Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Аналитический контроль металлургического производства. Методические указания к лабораторному практикуму и самостоятельной работе студентов по дисципли
.pdf
11
растворов, содержащих различные концентрации K4[Fe(CN
Номер стандартного раствора
K4[Fe(CN6)], моль/л
H2SO4, моль/л
1
0,0010
0,0200
2
0,0014
0,0200
3
0,0020
0,0200
4
0,0024
0,0200
)] с определением
6
предельного диффузионного тока Iпр для каждого значения концентрации и
построении калибровочного графика.
Реактивы и аппаратура. K4[Fe(CN
)], 0,1000 М стандартный раствор.
6
H2SO4, 0,2 М раствор. Полярограф.
Ход анализа. Готовят стандартные растворы 1 – 4, содержащие
различное количество ферроцианид-иона и раствор, содержащий только
фоновый электролит, объем пробы стандартного раствора составляет 50 мл.
Затем собирают электрохимическую ячейку: промывают рабочий и
вспомогательный электроды, устанавливают хлоридсеребряный электрод
сравнения, заполняют стандартным раствором. На передней панели
полярографа устанавливают следующие режимы измерения: начальный
потенциал –0,2 В, скорость развертки потенциала – 5 мВ/с, преобразование тока
– кнопки в положение 1х1. В этом режиме силе тока 1 мкА соответствует
напряжение выхода – 25 мВ. Включают прибор, переводят в режим измерения
выходного напряжения и выдерживают электрохимическую систему до
значения напряжения в диапазоне 0,030÷0,040 В. Включают самопишущее
устройство и устанавливают следующие масштабы: по горизонтальной оси
(шкала потенциалов) – 20 мВ/см, по вертикальной оси (сила тока) – 50 мВ/см.
Поворачивая ручки «Нуль» по обеим координатам, устанавливают перо
прибора в начальную точку (левый нижний край диаграммного бланка). На
полярографе клавишей «Пуск» включают развертку потенциала. Клавишами
«U
» и «U
пол
» переключат режим вывода на цифровое табло полярографа
р
12
значений тока или потенциала индикаторного электрода. При потенциале
приблизительно +0,050 В должна наблюдаться волна, соответствующая
процессу окисления ферроцианид-иона на поверхности индикаторного
электрода. После окончания записи кривой при потенциале, примерно +0,8 В,
поднять перо самописца и остановить развертку потенциала нажатием на
полярографе клавиши «Сброс» и выключить самопишущее устройство. Затем
разобрать электрохимическую ячейку и промыть индикаторный и
вспомогательной электроды. Таким же образом получить вольтамперограммы
всех стандартных растворов. Обработать полученные кривые и определить
предельный диффузионный ток для каждой концентрации стандартного
раствора. Построить градуировочный график и определить неизвестную
концентрацию. Неизвестную концентрацию контрольного раствора определяют
методом градуировочного графика.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 5
Фотометрическое определение Сr (III) и Cr (VI) при их совместном
присутствии в растворе
При взаимодействии солей хрома (VI) c дифенилкарбазидом (ДФК) в
кислой среде образуется интенсивно окрашенное красно-фиолетовое
соединение. Механизм действия этого реактива точно не установлен.
Соединения Сr(III) не дают окраски с дифенилкарбазидом. Поэтому для
раздельного определения содержания Сr(III) и Cr(VI) в растворе проводят
фотометрирование в двух пробах. Сначала для взаимодействия с ДФК берут
пробу исходного раствора, содержащего смесь солей, и проводят
фотометрическую реакцию. Оптическая плотность полученного соединения в
таком случае пропорциональна концентрации Сr(III). Затем в такую пробу
исходного раствора предварительно добавляют окислитель для перевода Сr(III)
в Cr(VI), и тогда измерение оптической плотности дает возможность
определить суммарную концентрацию хрома. По разности полученных
13
результатов рассчитывают содержание Сr(III) в растворе. Для нахождения
концентраций используют метод градуировочного графика. Метод может быть
использован для определения хрома в волокне, окрашенного
хромсодержащими красителями, в порошках металлсодержащих красителей, а
также в растворах, содержащих хром в разных степенях окисления, например в
сточных водах текстильного производства.
