Физико-химические методы анализа

I. Электровесовой анализ

1. Сколько г меди выделится за 50 мин при силе тока в 0,5А?

2. Сколько времени требуется для разложения 2,456 г ZnCl₂ при силе тока в 5 А?

3. Какой силы ток требуется для выделения 0,2345 г Zn в течение 70 мин?

4. Сколько времени потребуется для выделения 0,2 г Ni при силе тока в 0,45 А?

5. Сколько граммов никеля выделит на катоде ток силой в 3,85 А за 15 мин?

6. Сколько граммов сульфата кадмия разложится то­ком силой в 2,5 А за 12 мин?

7. Сколько граммов меди выделится при электролизе раствора медного купороса при силе тока в 0,2 А в течение 75 мин и при выходе по току 90%?

8. Какой силы ток надо пропустить через 0,1 н. раст­вор Вi(NО₃)₃, чтобы в течение 30 мин полностью выделить металл из 30 мл раствора, если выход по току составляет 100%?

9. Сколько граммов меди выделится на катоде при
электролизе раствора СuSO₄ за 16 мин 40 с током в 1,5 А?

10. Сколько времени нужно пропускать ток в 3 А через раствор АgNО₃, чтобы на катоде выделилось 1,0 г се­ребра?

11. Сколько граммов сульфата кадмия разложится то­ком силой в 4 А за 12 мин?

12. Сколько граммов меди выделится при электролизе раствора медного купороса при силе тока в 0,4 А в течение 55 мин и при выходе по току 100%?

13. Какой силы ток надо пропустить через 0,1 н. раст­вор Вi(NО₃)₃, чтобы в течение 30 мин полностью выделить металл из 20 мл раствора, если выход по току составляет 90%?

14. Сколько граммов меди выделится на катоде при
электролизе раствора СuSO₄ за 10 мин 40 с током в 1,5 А?

15. Сколько времени нужно пропускать ток в 3,5 А через раствор АgNО₃, чтобы на катоде выделилось 1,1 г се­ребра?

II. Колориметрия. Визуальные методы

1. Для работы по методу стандартных серий приготовлен стандартный раствор CuSO₄*5H₂O. Для этого 1,708 г соли растворили в 1000 мл воды. Из него при добавлении аммиака получили 10 окрашенных растворов, содержащих от 1,0 до 10,0 мл стандартного раствора в 20 мл воды. Затем 0,75 г исследуемого вещества растворили в 250 мл воды. После взаимодействия 10 мл этого раствора с аммиаком и разбавления до 20 мл интенсивность окраски его оказалась равной интенсивности окраски восьмого стандарта. Вычислить массовую долю меди в исследуемом веществе.

2. Ионы железа Fe³⁺ были обнаружены в растворе с роданидом аммония в колориметре погружения. Одинаковая интенсивность окраски достигнута при высоте слоя анализируемого раствора 27,9 мм и стандарта в 30,3 мм. Вычислить содержание ионов Fe³⁺ в растворе, если стандартный раствор содержит 100 мг/л железа.

3. Для определения содержания кобальта в ру­де обработали навеску в 3 г, полученный раствор перенесли в колбу емкостью 100,00 мл и разбавили водой до метки. 10,00 мл этого раствора перенесли в цилиндр, добавили раствор роданида аммония, ацетона, довели объем водой до 40 мл. Во второй цилиндр прилили раствор рода­нида аммония, ацетона и довели водой до объема 39 мл. Для достижения одинаковой интенсивности окраски во вто­рой цилиндр из микробюретки прибавили 0,9 мл стандартного раствора, содержащего 0,07 мг кобальта в 1 мл. Вы­числить массовую долю (в %) кобальта в руде.

4. Концентрация одного из сравниваемых растворов равна 0,002 мг/мл, а высота слоя 10 мм. При какой высоте слоя другого раствора, содержащего 0,0015 мг/мл этого ве­щества, окраска будет такой же, как у первого раствора?

5. Для приготовления серии стандартных растворов навеску нитрита натрия в 0,324 г растворили в мерной колбе емкостью 250 мл и раствор довели до метки. Из колбы при добавлении а-нафтиламина и сульфаниловой кислоты приготовлено десять окрашенных растворов, со­держащих от 0,5 до 5,00 мл раствора в 20,00 мл воды. 1,04 г нитрата натрия растворили в 500 мл воды, отобра­ли 10 мл и после соответствующей обработки разбавили во­дой до 20,00 мл. Интенсивность окраски этого раствора ока­залась равной интенсивности окраски шестого стандарта. Определить массовую долю (в %) нитрит-иона в нитрате натрия.

6. Раствор сульфата меди, полученный после обработки навески шлака в 1 г, перенесли в колбу емко­стью 50 мл, прибавили к нему раствор аммиака и разбавили водой до метки. Серию стандартов приготовили из раство­ров, содержащих 10, 20, 30, 40, 50мг/л ионов меди. При одинаковой толщине слоя интенсивность окраски анализируемого раствора совпала с окраской третьего стандартного раствора. Вычислить массовую долю (в %) меди в шлаке.

7. Для приготовления серии стандартов 50 мл 0,0150 н. раствора дихромата калия разбавили водой до 1 л и отобрали двадцать проб от 0,5 до 10 мл этого раствора с интервалом 0,5 мл. К ним добавили кислоту и дифенилкар-бамид, окрашенные растворы разбавили водой до 25,00 мл. Навеску стали в 0,200 г растворили, в смеси кислот раз­бавили раствор водой до 50,00 мл, отобрали 5 мл и после со­ответствующей обработки еще раз разбавили водой до 25,00 мл. Интенсивность окраски этого раствора оказалась сред­ней между интенсивностью окраски одиннадцатого и две­надцатого стандартов. Определить массовую долю (в %) хрома в стали.

8. 2,00 г стали, содержащей марганец, растворили в смеси кислот и после соответствующей обработки объем до­вел и водой до 1000 мл. Из этого раствора 50 мл перенесли в цилиндр для колориметрирования, прибавили к нему растворы серной кислоты, роданида калия, хлорида
олова (II) и довели объем раствора водой до 1000 мл. Во
второй цилиндр, куда внесли те же реактивы, объем раствора довели водой до 90 мл и прибавили к нему 3,0 мл стандартного раствора, содержащего 0,2 мг молибдена в 1 мл. Таким способом была достигнута одинаковая интенсивность окраски в обоих цилиндрах. Вычислить массовую долю
(в %) молибдена в стали.

