0.662 |
2.79 1.328 0.575 |
? 1.190 0.640 |
18. Определить массовую долю (%) вольфрама в стали, если при фотометрировании по методу трех эталонов были получены следующие результаты:
|
Параметр |
Эталон |
Анализируемый образец |
||
|
1 |
2 |
3 |
||
|
ωW, % SW SFe |
0.87 0,388 0.462 |
1.37 0.634 0.464 |
2.19 0.774 0.424 |
? 0.786 0.452 |
19. Определить массовую долю (%) меди в алюминии, если при фотометрировании по методу трех эталонов были получены следующие результаты:
|
Параметр |
Эталон |
Анализируемый образец |
||
|
1 |
2 |
3 |
||
|
ωCu, % SCu SAl |
0.25 0,25 0.42 |
0,80 0.54 0.44 |
1,20 0.61 0.41 |
? 0.41 0.45 |
20. Какие основные приемы работы используют в методе фотометрии пламени? Какие достоинства и недостатки имеет этот метод? Какие элементы определяют методом фотометрии пламени?
21.На чем основан качественный спектральный анализ? Какие спектральные приборы используются для проведения качественного анализа?
22. Какие линии называют последними? Как выполняют качественный спектральный анализ по «последним» линиям?
Раздел III. Рефрактометрический метод
1. Для построения градуировочного графика при определении содержания пропилового спирта в воде были получены следующие данные по шкале рефрактометра:
содержание спирта, % 0 5 10 15 20 25 30
показания рефрактометра 7,7 9,9 12,1 17,8 23,8 31,0 42,5
Построить градуировочный график и определить содержание пропилового спирта , если по шкале рефрактометра 12,8 и 28,5 деления.
2. Вычислить мольную рефракцию четыреххлористого углерода, если показатель преломления n =1,4603. Сравните найденную рефракцию с вычисленной по таблицам атомных рефракций связей (ρ=1,6040г/см3).
3.Вычислить мольную рефракцию уксусной кислоты, если показатель
преломления n =1,3690, а плотность – 1,2493г/см3. Сравните найденную рефракцию с вычисленной по таблицам атомных рефракций.
4. В чем заключается аддитивность атомной и мольной рефракций?
5. Сущность рефрактометрического метода анализа.
6. Для определения состава водных растворов пропанола были определены показатели преломления стандартных растворов, приведенные ниже:
содержание пропанола,%………….0 10 20 30 40
показатель преломления………….1,333 1,343 1,352 1,369 1,367
Построить градуировочный график и определить содержание пропанола в растворах, показатели преломления которых а)1,348, б)1,364.
7. Вычислить мольную рефракцию бромоформа CHBr3.
8. Вычислить мольную рефракцию бензола C6H6, молекула которого состоит из 6 атомов углерода и 6 атомов водорода: а) по правилу аддитивности, б) по опытным данным n =1,5204, ρ=0,869г/см3.
9. Углеводород C10H16 - 2,5,9–декатриен имеет показатель преломления 1,4638 и плотность 0,8495г/см3. Сравнить полученную мольную рефракцию с рассчитанной по формуле этого соединения.
10. Приведите график зависимости показателя преломления от концентрации раствора и поясните его.
Раздел IV. Фотометрический метод анализа
1.Навеску 0,6383г сплава, содержащего медь, после растворения обработали аммиаком и получили 1000мл окрашенного раствора, оптическая плотность которого при толщине слоя кюветы 2см равна 0,255. Молярный коэффициент поглощения равен 423. Определить процентное содержание меди в сплаве.
2. Вычислить молярный коэффициент поглощения раствора меди, если оптическая плотность раствора, содержащего 0,830 г меди в 200мл при толщине слоя кюветы 5см равна 0,15.
4. Оптическая плотность раствора, содержащего 0,420 мг меди в 200мл при толщине слоя кыветы 1см равна 0,15. Вычислите молярный коэффициент поглощения меди.
5.Навеску 0,9000г сплава, содеожащего медь, после растворения обработали аммиаком и получили 1000 мл окрашенного раствора, оптическая плотность которого при толщине слоя 2см равна 0,24. Молярный коэффициент поглощения равен 423. Определите процентное содержание меди в сплаве.
7.При фотометрическом определении титана с хромотроповой кислотой в растворе, содержащем 11,496мкг титана в 10мл в кювете с толщиной слоя в 2см, была получена оптическая плотность, равная 0,245. Определите молярный коэффициент поглощения окрашенного соединения.
8.Молярный коэффициент поглощения комплекса бериллия с ацетилацетоном в хлороформе равен 31600. Определите процентное содержание бериллия в навеске 2,9500г, растворенной в 250мл, если оптическая плотность раствора в кювете 1см равна 0,260.
