Физико-химические методы анализа. Учебно-методическое пособие
.pdf
Определите массовую долю (%) кадмия в сплаве для следующих вариантов:
Вариант |
21 |
22 |
23 |
24 |
m, г |
3,542 |
4,130 |
3,508 |
3,746 |
h1, мм |
19,0 |
20,5 |
16,5 |
18,5 |
Vст, мл |
10,00 |
2,00 |
5,00 |
5,00 |
h2, мм |
29,0 |
22,5 |
21,5 |
23,5 |
25. При полярографировании 15 мл раствора соли цинка высота волны была 29,5 мм. После прибавления 2 мл стандартного раствора с концентрацией цинка 0,000256 н. высота волны увеличилась на 12 мм. Определите концентрацию цинка в анализируемом растворе (моль/л).
Задание 7. Амперометрическое титрование
Варианты № 1–5. Определите концентрацию меди (мг/л), если при амперометрическом титровании 50,00 мл этого раствора раствором 0,01 М ЭДТА получили следующие данные:
V(ЭДТА), мл |
|
Диффузионный ток Id, мкА |
|
||
|
|
Варианты |
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
0,00 |
22,5 |
17,0 |
23,5 |
27,0 |
18,75 |
0,50 |
16,0 |
11,0 |
17,7 |
19,2 |
13,35 |
1,00 |
10,0 |
5,00 |
11,7 |
12,0 |
8,35 |
1,50 |
3,75 |
0,50 |
5,75 |
4,5 |
3,125 |
2,00 |
0,50 |
0,50 |
0,50 |
0,6 |
0,415 |
2,50 |
0,50 |
0,50 |
0,50 |
0,6 |
0,415 |
3,00 |
0,50 |
0,50 |
0,50 |
0,6 |
0,415 |
Варианты № 6–15. Определите концентрацию (мг/л) цинка в исследуемом растворе, если при амперометрическом титровании 10,00 мл этого раствора раствором K4[Fe(CN)6] c TK4[Fe(CN)6 ]/Zn = 0,00244 г/см3
получили следующие результаты:
41
V(K4[Fe(CN)6], |
|
|
Диффузионный ток Id, мкА |
|
|
||||||
|
|
|
|
Варианты |
|
|
|
|
|||
мл |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
||
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,00 |
30,0 |
20,0 |
20,0 |
30,0 |
30,0 |
30,0 |
44,0 |
60,0 |
75,0 |
75,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,20 |
30,0 |
20,0 |
20,0 |
31,0 |
29,0 |
30,0 |
45,0 |
60,0 |
75,0 |
75,0 |
|
0,40 |
31,0 |
31,0 |
21,0 |
30,0 |
31,0 |
30,0 |
45,0 |
60,0 |
75,0 |
75,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,50 |
40,0 |
40,0 |
22,0 |
32,0 |
32,0 |
30,0 |
45,0 |
61,0 |
75,0 |
75,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,00 |
94,0 |
94,0 |
60,0 |
80,0 |
32,0 |
31,0 |
46,0 |
61,0 |
75,0 |
120 |
|
1,50 |
146 |
146 |
120 |
200 |
60,0 |
32,0 |
46,0 |
120 |
75,0 |
165 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2,00 |
200 |
200 |
180 |
310 |
137 |
120 |
46,0 |
176 |
75,0 |
210 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2,50 |
– |
– |
– |
– |
220 |
210 |
175 |
230 |
120 |
255 |
|
3,00 |
– |
– |
– |
– |
300 |
300 |
300 |
285 |
300 |
300 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Варианты № 16–20. Определите концентрацию свинца (мг/л), если при амперометрическом титровании 10,00 мл этого раствора раствором Na2SO4 с TNa 2SO4 /Pb = 0,00640 г/см3 получили следующие данные:
|
|
Диффузионный ток Id, мкА |
|
||
V(Na2SO4), мл |
|
|
Варианты |
|
|
|
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
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 |
Варианты № 21–25. Определите концентрацию (мг/л) никеля в исследуемом растворе, если при амперометрическом титровании 20,00 мл этого раствора спиртовым раствором диметилглиоксима (ДМГ) с ТДМГ/Ni = 0,00203 г/см3 получили следующие результаты:
42
V(ДМГО), мл |
|
Диффузионный ток Id, мкА |
|
||
|
|
Варианты |
|
|
|
|
21 |
22 |
23 |
24 |
25 |
0,0 |
240 |
160 |
220 |
260 |
279 |
0,5 |
190 |
115 |
100 |
225 |
250 |
1,0 |
140 |
65 |
20 |
191 |
218 |
1,5 |
93 |
46 |
40 |
158 |
186 |
2,0 |
41 |
65 |
62 |
124 |
153 |
2,5 |
76 |
85 |
85 |
100 |
122 |
3,0 |
110 |
104 |
106 |
148 |
90 |
3,5 |
145 |
122 |
127 |
192 |
80 |
4,0 |
180 |
140 |
148 |
240 |
100 |
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1.Цитович И.К. Курс аналитической химии. – СПб.: Лань, 2007. – 494 с.