Реактивы. Дихромат калия K2Cr2O7, 5∙10-4 Сr (VI)/мл. Дифенилкарбазид
(ДФК) С13Н
O (к). Персульфат аммония (NH4)4S2O8 (к). Кислота серная
14N4
H2SO4, разбавленные растворы 1:1 и 1М. Ацетон.
Приготовление растворов реагентов для анализа. Рабочий раствор
K2Cr2O7 готовят путем двукратного разбавления исходного титрованного
раствора. В мерную колбу вместимостью 50 мл помещают из бюретки 10 мл
стандартного раствора K2Cr2O7 с титром по хрому 5∙10
-4
г/мл. Доводят раствор
до метки водой (раствор 1). В другую мерную колбу вместимостью 50 мл
переносят пипеткой 2 мл раствора 1 и доводят до метки водой (раствор 2).
Полученный раствор помещают в бюретку. Рассчитывают титр рабочего
раствора K2Cr2O
, (раствора 2), учитывая сделанные разбавления. Раствор
7
дифенилкарбазида (ДФК) с массовой долей вещества 0,5% готовят
растворением соответствующей навески реактива в ацетоне, разбавляя его
после растворения в 2 раза водой. Раствор хранят 1 – 2 дня в склянке их
темного стекла. Отбирают раствор пипеткой с помощью резиновой груши.
Раствор окислителя – персульфата аммония c массовой долей вещества 0,5 %
готовят растворением навески (NH4)4S2O8 в воде. Используют
свежеприготовленный раствор.
Посуда. Колбы мерные (50 и 100 мл). Склянки для хранения растворов
реагентов (100 мл). Пипетки градуированные (5 и 10 мл). Пипетки (1 и 2 мл).
Цилиндр мерный (25 мл). Бюретка (25 мл). Груша резиновая.
Оборудование. Фотоэлектроколориметр.
14
Ход анализа. Снятие спектра поглощения и выбор светофильтра. В
мерную колбу вместимостью 100 мл вносят 10 мл рабочего раствора K2Cr2O7,
(раствора 2) приливают 1 мл раствора H2SO4 (1:1), перемешивают и приливают
2 мл свежеприготовленного раствора ДФК. Доводят содержимое колбы до
метки водой, перемешивают и измеряют оптическую плотность относительно
воды в диапазоне длин волн 400 – 670 нм (толщина слоя 3 см). Строят график в
координатах оптическая плотность – длина волны и выбирают для дальнейшей
работы светофильтр, соответствующий максимальной оптической плотности.
Построение градуировочного графика. В несколько мерных колб
вместимостью 100 мл помещают из бюретки определенные, точно отмеренные
объемы от 1 мл до 15 мл рабочего раствора K2Cr2O
, добавляют по 1 мл
7
раствора H2SO4 (1:1), перемешивают и приливают 2 мл раствора ДФК. Доводят
растворы в колбах до метки водой, перемешивают и через 5 мин измеряют
оптическую плотность при выбранной длине волны (l=3 см). Строят
градуировочный график в координатах оптическая плотность – концентрация
хрома.
Анализ исследуемого раствора. Определение хрома (VI). В мерную
колбу вместимостью 100 мл помещают точно отмеренный объем исследуемого
раствора (в пределах 1 – 3 мл), добавляют 1 мл раствора H2SO4 (1:1),
перемешивают и приливают 2 мл раствора ДФК, доводят раствор до метки
водой и измеряют оптическую плотность при выбранных условиях. Если
оптическая плотность окажется меньше 0,1 или больше 0,5, повторяют опыт,
изменив аликвоту исследуемого раствора. По градуировочному графику
находят концентрацию Cr (VI) в пробе и рассчитывают массу Cr (VI) в 100 мл
исследуемого раствора. Определение выполняют для нескольких параллельных
проб. Определение суммарного содержания хрома. В мерную колбу
вместимостью 100 мл помещают тот же объем анализируемого раствора,
добавляют 0,5 мл 1М раствора H2SO
, 10 мл свежеприготовленного раствора
4
(NH4)4S2O8 и кипятят раствор в течение 10 мин. Затем охлаждают раствор в
15
колбе под струей воды, добавляют 1 мл раствора H2SO4 (1:1), 2 мл раствора
ДФК и доводят до метки водой. Измеряют оптическую плотность полученного
раствора. Она должна быть не более 0,9. В противном случае повторяют опыт,
изменив объем анализируемой смеси. По графику находят суммарную
концентрацию хрома. Рассчитывают общую массу хрома в 100 мл
исследуемого раствора.