9.Определить молярный коэффициент поглощения окрашенного соединения, полученного при фотометрическом определении титана с хромотроповой кислотой, если оптическая плотность раствора, содержащего 125 мкг титана в 250 мл при толщине слоя кюветы 10см, равна 0,52.
10.Определите молярный коэффициент поглощения окрашенного соединения, полученного при фотометрическом определении железа(III) с сульфосалициловой кислотой, если оптическая плотность раствора, содержащего в 200 мл 250 мкг железа, равнялась 0,224 при толщине и слоя кюветы 2см.
11.Навеску стали массой m(г) растворили в колбе вместимостью 50,0 мл. Две пробы по 20,00мл поместили в колбы вместимостью 50,0 мл. В одну колбу добавили раствор, содержащий 0,0030000г ванадия. В обе колбы прилили пероксид водорода и довели водой до метки.
Вычислить массовую долю (%) ванадия в стали, если при фотометрировании растворов получили следующие оптические плотности Ах и Ах+ст :
m,г...………….0,5000 0,6572 0,7468 0, 9580
Ах ……………0,200 0,230 0,250 0,280
Ах+ст………….0,480 0,510 0,530 0,560
12. В две мерные колбы вместимостью 100,0 мл поместили по V (мл) сточной воды. В одну колбу добавили 10,00 мл стандартного раствора CuSO4 с Т(Cu)=0,0010000. В обе колбы ввели растворы аммиака, рубеановодородной кислоты и разбавили водой до метки. При фотометрировании растворов получили оптические плотности Ах и Ах+ст :
V, мл………….10,00 20,00 30,00 40,00
Ах ……………0,240 0,280 0,320 0,400
Ах+ст………….0,380 0,320 0,460 0,540
13.Навеску салицината натрия (C7H5O3Na) массой 0.0515г растворили в ледяной уксусной кислоте и оттитровали фотометрическим методом с тропеолином 00 при =540нм, используя в качестве титранта 0,1000М хлорную кислоту в ледяной уксусной кислоте.
Рассчитать массовую долю (%) салицилата натрия в препарате по результатам титрования:
V(HCO4),мл 0,00 1,00 1,20 1,60 2,00 2,40 2,60 2,80 3,00
А……………….0,020 0,040 0,040 0,050 0,070 0,110 0,150 0,230 0,440
V(HCO4),мл 3,10 3,20 3,40 3,60 4,00 4,40
А………………..0,680 1,04 1,07 1,07 1,07 1,07
14.Навеску п-нитробензойной кислоты (C7H5 NO4) массой 0,0492г растворили в 50,0мл смеси спиртов и 5,00 мл оттитровали 0,0200 М раствором метилата натрия спектрофотометрическим методом.
Построить кривую титрования и рассчитать массовую долю кислоты по данным титрования:
V(CH3CONa),мл…….0,60 0,80 1,00 1,20 1,40 1,60 1,80
А…………………….0,255 0,340 0,420 0,500 0,565 0,555 0,545
15.Для анализа смесей метанол-вода измерено поглощение стандартных растворов при = 1,94мкм:
(воды), %…………….. 26,0 29,0 32,0 37,0
А1,94 ……………………..0,470 0,500 0,532 0,585
Определить массовую долю воды и метанола в смесях по следующим данным: 1) А=0,570; 2) А=0,540; 3) А=0,485.
16.Для контроля состава смеси в производстве триацетата целлюлозы, состоящей из бензола, уксусной кислоты и уксусного ангидрида, на содержание уксусной кислоты измерили поглощение при 1,92 мкм стандартных смесей при разной массовой доле ( %) уксусной кислоты. Получили следующие результаты:
, %…………….. 10,0 30,0 40,0
А1,92 ……………….0,380 0,535 0,615
Определить массовую долю уксусной кислоты в смеси по следующим данным: 1) А=0,425; 2) А=0,510; 3) А=0,580.
17. Раствор красителя с рКа = 6,23 имеет оптическую плотность 0,312 при рН 6,85 и 0,514 при рН 6,85. Какова оптическая плотность этого раствора при рН 6,10?
18. Какую массовую долю меди (%) можно определить дитизонатным способом, если из навески пробы массой 1,0000 г получают 20,0 мл раствора дитизоната меди в CCl4 и измеряют в кювете с l = 5,00 см при λ =550 нм. Молярный коэффициент поглощения дитизоната меди в этих условиях равен 4,52∙104, а минимальная оптическая плотность, при которой погрешность измерения не превышает 10%, составляет 0,020.