9. Для приготовления серии стандартов 30,00 мл 0,0215 н. раствора перманганата калия разбавили водой до объема 1000 мл. Из полученного раствора отобрали 10 проб от 1 до 10 мм с интервалом в 1 мл и еще раз разбавили водой до 25,00 мл. Навеску стали в 1,000 г растворили в кислоте,
окислили персульфатом аммония и довели объем раствора водой до 200,00 мл. Интенсивность окраски этого раствора оказалась средней между интенсивностью окраски четвер­того и пятого стандартов. Определить массовую долю (в %) марганца в стали.

10. Ионы NH₄⁺ в воде обнаружены реактивом Несслера в колориметре погружения. Одинаковая интенсивность окраски оказалась при высоте слоя анализируемой воды в 38 делений и стандарта в 34. Вычислить содержание ионов NH₄⁺ в воде, если стандартный раствор содержат 4 мг/л
нитрата аммония NН₄NО₃.

11. Навеску сплава в 1,000 г растворили и после со­ответствующей обработки получили 300,00 мл раствора, содержащего марганец в виде НМnO₄. В качестве стандартного раствора использовали 0,0100 н. раствор перманганата калия (по реакции с щавелевой кислотой). Интенсив­ность окраски оказалась одинаковой при толщине слоя со­ответственно 5,00 и 8,49 см. Вычислить массовую долю (в %)" марганца в сплаве.

12. Навеску стали в 0,5 г, содержащую ванадий, пере­вели в раствор. Другой раствор приготовили из 0,5 г угле­родистой стали, не содержащей ванадия. Обработав растворы соответствующим способом, их поместили в цилиндры и добавили в каждый одинаковые количества фосфор­ной кислоты и пероксида водорода. После внесения в ци­линдр с раствором углеродистой стали 1,45 мл стандартного раствора, содержащего 0,1 мг V₂О₅ в 1 мл, в оба цилиндра добавили равные объемы воды. При этом была получена окраска одинаковой интенсивности. Вычислить массовую долю (в %) ванадия в стали.

13. Для работы по методу стандартных серий приготовлен стандартный раствор CuSO₄*5H₂O. Для этого 1,5 г соли растворили в 500 мл воды. Из него при добавлении аммиака получили 10 окрашенных растворов, содержащих от 1,0 до 10,0 мл стандартного раствора в 20 мл воды. Затем 1 г исследуемого вещества растворили в 250 мл воды. После взаимодействия 10 мл этого раствора с аммиаком и разбавления до 20 мл интенсивность окраски его оказалась равной интенсивности окраски восьмого стандарта. Вычислить массовую долю меди в исследуемом веществе.

14. Ионы железа Fe³⁺ были обнаружены в растворе с роданидом аммония в колориметре погружения. Одинаковая интенсивность окраски достигнута при высоте слоя анализируемого раствора 28 мм и стандарта в 30 мм. Вычислить содержание ионов Fe³⁺ в растворе, если стандартный раствор содержит 100 мг/л железа.

15. Для определения содержания кобальта в ру­де обработали навеску в 5 г, полученный раствор перенесли в колбу емкостью 100,00 мл и разбавили водой до метки. 20,00 мл этого раствора перенесли в цилиндр, добавили раствор роданида аммония, ацетона, довели объем водой до 40 мл. Во второй цилиндр прилили раствор рода­нида аммония, ацетона и довели водой до объема 39 мл. Для достижения одинаковой интенсивности окраски во вто­рой цилиндр из микробюретки прибавили 1,2 мл стандартного раствора, содержащего 0,07 мг кобальта в 1 мл. Вы­числить массовую долю (в %) кобальта в руде.

II. Фотоколориметрия и спектрофотометрия

1. На однолучевом фотоколориметре для па­дающего светового потока отсчет по шкале гальванометра был 100 делений. Для стандартного 0,002 м. раствора соеди­нения титана с хромотроповой кислотой отсчет по шкале гальванометра — 83,7 делений. Определить концентрацию титана в мкг/мл в растворе, если для него отсчет по шкале гальванометра равен 92,5 деления.

2. При фотометрическом определении ионов Fе³⁺ с сульфосалициловой кислотой стандартный раствор концентрации 2,0 мг/л имеет оптическую плотность 0,285, а раствор с концентрацией 4,00 мг/л — 0,56. Оптическая плотность исследуемого раствора равна 0,45. Рассчитать молярный коэффициент светопоглощения и концентрацию ионов Fе³⁺ (мг/л) в исследуемом растворе.

3. Определить концентрацию ионов меди (в мкг/мл) в растворе аммиаката меди, если для него отсчет по шкале гальванометра на однолучевом фотоколориметре равен 91,5 деления. Для стандартного 0,005 м. раствора комплек­са меди с избытком аммиака отсчет по шкале гальваномет­ра составляет 86,3 деления, а для падающего светового
потока — 100 делений.

4. При определении титана с хромотроповой кислотой в растворе, содержащем 0,52 мкг титана в 1 мл, в кювете с толщиной слоя 5 см было получено отклонение по шкале гальванометра 98 мкА. Для падающего светового потока отклонение по шкале гальванометра было 160 мкА. Опре­делить молярный коэффициент поглощения окрашенного соединения (на один атом титана приходится молекула хро­мотроповой кислоты).

5. Для определения ионов железа 100 мл воды после упаривания обработали о-фенантролином. При этом полу­чено 50 мл окрашенного раствора. Оптическая плотностьэтого раствора при толщине слоя 1 см оказалась равной 0,23. Определить содержание ионов железа в воде (мг/л),
если молярный коэффициент поглощения раствора составляет 1100.

6. Сколько ионов меди содержится в 1 л раствора, если оптическая плотность его при толщине слоя кювета 2 см равна 0,14? Молярный коэффициент поглощения рас­твора равен 4650.

7. Молярный коэффициент поглощения окрашенного комплекса никеля с а-бензоилдиоксимом при длине волны 406 нм равен 12 000. Определить минимальную концентрацию никеля (в мкг/мл), которая может быть определена фотометрически в кювете с толщиной слоя 5 см, если минимальный отсчет по шкале оптической плотности фотоколо­риметра 0,020.

