Аналитическая химия. Методические указания и контрольные задания

Министерство Образования Российской Федерации Восточно-Сибирский государственный технологический Университет

УДК 543 ББК 24.4 В данной работе приведены теоретические и расчетные задания для выполнения контрольной работы, а также подробные решения типовых задач по основным разделам химических и физико-химических методов количественного анализа. Для студентов факультета МРЦПК специальности «Инженерная защита окружающей среды»

Аналитическая химия Методические указания и контрольные задания для студентов факультета МРЦПК специальности «Инженерная защита окружающей среды»

Ключевые слова: Аналитическая химия, инженерная защита, титрование, рН, скачок, интервал перехода, индикатор, показатель титрования, рТ, фотометрия, закон Бугера-Ламберта-Беера, коэффициент поглощения, оптическая плотность, потенциометрия, потенциал, индикаторный электрод, электрод сравнения

Составитель: Имсырова А.Ф.

Издательство ВСГТУ Улан-Удэ 2004

© ВСГТУ, 2004 г.

Краткие методические рекомендации Решения задач должны содержать уравнения реакций, расчетные формулы в общем виде, краткие пояснения выполняемых действий. Градуировочные и другие графики следует строить на миллиметровой бумаге. Ответы на теоретические вопросы должны быть четкими и ясными. Условия задач следует переписывать в том порядке, в каком они указаны в задании. Номера заданий содержатся в таблице и соответствуют начальным буквам фамилии, имени и отчества студента. Например, студент Петров Борис Иванович выполняет следующие задания: 5,15,22,32,49,59. Фамилия Имя Отчество А, Л, Х 1 11 21 31 41 51 Б, М, Ц 2 12 22 32 42 52 В, Н, Ч 3 13 23 33 43 53 Г, О,Ш 4 14 24 34 44 54 Д, П, Щ 5 15 25 35 45 55 Е, Р, Э 6 16 26 36 46 56 Ж, С, Ю 7 17 27 37 47 57 З, Т, Я 8 18 28 38 48 58 И, У 9 19 29 39 49 59 К, Ф 10 20 30 40 50 60 1. 2. 3. 4. 5.

Рекомендуемая литература Крешков А.П. Основы аналитической химии. Кн.2,3.-М.: Госхимиздат, 1977. Васильев В.П. Аналитическая химия. Кн.1,2.–М.:Дрофа, 2002. Васильев В.П., Кочергина Л.А., Орлова Т.Д. Аналитическая химия. Сборник вопросов, упражнений и задач.–М.:Дрофа, 2002. Дорохова Е.Н, Прохорова Г.В. Физико-химические методы анализа. – М.:Высш. шк., 1991. Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. - 5-ое изд., перераб и доп. - М.:Химия, 1979.

Примеры решения типовых задач Пример 1. Рассчитайте рН раствора при титровании 100 мл 0,1н раствора СH3COOH (Кд = 1,74⋅10-5) 0,1н раствором NaOH для точек, когда прилито титранта объемом 0; 99,9; 100; 100,1% от эквивалентного объема. Укажите интервал рН скачка титрования и подберите индикатор. Решение. 1. До начала титрования рН раствора будет определяться диссоциацией слабой уксусной кислоты: СН3СООН ↔ СН3СОО- + Н+

[H ] = +

K д ⋅ С M = 1,74 ⋅ 10 −5 ⋅ 0,1 = 1,32 ⋅ 10 −3 моль / л

рН = -lg [H+] = - lg1,32⋅10-3 = 3 - lg1,32 = 2,9. 2. Vщ = 99,9 мл - момент до т.э. (начало скачка титрования). В результате реакции СH3COOH + NaOH ↔ СH3COONa + H2О в растворе появится эквивалентное количество с недотитрованной СH3COONa, который в смеси СH3COOH образует ацетатный буферный раствор: С к ⋅ Vк − С щ ⋅ Vщ C = H + = Kд ⋅ к = Кд ⋅ Сс С щ ⋅ Vщ

[ ]

1,74 ⋅ 10 −5 ⋅

0,1 ⋅ 100 − 0,1 ⋅ 99,9 0,01 = 1,74 ⋅ 10 −5 ⋅ = 1,74 ⋅ 10 −8 моль / л; 0,1 ⋅ 99,9 9,99

[ ]

рН = − lg Н + = − lg 1,74 ⋅ 10 −8 = 7,76. 3. Vщ = 100 мл.(т.э.). Добавление эквивалентного количества щелочи приведет к образованию того же количества СH3COONa, который при гидролизе сообщает раствору щелочную среду: К w ⋅ Cс Kw ⋅ Kд ОН − = К h ⋅ C с = ; H+ = ; Кд Сс

[

]

[Н ] = +

[ ]