Расчет содержания хрома (III). Массу Сr(III) рассчитывают по разности
между массой общего хрома и массой Сr(VI).
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6
Фотометрическое определение ионов никеля и меди при их совместном
присутствии
Концентрацию хрома и марганца можно найти графическим способом.
При этом поступают следующим образом:
1. Снимают кривые светопоглощения для ионов никеля и меди.
2. Выбирают два светофильтра с длиной волны λ1 и λ
светофильтров соответствует максимальному поглощению меди (λ
максимальному поглощению никеля (λ
2
).
. При этом один из
2
), а второй -
1
3. Строят градуировочные графики для меди и никеля при выбранных
светофильтрах.
4. Измеряют А(Х) исследуемого раствора при λ1 и λ2, Aλ1(Х) и A
Зная Aλ1(Х), по графику находят с(Ni).
6. С помощью найденного значения с(Ni) по графику находят значение
оптической плотности, обусловленное присутствием никеля - Aλ2(Ni).
7. Находят Aλ2(Cu) = Aλ2(Х) - Aλ2(Ni).
8. С помощью градуировочного графика находят с(Cu). Если в спектрах
(Х). 5.
λ2
поглощения невозможно выделить участок, где поглощал бы только один из
компонентов смеси, определение концентраций выполняют не графическим, а
расчетным путем. Выбирают два светофильтра - λ1 и λ
, как описано выше. При
2
этих длинах волн измеряют оптическую плотность смеси A1 и А2. Составляют
16
систему уравнений и решают ее относительно с(Cu) и с(Ni). Молярные
коэффициенты светопоглощения меди и никеля при λ1 и λ2 - ε
ε
(Ni) и ελ1(Ni) - вычисляют из данных, полученных при снятии спектров
λ2
(Cu) и ελ1(Cu),
λ2
поглощения растворов известной концентрации:
Реактивы, посуда. Стандартный раствор никеля, с(Ni)=0,1 г/мл.
Стандартный раствор меди, с(Сu)=0,1 г/мл. Фосфорная кислота,
концентрированная. Азотная кислота, разбавленная 1:1. Перекись водорода,
3%-ный раствор. Колбы мерные вместимостью 100 мл. Пипетки (5 и 10 мл).
Ход анализа. Приготовление стандартных растворов никеля и меди.
Рассчитывают массу навески, необходимой для приготовления растворов
никеля и меди с концентрацией с(Ni)=0,1 г/мл и с(Сu)=0,1 г/мл. Навеску
растворяют в 10 мл азотной кислоты, прибавляют 30 мл фосфорной кислоты,
выпаривают до небольшого объема. Затем разбавляют водой примерно до 85
мл, прибавляют 2 мл 3%-го раствора перекиси водорода, кипятят 5 минут,
остужают, переносят в колбу на 100 мл и доводят водой до метки.
Выбор светофильтров и построение градуировочных графиков. При
помощи пипетки в несколько колб вместимостью 50 мл отбирают точно
отмеренные объемы (от 10 до 20 мл) стандартного раствора меди, добавляют в
каждую колбу 5 мл Н
, доводят дистиллированной водой до метки и
2SО4
перемешивают. Затем точно так же готовят серию стандартных растворов
никеля. Измеряют оптическую плотность для наиболее концентрированных
растворов меди и никеля при разных светофильтрах, записывают в таблицу и
строят кривые светопоглощения растворов в координатах оптическая плотность
- длина волны.