8. Из навески образца медного сплава в 0,650 г после растворения и обработки аммиаком было получено 500 мл окрашенного раствора. Оптическая плотность его в кювете с толщиной слоя 2 см составляет 0,254. Определить массо­вую долю (в %) меди в сплаве, если молярный коэффициент
поглощения 423.

9. К 10 мл раствора соли железа (III) добавили ацетон, раствор роданида аммония и довели объем раствора водой до 100 мл. Раствор проколориметрирован в кювете на 2 см. Оптическая плотность окрашенного раствора 0,75. Молярный коэффициент поглощения при данной длине: волны (480 нм) равен 14000. Рассчитать концентрацию раствора (в мг/мл) соли железа (III).

10. Определить концентрацию ионов свинца в растворе (в мг/л) по следующим данным и условиям колориметриче­ского определения. При колориметрировании стандартного раствора 0,004 м. соединения свинца с дитизоном отклоне­ние по шкале гальванометра составило 74,8 мкА, для иссле­дуемого раствора в кювете такой же толщины —92,6 мкА,
а для падающего светового потока отсчет по шкале — 100 мкА.

11. Молярный коэффициент светопоглощения дитизоната меди (П) в тетрахлориде углерода при λ_эфф = 550 нм равен ε =4,52*10⁴. Какую массовую долю меди можно определить с дитизоном, если из навески образца сплава массой 1 г получают 25 мл раствора дитизоната в ССl₄ и измеряют минимальную оптическую плотность 0,02 в кювете l= 5см?

12. Относительная оптическая плотность раствора сульфосалицилатного комплекса железа(Ш) равна А_{отн. х} = 0,290 (I = 5 см). Вы­числить концентрацию (мг/мл) железа, если раствор сравнения со­держал 0,0576 мг Fе в 50,0 мл, а молярный коэффициент поглоще­ния сульфосалицилатного комплекса железа(Ш) равен 3000.

13. Для приготовления стандартного раствора циркония навеску ZгОС1₂*8Н₂О массой 0,3533 г растворили в 100,0 мл хлоро­водородной кислоты. В мерные колбы вместимостью 50,0 мл по­местили 1,00; 1,20; 1,50; 1,70; 2,00мл стандартного раствора, прибавили галлоцианин МС (цирконии) и довели до метки водой. Измерили оптические плотности относительно первого раствора. Получили величины А_отн для второго, третьего, четвертого и пя­того растворов соответственно: 0,100; 0,235; 0,330; 0,470.Навеску циркониевого сплава массой 0,1120 (г) растворили в 100,0 мл смеси кислот. В мерную колбу вместимостью 50,0 мл отобрали аликвоту 2,00 мл, добавили цирконии и довели до мет­ки. Измерили относительную оптическую плотность А_отн.х = 0,32, как при построении градуировочного графика. Вычислить массовую долю (%) циркония в сплаве.

14. Для построения градуировочного графика в координатах А_отн - с(Мn) в мерные колбы вместимостью 250,0 мл поместили 11,00; 12,00; 13,00; 14,00; 15,00мл стандартного раствора, со­держащего 1,25 мг/мл Мn, и окислили марганец до перманганата. Оптическую плотность измерили относительно раствора, содержащего 12,5 мг Мn в 250,0 мл, и получили:

V_ст, мл 11,0 12,0 13,0 14,0 15,0

А_отн 0,20 0,40 0,60 0,80 1,01

Навеску руды массой 0,5000 г растворили и раствор разбави­ли до 1000,0 мл. Марганец, содержащийся в 50,0 мл фильтрата, окислили до перманганата и раствор разбавили водой до 250,0 мл. Измерили относительную оптическую плотность, как при построении градуировочного графика. Вычислить массовую долю (%) марганца в образцах руды, если для них получены величины А_{отн, х} = 0,42.

15. Навеску стандартного алюминиевого сплава, содержащего 12,50% Si, массой 0,3000 г растворили в колбе вместимостью 500,0 мл. Для построения градуировочного графика в мерные колбы вместимостью 100,0 мл поместили 5,00; 5,20; 5,40; 5,60; 5,80; 6,00 мл этого раствора, добавили реактивы — растворы молибдатааммония и сульфата железа(II) и довели до метки. Измерили оптические плотности относительно первого раствора и получили:

V_ст, мл............... 5,20 5,40 5,60 5,80 6,00

А_отн 0,105 0,215 0,330 0,440 0,550

Навеску анализируемого сплава массой 0,2500 г растворили в колбе вместимостью 500,0 мл. Пробу 5,00 мл поместили в мер­ную колбу вместимостью 100,0 мл, добавили реактивы и измери­ли относительную оптическую плотность, как при построении градуировочного графика. Вычислить массовую долю (%) кремния в образцах если А_{отн, х} = 0,27.

III. Нефелометрия и турбидиметрия

1. Из навески Рb(С₂Н₃О₂)₂*3Н₂О массой 0,3260 г приготовили 100,0 мл раствора. В мерные колбы вместимостью 50,0 мл поместили по V (мл) полученного раствора, добавили к ним стабилизирующий коллоид и серную кислоту для образова­ния РЬSО₄, довели до метки дистиллированной водой и измерили кажущуюся оптическую плотность:

V, мл 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00

A_каж 0,65. 0,40 0,32 0,27 0,22

Пробу объемом 50,0 мл анализируемой воды разбавили до 200,0 мл и 10,00 мл полученного раствора обработали так же, как и стандартные растворы. Определить концентрацию (г/л) свинца в воде, если кажущаяся оптическая плотность составила 0,53.

2. Для определения сульфатов в хлорате натрия приготовили cерию эталонных растворов: в мерные колбы вместимостью 50,0 мл ввели V (мл) раствора Nа₂SО₄ (Т = 0,0739), а также реак­тивы, необходимые для получения суспензии ВаSО₄. Фототурбидиметрические измерения оптической плотности этих растворов дали результаты:

V, мл .............. 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0

A_каж............... 0,15 0,30 0,45 0,60 0,75

Из навески NaClO₃ массой 1,5250 г приготовили 25,0 мл раствора, 10 (мл) которого перенесли в мерную колбу вместимостью 50,0 мл, приготовили суспензию ВаSО₄ и измерили оптическую плотность. Определить массовую долю (%) сульфат-ионов в хлорате натрия если А=0,38.