1 ⋅ 10 −14 ⋅ 1,74 ⋅ 10 −5 = 1,74 ⋅ 10 −18 = 1,32 ⋅ 10 −9 моль / л; 0,1

рН = − lg 1,32 ⋅ 10 −9 = 8,9. 4. Vщ = 100,1 мл - момент после т.э. (конец скачка титрования). Среда раствора определяется избытком добавленной щелочи: С щ ⋅ Vщ − С к ⋅ Vк 0,1(100,1 − 100,0) ОН − = = = 5 ⋅ 10 −5 моль / л V к + Vщ 100 + 100,1

[

]

[

]

рОН = − lg ОН − = − lg 5 ⋅ 10 −5 = 4,3; рН = 14 - рОН = 9,7. Скачок титрования находится в пределах 7,76 –9,7 рН. Индикатор считается правильно выбранным, если: 1) интервал перехода окраски индикатора полностью или частично перекрывается скачком титрования; 2) показатель титрования (рТ ≈ рКInd) индикатора должен находиться вблизи т.э. или лежать в пределах скачка титрования Из наиболее часто используемых индикаторов: Интервал перехода рТ метиловый оранжевый 3,1  4,4 4,0 метиловый красный 4,4  6,2 5,0 фенолфталеин 8,2  10,0 9,0 более подходящим является фенолфталеин. Пример 2. Навеску фосфорной кислоты массой 0,1182 г растворили в воде и на её титрование по фенолфталеину израсходовали 22,18 мл 0,1М NaOH (К = 0,9519). Определите массовую долю (%) Н3РО4 в пробе. Решение. 1) При титровании Н3РО4 по фенолфталеину протекает реакция Н3РО4 + 2NaOH = Na2HРО4 + 2Н2О. 1 молю Н3РО4 соответствуют 2 эквивалента Н3РО4, поэтому молярная масса эквивалента Н3РО4 равна: М ( Н 3 РО4 ) 98 М э ( Н 3 РО4 ) = = = 49 г / моль 2 2 2) Массовую долю (%) Н3РО4 определяем по формуле:

С ( NaOH ) ⋅ K ⋅ V ( NaOH ) 100 ⋅ M Э ( H 3 PO4 ) ⋅ 1000 mк Подставляя числовые значения, получаем: 0,1 ⋅ 0,9519 ⋅ 22,18 100 ⋅ 49 ⋅ = 87,52% ω= 1000 0,1182 Пример 3. На титрование 0,1060 г х.ч. Na2CO3 израсходовано 35,00 мл раствора хлороводородной кислоты (индикатор – метиловый оранжевый). Рассчитайте нормальность и титр кислоты, а также её титр по Na2CO3. Решение. 1) Титрование с метиловым оранжевым (рТ = 4,0) заканчивают в среде слабой угольной кислоты, которая образуется в ходе реакции: Na2CО3 + 2HCl = CO2 + Н2О + 2NaCl, поэтому M ( Na 2 CO3 ) 106,0 М Э ( Na 2 CO3 ) = = = 53,00 г/моль ; 2 2 МЭ(HCl) = M(HCl) = 36,46 г/моль. 2) Для расчета Сн (HCl), Т(HCl) и Т(HCl/Na2CO3) раствора воспользуемся принципом эквивалентности, согласно которому число молей эквивалентов определяемого вещества равно числу молей эквивалентов титранта: ⋅V C m( Na 2 CO3 ) ⋅ 1000 m( Na 2 CO3 ) = н HCl HCl ⇒ C Н HCl = ; M Э ( Na 2 CO3 ) ⋅ VHCl M Э ( Na 2 CO3 ) 1000

ω=

0,1060 ⋅ 1000 = 0,05714 моль/л 53,00 ⋅ 35,00 m( Na 2 CO3 ) ⋅ M Э HCl m( Na 2 CO3 ) Т ⋅V = HCl HCl ⇒ THCl = ; M Э ( Na 2 CO3 ) М Э HCl M Э ( Na 2 CO3 ) ⋅ VHCl

С Н HCl =

THCl =

0,1060 ⋅ 36,46 = 0,002083 г/мл 53,00 ⋅ 35,00

Т ( HCl

Na2CO3 )