19. Концентрацию п-нитроанилина в метаноле определяют спектрофотометрическим методом при λ =368 нм (ε368 = 1,46∙104). Фотометрирование растворов осуществляют на спектрофотометре, регистрирующем оптические плотности в диапазоне 0,01 – 2,00 и снабженным набором кювет от 0,10 мм до 10,00 см. Рассчитайте интервал определяемых концентраций п-нитроанилина (мг/мл) в метаноле, если мол. масса (C6H6N2O2) 138.1.
20. Окислительно-восстановительный индикатор претерпевает превращение по уравнению
Ox + 2e ↔ Red.
Для двух растворов, содержащих смесь окисленной и восстановленной форм, измерили значения оптической плотности (ℓ = 1,00 см) и потенциала Рt-электрода:
Номер раствора А Е, В
1 0,820 0,708
2 0,368 0,731
Рассчитайте молярные коэффициенты поглощения окисленной и восстановленной форм, если общая концентрация индикатора в обоих растворах равна 2,5∙10-4М, а стандартный окислительно-восстановительный потенциал ЕОх/Red = 0,720 В.
Раздел V. Потенциометрический метод анализа.
1.Вычислить значение потенциала цинкового электрода, погруженного в раствор соли ZnSO4, полученный путем растворения 1,5950г этой соли в дистиллированной воде в мерной колбе емкостью 100мл при температуре 30ºС.
2. Чему будет равен потенциал платинового электрода, погруженного в раствор, содержащий в 1л 0,1580г KMnO4 и 15,1000г MnSO4 при 20ºС.
3.Определть концентрацию ионов меди в растворе, если известно, что при 30ºС значение потенциала медного электрода, погруженного в раствор CuSO4, составляет 0,280В.
4.Рассчитать рН раствора по следующим данным: индикаторный электрод – хингидронный, электрод сравнения – хлорсеребряный (нас. ХС), температура 20ºС, ЭДС = 0,498В.
5.Рассчитать рН раствора по следующим данным: индикаторный электрод – хингидронный, электрод сравнения – хлорсеребряный (нас. ХС), температура 20ºС, ЭДС = 0,004В.
6.Потенциометрическое определение активной и общей кислотности в растворе. Система электродов. Приборы. Вычислить потенциал при 0,0100н раствора НСООН 0,1000н раствором КОН в точке эквивалентности. Индикаторный электрод – хингидронный, электрод сравнения – насыщенный каломельный (нас. КЭ), температура 30ºС.
7.Анализируемый раствор соляной кислоты разбавили в мерной колбе до 100,0 мл и аликвоту объемом 20,00 мл оттитровали потенциометрически 0,1000 М NaOH. Построить кривые титрования в координатах рН – V и - V и определить массу (мг) HCl в растворе по следующим данным:
V(NaOH), мл……1,50 1,80 1,90 1,95 1,98 2,00 2,02 2,05 2,10
рН………………..2,64 3,05 3,36 3,64 4,05 6,98 9,95 10,53 10,65
8. Анализируемый раствор соляной кислоты разбавили в мерной колбе до 100,0 мл и аликвоту объемом 20,00 мл оттитровали потенциометрически 0,1000 М NaOH. Построить кривые титрования в координатах рН – V и - V и определить массу (мг) HCl в растворе по следующим данным:
V(NaOH), мл……1,30 1,50 1,60 1,65 1,68 1,70 1,72 1,74 1,80
рН………………..1,78 3,03 3,34 3,64 4,03 6,98 9,96 10,36 10,66
9.Построить кривые потенциометрического титрования в координатах Е – V, рассчитать концентрацию CaCl2 в растворе (г/л), если при титровании 20,00мл анализируемого раствора 0,0500н раствором Hg2(NO3)2 получили:
|
V, мл |
10,00 |
15,00 |
17,00 |
17,50 |
17,90 |
18,00 |
18,10 |
18,50 |
19,00 |
|
Е, мВ |
382 |
411 |
442 |
457 |
498 |
613 |
679 |
700 |
709 |
10.Построить кривую титрования при 20ºС 100мл 0,1000н раствора СН3СООН 1,000н раствором КОН и определить объем титранта в точке эквивалентности. Индикаторный электрод – хингидронный, электрод сравнения – хлорсеребряный (1н ХС). Расчетные точки: 0; 50; 90; 99; 100,1; 101; 110% от точки эквивалентности.