3. Для построения градуировочного графика при фототурбидиметрическом определении гидрохлорида анабазина С₁₀Н₁₄N₂*НС1 (М = 198,694 г/моль) в мерные колбы вместимостью 25,0 мл ввели V (мл) водного раствора С₁₀Н₁₄N₂*НС1 с массовой долей 0,1% , этанол, фосфорновольфрамовую кислоту и воду до метки. Получен­ную суспензию фотометрировали и получили:

V, мл 0,20.... 0,25 0,30 0,50

А_kаж 0,43.... 0,54 0,66 1,09

Определить концентрацию (моль/л) гидрохлорида анабазина в растворе, если А=0,49, взяли 0,5 мл пробы, из которой в аналогичных условиях приготовлено 50,0 мл суспензии.

3. Для построения градуировочного графика при турбидиметрическом определении свинца в мерные колбы вместимостью
100,0 мл поместили V (мл) Рb(СН₃СОО)₂ [Т(Рb) = 0,0010] — ста­билизирующий коллоид и Н₂SО₄ для образования суспензии
РbSО₄, довели водой до метки, измерили оптические плотности
и получили следующие данные:

V, мл 5,0...... 10,0 15,0 20,0 25,0

А 0,13.... 0,26 0,40 0,52 0,65

Навеску анализируемого образца массой 8,5000 г растворили в мерной колбе вместимостью 100,0 мл. Из 10,00 мл этого раство­ра в мерной колбе вместимостью 50,0 мл приготовили суспензию РЬSО₄, оптическая плотность которой равна: 1) 0,45. Определить массовую долю (%) свинца в образце.

4. Из навески пирита массой 0,6090 г приготовили 250,0 мл
раствора, из 10,00 мл которого после соответствующей обработки
получили 100,0 мл суспензии ВаS0₄ с оптической плотностью
0,55. Во второй аналогичной пробе после добавления 20,00 мл
0,01 М раствора Н₂S0₄ оптическая плотность суспензии ВаSО₄
возросла до 0,85. Определить массовую долю (%) серы в пирите.

5. Для нефелометрического определения серы в каменном угле
использовали в качестве стандартного 0,01000 М Н₂S0₄. При этом
2,50 мл его разбавили до 1000,0 мл, из V(мл) полученного раствора
в колбе вместимостью 100,0 мл приготовили суспензии ВаSО₄ и
после доведения до метки измерили кажущуюся оптическую плотность. По полученным данным построили градуировочный график:

V, мл 20,00 15,00 12,00 8,00 4,00 2,00

А_kаж 0,210 0,330 0,420 0,600 0,800 0,920

Из навески каменного угля массой 1,832 (г) приготовили 100,0 мл раствора, 20,00 мл его поместили в мерную колбу вмес­тимостью 250,0 мл, приготовили суспензию ВаSО₄ и довели до метки.

Определить массовую долю (%) серы в каменном угле, если кажущаяся оптическая плотность составила0,69.

6. При определении NaCl в растворе гидроксида натрия при­готовили серию стандартных растворов. Для этого V (мл) раство­ра NaС1 (Т = 0,1000) перенесли в мерные колбы вместимостью 25,0 мл, добавили реактивы, необходимые для получения сус­пензии АgС1, измерили кажущиеся оптические плотности с по­мощью нефелометра и получили:

V, мл 0,3 0,5 0,8 1,5

А_каж 0,67 0,55 0,39 0,15

Навеску анализируемого раствора массой 21,74 г нейтрали­зовали HNO₃, перенесли в мерную колбу и приготовили 50,0 мл раствора, 2 мл которого использовали для приготовления 25,0 мл суспензии АgС1.

Определить массовую долю (%) NаС1 по если А_каж =0,48

7. При турбидиметрическом определении хлорид-иона для построения градуировочного графика в мерную колбу вместимо­стью 100,0 мл поместили 20,00 мл раствора КС1 (Т = 1,051). За­тем в мерных колбах вместимостью 50,0мл, содержащих Vмл) этого раствора, приготовили суспензии АgС1, довели водой до метки, измерили их оптические плотности:

V, мл 2,00..... 4,00 6,00 8,00

А 0,220 0,470 0,700 0,940

Пробу 15 мл анализируемого раствора разбавили до 100,0 мл, затем 5,00 мл этого раствора перенесли в колбу вмести­мостью 50,0 мл и приготовили в ней суспензию АgС1. Определить концентрацию (мг/л) хлорид-иона в анализируемом растворе, если оптическая плотность равна 0,38.

8. Для определения серебра в сплаве методом фототурбидиметрического титрования навеску анализируемого металла мас­сой 3,17 г растворили в кислоте и довели до 100,0 мл водой. В мерные колбы вместимостью 100,0 мл поместили по 10,00 мл этого раствора, 5 мл желатина, 5 мл 0,1 М НNО₃ и V (мл) раство­ра КС1 (Т = 0,0080). Оптическая плотность этих растворов составила:

V(КС1), мл.... 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00

А 0,120 0,330 0,560 0,670 0,680 0,670

Построить кривую титрования и определить массовую долю (%) серебра в сплаве.

10. Для определения хлорида в азотной кислоте методом нефелометрического титрования разбавили 100,0 мл исследуемой HNO₃ (р = 1,47 г/см³) до 250,0 мл водой. Для приготовления сус­пензии AgCl в мерные колбы вместимостью 50,0 мл поместили по 25,00 мл приготовленного раствора HNO₃, V (мл) 0,09815 М АgNO₃, 5 мл раствора желатина и воды до метки. Измерили ка­жущиеся оптические плотности и получили:

V, мл АgNO₃..... 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00

А_kаж 0,62 0,40 0,21 0,15 0,12

Построить кривую титрования и определить массовую долю (%) хлорид-иона в азотной кислоте.