=

THCl ⋅ M Э Na2CO3 M ЭHCl

=

0,002083 ⋅ 53,00 = 0,003028 г/мл. 36,46

Пример 4. Вычислите значение молярного коэффициента поглощения комплекса меди (состав комплекса 1:1), если оптическая плотность раствора, содержащего 0,50 мг меди в 250,0 мл раствора, при толщине поглощающего слоя 1 см составляет 0,15. Решение: Рассчитаем концентрацию раствора Cu2+: m(Cu 2+ ) ⋅ 1000 0,50 ⋅ 10 −3 ⋅ 10 3 2+ С (Cu ) = = = 3,14 ⋅ 10 −5 моль / л 2+ 63,5 ⋅ 250,0 A(Cu ) ⋅ V Молярный коэффициент поглощения ε определяем из выражения закона Бугера-Ламберта-Беера: D = εCM l где: D – оптическая плотность раствора; ε - молярный коэффициент поглощения (погашения); CM – молярная концентрация раствора, моль/л; l – толщина слоя раствора (кюветы), см. D 0,15 ε= = = 4,777 ⋅ 10 3 ≈ 4800 −5 C M ⋅ l 3,14 ⋅ 10 ⋅ 1 Пример 5. В две мерные колбы на 100,0 мл влили по 30,00 мл сточной воды, содержащей медь. Туда же ввели необходимые количества аммиака и раствора рубеановодородной кислоты. В одну из колб добавили 10,00   мл стандартного раствора CuSO4  TCuSO4 = 0,001000 г/мл  , Cu   содержимое обеих колб довели до метки. При фотометрировании растворов получили оптические плотности Dх = 0,32 и Dх+ст. = 0,46. Определите концентрацию (г/л) меди в сточной воде. Решение: 1) Находим концентрацию стандартного раствора меди с учетом разбавления:

TCuSO4 ⋅ VCuSO4 0,001000 ⋅ 10,00 m(Cu ) Cu = = = 1 ⋅ 10 − 4 г/мл; 100,0 V V р − ра Рассчитываем концентрацию меди в растворе: Dx 0,32 = 1 ⋅ 10 − 4 ⋅ = 2,286 ⋅ 10 − 4 г/мл С х = С ст Dст.+ х − D x 0,46 − 0,32 Рассчитываем концентрацию меди (г/л) в сточной воде: С ⋅ V ⋅ 1000 2,286 ⋅ 10 −4 ⋅ 100,0 ⋅ 1000 С Cu = х к = = 0,762 г/л Vст.воды 30,0 Пример 6. Вычислите рН раствора при 180С (θ = RT/F = 0,0577) по следующим данным: индикаторный электрод – хингидронный (Е0хин./гидр.= 0,7042 В), электрод сравнения –1 н каломельный (Е1н НКЭ = 0,2845 В). ЭДС системы 0,167 В. Решение: Из условия задачи следует, что хингидронный (индикаторный) электрод является катодом, а каломельный (электрод сравнения) - анодом (Е0хин./гидр. > Е1н.НКЭ). ЭДС = Екат – Еанода = Ехин./гидр. – Еср.; Уравнение Нернста для хингидронного электрода имеет вид: Ехин./гидр. = Е0хин./гидр. - θ⋅рН, тогда, ЭДС = (Е0хин./гидр. - θ⋅рН) - Е1н.НКЭ. и 0 Е хин 0,7042 − 0,2845 − 0,167 / гидр . − Е ср . − эдс = = 4,4 рН = θ 0,0577 Пример 7. Вычислите потенциал медного электрода относительно насыщенного хлорсеребряного электрода сравнения (Еср.= 0,222 В) при 200С (θ = RT/F=0,0581), если в 1л раствора содержится 1,6г CuSO4, E0(Cu2+/Cu) = +0,340 В. С ст =

Решение:

[CuSO4 ] = [Cu 2+ ] = m(CuSO4 ) ⋅ 1000 = M (CuSO4 ) ⋅ V

0 Е = Еинд − Е ср. = ЕСu + 2+ / Сu 0

= 0,34 +

θ n

[

1,6 ⋅ 10 3 = 1,0 ⋅ 10 − 2 моль / л 160 ⋅ 1000

]

lg Cu 2+ − Е ср. =

0,0581 lg 10 − 2 − 0,222 = 0,0599 В ≈ 60 мВ 2

Контрольные задания 1. Рассчитайте рН раствора при титровании 100 мл 0,1н раствора слабой кислоты (Кд = 1⋅10-5) 0,1н раствором NaOH для точек, когда прилито титранта объемом 0; 99,9; 100; 100,1% от эквивалентного объема. Укажите интервал рН скачка титрования и подберите индикатор. 2. Рассчитайте рН раствора при титровании 20 мл 0,2н раствора CH3COOH (Кд = 1,74⋅10-5) 0,2н раствором NaOH для точек, когда прилито титранта объемом 0; 99,9; 100; 100,1% от эквивалентного объема. Укажите интервал рН скачка титрования и подберите индикатор. 3. Рассчитайте рН раствора при титровании 50 мл 0,1н раствора слабого основания (Кд = 5⋅10-5) 0,1н раствором HCl для точек, когда прилито титранта объемом 0; 99,9; 100; 100,1% от эквивалентного объема. Укажите интервал рН скачка титрования и подберите индикатор. 4. Рассчитайте рН раствора при титровании 50 мл 0,1н раствора NH3⋅H2O (Кд = 1,76⋅10-5) 0,2н раствором HCl для точек, когда прилито титранта объемом 0; 99,9; 100; 100,1% от эквивалентного объема. Укажите интервал рН скачка титрования и подберите индикатор. 5. Рассчитайте рН раствора при титровании 20 мл 0,1н раствора HCOOH (Кд = 1,8⋅10-4) 0,1н раствором NaOH для