2.Харитонов Ю.Я. Аналитическая химия. Т. 2. – М.: Высшая школа,
2003. – 559 с.
3.Тикунова И.В. Практикум по аналитической химии и физикохимическим методам анализа / учеб. пособие. – М.: Высшая школа, 2006. – 206 с.
4.Физико-химические методы анализа. Практическое руководство: учеб. пособие / под ред. В.Б. Алесковского. – Л.: Химия, 1988. – 372 с.
5.Васильев В.П. Аналитическая химия. Сборник вопросов, упражнений, задач: пособие для вузов. – М.: Дрофа, 2003. – 320 с.
6. Практикум по физико-химическим методам анализа / под ред. О.М. Петрухина. – М.: Химия, 1987. – 248 с.
43
Приложение 1
Стандартные окислительно-восстановительные (редокс) потенциалы в водных растворах при 25 С
|
|
|
|
|
|
Символ |
|
|
Уравнение реакции |
Е0, В |
|
элемента |
|
|
|
|
|
Ag |
Ag+ + e– Ag |
0,799 |
|||
Al |
Al3+ + 3e– Al |
– 1,662 |
|||
|
As5+ + 2e– As3+ |
0,56 |
|||
As |
H3AsO4 + 2H+ + 2e– HAsO2 + 2H2O |
0,56 |
|||
|
AsO34 + 2H2O + 2e– AsO2 + 4OH– |
– 0,71 |
|||
Br |
Br2(ж) + 2e– 2Br– |
1,065 |
|||
BrO3 |
+ 6H+ + 6e– Br– + 3Н2О |
1,44 |
|||
|
BrO3 |
+ 2H2O + 4e– BrO– + 4OH– |
0,54 |
||
C |
HCOOH +4H+ + 4e– CH3OH + H2O |
0,125 |
|||
2CO2 +2H+ + 2e– H2C2O4 |
– 0,49 |
||||
|
|||||
Ce |
Ce4+ + e– Ce3+ |
1,44 |
|||
Cd |
Cd2+ + 2e– Cd |
– 0,403 |
|||
|
Cl2 + 2e– 2Cl– |
1,36 |
|||
Cl |
ClO |
+ 6H+ + 6e– Cl– + 3H O |
1,45 |
||
3 |
|
2 |
|||
|
ClO3 |
+ 3H2O + 6e– Cl– + 6OH– |
0,63 |
||
|
Co3+ + e– Co2+ |
1,84 |
|||
Co |
Co3+ + 3e– Co |
0,33 |
|||
|
Co2+ + 2e– Co |
– 0,28 |
|||
|
Cr3+ + e– Cr2+ |
– 0,41 |
|||
Cr |
Cr2+ + 2e– Cr |
– 0,91 |
|||
|
Cr O |
2 + 14H+ + 6e– 2Cr3+ + 7H O |
1,33 |
||
|
2 |
7 |
2 |
||
Cu |
Cu2+ + 2e– Cu |
0,337 |
|||
Cu2+ + e– Cu+ |
0,153 |
||||
|
|||||
Fe |
Fe2+ + 2e– Fe |
– 0,44 |
|||
Fe3+ + e– Fe2+ |
0,77 |
||||
|
|||||
44
I |
I2 + 2e– 2I– |
|
|
|
|
0,54 |
|||
IO3 + 6H+ + 6e– I– + 3H2O |
1,08 |
||||||||
|
|||||||||
In |
In3+ + 3e– In |
|
|
|
|
– 0,33 |
|||
|
MnO2 + 4H+ + 2e– Mn2+ +2H2O |
1,23 |
|||||||
|
MnO4 |
+ e– MnO42 |
|
|
|
|
0,56 |
||
Mn |
MnO |
+ 4H+ + 3e– MnO |
2 |
+ 2H O |
1,69 |
||||
|
|
4 |
|
|
|
2 |
|||
|
MnO4 |
+ 2H2O + 3e– MnO2 + 4OH– |
0,6 |
||||||
|
MnO |
+ 8H+ + 5e– Mn2+ + 4H O |
1,51 |
||||||
|
|
4 |
|
|
|
|
2 |
||
|
NO |
+ H O + 2e– NO |
+ 2OH– |
0,01 |
|||||
|
3 |
|
2 |
2 |
|
|
|
||
N |
NO3 |
+ 4H+ + 3e– NO + 2H2O |
0,96 |
||||||
|
HNO2 + H+ + e– NO + H2O |
0,99 |
|||||||
Ni |
Ni2+ + 2e– Ni |
|
|
|
|
– 0,236 |
|||
O |
O2 + 4H+ + 4e– 2H2O |
|
|
|
|
1,23 |
|||
O2 + 2H+ + 2e– H2O2 |
|
|
|
|
0,68 |
||||
|
|
|
|
|
|||||
|
Pb2+ + 2e– Pb |
|
|
|
|
– 0,126 |
|||
Pb |
Pb4+ + 2e– Pb2+ |
|
|
|
|
1,8 |
|||
PbO2 + 4H+ + 2e– Pb2+ + 2H2O |
1,455 |
||||||||
|
|||||||||
|
PbSO4 +2e– Pb + SO42 |
|
|
|
– 0,356 |
||||
|
2 SO2 |
+ 6H+ + 4e– S |
O2 |
+ 3H O |
0,71 |
||||
|
3 |
|
2 |
|
3 |
|
2 |
||
S |
SO42 |
+ 2H+ + 2e– SO32 |
+ H2O |
0,22 |
|||||
|
SO42 + H2O + 2e– SO32 |
+ 2OH– |
– 0,93 |
||||||
Sn |
Sn2+ + 2e– Sn |
|
|
|
|
– 0,14 |
|||
Sn4+ + 2e– Sn2+ |
|
|
|
|
0,15 |
||||
|
|
|
|
|
|||||
Ti |
Ti2+ + 2e– Ti |
|
|
|
|
– 1,63 |
|||
V |
VO |
+ 2H+ + e– VO2+ + H O |
1,00 |
||||||
2 |
|
|
|
|
|
2 |
|||
Zn |
Zn2+ + 2e– Zn |
|
|
|
|
– 0,76 |
|||
45
|
|
Приложение 2 |
||
Потенциалы электродов сравнения при 25 С |
||||
|
|
|
|
|
Электрод |
Уравнение реакции |
|
Е, В |
|
|
|
|
|
|
Каломельный |
|
|
|
|
0,1 н. KCl |
|
|
0,337 |
|
1,0 н. KCl |
Hg2Cl2(к) + 2е– 2 Hg(ж) + 2Cl– |
|
0,283 |
|
нас. KCl |
|
|
0,2415 |
|
|
|
|
|
|
Хлорсеребряный |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 н. KCl |
AgCl(к) + е– Ag(к) + Сl– |
|
0,220 |
|
|
|
|
|
|
нас. KCl |
|
0,204 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