11. Для определения сульфатов в хлорате натрия приготовили cерию эталонных растворов: в мерные колбы вместимостью 50,0 мл ввели V (мл) раствора Nа₂SО₄ (Т = 0,0739), а также реак­тивы, необходимые для получения суспензии ВаSО₄. Фототурбидиметрические измерения оптической плотности этих растворов дали результаты:

V, мл .............. 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0

A_каж............... 0,15 0,30 0,45 0,60 0,75

Из навески NaClO₃ массой 1,5250 г приготовили 25,0 мл раствора, 10 (мл) которого перенесли в мерную колбу вместимостью 50,0 мл, приготовили суспензию ВаSО₄ и измерили оптическую плотность. Определить массовую долю (%) сульфат-ионов в хлорате натрия если А=0,49.

12. Для построения градуировочного графика при фототурбидиметрическом определении гидрохлорида анабазина С₁₀Н₁₄N₂*НС1 (М = 198,694 г/моль) в мерные колбы вместимостью 25,0 мл ввели V (мл) водного раствора С₁₀Н₁₄N₂*НС1 с массовой долей 0,1% , этанол, фосфорновольфрамовую кислоту и воду до метки. Получен­ную суспензию фотометрировали и получили:

V, мл 0,20.... 0,25 0,30 0,50

А_kаж 0,43.... 0,54 0,66 1,09

Определить концентрацию (моль/л) гидрохлорида анабазина в растворе, если А=0,7, взяли 0,8 мл пробы, из которой в аналогичных условиях приготовлено 50,0 мл суспензии.

13. Для построения градуировочного графика при турбидиметрическом определении свинца в мерные колбы вместимостью
100,0 мл поместили V (мл) Рb(СН₃СОО)₂ [Т(Рb) = 0,0010] — ста­билизирующий коллоид и Н₂SО₄ для образования суспензии
РbSО₄, довели водой до метки, измерили оптические плотности
и получили следующие данные:

V, мл 5,0...... 10,0 15,0 20,0 25,0

А 0,13.... 0,26 0,40 0,52 0,65

Навеску анализируемого образца массой 8,5000 г растворили в мерной колбе вместимостью 100,0 мл. Из 10,00 мл этого раство­ра в мерной колбе вместимостью 50,0 мл приготовили суспензию РЬSО₄, оптическая плотность которой равна: 1) 0,2. Определить массовую долю (%) свинца в образце.

16. Для нефелометрического определения серы в каменном угле
использовали в качестве стандартного 0,01000 М Н₂S0₄. При этом
2,50 мл его разбавили до 1000,0 мл, из V(мл) полученного раствора
в колбе вместимостью 100,0 мл приготовили суспензии ВаSО₄ и
после доведения до метки измерили кажущуюся оптическую плотность. По полученным данным построили градуировочный график:

V, мл 20,00 15,00 12,00 8,00 4,00 2,00

А_kаж 0,210 0,330 0,420 0,600 0,800 0,920

Из навески каменного угля массой 3,348 (г) приготовили 100,0 мл раствора, 20,00 мл его поместили в мерную колбу вмес­тимостью 250,0 мл, приготовили суспензию ВаSО₄ и довели до метки.

Определить массовую долю (%) серы в каменном угле, если кажущаяся оптическая плотность составила0,46.

17. При определении NaCl в растворе гидроксида натрия при­готовили серию стандартных растворов. Для этого V (мл) раство­ра NaС1 (Т = 0,1000) перенесли в мерные колбы вместимостью 25,0 мл, добавили реактивы, необходимые для получения сус­пензии АgС1, измерили кажущиеся оптические плотности с по­мощью нефелометра и получили:

V, мл 0,3 0,5 0,8 1,5

А_каж 0,67 0,55 0,39 0,15

Навеску анализируемого раствора массой 21,74 г нейтрали­зовали HNO₃, перенесли в мерную колбу и приготовили 50,0 мл раствора, 5 мл которого использовали для приготовления 25,0 мл суспензии АgС1.

Определить массовую долю (%) NаС1 по если А_каж =0,30.

IV. Кондуктометрический анализ

1. Навеску органического соединения массой 1,021 мг подвергли пиролизу в условиях, когда находящаяся в веществе се­ра переходит в сероводород. Газообразные продукты распада после хроматографического отделения циана пропустили в кондуктометрическую ячейку, содержащую раствор нитрата ртути. Сопротив­ление раствора в ячейке в результате этого выросло на ΔR_x.

Таким же превращениям подвергли стандартные образцы, измерили величины ΔR и получили следующие данные:

m, мг 0,250 0,270 0,290 0,310

ΔR*10⁶, Ом......... 460 495 525 555

Вычислить массовую долю (%) серы в органическом соедине­нии, если ΔR_x= 550*10⁶ Ом.

2. Навеску NiSO₄*7Н₂О массой 0,1389 г растворили и раствор довели до метки в колбе вместимостью 50,00 мл. При высокочастотном титровании 10,00 мл полученного раствора трилоном Б (ЭДТА) получили следующие результаты:

V(ЭДТА), мл 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00

Показания прибора 61,0 51,5 42,0 32,0 31,5 40,0

Построить кривую титрования и вычислить титр трилона Б по никелю.

3. В навеске органического соединения массой 2,299г кислород количественно перевели в СО₂. Диоксид углерода растворили в электролитической ячейке, наполненной разбавленным раство­ром щелочи, и определили Δχ_х=300*10⁶, См— уменьшение электрической проводимости поглотительного раствора.

Таким же превращениям подвергли стандартные вещества, содержащие от 200 до 1000 мкг кислорода, и измерили соответ­ствующие величины Δχ. Результаты измерений представлены ниже:

m(O₂) в образце, мкг 200 400 600 800 1000

Δχ*10⁶, См 80 150 220 285 355

Построить градуировочный график и вычислить массовую долю кислорода в органическом соединении.

4. Навеску органического соединения массой 1,221г сожгли в токе кислорода. В газообразных продуктах пиролиза воду вы­морозили, а диоксид углерода пропустили в ячейку для измере­ния электрической проводимости, содержащую раствор Ва(ОН)₂.Сопротивление раствора в ячейке до и после опыта изменилось на ΔR=90*10⁶ Ом.

В аналогичных условиях сожгли стандартные вещества, со­держащие от 200 до 1000 мкг углерода, и также измерили для каждого образца значение ΔR. Результаты измерений представ­лены ниже:

m_С в образце, мкг 200 400 600 800 1000

ΔR*10⁶, Ом 80 150 220 285 355

Построить градуировочный график и вычислить массовую долю (%) углерода в органическом соединении.