точек, когда прилито титранта объемом 0; 99,9; 100; 100,1% от эквивалентного объема. Укажите интервал рН скачка титрования и подберите индикатор. 6. Рассчитайте рН раствора при титровании 40 мл 0,1н раствора слабой кислоты (Кд = 5⋅10-6) 0,2н раствором NaOH для точек, когда прилито титранта объемом 0; 99,9; 100; 100,1% от эквивалентного объема. Укажите интервал рН скачка титрования и подберите индикатор. 7. Рассчитайте рН раствора при титровании 100 мл 0,1н раствора слабого основания (Кд = 5⋅10-5) 0,2н раствором HCl для точек, когда прилито титранта объемом 0; 99,9; 100; 100,1% от эквивалентного объема. Укажите интервал рН скачка титрования и подберите индикатор. 8. Рассчитайте рН раствора при титровании 100 мл 0,05н раствора слабого основания (Кд = 2⋅10-4) 0,1н раствором HCl для точек, когда прилито титранта объемом 0; 99,9; 100; 100,1% от эквивалентного объема. Укажите интервал рН скачка титрования и подберите индикатор. 9. Рассчитайте рН раствора при титровании 100 мл 0,25н раствора NH3⋅H2O (Кд = 1,76⋅10-5) 0,5н раствором HCl для точек, когда прилито титранта объемом 0; 99,9; 100; 100,1% от эквивалентного объема. Укажите интервал рН скачка титрования и подберите индикатор. 10. Рассчитайте рН раствора при титровании 100 мл 0,25н раствора CH3COOH (Кд = 1,74⋅10-5) 0,5н раствором NaOH для точек, когда прилито титранта объемом 0; 99,9; 100; 100,1% от эквивалентного объема. Укажите интервал рН скачка титрования и подберите индикатор. 11. Навеску соли аммония массой 1,000 г обработали избытком концентрированного раствора NaOH. Выделившийся аммиак поглотили 50,00 мл 1,0720н HCl и избыток кислоты оттитровали 25,40 мл раствора NaOH (ТNaOH = 0,004120 г/мл). Вычислите массовую долю (%) NH3 в образце. Ответ: 86,8%

12. Определите постоянную жесткость воды, если к 100,0 мл исследуемой воды прибавили 20,00 мл раствора Na2CO3 [Т(Na2CO3/CaO) = 0,003000 г/мл], смесь прокипятили и после отделения осадка карбонатов кальция и магния избыток Na2CO3 оттитровали 17,30 мл раствора HCl ( 20,00 мл раствора Na2CO3 эквивалентны 21,00 мл раствора HCl). Ответ: 3,766 ммоль/л (1/2 Са2++1/2 Mg2+) 13. Железо в навеске 0,5000г руды восстановили до Fe2+ и оттитровали 35,15 мл раствора K2Cr2O7, 15,00 мл которого по окисляющей способности эквивалентны 25,00 мл раствора KMnO4, а 1,00 мл KMnO4 эквивалентен 0,004750 г Fe. Рассчитайте массовую долю Fe2O3 в руде. Ответ: 79,5%.

14. Навеску технического NaCl массой 2,408 г растворили в мерной колбе вместимостью 500,0 мл. На титрование 25,00 мл раствора израсходовали 20,35 мл 0,1 М AgNO3 (К = 0,9860). Вычислите массовую долю (%) NaCl в исходном продукте. Ответ: 97,50%. 15. При определении железа в сточной воде объемом 200,0 мл его окислили до трехвалентного, осадили аммиаком, отделили от раствора и после растворения в HCl оттитровали 5,14 мл 0,005 М ЭДТА (К = 1,101). Определите концентрацию (мг/л) железа в воде. Ответ: 7,90 мг/л. 16. При анализе пробы производственных сточных вод объемом 100,00 мл сульфат-ионы осадили раствором хлорида бария, осадок сульфата бария отфильтровали, промыли и растворили в 30,00 мл 0,025 М ЭДТА (К = 1,001). Избыток ЭДТА оттитровали 15,00 мл 0,025 М хлорида магния (К = 0,9987). Определите концентрацию (мг/л) SO42- -ионов. Ответ: 361,4 мг/л. 17. Из навески известняка массой 0,1862 г, растворенной в HCl, ионы Са2+ осадили в виде СаС2О4⋅Н2О. Промытый осадок растворили в разбавленной H2SO4 и

