
- •Современные методы физико-химического анализа
- •Введение
- •Методические указания к лабораторным занятиям Лабораторная работа 1
- •Лабораторная работа 2
- •Лабораторная работа 3
- •Лабораторная работа 4
- •Методические указания к практическим занятиям
- •Решение:
- •Методические указания к самостоятельной работе
- •3.1 Роль самостоятельной работы магистрантов в образовательном процессе
- •3.2 Самостоятельное изучение теоретических разделов курса
- •Раздел 1. Основные понятия и законы физической химии. Термохимия, химическое равновесие
- •Тема 1.1. Химическая термодинамика. Законы термодинамики.
- •Тема 1.2. Химическое равновесие. Константа химического равновесия.
- •Раздел 2. Термодинамика фазовых равновесий
- •Тема 2.1. Фазовые равновесия в однокомпонентных системах.
- •Тема 2.2. Фазовые равновесия в многокомпонентных системах.
- •Раздел 3. Теория растворов неэлектролитов
- •Тема 3.1. Общая характеристика и классификация растворов. Идеальные растворы.
- •Тема 3.2. Законы реальных растворов. Термодинамика систем жидкий раствор-газ.
- •Раздел 4. Поверхностные явления и адсорбция
- •Раздел 5. Основы электрохимии
- •Раздел 6. Основы химической кинетики
- •3.3 Практические занятия
- •3.4 Методика решения типовых задач по темам курса
- •Тема 1 Химическая термодинамика
- •Тема 2 Химическое равновесие
- •Поскольку константа равновесия равна 1, система находится в состоянии равновесия, реакция может протекать, как в прямом, так и в обратном направлении.
- •Тема 3 Растворы неэлектролитов
- •Тема 4 Поверхностные явления и адсорбция
- •Тема 5 Основы электрохимии
- •Тема 6. Основы химической кинетики
- •Методические указания к процессу самостоятельной подготовки к контролю знаний
- •Рекомендуемая Литература
- •Оглавление
- •660041, Г. Красноярск, пр. Свободный, 79
Решение:
ПРBaCrO4=1,110-10, ПРPbCrO4=1,810-14.
Рассчитаем, при какой концентрации хромат-ионов начнется осаждение хромата бария:
Вычислим концентрацию ионов свинца при такой концентрации хромат-ионов:
Задача 10. Вычислить гравиметрический фактор для определения калия, если после осаждения его в виде K2PtCl6 получена весовая форма элементной платины?
Решение:
Для получения 1 г-атома платины необходим 1 моль K2PtCl6, в котором 2 г-иона К+. Фактор пересчета (гравиметрический фактор) поэтому равен:
Задача 11. В 250,0 мл воды растворили 0,3180 г хлорида натрия. Рассчитать титр и нормальную концентрацию полученного раствора.
Решение:
Рассчитываем титр раствора:
Определяем нормальную концентрацию раствора:
Задача 12. При определении ванадия методом добавок навеску стали 0,5036г перевели в раствор и его объем довели до 50,0 мл. В две мерные колбы на 50мл отобрали аликвоты раствора по 20,0 мл. В одну из колб добавили стандартный раствор, содержащий 0,003 г ванадия, затем в обе колбы – перекись водорода. Растворы в колбах довели до метки, фотометрировали. Получили в результате Ах=0,20, Ах+ст.=0,49. Рассчитать процентное содержание ванадия в стали.
Решение:
Находим концентрацию стандартного раствора ванадия Сст с учетом разбавления:
где
–
количество ванадия в стандартном
растворе, г; V
– объем раствора, мл.
Вычисляем концентрацию ванадия в растворе Сx:
.
Определяем количество ванадия в навеске с учетом разбавления растворов:
Процентное содержание ванадия в стали равно:
где mстали – навеска стали.
Задача 13. Потенциал возбуждения атома натрия 2,1 эВ. Вычислить длину волны резонансной линии атома натрия.
Решение:
Состояние атома может быть охарактеризовано минимальной энергией (Е0), при котором атом не излучает. При сообщении дополнительной энергии атом переходит в возбужденное состояние, оно неустойчивое и по истечении 10-6 – 10-8 с атом переходит в нормальное состояние, освобождающаяся при этом энергия Е=Е1 – Е0 излучается в виде кванта света Е= h,
где Е – потенциал возбуждения, эВ;
- частота излучения, см-1;
- длина волны излучения, нм;
h – постоянная Планка, 4,13510-15эВ/с;
с – скорость света, 2,998108 м/с = 2,9981017 нм/с.
Каждый уровень энергетического состояния атома квантован (строго регламентирован), поэтому Е, а, соответственно, и при определенном энергетическом переходе являются постоянными для конкретного вида атомов.
С учетом условий задачи рассчитывают длину волны резонансной линии атома натрия:
Задача 14. При кулонометрическом титровании 20,0 мл раствора дихромата калия электрогенерируемыми ионами Fe2+ на восстановление Cr2O7-2 требуется 25 мин при силе тока 200 мА. Вычислить молярную концентрацию эквивалента раствора дихромата калия.
Решение:
Кулонометрический метод анализа основан на измерении количества электричества, затраченного на электрохимическое восстановление или окисление вещества В в пробе. Выход по току должен быть 100%. Если известны сила тока i(А) и время t(с), затраченное на электрохимическое определение вещества в анализируемой пробе, то количество вещества n(моль) рассчитывают по закону Фарадея:
,
где m(B) – масса анализируемого вещества В в пробе, г; М(В) – молярная масса определяемого вещества, г/моль; V(В)- объем раствора, взятого на анализ, мл; с(В) – молярная концентрация определяемого вещества, моль/л; n - число электронов, участвующих в реакции; F- число Фарадея, 96500 Кл/моль.
В ячейке кулонометра протекает полуреакция:
Сr2O7-2 + 14 H+ + 6 ē 2Cr+3 + 7 H2O
Из закона Фарадея следует:
,
тогда молярная концентрация эквивалента в 6 раз больше:
.