11.Навеску образца массой 0,2000г, содержащего калий, растворили в воде и объем довели до 100мл. Измеренный потенциал калий-селективного электрода в полученном растворе равен 60мВ. Вычислить массовую долю (%) калия в образце, если для построения градуировочного графика в координатах Е – рС(К+) были получены для серии стандартных растворов калия с помощью калийселективного электрода относительно хлорсеребряного электрода следующие значения разности потенциалов:
|
С (К+), моль/л |
1,0·10-1 |
1,0·10-2 |
1,0·10-3 |
1,0·10-3 |
|
Е, мВ |
100 |
46,0 |
-7,00 |
-60,0 |
12. Смесь хлороводородной и борной кислот оттитровали потенциометрически 0,1000 М NaOH последовательно: сначала оттитровали HCl (израсходовав объем титранта V1), затем прибавили к раствору глицерин и оттитровали H3BO3 по первой ступени (получив суммарный объем титранта V2). Построить кривые титрования в координатах рН – V и - V и определить объемы V1 и V2 и рассчитать концентрацию (г/л) HCl и H3BO3, если для анализа было взято 20,00 мл смеси кислот и при титровании получены следующие данные:
V(NaOH), мл…….0,00 0,20 0,30 0,40 0,46 0,50 0,55 0,60 прибавили
рН………………..2,60 2,84 3,02 3,40 3,95 5,58 7,03 7,38 глицерин
V(NaOH), мл…….0,80 1,00 1,20 1,40 1,45 1,50 1,55 1,60 1,70
рН………………..5,95 6,25 6,55 7,04 7,28 7,73 8,55 9,10 9,95
13.Смесь хлороводородной и борной кислот оттитровали потенциометрически 0,1000 М NaOH последовательно: сначала оттитровали HCl (израсходовав объем титранта V1), затем прибавили к раствору глицерин и оттитровали H3BO3 по первой ступени (получив суммарный объем титранта V2). Построить кривые титрования в координатах рН – V и - V и определить объемы V1 и V2 и рассчитать концентрацию (г/л) HCl и H3BO3, если для анализа было взято 20,00 мл смеси кислот и при титровании получены следующие данные:
V(NaOH), мл…….0,00 0,40 0,60 0,80 1,00 1,05 1,10 1,20 прибавили
рН……………….. 2,45 2,61 2,72 2,85 3,42 5,82 6,98 7,32 глицерин
V(NaOH), мл…….1,40 1,60 1,80 2,00 2,10 2,15 2,20 2,25 2,40
рН………………..5,88 6,26 6,70 7,28 7,67 8,10 9,03 9,75 10,28
14. В 50,0 мл раствора, содержащего следы Pb(II), погрузили свинец-селективный электрод, потенциал которого равен -0,471 В (НКЭ). После добавки 5,00 мл 0,0200 М раствора Pb(II) потенциал стал -0,449 В. Какова концентрация (М) свинца в растворе?
15. Для определения F- в зубной пасте из навески 0,2000 г фтор извлекли 50,00 мл 1М KNO3 и разбавили водой до 100,0 мл. При 25ºС потенциал F- - селективного электрода, погруженного в 25 мл этого раствора, равен – 155,3мВ. После добавки 0,10 мл раствора, содержащего 0,5 мг/мл F-, потенциал электрода стал равен – 176,2 мВ. Рассчитайте массовую долю (%) фтора.
16. Навеску лекарственного препарата массой 0,1260 г, содержащего амидопирин (М=231,3 г/моль) и индифферентные примеси, растворили в безводной уксусной кислоте, добавили дихлорэтан и оттитровали 0,1 М (к=0,9109) HClO4 в ледяной уксусной кислоте.Вычислить массовую долю (%) основного вещества в препарате по следующим результатам потенциометрического титрования:
V(HClO4), мл ……3,80…..4,00…..4,20…..4,40…..4,60…..4,80…..5,00…..5,20
Е, мВ……………..355…...360……382…..523…..579……597…...611…...620
Положение точки эквивалентности определить по методу Грана.
17. Навеску лекарственного препарата массой 0,1256 г, содержащего амидопирин (М=231,3 г/моль) и индифферентные примеси, растворили в безводной уксусной кислоте, добавили дихлорэтан и оттитровали 0,1 М (к=0,9109) HClO4 в ледяной уксусной кислоте. Вычислить массовую долю (%) основного вещества в препарате по следующим результатам потенциометрического титрования:
V(HClO4), мл ……3,80…..4,00…..4,20…..4,40…..4,60…..4,80…..5,00…..5,20
Е, мВ……………..344…...357……381…..516…..587……604…...617…....-.
Положение точки эквивалентности определить по методу Грана.