образовавшуюся Н2С2О4 оттитровали 22,15 мл раствора перманганата калия [Т(KMnO4/CaCO3) = 0,005820 г/мл]. Рассчитайте массовую долю (%) СаСО3 в известняке. Ответ: 69,23%. 18. Пробу смеси хлороводородной и фосфорной кислот объемом 5,00 мл разбавили до 200,0 мл. На титрование 20,00 мл полученного раствора с метиловым оранжевым израсходовали 18,20 мл 0,1012 М NaOH; при титровании такой же пробы раствора с фенолфталеином израсходовали 34,70 мл раствора NaOH. Какая масса HCl и H3PO4 содержалась в 100 мл смеси? Ответ: 1,26 г HCl, 32,73г H3PO4. 19. Для установки титра раствора HCl навеску буры Na2B4O7⋅10H2O (МЭ=190,7 г/моль) массой 4,5268 г растворили в мерной колбе на 250,0 мл. На титрование 25,00 мл полученного раствора расходуется 26,18 мл раствора HCl (МЭ=36,46 г/моль). Определите молярную концентрацию эквивалента HCl, титр HCl (ТHCl) и титр HCl по NaOH (THCl/NaOH). Ответ: Сн HCl = 0,09067 моль/л; ТHCl = 0,003306 г/мл; THCl/NaOH = 0,003627 г/мл. 20. Навеску щелочи массой 0,5341 г, содержащей 92% NaOH и 8% индифферентных примесей, растворили и довели до метки в мерной колбе вместимостью 100,0 мл. Определите молярную концентрацию эквивалента, Т(HCl) и Т(HCl/NaOH), если на титрование 15,00 мл раствора NaOH израсходовали 19,50 мл кислоты. Ответ: 0,09454 моль/л; Т(HCl)=0,003447;Т(HCl/NaOH)=0,003781 г/мл. 21. а) В чем сущность фотометрического метода анализа? б) Вычислите молярный коэффициент поглощения меди, если оптическая плотность раствора, содержащего 0,25 мг меди в 250 мл, при толщине кюветы l = 2 см равна 0,145. Ответ: 4600 22. а) Привести уравнение закона Бугера-Ламберта-Бера и поясните смысл входящих в него величин.

б) Молярный коэффициент поглощения равен 2500, оптическая плотность раствора равна 0,5, концентрация раствора 5⋅10-4 моль/л. В кювете какой толщины проводилось исследование? Ответ: 0,4 см. 23. а) Что такое оптическая плотность и коэффициент пропускания? Привести уравнение, связывающее их. б) Рассчитайте минимально определяемое количество (в мкг) железа (III) по реакции с сульфосалициловой кислотой в аммиачной среде (ε = 4⋅103) при l = 5 см и минимальном объеме окрашенного раствора 15 мл. Минимальное значение оптической плотности равно 0,01. Ответ: 0,42 мкг. 24. а) Что такое спектр поглощения? Как проводится выбор аналитической длины волны в методе фотометрии? б) Оптическая плотность раствора, содержащего 10 мг K2Cr2O7 в 300 мл раствора, при толщине слоя раствора 2 см составляет 0,94. Определите значение молярного коэффициента поглощения раствора ε. Ответ: 4000 25. а) В чем сущность методов градуировочного графика, одного стандартного раствора и добавок? б) Вычислите коэффициент молярного поглощения комплекса меди, если оптическая плотность раствора, содержащего 0,40 мг меди в 250 мл раствора при толщине слоя кюветы 1 см равна 0,15. Ответ: 6000. 26. а) В чем сущность методов прямой и дифференциальной фотометрии? Преимущества дифференциального метода. б) Во сколько раз уменьшится интенсивность света при прохождении его через 1⋅10-3 М раствор вещества в кювете толщиной 2 см, если молярный коэффициент поглощения составляет 5000. Ответ: в 1010 раз. 27. а) Привести принципиальную схему прибора для анализа по светопоглощению. Каково назначение каждого из узлов?