Для работы выбирают такие участки спектра (светофильтры), в области
которых поглощение одного компонента максимально, а другого - минимально
или равно нулю. При выбранных светофильтрах измеряют оптическую
плотность всех приготовленных растворов меди и никеля с различным
содержанием Cu и Ni. По полученным данным строят градуировочные графики
17
в координатах оптическая плотность - концентрация вещества - для меди (при
Исходный
раствор
№
раствора
Объем
исходного
раствора, мл
Содержание
определяемого
элемента, мг/мл
А
λ
1
λ
2
Cu
1
…..
n
Ni
1
…..
n
λ
и λ
1
) и для никеля (при λ
2
и λ2).
1
Данные записывают в таблицу:
Анализ исследуемого раствора. Анализируемый раствор помещают в
колбу вместимостью 100 мл, подкисляют 5 мл серной кислоты, доводят
дистиллированной водой до метки, перемешивают и фотометрируют при
выбранных светофильтрах λ
и λ2. С помощью градуировочных графиков
1
находят с(Ni) и с(Cu), как указано выше. Рассчитывают массу никеля и меди в
смеси, учитывая проведенные разбавления.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 7
Фотометрическое определение железа и никеля при их совместном
присутствии
Растворы солей никеля и тиоцианатного комплекса железа имеют
различную окраску. Это позволяет выделить участки спектра, где поглощает
только раствор соли никеля (λ1) или только тиоцианат железа (λ2). Построив
градуировочные графики для никеля при λ
и для тиоцианата железа при λ2,
1
18
можно, измерив оптическую плотность при этих длинах волн раствора,
содержащего Fe и Ni, определить отдельно содержание обоих компонентов.
Реактивы. Железоаммонийные квасцы NH4Fe(SO4)
∙12Н
2
О - раствор с
2
содержанием соли 2 мг/мл, подкисленный 2 М хлороводородной кислотой.
Сульфат никеля NiSO4∙7H2O – стандартный раствор с содержанием никеля 40
мг/мл. Тиоцианат калия (аммония) КSCN (NH4SCN) - 10%-ный раствор.
Хлороводородная кислота НСI – 2М раствор.
Посуда. Колбы мерные вместимостью 100 и 50 мл. Бюретки
вместимостью 25 мл.
Оборудование. Фотоэлектроколориметр.
Ход анализа. Выбор светофильтров. Для выбора оптимальных
светофильтров снимают кривые светопоглошения растворов соли никеля и
тиоцианатного комплекса железа. Для этого в мерную колбу вместимостью 100
мл помещают 20 мл стандартного раствора железоаммонийных квасцов и
доводят водой до метки (раствор 1). Аликвоту объемом 10 мл раствора 1
помешают в мерную колбу вместимостью 50 мл, подкисляют 5 мл НС1,
добавляют 5 мл раствора тиоцианата калия (аммония) и доводят до метки
водой. Приготовленный раствор фотометрируют при различных светофильтрах.
Затем фотометрируют неразбавленный раствор соли никеля. Полученные
данные наносят на график оптическая плотность - длина волны. На основании
кривых светопоглощения выбирают два светофильтра, соответствующие
максимальному поглощению каждого из компонентов - соли никеля (λ
тиоцианатного комплекса железа (λ
). Затем строят два градуировочных
2
) и
1
графика - для никеля при длине волны λ1 и для железа при длине волны λ2.
Построение градуировочного графика для железа. Готовят 3 – 5
растворов железоаммонийных квасцов. В мерные колбы вместимостью 50 мл
отбирают точно отмеренные объемы (от 5 до 10 мл) раствора 1, добавляют в
каждую колбу по 5 мл НСI и по 5 мл тиоцианата калия (аммония). Доводят
19
растворы до метки водой и измеряют оптическую плотность при λ
. Строят
2
график в координатах оптическая плотность – содержание железа, мг/мл.