18. Определить концентрацию свинца (мг/л), если при амперометрическом титровании 10,00 мл этого раствора раствором Na2SO4 c Т (Na2SO4/Pb) = 0,00640 получили следующие данные:
|
V (Na2SO4), мл |
Диффузионный ток Id, мкА, для вариантов |
||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
|
0,0 |
215 |
151 |
260 |
105 |
308 |
|
0,5 |
163 |
106 |
198 |
72 |
240 |
|
1,0 |
113 |
57 |
137 |
40 |
172 |
|
1,5 |
60 |
31 |
75 |
30 |
102 |
|
2,0 |
40 |
31 |
43 |
30 |
42 |
|
2,5 |
39 |
30 |
42 |
29 |
42 |
Раздел VI. Кондуктометрический метод анализа
1.Определите удельную и эквивалентную электропроводности 1М раствора хлорида калия в ячейке с электродами площадью 2,0см2 и расстоянием между ними 15мм, если сопротивление раствора составляет 50Ом.
2.Определите удельное сопротивление, удельную и эквивалентную электропроводности 0,01М раствора нитрата натрия в ячейке с электродами площадью 1,6см2 и расстоянием между ними 8мм, если сопротивление раствора составляет 30Ом.
3.Навеску NiSO4 7H2O массой 0,1406 г растворили и раствор довели до метки в мерной колбе вместимостью 50,00 мл. При высокочастотном титровании 10,00 мл полученного раствора трилоном Б получили следующие результаты:
V(трилона Б),мл……….2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00 16,00
Показания прибора...53,0 43,5 34,5 26,0 17,0 20,0 21,5 23,0
Построить кривую титрования и вычислить титр трилона Б по никелю.
4.Вычислите удельную и эквивалентную электропроводности 0,02М раствора нитрата серебра, если к ячейке с круглыми электродами диаметром 1,6см и расстоянием между ними 10мм приложено напряжение 0,8В при силе тока 5мА.
5.Определите сопротивление 0,1М раствора нитрата натрия в ячейке с квадратными электродами площадью 1см2 и расстоянием между ними 5мм, если эквивалентная электропроводность раствора равна 100см2/Ом·г-экв.
6.Для определения концентрации HF используют зависимость удельной электрической проводимости от содержания кислоты в растворе:
СHF, моль/л……..0,004 0,007 0,015 0,030 0,060 0,121 0,243
104, См/см…..2,5 3,8 5,0 8,0 12,3 21,0 36,3
Построить по этим данным градуировочный график в координатах lg - lg сHF и с его помощью определить концентрацию фтороводородной кислоты, если ее удельная электрическая проводимость (104, См/см) равна:1) 3,2;2) 9,2;3) 14,4; 4) 20,1; 5) 28,2
|
Объем 1н раствора КОН, V,мл |
3,2 |
6,0 |
9,2 |
15,6 |
20,0 |
23,5 |
|
Удельная электропроводность, æ, Ом-1·см-1 |
3,20 |
2,50 |
1,85 |
1,65 |
2,35 |
2,95 |
Постройте градуировочный график и вычислите нормальность раствора соляной кислоты.
|
Объем 2н раствора NaОН, V,мл |
2.5 |
7.5 |
10.5 |
17.52 |
22.5 |
27.45 |
|
Удельная электропроводность, æ, Ом-1·см-1 |
4.50 |
3.15 |
2.10 |
2.12 |
3.45 |
4.60 |
Постройте градуировочный график и вычислите нормальность раствора серной кислоты.
12. При титровании 50мл уксусной кислоты 0,50н раствором гидроксида натрия получены следующие результаты:
|
Объем 0,50н раствора NaОН, V,мл |
8 |
9 |
10 |
11 |
13 |
15 |
17 |
|
Сопротивление, R,Ом |
75,0 |
67,8 |
62,3 |
57,0 |
52,9 |
52,3 |
52,1 |
|
Электропроводость, W, Ом-1 |
Постройте градуировочный график и вычислите нормальность раствора уксусной кислоты.
13. Анализируемую смесь HCl и CH3COOH поместили в мерную колбу вместимостью 50,00мл и довели водой до метки. При титровании 10,00 мл раствора 0,1М NaOH (К=1,104) получили следующие результаты для трех вариантов смеси:
|
V (NaOH), мл |
7,00 |
8,00 |
9,00 |
10,00 |
11,00 |
|
æ∙103 См, для р-ра1 |
2,50 |
2,20 |
1,90 |
1,93 |
1,96 |
|
æ∙103 См, для р-ра2 |
2,62 |
2,35 |
2,08 |
1,96 |
2,00 |
|
æ∙103 См, для р-ра3 |
2,66 |
2,39 |
2,12 |
2,02 |
2,04 |
|
V (NaOH), мл |
12,00 |
13,00 |
14,00 |
15,00 |
16,00 |
|
æ∙103 См, для р-ра1 |
2,00 |
2,20 |
2,50 |
2,85 |
3,20 |
|
æ∙103 См, для р-ра2 |
2,03 |
2,06 |
2,38 |
2,74 |
3,10 |
|
æ∙103 См, для р-ра3 |
2,08 |
2,11 |
2,25 |
2,60 |
2,96 |
14. Анализируемую смесь H2SO4 и CuSO4 довели до метки в мерной колбе вместимостью 50,00 мл. При титровании аликвоты 10,00 мл раствором NaOH получили следующие результаты:
|
V (NaOH), мл |
Электрическая проводимость ω∙103 См для вариантов |
||
|
1 |
2 |
3 |
|
|
2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00 16,00 18,00 20,00 |
7,0 6,0 5,1 4,2 3,0 3,0 3,0 3,5 4,0 4,5 |
6,5 5,4 4,4 3,4 2,5 2,5 2,5 4,2 6,5 8,9 |
6,0 4,9 3,9 2,0 2,0 2,0 2,0 3,8 5,5 7,2 |
Построить кривую титрования и вычислить массу H2SO4 и CuSO4 (г) в смеси, если Т(NaOH) =0,0003854.