Приложение 3
Константы ионизации некоторых кислот (Kа) и оснований (Kb) при 25 С
Кислота |
|
Kа |
рKа |
HNO2 |
5,13 10–6 |
5,29 |
|
HCN |
6,2 10–10 |
9,21 |
|
HClO |
5 10–8 |
7,3 |
|
H2S |
K1 = 1,05 10–7 |
6,98 |
|
K2 = 1,3 10–13 |
12,89 |
||
H3BO3 |
K1 = 5,8 10–10 |
9,24 |
|
|
K1 = 7,1 10–3 |
2,15 |
|
H3PO4 |
K2 = 6,2 10–8 |
7,21 |
|
|
K3 |
= 4,2 10–13 |
12,38 |
CH3COOH |
K1 |
= 1,74 10–5 |
4,76 |
Основание |
|
Kb |
pKb |
NH4OH |
1,76 10–5 |
4,755 |
|
Pb(OH)2 |
K1 |
= 9,55 10–4 |
3,02 |
K2 |
= 3 10–8 |
7,52 |
|
46
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Приложение 4 |
|||
|
Произведения растворимости KS малорастворимых |
|||||||||||||
|
|
|
соединений в воде (при 25 С) |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Формула |
|
Ks |
Формула |
|
|
Ks |
|
||||||
|
вещества |
|
вещества |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
AgBr |
|
4,4 10–13 |
PbS |
|
|
1,1 10–29 |
|
||||||
|
AgCl |
|
1,6 10–10 |
CdS |
|
|
1,2 10–28 |
|
||||||
|
AgCNS |
|
1,1 10–12 |
CuC2O4 |
|
|
3 10–8 |
|
||||||
|
AgI |
|
1,5 10–16 |
CuS |
|
|
4 10–38 |
|
||||||
|
PbI2 |
|
9,8 10–9 |
FeS |
|
|
3,7 10–19 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Приложение 5 |
|||
|
Предельная электропроводность (подвижность) ионов |
|||||||||||||
|
|
|
в водных растворах при 250 °С |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Катион |
|
λ0, |
См |
|
|
Анион |
|
λ0, |
См |
|
|
||
см2 моль |
|
см2 моль |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Н+ |
|
|
349,8 |
|
|
OH– |
|
|
|
198,3 |
|
|
|
|
NH4 |
|
|
73,6 |
|
|
1/2 CrO42 |
|
|
|
85 |
|
|
|
|
K+ |
|
|
73,5 |
|
|
F– |
|
|
|
55,4 |
|
|
|
|
1/2 Pb2+ |
|
|
70 |
|
|
Cl– |
|
|
|
76,4 |
|
|
|
|
1/3 Fe3+ |
|
|
68 |
|
|
Br– |
|
|
|
78,1 |
|
|
|
|
1/2 Ba2+ |
|
|
63,6 |
|
|
I– |
|
|
|
78,8 |
|
|
|
|
1/3 Al3+ |
|
|
63 |
|
|
1/2 C2O42 |
|
|
|
74 |
|
|
|
|
Ag+ |
|
|
61,9 |
|
|
NO3 |
|
|
|
71,5 |
|
|
|
|
1/2 Ca2+ |
|
|
59,5 |
|
|
1/2 CO32 |
|
|
|
69,3 |
|
|
|
|
1/2 Cu2+ |
|
|
56,6 |
|
|
HS– |
|
|
|
65 |
|
|
|
|
1/2 Cd2+ |
|
|
54 |
|
|
ClO4 |
|
|
|
64,5 |
|
|
|
|
1/2 Fe2+ |
|
|
53,5 |
|
|
1/2 SO32 |
|
|
|
72 |
|
|
|
|
1/2 Mn2+ |
|
|
53,5 |
|
|
1/2 SO42 |
|
|
|
80 |
|
|
|
|
1/2 Mg2+ |
|
|
53,1 |
|
|
HCO3 |
|
|
|
44,5 |
|
|
|
|
Na+ |
|
|
50,1 |
|
|
CH3COO– |
|
|
|
40,9 |
|
|
|
|
Li+ |
|
|
38,7 |
|
|
C6H5COO– |
|
|
|
32,3 |
|
|
|
47
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
Введение ...................................................................................................................................................... |
3 |
Расчетно-графическая работа.................................................................................................................... |
4 |
Построение кривой потенциометрического титрования ............................................................... |
4 |
Потенциометрическое титрование.................................................................................................... |
4 |
Кислотно-основное титрование......................................................................................................... |
4 |
Окислительно-восстановительное титрование ................................................................................ |
6 |
Потенциометрическое титрование по методу осаждения .............................................................. |
9 |
Задание для самостоятельного решения................................................................................................ |
12 |
