ФХМА (sol2019) / Учебная литература / Методички / ЗАДАЧНИК ЭХМА испр 2005

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Московская Государственная академия тонкой химической технологии им. М. В. Ломоносова

Кафедра аналитической химии

Ловчиновский И.Ю., Рысев А.П.

СБОРНИК ВОПРОСОВ И ЗАДАЧ ПО ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИМ МЕТОДАМ АНАЛИЗА

Учебное-методические указания

2005

УДК 543 (075.8)

Р е ц е н з е н т: проф., д.х.н. Букин В.И.

Сборник вопросов и задач по электрохимическим методам анализа: Учебное-методические указания/ И.Ю.Ловчиновский, А.П.Рысев; - М., МИТХТ им. М.В.Ломоносова, 2005 – 48 с.: ил. 400 экз.

Пособие утверждено Библиотечно-издательской комиссией МИТХТ в качестве учебного пособия.

Поз.107/2005

Учебно-методические указания предназначены для студентов 3 и 4 курсов всех направлений бакалавриата и инженерной школы, изучающих дисциплину «Физико-химические методы анализа».

МИТХТ им. М.В.Ломоносова, 2005

2

СОДЕРЖАНИЕ

2.ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА (ПОТЕН19

3.КУЛОНОМЕТРИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА (КУЛОНО27 МЕТРИЯ)

3

1.ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА (ПОЛЯРОГРАФИЯ И АМПЕРОМЕТРИЧЕСКОЕ ТИТРОВАНИЕ)

1.1. ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ

1.На чем основан вольтамперометрический метод анализа?

2.Каковы особенности ячейки для вольтамперометрии и чем они обусловлены?

3.Почему участвующее в электродной реакции вещество называют

вполярографии деполяризатором?

4.Изобразите вид полярографической кривой и охарактеризуйте ее отдельные участки.

5.Какие параметры вольтамперной кривой характеризуют природу деполяризатора и его концентрацию?

6.Почему при регистрации вольтамперограмм необходима высокая концентрация индифферентного электролита? Что означает термин “индифферентный”?

7.При каких условиях предельный ток является диффузионным?

8.Каковы отличительные признаки диффузионного тока?

9.Почему классическая полярография не позволяет определять вещества при концентрациях менее 10-5 М?

10.Какие факторы влияют на потенциал полуволны?

11.Каковы функции фонового электролита в полярографии? Каким образом его выбирают?

12.Приведите уравнение Ильковича. Для каких целей оно исполь-

зуется?

13.Какие из перечисленных ниже органических соединений могут быть определены методом классической полярографии: предельные углеводороды, углеводороды с сопряженными двойными и тройными связями, пероксиды, меркаптаны, альдегиды, нитро-соединения, амины, фенолы?

4

14.Приведите уравнение катодной обратимой полярографической волны (уравнение Ильковича-Гейровского). Каким образом с применением этого уравнения можно определить число электронов, участвующих в электродной реакции?

15.Потенциалы полуволн веществ А, В и С на одном и том же фоне равны соответственно: -0,30; -0,40 и -0,70 В. Изобразите вид полярограммы раствора, содержащего смесь этих веществ в сравнимых концентрациях.

16.Потенциалы полуволн веществ А, В и С на одном и том же фоне равны соответственно: -0,42; -0,75; -1,10 и -1,20 В. Изобразите вид полярограммы раствора, содержащего смесь этих веществ в сравнимых концентрациях.

17.Оцените соотношение высот волн для полярограмм, полученных для веществ А и В, если потенциалы полуволн их соответственно равны -0,65 и -0,95 В, молярные концентрации их близки, электродные процессы обратимы и число электронов соответственно равны 2 и 1.

18.В каком случае необходимо использовать термостатированные ячейки при полярографировании? Ответ поясните.

19.Полярографическим методом определяют вещества молекулярного типа. Нужен ли в этом случае фоновый (индифферентный) электролит и каково его назначение?

20.Полярографическим методом определяют примесь нитробензола в бензоле. Можно ли при определениях не вводить в полярографируемый раствор индифферентный электролит, а использовать в качестве фона матрицу объекта - бензол?

21.Часто проведению полярографических определений мешает растворенный кислород. Каким образом можно устранить его мешающее действие?

22.Почему при количественных полярографических определениях не используют прямые расчеты по уравнению Ильковича, а применяют различные способы градуировки аналитического сигнала?

23.В каких случаях при количественных полярографических определениях необходимо использовать способ стандартных добавок? Выведите уравнение для определений с применением способа стандартных добавок.

5

24.Какой параметр полярограммы используют в качестве аналитического сигнала при количественных определениях?

25.Каковы аналитические возможности и ограничения классической полярографии?

26.Какими приемами улучшается соотношение между полезным и фоновым сигналом в современных разновидностях вольтамперометрии

иполярографии?

27.Объясните принципы, лежащие в основе дифференциальной импульсной полярографии.

28.Какие принципы лежат в основе полярографии переменного тока (с прямоугольным и синусоидальным переменным напряжением)? Каковы возможности этих разновидностей?