б) Пропускание 5⋅10-4 М раствора вещества, измеренное в кювете с l = 2 см, равно 60,5%. Рассчитайте величину молярного коэффициента поглощения. Ответ: 220. 28. а) Диспергирующие устройства в видимой, УФ- и ИКобластях спектра. Выбор светофильтра. б) Рассчитайте минимальную определяемую 3 концентрацию для вещества с ε = 1⋅10 л/моль⋅см, если фотометрирование проводится в кювете с l = 1 см, а минимальное значение оптической плотности равно 0,01. Ответ: 1⋅10-5 моль/л 29. а) Источники излучения в видимой, УФ- и ИК-областях спектра. б) Пропускание раствора KMnO4 c концентрацией 5 мкг/мл, измеренное в кювете с l = 2 см при520 нм, равно 0,400. Рассчитайте молярный коэффициент поглощения KMnO4. Ответ: 6000. 30. а) Типы фотоэлементов. Спектральные характеристики фотоэлементов, выбор фотоэлемента. б) Выразите оптическую плотность, равную 0,15, в процентах пропускания. Ответ: 70,8%. 31. В две мерные колбы на 100 мл влили по 20,00 мл сточной воды, содержащей медь. Туда же ввели необходимые количества аммиака и раствора рубеановодородной кислоты. В одну из колб дабавили 10,00 мл стандартного раствора CuSO4    TCuSO4 = 0,001 г/мл  , содержимое обеих колб довели до Cu   метки. После фильтрования растворы фотометрировали, получив значения оптической плотности Dх = 0,28 и Dх+ст. = 0,32. Определите концентрацию меди в сточной воде (г/л). Ответ: 3,50 г/л. 32. Приготовлено четыре стандартных раствора соли железа (II), содержащие 1,00; 1,05; 1,10; 1,15 мг железа. Оптическая плотность окрашенных растворов с о-

фенантролином, измеренная относительно первого раствора, была равна соответственно 0,24; 0,51 и 0,75. Оптическая плотность исследуемого окрашенного раствора, измеренная при тех же условиях, была равна 1,20. Определите содержание железа в исследуемом растворе ( в мг), если для приготовления окрашенного раствора использовалась 1/5 часть раствора. Ответ: 6,0 мг. 33. При фотоколориметрическом определении железа методом сравнения оптическая плотность стандартного раствора, содержащего 0,175 мг Fe3+, равна 0,248. Какова массовая доля железа в руде, если навеску, равную 0,200 г, растворили в 100 мл. Для анализа отобрали 0,5 мл раствора, оптическая плотность раствора после добавления всех реактивов равна 0,200. Ответ: 14,1%. 34. При анализе концентрированных растворов KMnO4 в качестве нулевого был выбран раствор с концентрацией 0,06 мг/мл перманганата. Определите концентрацию KMnO4 (в г/л) в неизвестном растворе, если его относительная оптическая плотность составляет 0,43, а данные для построения градуировочного графика следующие: СKMnO4, мг/мл 0,02 0,04 0,08 0,10 Dотн. -0,60 -0,30 0,30 0,60 Постройте градуировочный график в координатах Dотн – СKMnO4, мг/мл. Ответ: 0,088 г/л. 35. В две мерные колбы на 100 мл влили по 40,00 мл сточной воды, содержащей медь. Туда же ввели необходимые количества аммиака и раствора рубеановодородной кислоты. В одну из колб дабавили 10,00 мл стандартного раствора CuSO4    TCuSO4 = 0,001 г/мл  , содержимое обеих колб довели до Cu   метки. После фильтрования растворы фотометрировали,

получив значения оптической плотности Dх = 0,40 и Dх+ст. = 0,56. Определите концентрацию меди в сточной воде (г/л). Ответ: 0,63 г/л. 36. При фотометрировании раствора сульфосалицилатного комплекса железа получили относительную оптическую плотность 0,29. Раствор сравнения содержал 0,0576 мг Fe в 50,0 мл, толщина кюветы 5 см. Определите концентрацию железа в растворе, если известно, что молярный коэффициент погашения комплекса в этих условиях составлял 3000. Ответ: 4⋅10-5 моль/л. 37. Определите молярный коэффициент погашения хромата калия, если относительная оптическая плотность 2,65⋅10-3 М K2CrO4, измеренная при λ = 372,5 нм в кювете с l = 2,3 мм по отношению к раствору сравнения, содержащему 1⋅10-3 моль/л K2CrO4, оказалась 1,38. Ответ: 3600. 38. В две мерные колбы на 100 мл влили по 10,00 мл сточной воды, содержащей медь. Туда же ввели необходимые количества аммиака и раствора рубеановодородной кислоты. В одну из колб дабавили 10,00 мл стандартного раствора CuSO4    TCuSO4 = 0,001 г/мл  , содержимое обеих колб довели до Cu   метки. После фильтрования растворы фотометрировали, получив значения оптической плотности Dх = 0,24 и Dх+ст. = 0,38. Определите концентрацию меди в сточной воде (г/л). Ответ: 1,72 г/л. 39. Молярный коэффициент погашения комплекса индия с пирокатехиновым фиолетовым равен 35900 при 630 нм. Определите содержание индия в растворе (г/л), если относительная оптическая плотность исследуемого раствора, измеренная в кювете с l = 1 см по отношению к раствору сравнения, содержащему 6⋅10-5 моль/л индия, оказалась равной -0,45. Ответ: 5,45⋅10-3 г/л.