Контрольная работа.................................................................................................................................. |
13 |
Электрохимические методы анализа............................................................................................... |
13 |
Задание 1 ..................................................................................................................................... |
13 |
Кондуктометрический метод анализа............................................................................................. |
20 |
Задание 2 ..................................................................................................................................... |
23 |
Задание 3 ..................................................................................................................................... |
25 |
Кулонометрический метод анализа................................................................................................. |
28 |
Задание 4 ..................................................................................................................................... |
29 |
Задание 5 ..................................................................................................................................... |
30 |
Полярография и амперометрическое титрование......................................................................... |
33 |
Задание 6 ..................................................................................................................................... |
38 |
Задание 7 ..................................................................................................................................... |
41 |
Библиографический список..................................................................................................................... |
43 |
Приложение 1. Стандартные окислительно-восстановительные (редокс) потенциалы |
|
в водных растворах при 25 °С................................................................................................................. |
44 |
Приложение 2. Потенциалы электродов сравнения при 25 °С ........................................................... |
46 |
Приложение 3. Константы ионизации некоторых кислот (Kа) и оснований (Kb) при 25 °С........ |
46 |
Приложение 4. Произведения растворимости KS малорастворимых соединений в воде |
|
(при 25 °С) ................................................................................................................................................. |
47 |
Приложение 5. Предельная электропроводность (подвижность) ионов в водных раство- |
|
рах при 250 °С........................................................................................................................................... |
47 |
Александрова Татьяна Павловна |
|
Апарнев Александр Иванович |
|
Казакова Анна Александровна |
|
Карунина Оксана Владимировна |
|
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА |
|
Учебно-методическое пособие |
|
Редактор Л.Н. Ветчакова |
|
Выпускающий редактор И.П. Брованова |
|
Дизайн обложки А.В. Ладыжская |
|
Компьютерная верстка С.И. Ткачева |
|
Налоговая льгота – Общероссийский классификатор продукции |
|
Издание соответствует коду 95 3000 ОК 005-93 (ОКП) |
|
Подписано в печать 01.03.2016. Формат 60 84 1/16. Бумага офсетная. Тираж 100 экз. Уч.-изд. л. 2,79. Печ. л. 3,0. Изд. № 41. Заказ № 343. Цена договорная
Отпечатано в типографии Новосибирского государственного технического университета
630073, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20
48