Задачи по химии

Технический анализ.

1.ОВР, их значение для аналитической практики. Привести примеры.

В ОВР электроны от одних атомов, молекул или ионов переходят к другим. Процесс отдачи электронов – окисление. При окислении степень окисления повышается.

Fe²⁺-e→Fe²⁺

S^2—2e→S⁰

H₂⁰-2e→2H⁺

Процесс присоединения электронов – восстановление. При восстановлении степень окисления понижается.

Cr⁶⁺+3e→Cr³⁺

S⁰+2e→S^2-

I₂⁰+2e→2I^-

Атомы или ионы, которые в данной реакции присоединяют эл-ны являются окислителями, а которые отдают –восстановителями.

9.Измерение восст-ля (сульфита натрия) методом обратного титрования в йодометрии. Написать уравнения реакций и расчётные формулы.

Лучшие результаты получаются методом обратного титрования. Анализируемый р-р обрабатывают избыточным кол-вом точно отмеренного р-ра иода. А его избыток оттитровывают р-ром тиосульфата. Начинают титровать без индикатора (крахмал не доб.) титруют до бледно жёлтого окрашивания р-ра. Затем добавляют крахмал и титруют до исчезновения синей окраски. Крахмал добавляют тогда, когда иода в р-ре останется мало (бледно-жёлтый р-р). Крахмал адсорбирует иод и адсорбированный иод медленно реагирует с Na₂SO₃, что приводит к погрешности анализа – завышенный результат.

Химизм: I₂+Na₂S₂O₃→2NaI+Na₂S₄O₆ ; Na2SO3+I₂+H₂O→Na₂SO₄+2HI

Расчёт: m(Na₂SO₃)=[С(1/zI₂)*V(I₂)-C(1/z Na₂S₂O₃)*V(Na₂S₂O₃)]* M (1/z Na₂SO₃)

m(Na₂SO₃)=V(р-ра)*C(1/z Na₂SO₃)*M(1/z Na₂SO₃)-расчёт массы навески.

2.Гравиметрический метод анализа. Требование к осадку. Недостатки метода, последовательность операций в гравиметрии и типы гравиметрических измерений.

ГМА основан на точном измерении массы определяемого компонента пробы, выделенного либо в элементарном виде, либо в виде соединения определённого состава.

Точность взвешивания ± 0,0002 г. В ГМА надо обращать внимание на св-ва и условия образования осадка.

Требования к осадку:

·      Осадок должен быть практически нерастворимым, Пр<10^-8.

·      Полученный после высушивания и прокаливания осадок должен соответствовать точно химической формуле.

·      Осадок должен хорошо отделяться фильтрованием.

·      Осадок легко и полностью должен переходить в весовую форму.

Недостатки метода: большая трата времени, труда, реактивов. В ГМА нельзя измерить малые количества вещества < 0,0002 г.

Последовательность операций в ГМА:

·      Подготовка вещ-ва к анализу (отбор средней пробы или очистка вещ-ва).

·      Взятие массы навески.

·      Растворение.

·      Осаждение труднорастворимых соединений.

·      Фильтрование осадка.

·      Промывание осадка.

·      Высушивание осадка.

·      Прокаливание осадка.

·      Взвешивание. Расчёт результатов анализа.

Типы гравиметрических измерений.

2 группы анализов:

1.     метод отгонки (прямая и косвенная);

2.     метод осаждения.

Метод прямой отгонки.

Для компонентов, которые можно выделить в чистом виде и взвесить. Определяют золу в топливе, не растворившийся остаток в рудах, сплавах.

ω%(золы, м.ост.)=m(золы, м.ост.)*100/m(нав.).

Этим же методом можно измерять и газы:

ω%(СО₂)=m(СО₂)*100/m(нав.).

Для измерения массы влаги и летучих веществ. Берут точную навеску анализируемого вещ-ва, высушивают в сушильном шкафу. Летучие вещ-ва определяют путём прокаливания в муфельной печи, при высокой температуре.

ω%(влаги летучих)=m(в.л.)*100/m(нав.)

ω%(в.л.)=(А-В)*100/m(нав.), где

А – масса исходной пробы, В – масса после высушивания или прокаливания.

Метод осаждения. Измеряемое вещ-во переводят в трудно растворимое соединение, образовавшийся осадок подвергают всем гравиметрическим операциям. Применяют когда измеряемое вещ-во не может быть выделено в чистом виде.

ω%(в-ва)=m(в.ф.)*F*100/m(нав.),

m(в.ф.)-взвешивают для получения окончательного результата анализа;

F-фактор пересчёта – отношение молекулярной массы опред.эл-та к молекулярной массе весовой формы.

3.Сущность титриметрического метода анализа, сравнение его с гравиметрическим. Требования, предъявляемые к титриметрическим реакциям. Классификация титриметрических методов анализа.