40. В две мерные колбы на 100 мл влили по 20,00 мл сточной воды, содержащей медь. Туда же ввели необходимые количества аммиака и раствора рубеановодородной кислоты. В одну из колб дабавили 10,00 мл стандартного раствора CuSO4    TCuSO4 = 0,001 г/мл  , содержимое обеих колб довели до Cu   метки. После фильтрования растворы фотометрировали, получив значения оптической плотности Dх = 0,28 и Dх+ст. = 0,43. Определите концентрацию меди в сточной воде (г/л). Ответ: 0,93 г/л. 41. а) На чем основан потенциометрический метод анализа? Привести уравнение Нернста для окислительновосстановительной пары и пояснить смысл входящих в него величин. б) Вычислите рН раствора при 300С (θ = RT/F=0,0601) по следующим данным: индикаторный электрод – водородный (Е0 = 0,0 В),электрод сравнения – каломельный (Е0,1н. НКЭ = 0,3362В). Э.д.с. системы составляет 0,624 В. Ответ: 4,8 42. а) Электроды I и II рода на примере серебряного и хлорсеребряного электродов. б) Вычислите рН раствора при 400С (θ =0,0621) по следующим данным: индикаторный электрод – хингидронный (Е0хин./гидр. = 0,6879 В), электрод сравнения – насыщенный каломельный ( Енас.КЭ = 0,234 В). Э.д.с. системы 0,205 В. Ответ: 4,0 43. а) Сущность методов прямой потенциометрии и потенциометрического титрования. б) Вычислите рН раствора при 200С (θ = 0,0581) по следующим данным: индикаторный электрод – хингидронный (Е0хин./гидр .= 0,7027 В), электрод сравнения – хлорсеребряный (Е = 0,222 В). Э.д.с. системы 0,248 В. Ответ: 4,0

44. а) Какие электроды используют в качестве индикаторных при потенциометрическом титровании с использованием реакций нейтрализации? б) Вычислите рН раствора при 250С (θ = 0,0591) по следующим данным: индикаторный электрод – 0 хингидронный (Е хин./гидр.= 0,6990 В), электрод сравнения – каломельный (Е1н.НКЭ = 0,2828 В). Э.д.с. системы 0,154 В. Ответ: 4,4 45. а) Какие электроды используют в качестве индикаторных при потенциометрическом титровании с использованием реакций окисления-восстановления? б) Вычислите рН раствора при 250С (θ = 0,0591) по следующим данным: индикаторный электрод – водородный (Е0 = 0,0 В), электрод сравнения – насыщенный каломельный (Енас.НКЭ = 0,2438 В). Э.д.с. системы 0,435 В. Ответ: 3,2 46. а) Какие электроды используют в качестве индикаторных при потенциометрическом титровании с использованием реакций осаждения и комплексообразования? б) Вычислите рН раствора при 180С (θ = 0,0577) по следующим данным: индикаторный электрод – хингидронный (Е0хин./гидр.= 0,7042 В), электрод сравнения – насыщенный каломельный (Енас.НК Э = 0,2483 В). Э.д.с. системы 0,004 В. Ответ: 7,8 47. а) Какие электроды называют электродами сравнения? б) Вычислите рН раствора при 200С (θ = 0,0581) по следующим данным: индикаторный электрод – 0 хингидронный (Е хин./гидр.= 0,7027 В), электрод сравнения – хлорсеребряный (Е1М Ag/AgCl,Cl- = 0,237 В). Э.д.с. системы составляет 0,006 В. Ответ: 7,9 48. а) Какой вид имеют интегральная и дифференциальная кривые титрования смеси KJ и KСl стандартным раствором AgNO3 (ПРAgCl = 1,8⋅10-10; ПРAgJ = 8,3⋅10-17)?