15. Навеску технического фенола массой m (г) перенесли в колбу вместимостью 50,00 мл, растворили и довели до метки. При высокочастотном титровании 10,00 мл раствора 0,05 М раствором NaOH (К=1,413) получили следующие результаты:
|
V (NaOH), мл |
Показания прибора для вариантов |
||
|
1 |
2 |
3 |
|
|
1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00 10,00 |
m=0,2012 г 46 48 39 36 32 28 22 17 11 5 |
m=0,2108 г 87 84 80 77 74 71 66 61 57 52 |
m=0,1998 г 72.0 69.0 66.0 62.5 59.5 56.5 51.5 46.5 41.5 36.5 |
Построить кривую титрования и вычислить массовую долю (%) фенола в образце.
Раздел VII. Хроматографический метод анализа
1. К 100мл 0,10н соляной кислоты добавили 5г катионита в Na+ - форме. После установления равновесия концентрация ионов уменьшилась до 0,015н. Определите статическую обменную емкость для ионов водорода.
2. Рассчитать Rf (коэффициент пробега) для 3-х окрашенных веществ при хроматографировании их на пластине в закрепленном слое силикагеля по следующим данным: расстояние до центра 3-х пятен от стартовой линиидо фронта растворителя равна 15см.
3. При определении метилового спирта методом газовой хроматографии получены следующие хроматографические пики в зависимости от содержания:
|
С,мг |
0,3 |
0,6 |
0,9 |
0,12 |
0,15 |
|
h, мм |
9 |
19 |
28 |
38 |
47 |
Для исследуемой пробы этого раствора объемом в 0,02мл получен пик высотой 33мм, определить содержание метилового спирта в исследуемом растворе (в %), если плотность раствора 0,85г/см3.
4.При определении этилового спирта методом газовой хроматографии измерили высоту пиков в зависимости от массы спирта и получили следующие результаты:
m, мг…………….0,2 0,4 0,6 0,8 1,0
h, мм…………….18 37 48 66 83
Для 0,02г исследуемого раствора получен пик высотой 57 мм. Вычислить массовую долю (%) этилового спирта.
5. Рассчитать % состав газов по данным, полученным при газохроматографическом разделении смеси:
|
Газ |
Площадь пика, S,мм2 |
Поправочный коэффициент, К |
Пропан |
216 |
1,13 |
|
Бутан |
312 |
1,11 |
|
Пентан |
22 |
1,11 |
|
Циклогексан |
34 |
1,08 |
6. Для определения диоксидифенилметана в пищевых продуктах используют метод тонкослойного хроматографического разделения и количественного определения веществ по площади пятна S и интенсивности фототока I. Для стандартных образцов были получены данные:
|
Концентрация диоксидифенилметана, мкг/0,02мл |
1,25 |
2,56 |
6,40 |
18,2 |
33,1 |
77,3 |
|
Площадь пятна,S, мм2 |
9 |
17 |
29 |
55 |
80 |
120 |
|
Интенсивность фототока, I,мА |
2,3 |
2,8 |
3,4 |
4,3 |
5,1 |
7,2 |
Для построения градуировочного графика использована зависимость lgS·I – lgC.
Обработали 150г овощей 100мл спирта, который затем упарили до 10 мл. От 0,02мл этого раствора при хроматографировании получено пятно площадью 35,0мм2 с интенсивностью фототока отражения 2,5мА. Определить содержание диоксифенилметана в овощах (мкг/кг).