ТА основан на точном измерении объёма стандартного раствора или титранта, затраченного на реакцию с измеряемым компонентом пробы.

Ст.р-р помещают в бюретку, добавляют по каплям пробу. Этот процесс называется титрованием. Добавление производится до тех пор, пока ст.р-р не вступит полностью в реакцию с измеряемым компонентом. Момент окончания реакции называется эквивалентной точкой.

Сходство: оба метода основаны на законах эквивалентов, т.е. в-ва вступают в реакцию строго в эквивалентных кол-вах.

Преимущества: скорость выполнения операций, относительная простота, достаточная точность получаемых результатов.

Разница: в ГМА используются только ре-ции осаждения, а в ТМА различные ре-ции (нейтрализации, ОВР, осаждение, комплексообразования).

ГМА более точный ±0,0002г, а ТМА 0,04-0,1%. Длительность во времени, кропотливые операции, а ТМА быстрый. В ГМА берётся избыток осадителя, в ТМА строго в эквивалентных соотношениях.

Требования:

·      Должна протекать быстро.

·      Должна быть необратимой.

·      Для всякой реакции необходим метод установления точки эквивалентности.

·      Концентрация титранта должна быть известна с точностью и не должна меняться.

Классификация ТМА:

1.     метод (нейтрализации) кислотно-основного титрования, в основе лежит р-я взаимодействия Н⁺+ОН^-↔Н₂О;

2.     метод окислительно-восстановительного титрования (редоксиметрия). Они основаны на ОВР, которые протекают между рабочим раствором и измеряемым вещ – вом.

·      Пермангонатометрия KMnO₄;

·      Йодометрия I₂,Na₂S₂O₃*5Н₂О – тиосульфат натрия;

·      Хроматометрия K₂Cr₂O₇.

3.     методы окисления основаны на р-ях образования труднорастворимых соединений:

·      аргентометрия AgNO₃;

·      роданометрия NH₄SCN.

4.     Метод комплексообразования даёт возможность определить целый ряд катионов и анионов. Тирлонометрический метод анализа.

4.Стандартные растворы. Приготовление стандартных растворов из точной навески (с приготовленным титром) и из приблизительной навески (с установленным титром). Установление молярной концентрации эквивалента растворов по исходным вещ-вам. Приготовление ст.р-ра из фиксала.

СР – растворы с точной концентрацией, применяемые в анализе. Они могут быть двух видов по способу приготовления:

1.     из точной навески, с приготовленным титром.

2.     из приблизительной навески, с установленным титром.

Р-ры с приготовленным титром из исходного вещества, которое должно отвечать требованиям:

1.     должно быть химически чистым, т.е. не содержать примесей.

2.     состав в-ва должен строго соответствовать формуле.

3.     в-во должно быть устойчивым и в тв. виде, и в р-ре.

4.     желательно возможна большая величина молярной массы, что позволяет увеличить точность установления концентрации.

Необходимо рассчитать массу навески: m(нав.)=V(р-ра)*С(1/z Х)*М(1/z Х)

Р-ры с приготовленным титром (массов.конц.) применяются для установки концентрации растворов, приготовленных не из исходных в-в.

Р-ры с установленным титром готовят из в-в не отвечающих требованиям предъявляемым к исходному в-ву.

В начале нужно рассчитать навеску, необходимую для приготовления р-ра. Взвешивают на технических весах. Требуемый объём нужно измерить цилиндром или измерительным стаканом, а затем установить точную молярную концентрацию эквивалента и массовую конц-ю полученного раствора по исходному в-ву.

В объёмном анализе существует правило: объём двух в-в или р-ров нацело реагирующих между собой обратно пропорциональны молярным конц-ям эквивалента этих р-ров V₁/V₂=С₂(1/z)/С₁(1/z) или С₁V₁=С₂V₂.

Ρ(х)=С(1/z Х)*М(1/zХ)/1000=1г/мл.

Приготовление ст.р-ра из фиксанала, представляющего собой сухое вещество или раствор в количестве, необходимом для приготовления 1 л раствора определённой концентрации (фиксаналы выпускаются промышленностью в форме запаянных стеклянных ампул).

5.Точка эквивалентности и конечная точка титрования. Методы установления точки эквивалентности. Метод отдельных навесок и метод пипетирования.

Момент, когда заканчивают титрование, называют точкой конца титрования.

Способы:

1.     Т.Э.определяют с помощью индикаторов в-в, которые изменяют окраску вблизи точки экв-ти. Различают индикаторы внутренние (Ф-Ф, лакмус, метилоранж.) они вносятся в анализируемый р-р; внешние (в р-р не вносят, а наносят на капельную углублённую фарфоровую пластинку или на фильтровальную бумагу).

2.     Без индикатора. Например, в методе пермангонатометрии в качестве ст.р-ра применяют КМnО₄, он окрашен и от последней его капли весь анализируемый р-р изменяет окраску до бледно розовой.