5. Навеску органического соединения массой 1,315г подверг­ли пиролизу в условиях, когда находящаяся в веществе сера пе­реходит в сероводород. Газообразные продукты распада после хроматографического отделения циана пропустили в кондуктометрическую ячейку, содержащую раствор нитрата рту­ти. Сопротивление раствора в ячейке в результате этого возросло на ΔR=430*10⁶ Ом.

Таким же превращениям подвергли стандартные вещества с
известным содержанием серы в них и измерили соответствующие
величины ΔR. Результаты измерений приведены ниже:

m_С в образце, мг 0,24 0,26 0,28 0,30

ΔR*10⁶, Ом 450 480 510 540

Построить градуировочный график и вычислить массовую долю серы в органическом соединении.

6. При титровании 50 мл смеси NaOH и NH₃ 0,01М HCl получили следующие данные:

Построить кривую титрования и вычислить концентрацию (г/л) NaOH и NH₃ в исследуемом растворе.

7. Анализируемую смесь HCl и СН₃СООН поместили в мерную колбу вместимостью 50 мл и довели водой до метки. При титровании 10 мл раствора 0,1М NaOH (К=1,104) получили следующие результаты для трех вариантов смеси:

Построить кривую титрования и определить массу HCl и СН₃СООН (г/л) в исходном растворе.

8. Для определения концентрации HF используют зависимость удельной электрической проводимости χ от содержания кислоты в растворе:

с_HF, моль/л.......... 0,004 0,007 0,015 0,030 0,060 0,121 0,243

χ*10⁴, См/см 2,5 3,8 5,0 8,0 12,3 21,0 36,3

Построить градуировочный график в координатах lgχ – lgc_HF и определить концентрацию фтороводородной кислоты, если ее удельная электрическая проводимость равна 3,2*10⁴ См/см.

9. При титровании 50 мл хлороводородной кислоты раствором гидроксида натрия с=0,01М получили следующие данные:

Построить кривую титрования в координатах ω – V(NaOH). Определить точку эквивалентности. Рассчитать молярную концентрацию хлороводородной кислоты.

10. При титровании 50 мл хлороводородной кислоты раствором гидроксида натрия с=0,6230 М получили следующие данные:

Построить кривую титрования в координатах ω – V(NaOH). Определить точку эквивалентности. Рассчитать молярную концентрацию хлороводородной кислоты.

11. При титровании 50 мл смеси NaOH и NH₃ 0,01М HCl получили следующие данные:

Построить кривую титрования и вычислить концентрацию (г/л) NaOH и NH₃ в исследуемом растворе.

12. Анализируемую смесь HCl и СН₃СООН поместили в мерную колбу вместимостью 50 мл и довели водой до метки. При титровании 10 мл раствора 0,1М NaOH (К=1,104) получили следующие результаты:

Построить кривую титрования и определить массу HCl и СН₃СООН (г/л) в исходном растворе.

13. При высокочастотном титровании раствора BaCl₂ 0,1 М раствором серной кислоты получили следующие результаты:

V(H₂SO₄), мл 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0

Показание прибора 62,0 48,0 29,5 22,0 19,1

Построить кривую титрования и определить массу хлорида бария (г) в исследуемом растворе.

14. Навеску NiSO₄*7H₂O массой 0,1406 г растворили и раствор довели до метки в мерной колбе вместимостью 5о мл. При высокочастотном титровании 10 мл полученного раствора трилоном Б получили следующие результаты:

Построить кривую титрованияи вычислить титр трилона Б по никелю.

15. Навеску технического фенола массой 0,2012 г перенесли в колбу вместимостью 50 мл, растворили и довели водой до метки. При высокочастотном титровании 10 мл раствора 0,05М раствора NaOH (К=1,413) получили следующие результаты:

Определить массовую дол фенола в образце.

V. Потенциометрические методы анализа

1. В стандартных растворах NaF были измерены электродные потенциалы фторидселективного электрода относительно хлорсеребряного электрода и получены следующие данные:

α_F-, моль/л 1*10^-1 1*10^-2 1*10^-3 1*10^-4 1*10^-5

Е, мВ 100 140 190 230 275

Исследуемый раствор, содержащий фторид-ион, объемом 10 мл разбавили водой до 50 мл и измерили электродный потенциал фторидселективного электрода в полученном растворе: Е_х=210мВ. Определить активность (моль/л) фторид-иона в исследуемом растворе.

2. Навеску установочного вещества Nа₂СO₃ массой 0,2792 г растворили в мерной колбе вместимостью 50,00 мл и до­вели раствор до метки ледяной уксусной кислотой. При потенциометрическом титровании 5,00 мл полученного раствора хлорной кислотой в безводной уксусной кислоте были найдены следую­щие результаты:

V(НС1О₄), мл 3,6 3,8 4,0 4,2 4,4 4,6 4,8 5,0 5,2 5,4
Е, мВ 431 439 450 465 490 523 550 566 573 576

Вычислить молярную концентрацию эквивалента HClO₄.

3. Навеску смеси аланина (М = 89,09 г/моль) и фенилаланина (М = 165,2 г/моль) массой 0,4101 г растворили и раствор довели до метки ледяной уксусной кислотой в мерной колбе вместимостью 50,00 мл. При титровании аликвоты объ­емом 5,00 мл 0,1 М НС1О₄ (К = 0,992) в безводной уксусной кис­лоте получили следующие результаты:

V(НС1О₄), мл. 3,0 3,2 3,4 3,6 3,8 4,0 4,2 4,4

Е, мВ 432 444 466 580 624 640 650 655

Вычислить массовые доли компонентов смеси.

4. Вычислить рН раствора электрохимической цепи: Водородный электрод | СН₃СООН|| 0,1 М KCl, Hg₂Cl₂|Hg при t=30^oC и ЭДС=0.498В.

5. Вычислить рН раствора электрохимической цепи: Водородный электрод | НСООН|| 0,1 М KCl, АgCl|Аg при t=20^oC и ЭДС=0.006В.

6. В стандартных растворах соли калия с концентрацией с_К+ были измерены электродные потенциалы калийселективного электрода и получены следующие данные:

с_К+,моль/л 1*10^-1 1*10^-2 1*10^-3 1*10^-4

Е, мВ 100 46,0 -7,00 -60,0

По этим данным построили градуировочный график в координатах Е - р с_К+.