7. Для определения никеля в ферритах методом бумажной хроматографии по площади пятна на бумаге, пропитанной диметилглиоксимом с водой в качестве растворителя, были получены следующие площади пятен в зависимости от концентрации никеля:
|
С, мг/0,2мл |
0,12 |
0,45 |
0,90 |
1,20 |
1,65 |
|
S, мм2 |
26 |
44 |
66,5 |
83 |
105 |
При анализе феррита навеску 500мг растворили в кислоте и разбавили до 25 мл. Пипеткой на хроматографическую бумагу нанесли 0,20мл раствора и после хроматографического разделения определили площадь пятна, которая оказалась равной 52,5мм2. Определить содержание никеля в феррите (%).
8. При определении этилового спирта методом газовой хроматографии были получены следующие пики в зависимости от содержания:
|
С,мг |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
1,0 |
|
h, мм |
18 |
36 |
48 |
66 |
83 |
Для 0,02мл исследуемого раствора получен пик высотой 57мм. Определить содержание спирта в исследуемом растворе (%), если плотность раствора 0,95г/см3.
9. Смесь катионов, содержащаяся в молоке, при разделении в тонком слое оксида алюминия с помощью ацетона, содержащего 8% воды и 8% конц. НСl дала после проявления K4[Fe(CN)6] три пятна со значением Rf 0,27, 0,58, 0,70 соответственно. Пробы катионов-свидетелей, помещенных на ту же пластинку имеют следующие значения Rf: Ni2+ -0.26; Co2+ - 0.44; Cu2+ - 0.57; Fe3+ - 0.69. Определить катионы, входящие в состав молока, а также их нормальную концентрацию в продукте по формуле С = КDS, если известно, что К=0,2; а площади пятен на хроматограмме для Ni2+ - 40; Co2+ - 42; Cu2+ - 50; Fe3+ - 45мм2; а их оптические плотности D: 0,0125; 0.0120; 0.0200; 0.0165 соответственно.
10. Рассчитать состав газов по данным, полученным при газохроматографическом разделении смеси:
|
Газ |
Площадь пика, S,мм2 |
Поправочный коэффициент, К |
Бензол |
85 |
1,00 |
|
Гексан |
27 |
1,11 |
|
Пропилен |
34 |
1,08 |
|
Этанол |
11 |
1,77 |
11. В первую из серии одинаковых хроматографических колонок (диаметром 0,3см, высота 10см), наполненную смесьюAl2O3 и раствором K4[Fe(CN)6], внесли 0,5мл пробы, полученной экстрагированием гречневой крупы. Во вторую колонку было внесено 0,5мл контрольного раствора FeCl3, содержащего 1мг Fe3+ в 1мл. В третью колонку внесено 0,5мл раствора, содержащего 2,0мг Fe3+ в 1мл. Длина пробега окрашенной зоны составила для пробы – 5см (1-ая колонка), во второй колонке – 1,5см; в 3-ей – 3см; в 4-ой – 4,5см; в 5-ой – 6,0см;в 6-ой – 7,5см. Определите содержание Fe3+ в мг/мл в экстракте гречневой крупы.
12. Через колонку заполненную катионитом массой 10 г, пропустили 250,0 мл 0,08 М раствора сульфата меди. Выходящие из колонки порции раствора по 50,0 мл титровали 0,1Н раствором тиосульфата натрия (fэкв=1) и получили следующие результаты:
Порция раствора………1 2 3 4 5
V(Na2S2O3),мл...……….0 12,00 25,00 39,20 39,2
Вычислить динамическую емкость (моль/г) катионита по меди, если молярная масса эквивалента составляет М(1/2Cu2+).
Sx/STol ………………..0.72…………0.90…………..1.08……………1.28
ω , %.............................0.5…………..1.0……………1.5……………..2.0
Рассчитать массовую долю(%) цис-1,2-дихлорэтилена в исследуемом образце по следующим данным о пиках определяемого и стандартного вещества (принять k=1).
|
Вариант |
Пик цис-1,2-дихлорэтилена |
Пик толуола |
||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
|
1 |
18 |
35 |
15 |
52 |
|
2 |
14 |
42 |
18 |
45 |
|
3 |
12 |
60 |
15 |
50 |
13. Навеску природного продукта массой m(г) растворили в V мл спирта и 0,05 мл раствора нанесли на бумагу. После хроматографического разделения полученные пятна вырезали, сплавили с KOH и K2S2O3; после растворения плава определили фосфор фотометрически, получив значения оптической плотности Аурил, Ариб, Ааденил соответственно; из стандартного раствора фосфата, содержащего 20 мкг Р/мл, приготовили раствор с оптической плотностью Аст. Определить массовую долю (%) этих производных в природном продукте.
|
Вариант |
m , г |
V,мл |
Аурил |
Ариб |
Ааденил |
Аст |
|
1 |
0,560 |
50 |
0,350 |
0,520 |
0,120 |
0,730 |
|
2 |
0,780 |
100 |
0,450 |
0,630 |
0,180 |
0,850 |
|
3 |
1,050 |
100 |
0,580 |
0,790 |
0,230 |
0,950 |
Аналитическая химия
Часть II Физико-химические методы анализа
Введение. Общая характеристика физико-химических и физических методов анализа. Значение физико-химических и физических методов анализа в современной науке, промышленности и технике.