Построение градуировочного графика для никеля. Готовят 3 – 5
растворов соли никеля. Для этого в мерные колбы вместимостью 50 мл
помешают разные объемы (от 5 до 10 мл) раствора соли никеля, доводят водой
до метки и фотометрируют при длине волны λ
. Строят градуировочный график
1
в координатах оптическая плотность - содержание никеля, мг/мл.
Приготовление и анализ исследуемого раствора. Исследуемый раствор,
представляющий собой смесь солей железа и никеля, доводят до метки водой в
колбе вместимостью 100 мл. Отсюда берут аликвоты для определения
компонентов смеси.
Определение железа и никеля. Для определения железа в мерную колбу
вместимостью 50 мл отбирают пипеткой 20 мл разбавленного раствора
анализируемой смеси, добавляют 5 мл НСI и 5 мл раствора тиоцианата калия
(аммония). Раствор доводят до метки водой и измеряют оптическую плотность
при длине волны λ
. Для определения никеля анализируемый раствор,
2
находящийся в колбе вместимостью 100 мл, наливают в кювету и измеряют
оптическую плотность при длине волны λ1. С помощью соответствующих
градуировочных графиков определяют содержание железа и никеля в
анализируемом растворе, мг/мл.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 8
Фотометрическое определение дихромат- и перманганат-ионов при их
совместном присутствии
Растворы, содержащие перманганат- и дихромат-ионы, имеют
значительно различающиеся спектры поглощения. В спектрах поглощения этих
ионов можно выделить участок (λ1), где поглощением одного из компонентов
(К
2Сr2О7
) можно пренебречь. Тогда можно записать
Aλ1(Х)=Aλ1(Мn)=ελ1(Мn)с(Мn)l,
20
Aλ2(Х)=Aλ2(Cr) + Aλ2(Мn)=ελ2(Cr)с(Cr)l + ελ2(Мn)с(Мn)l,
где Aλ1(Х) и Aλ2(Х) - Оптическая плотность анализируемой смеси при длине
волны соответственно λ
Aλ1(Мn) и Aλ2(Мn) - оптическая плотность раствора K2MnO
волны λ
и λ2;
1
и λ2;
1
при длине
4
Aλ2(Cr) - оптическая плотность раствора K2Cr2O7 при длине волны λ2 ;
c(Сr) и c(Мn) - молярные концентрации хрома и марганца;
ε
и ελ1 - молярные коэффициенты поглощения веществ при длинах волн
λ2
λ
и λ2.
1
Концентрацию хрома и марганца можно найти графическим способом.
При этом поступают следующим образом:
1. Снимают кривые светопоглощения для КMnO4 и К
2. Выбирают два светофильтра с длиной волны λ
и λ2. При этом один из
1
2Сr2О7
.
светофильтров соответствует максимальному поглощению КMnO4 (λ
), а
1
второй - максимальному поглощению К
3. Строят градуировочные графики для КMnO4 и К
2Сr2О7
(λ2).
2Сr2О7
при выбранных
светофильтрах. Для К2Сr2О7 строят лишь один график, так как при другой
длине волны λ
его светопоглощение пренебрежимо мало.
2
4. Измеряют А(Х) исследуемого раствора при λ1 и λ2, Aλ1(Х) и Aλ2(Х).
5. Зная Aλ1(Х), по графику (для при КMnO4 при λ1) находят с(Мn).
6. С помощью найденного значения с(Мn) по графику (для КМnO4 при
длине волны λ2) находят значение оптической плотности, обусловленное
присутствием КМnO4 - Aλ2(Мn).
7. Находят Aλ2(Cr) = Aλ2(Х) - Aλ2(Мn).
8. С помощью градуировочного графика находят с(Сr).
Реактивы, посуда, оборудование. Перманганат калия КMnО4 – 0,1 мг/мл
стандартный раствор. Дихромат калия К
2Сr2О7
– 0,1 мг/мл стандартный
раствор. Серная кислота Н2SО4 – 1М раствор. Колбы мерные вместимостью 100
мл. Пипетки (5 и 10 мл). Фотоколориметр.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]