Навеску образца массой 0,2 г, содержащего калий, растворили в воде и объем довели да 100 мл. Затем измерили электродный потенциал Е_х = 60,0мВ в полученном растворе. Вычислить массовую долю калия в образце.

7. Анализируемый раствор соляной кислоты разбавили в мерной колбе до 100 мл и аликвоту объемом 20 мл оттитровали потенциометрически 0,1 М раствором гидроксида натрия. Построить кривые титрования в координтах рН- V и ΔрН/ΔV – V и определить массу (мг) соляной кислоты по следующим данным:

V(NaOH), мл 1,50 1,80 1,90 1,95 1,98 2,00 2,02 2,05 2,10

рН 2,64 3,05 3,36 3,64 4,05 6,98 9,95 10,53 10,65

8. Анализируемый раствор соляной кислоты разбавили в мерной колбе до 100 мл и аликвоту объемом 20 мл оттитровали потенциометрически 0,1 М раствором гидроксида натрия. Построить кривые титрования в координтах рН- V и ΔрН/ΔV – V и определить массу (мг) соляной кислоты по следующим данным:

V(NaOH), мл 1,30 1,50 1,60 1,65 1,68 1,70 1,72 1,74 1,80

рН 1,78 3,03 3,34 3,64 4,03 6,98 9,96 10,36 10,66

9. Навеску лекарственного препарата массой 0,126 г, содержащего амидопирин (М=231,3 г/моль) и индифферентные примеси, растворили в безводной уксусной кислоте, добавили дихлорэтан и оттитровали 0,1 М (К=0,9109) HClO₄ в ледяной уксусной кислоте.

Вычислить массовую долю основного вещества в препарате по следующим данным потенциометрического титрования:

V(HClO₄), мл 3,80 4,00 4,20 4,40 4,60 4,80 5,00 5,20

Е, мВ 355 360 382 523 579 597 611 620 Положение точки эквивалентности определить по методу Грана.

10. Навеску лекарственного препарата массой 0,1256 г, содержащего амидопирин (М=231,3 г/моль) и индифферентные примеси, растворили в безводной уксусной кислоте, добавили дихлорэтан и оттитровали 0,1 М (К=0,9109) HClO₄ в ледяной уксусной кислоте.

Вычислить массовую долю основного вещества в препарате по следующим данным потенциометрического титрования:

V(HClO₄), мл 3,80 4,00 4,20 4,40 4,60 4,80 5,00

Е, мВ 344 357 381 516 587 604 617 Положение точки эквивалентности определить по методу Грана.

11. Навеску серебряного сплава массой 2,157 г растворили после соответствующей обработки довели объем раствора до 100 мл.

Построить кривые потенциометрического титрования в координатах Е – V и ΔЕ/ΔV – V и определить массовую долю серебра в сплаве, если при титровании 25 мл приготовленного раствора 0,12 М NaCl получили:

12. Навеску смеси аланина массой 0,39,53 г (М=89,09 г/моль) и фенилаланина (М=165,2г/моль) растворили и раствор довели до метки ледяной уксусной кислотой в мерной колбе вместимостью 50 мл. При титровании аликвоты объемом 5,0 мл 0,1 М HClO₄ (К=0,828) в безводной уксусной кислоте получили следующие результаты:

V(HClO₄), мл 3,00 3,20 3,40 3,60 3,80 4,00 4,20

Е, мВ 432 444 466 580 624 640 650

Вычислить массовую долю компонентов в смеси.

13. Навеску образца массой 2,040 г растворили и таллий(I) оттитровали потенциометрически 0,1000 н. KBrO₃ (f_экв = ¹/₆) в солянокислой среде:

BrO₃^- + 3Tl⁺ + 6H⁺ = Br^- + 3Tl³⁺ + 3H₂O

Построить кривые титрования в координатах Е — V и ΔЕ/ΔV – V ивычислить массовую долю (%) таллия в сплаве по сле­дующим данным:

V(КВrО₃), мл. 2,00 10,00 17,00 18,80 19,00 19,20 21,00

Е, мВ 1250 1280 1310 1340 1410 1430 1450

14. Навеску гидрофталата калия КНС₈Н₄О₄ массой 0,3996г растворили в мерной колбе вместимостью 50,00 мл и довели раствор до метки ледяной уксусной кислотой. При потенциометрическом титровании 5,00 мл полученного раствора хлорной кислотой в безводной уксусной кислоте получили следующие результаты:

V(HClO₄), мл 1,20 1,40 1,60 1,80 2,00 2,20 2,40 2,60

Е, мВ 383 389 398 420 509 547 562 568

Построить кривые потенциометрического титрования в коор­динатах Е — V и ΔЕ/ΔV — V и вычислить молярную концентрацию эквивалента раствора хлорной кислоты по гидрофталату ка­лия.

15. Навеску пролина массой 0,0480 г (М = 115,13 г/моль) марки «ч.» растворили в ледяной уксусной кислоте и оттитровали 0,1 М (К = 1,035) НС1О₄ в безводной СН₃СООН. Результаты по­тенциометрического титрования приведены ниже:

V(НClO₄),мл 3,00 3,20 3,40 3,60 3,80 4,00 4,20 4,40
Е, мВ 136 145 157 176 279 325 339 345

Построить кривые титрования и вычислить массовую долю (%) основного вещества в образце.

VI. Хроматография

1. Ширина основания хроматографического пика (μ) метанола составляет 16 мм. Расстояние на хроматограмме от момента введения пробы до середины пика метанола (l) составляет 8 см. вычислить число теоретических тарелок данной колонки.

2. Через колонку, содержащую 5,0 г катионита, пропустили 250,0 мл 0,050 М ZnSО₄. Вытекающий из колонки раствор собирали порциями по 50,0 мл, в каждой порции опреде­ляли содержание ионов цинка и получили следующие значения концентрации (моль/л): 1 — 0,008; 2 — 0,029; 3 — 0,038; 4 — 0,050; 5 — 0,050.

Определить полную динамическую емкость (ммоль/г) кати­онита.

3. Ширина основания хроматографического пика этанола со­ставляет 20 мм. Число теоретических тарелок для этанола наданной колонке равно 2000. Скорость движения диаграммной ленты самописца 1200 мм/ч. Вычислить время удерживания этанола.