Классификация физико-химических методов анализа. Математическая обработка экспериментальных данных. Какие свойства вещества практически реализуются в качестве аналитического сигнала? Какие основные приемы анализа используются в качестве прямых методов определения вещества? В чем состоит метод градуировочного графика? Каковы его достоинства и недостатки? В чем состоит метод добавок? В чем заключаются достоинства и недостатки метода добавок?
Эмиссионный спектральный анализ. Основные характеристики электромагнитного излучения. Теоретические основы эмиссионной спектроскопии. Происхождение атомно-эмиссионных спектров. Источники возбуждения. Почему атомные спектры имеют линейчатый характер? Что называют «последними » линиями? Для чего они служат? Основы качественного и количественного эмиссионного спектрального анализа. Чувствительность и точность метода. Зависимость интенсивности линий элемента от концентрации его в исследуемой пробе. Аналитические пары линий. Визуальные методы спектрального анализа. Фотографические методы. Метод трех эталонов. Фотоэлектрические методы спектрального анализа. Химико-спектральный анализ. Основные узлы спектральных приборов. Конструкция спектральных приборов. Фотометрия пламени (плазменная эмиссионная спектроскопия). Общая характеристика метода. Приборы и техника выполнения.
Абсорбционный анализ. Теоретические основы метода. Спектры поглощения. УФ- и ИК-спектроскопии. Законы поглощения световых лучей и их применение к абсорбционной спектроскопии. Оптическая плотность растворов. Закон Бугера-Ламберта-Бера. Основные приемы фотометрических измерений. Метод градуировочного графика. Метод молярного коэффициента поглощения. Метод добавок. Метод дифференциальной фотометрии. Экстракционно-фотометрические методы. Фотометрическое титрование. Приборы. Техника выполнения.
Рефрактометрический метод анализа. Общая характеристика метода. Качественный и количественный анализ. Удельная и молярная рефракция. Приборы и техника выполнения.
Люминесцентный анализ. Общая характеристика метода. Спектры люминесценции. Энергетический и квантовый выходы люминесценции. Интенсивность люминесценции. Качественный и количественный анализ. Схема прибора для люминесцентного анализа.
Ядерные процессы в физико-химических методах анализа. Масс-спектральный анализ. Рентгеноспектральный анализ. Ядерный магнитный резонанс. Электронный парамагнитный резонанс.
Потенциометрия. Электродный потенциал. Схема установки для потенциометрических методов. Электроды: индикаторные, сравнения, ион-селективные. Прямая потенциометрия. Качественный и количественный анализ. Потенциометрическое титрование. Кривые потенциометрического титрования.
Кондуктометрия. Общая характеристика метода. Электрическая проводимость растворов. Схема установки. Качественный и количественный анализ. Прямая кондуктометрия. Кондуктометрическое титрование. Кривые кондуктометрического титрования.
Вольтамперометрия. Кривая ток-потенциал. Прямая полярография. Качественный и количественный анализ. Схема полярографической установки. Электролиз и кулонометрия. Законы электролиза. Потенциал разложения и перенапряжения. Электрогравиметрический анализ. Кулонометрический метод анализа. Общая характеристика метода. Кулонометрия при постоянно контролируемом потенциале. Кулонометрия при постоянно контролируемой силе тока (кулонометрическое титрование). Схема установки и техника выполнения.
Хроматография. Теоретические основы хроматографии. Классификация методов хроматографии. Основные узлы приборов для хроматографического анализа. Газовая, газожидкостная, жидкостная хроматографии. Практическое применение. Бумажная, тонкослойная хроматография. Ионообменная хроматография. Качественный и количественный анализ. Метод калибровочного графика, метод внутреннего стандарта, метод абсолютной нормировки. Практическое применение.
Литература
Васильев В. П. Аналитическая химия. Физико-химические методы анализа.
-М.: Высшая школа,1989, т.2, 384с..
Логинов Н. Я., Воскресенский А. Г., Аналитическая химия. –М.: Просвещение, 1979, 479с..
Ляликов Ю. С. Физико-химические методы. –М.: Химия, 1973, 536с..
Ляликов Ю. С. Сборник задач по физико-химическим методам анализа. –М.: Химия, 1972, 220с..
Крешков А. П. Основы аналитической химии. –М.: Химия, 1970, 471с..
Цитович И. Е. Курс аналитической химии. –М.: Высшая школа, 1994, 495с..