29.На чем основано использование инверсионной вольтамперометрии? Какие электроды используют в качестве рабочих в этом методе? Каковы аналитические возможности инверсионной вольтамперометрии?

30.На чем основано амперометрическое титрование с одним поляризованным электродом?

31.Чем обусловлен выбор материала индикаторного электрода для амперометрического титрования?

32.Каким образом можно выбрать потенциал индикаторного электрода для проведения амперометрического титрования?

33.Приведите принципиальную схему установки для амперометрического титрования с твердым вращающимся индикаторным электродом.

34.Приведите вид возможных кривых амперометрического титрования (титруется только одно вещество) с использованием одного поляризованного электрода. Изобразите схемы вольтамперных кривых, соответствующие электрохимически активным компонентам.

35.Приведите вид кривых амперометрического титрования: а) по току (окисления или восстановления) определяемого вещества; б) по току титранта; в) по току продукта реакции; г) при электрохимической активности анализируемого вещества и титранта (однородной и разнородной электродной реакции).

6

36.Возможно ли раздельное (дифференцированное) амперометрическое титрование компонентов анализируемой смеси? Ответ аргументируйте.

37.При амперометрическом титровании веществ А и В титрантом С образуются труднорастворимые соединения, причем ПРАС ПР ВС. Начертите вид кривой амперометрического титрования смеси веществ А

иВ при потенциале индикаторного электрода равным Е1, используя приведенные на рисунке схемы вольтамперных кривых электроактивных компонентов.

Iк А

Ia

38. Выведите уравнение для количественных полярографических определений с использованием метода добавок (обозначения: V0 - объем пробы; Сст. - концентрация определяемого вещества в стандартном растворе; Vст. - объем стандарта; Cx - концентрация определяемого вещества в пробе; hx и hст. - высоты волн для пробы исследуемого раствора и после введения добавки).

1.2.ЗАДАНИЯ ДЛЯ ПРОГРАММИРОВАННОГО КОНТРОЛЯ

Вприведенных к заданиям ответах правильными могут быть несколько из них.

1. На фоне 1М NH3. H2O + 1M NH4Cl Cu(II) дает две волны. Первая соответствует восстановлению Cu(II) до Cu(I) (Е1/2 = - 0,24 В), а вторая соответствует восстановлению Cu(I) до металла ( Е1/2 = - 0,54 В ). На

7

2. В какой области потенциалов следует записывать полярограмму, если Е1/2 = - 0,65 В?

а) 0 - 0,65В; б) -0,4 -1,1В ; в) -0,6 2,0В; г) +0,4 -1,0В; д) -1,0 -1,5В.

3. На фоне 1 М NH3. H2O + 1 M NH4Cl Cd(II), Zn(II) и Mn(II) имеют следующие потенциалы полуволн: Е1/2 Cd(II) = - 0,81 В , E1/2 Zn(II)= - 1,33 В, E1/2 Mn(II) = - 1,54 В. Какие из приведенных ниже полярограмм, полученных с использованием этого фона, могут соответствовать раствору, содержащему все эти компоненты?

4. При полярографировании 9,5.10-4 М раствора хлорида свинца была получена следующая зависимость предельного тока от концентрации индиферентного (фонового) электролита:

5.В чем преимущества использования в полярографии метода стандартных добавок?

а) можно определять вещества, высота волны которых непропорциональна концентрации;

б) можно применять при анализе сложных объектов; в) позволяет использовать ртутный электрод в анодной области;

г) позволяет исключить влияние посторонних веществ на диффузионный ток определяемого вещества;

д) позволяет определять вещества, концентрация которых ниже, чем при использовании других методов.

6.Какими приемами можно уменьшить конденсаторный ток в классической полярографии?

а) увеличить температуру; б) фиксировать ток при достижении максимального размера капли ртути;

в) применять капилляры с малым периодом капания; г) подбором соответствующего фона; д) измененить рН полярографируемого раствора.

8

8. При полярографировании растворов, содержащих восстанавливающиеся анионы были сняты две кривые: одна в отсутствии фона и другая с использованием фона. Каким может быть соотношение предельных токов без фона ( I1 ) и при его наличии ( I2 ).

Pb(II), Cd(II) и Zn(II) соответственно равны: -0,40, -0,64 и –1,04 В. Какие из приведенных схем полярограмм, соответствуют раствору, содержащему смесь этих компонентов?

10.Какие электроды можно использовать в качестве индикаторных при амперометрическом титровании по току восстановления?

а) платиновый; б) водородный; в) ртутный; г) графитовый; д) золотой.

11.Какие электроды можно использовать в качестве индикаторных при амперометрическом титровании по току окисления титранта? а)ртутный; б)хлорсеребряный; в)графитовый; г)золотой; д)платиновый.

12.Какие электроды можно использовать в качестве индикаторных при амперометрическом титровании по току окисления определяемого компонента?

а) серебряный; б) графитовый; в) платиновый; г) водородный; д)золотой.

9

13. Какие электроды используют в качестве индикаторных, если титрант дает электродную реакцию восстановления?

а) золотой; б) водородный; в) ртутный; г) графитовый; д) платиновый.

10