4. Ширина основания хроматографического пика азота составляет 12 мм. Расстояние на хроматограмме от момента введе­ния пробы до середины пика азота составляет 14 см. Вычислить число теоретических тарелок в данной колонке.

5. Для определения углеродсодержащих примесей в сере на­веску серы массой 10 г обработали кислородом при 800 °С, полу­ченную СО₂ пропустили через хроматографическую колонку и определили площадь пика S_х=866 мм² на хроматограмме.

На основе результатов анализа стандартных растворов рассчи­тали градуировочный коэффициент К(CO₂) = 1,01 • 10^-6 моль/мм².

Определить массовую долю (%) углерода в сере.

6. К 50 мл 0,05 н. Cd(NO₃)₂ прибавили 3 г катионита в Н⁺-форме. После установления равновесия концентрация уменьшилась до 0.003 моль/л. Определить статическую обменную емкость (ммоль/г) кати­она.

7. К 75 мл 0,05 н. Ni(NO₃)₂ прибавили 5 г катионита в Н⁺-форме. После установления равновесия концентрация уменьшилась до 0.008 моль/л. Определить статическую обменную емкость (ммоль/г) кати­она.

8. Какая масса кобальта останется в растворе, если через ко­лонку, заполненную 5 г катионита, пропустили 200 мл раствора СоSО₄ с концентрацией с_нач=0,05 моль/л. Полная динамическая емкость в ус­ловиях разделения равна 1,6 ммоль/г [молярная масса эквива­лента равна М(¹/₂Со²⁺)].

9. Через колонку, заполненную катионитом массой 10 г, пропустили 250,0 мл 0,08 М СиSО₄. Выходящие из колонки пор­ции раствора по 50,0 мл титровали 0,1 н. раствором тиосульфата натрия (f_экв = 1) и получили следующие результаты:

Порция раствора 1 2 3 4 5

Расход Na₂S₂O₃ на титрование, мл 0 12,0 25,0 39,2 39,2

Вычислить динамическую емкость (ммоль/г) катионита по меди, если молярная масса эквивалента составляет М(¹/₂Сu²⁺).

10.Для определения концентрации электролита KNO₃ 10,00 мл раствора поместили в мерную колбу вместимостью 100,0 мл, до­вели водой до метки; 10,00 мл раствора пропустили через колон­ку с катионитом в Н⁺-форме. Элюат и промывные воды собрали в стакан и оттитровали потенциометрически на автотитраторе 0,1000 М раствором NаОН, затратив 1,98 мл раствора титранта. Рассчитать концентрацию KNO₃ (г/ л).

11.Для определения концентрации электролита CuSO₄ 10,00 мл раствора поместили в мерную колбу вместимостью 100,0 мл, до­вели водой до метки; 10,00 мл раствора пропустили через колон­ку с катионитом в Н⁺-форме. Элюат и промывные воды собрали в стакан и оттитровали потенциометрически на автотитраторе 0,1000 М раствором NаОН, затратив 1,67 мл раствора титранта. Рассчитать концентрацию CuSO₄ (г/ л).

12.Для определения SО₃ в цементе навеску цемента массой 1,0г растворили, отфильтровали и раствор пропустили через хроматографическую колонку, содержащую катионит в Н⁺-форме. Элюат и промывные воды собрали в мерную колбу вмести­мостью 100,0 мл, довели водой до метки. 25,00 мл полученного раствора оттитровали потенциометрически на автотитраторе 0,1000 М раствором NаОН, затратив 1,56 мл раствора титранта. Определить массовую долю SО₃ в цементе.

13.Для определения содержания Си(II) в присутствии Fе(III) медь предварительно отделили на катионите в Н⁺-форме. В хро­матографическую колонку внесли 5,00 мл исследуемого раство­ра. Для извлечения меди промыли колонку 0,5 М раствором НС1 и поместили раствор в мерную колбу вместимостью 250,0 мл. Отобрали 25,00 мл полученного раствора и внесли в мерную кол­бу вместимостью 50,0 мл, добавили 15 мл 25% -го NН₃, довели во­дой до метки и измерили оптическую плотность.

Для построения градуировочного графика в мерные колбы вместимостью 50,0мл поместили 2,0; 5,0; 10,0; 15,0мл СuSО₄ [Т(Сu) = 1 • 10^-3 г/мл], добавили 15 мл 25% -го NН₃, довели водой до метки и измерили оптическую плотность стандартных раство­ров:

V, мл 2,0...... 5,0 10,0 15,0

А_ст 0,05.... 0,15 0,30 0,45

Определить концентрацию (мг/мл) меди в анализируемом растворе, если А_х = 0,36.

14.Разбавленный раствор меди концентрировали, пропуская 250,0 мл этого раствора через хроматографическую колонку с ка-тионитом в Н⁺-форме, промыли колонку хлороводородной кисло­той и раствор довели до метки водой в мерной колбе вместимостью 100,0 мл. Отобрали 20,00 мл раствора в мерную колбу вмести­мостью 50,0 мл, добавили 15 мл 25% -го NН₃, довели до метки во­дой и измерили оптическую плотность А_х = 0,48 при λ = 590 нм и l = 2 см.

При тех же условиях измерили оптическую плотность А_ст стан­дартного раствора, содержащего 2 мг/мл Сu, поместили 10,00 мл раствора в мерную колбу вместимостью 50,0 мл, добавили 15 мл 25%-го NН₃, довели до метки водой и получили А_ст = 0,56. Определить массу меди в исследуемом растворе.

15.При определении адипиновой кислоты в продукте гидро-карбоксилирования бутадиена методом бумажной хроматогра­фии полученные пятна, проявленные метиловым красным, выре­зали, высушили и взвесили. Для стандартных смесей с различ­ным содержанием адипиновой кислоты получили данные:

Масса кислоты, мг 5 10 15 20

Масса бумаги с пятном, мг 61 106 146 186

Навеску анализируемого образца 100 мг растворили в 10 мл воды и порции полученного раствора по 0,05 мл хроматографировали. Масса полученных пятен составила 85 мг.

Определить массовую долю (%) адипиновой кислоты в анали­зируемом продукте.

Теоретические вопросы.

Коллоквиум 1.