Привести расчетные формулы для определения количества KJ и KСl в смеси по данным титрования. б) Вычислите рН раствора при 300С (θ = 0,0601) по следующим данным: индикаторный электрод – водородный (Е0 = 0,0 В), электрод сравнения – каломельный (Е0,1н.НКЭ = 0,3362 В). Э.д.с. системы 0,498 В. Ответ: 2,7 49. а) Выбрать индикаторный электрод и электрод сравнения при потенциометрическом титровании FeSO4 раствором KMnO4. Привести потенциал-определяющие полуреакции до и после точки эквивалентности и соответствующие им выражения потенциалов, включая т.э.. б) Вычислите рН раствора при 200С (θ = 0,0581) по следующим данным: индикаторный электрод – водородный (Е0 = 0,0 В), электрод сравнения – хлорсеребряный (Е0,1М Ответ: 5,0 Ag/AgCl,Cl- = 0,290 В). Э.д.с. системы 0,580 В. 50. а) При каких условиях при потенциометрическом титровании возможно дифференцированное определение смеси двух кислот? б) Вычислите рН раствора при 250С (θ = 0,0591) по следующим данным: индикаторный электрод – водородный (Е0 = 0,0 В), электрод сравнения – каломельный (Е1н.КЭ = 0,2828 В). Э.д.с. системы 0,594 В. Ответ: 5,3 51. Вычислите потенциал серебряного электрода относительно каломельного электрода сравнения (Е1н.НКЭ = 0,2828 В), если при 250С (θ = 0,0591) в 400 мл раствора содержится 0,2 эквивалента AgNO3 (E0Ag+/Ag = 0,80 В). Ответ: 0,50 В. 52. Рассчитайте потенциал хингидронного электрода (Е0хин./гидр.= 0,6990 В) при 250С (θ = 0,0591), находящегося в 0,1М растворе HCl, оттитрованном 0,1М раствором KOH на 10%. Ответ: 0,64В. 53. Вычислите потенциал цинкового электрода относительно каломельного электрода сравнения (Е 0,1н НКЭ

= 0,3369 В), если в 0,5л растворено 0,1моль эквивалентов 0 ZnSO4 при 180С (θ = 0,0577), E Zn = −0,764 Β . 2+ Zn

Ответ: -1,13 В. 54. Рассчитайте потенциал хингидронного электрода (Е0хин./гидр.= 0,6990 В) при 250С (θ = 0,0591), находящегося в 0,1М растворе HCl, оттитрованном 0,1М раствором KOH на 90% относительно стандартного водородного электрода (Е0 = 0,0 В) Ответ: 0,58 В. 55. Рассчитайте потенциал платинового электрода относительно насыщенного каломельного электрода сравнения (Енас.НКЭ = 0,2438 В) при 250С (θ = 0,0591) в растворе FeSO4, оттитрованном раствором K2Cr2O7 на 0 = 0,77 B. Ответ: 0,58В. 90%, E Fe 3+ Fe 2 +

56. Рассчитайте скачок потенциала платинового электрода относительно стандартного водородного электрода (Е0 = 0,0 В) при потенциометрическом титровании, когда оттитровано 99,9% Sn2+ и добавлен избыток Fe+3 в 0,1% от 0 = 0,15 B, объема эквивалентного ( E Sn 4+ Sn 2 +

0 E Fe 3+

= 0,77 B. ).

Ответ: (0,237 – 0,596) В.

Fe 2 +

57. Вычислите потенциал хингидронного электрода 0 (Е хин./гидр.= 0,7042 В) в растворе кислоты с рН = 5 относительно каломельного электрода сравнения (Е 0,1н. 0 Ответ: 0,0788 В. НКЭ = 0,3369 В) при 18 С (θ = 0,0577). 58. Рассчитайте потенциал серебряного электрода (E0Ag+/Ag = 0,80 В) в точке эквивалентности при определении ионов Cl- методом потенциометрического титрования раствором AgNO3 (ПРAgCl = 1,8⋅10-10, t = 250C, θ = 0,0591). Электрод сравнения 0,1н каломельный (Е0,1н.НКЭ = 0,3365 В). Ответ: 0,176 В.

59. 1/5 часть задачи, содержащую соляную и фосфорную кислоты, оттитровали потенциометрическим методом 0,1053 н раствором NaOH, при этом наблюдали два скачка рН: при V1= 13,94 мл и V2 = 17,65 мл. Рассчитайте содержание кислот (г) в задаче. Ответ: 0,196г HCl, 0,191 г H3PO4. 60. Определите концентрацию NaCl в растворе (г/л), если при потенциометрическом титровании 20,0 мл раствора 0,2000н AgNO3 получены следующие результаты:

Аналитическая химия Методические указания и контрольные задания для студентов факультета МРЦПК специальности «Инженерная защита окружающей среды»

Составитель: Имсырова А.Ф.

V(AgNO3), мл 15,0 20,0 22,0 24,0 24,5 24,9 25,0 25,1 25,5

Е, мВ 307 328 342 370 388 428 517 606 646 По данным титрования постройте на миллиметровой бумаге кривую потенциометрического титрования в координатах Е  V и ∆Е/∆V  V и найдите Vэкв. Ответ: 14,63 г/л.

Подписано в печать 24.05.2004г. Формат 60×84 1/16 Усл.п.л.1,16, уч.-изд.л. 1,0. Тираж 20 экз. С.126 Издательство ВСГТУ, г.Улан-Удэ, ул. Ключевская,40А © ВСГТУ, 2004 г.