Книга
← К списку книгЗагрузка разделов…
активнаАктивные записи участвуют в каталоге и синках. Неактивная книга скрыта, но не удалена из базы.
Книга
ПРЕДИСЛОВИЕ
Курсы физико-химических методов анализа включены в учебные планы многих учебных заведений. Однако в многочисленных учебниках и практических руководствах задачам уделено недостаточное внимание. Авторы настоящего учебного пособия задались целью восполнить этот пробел и подобрать задачи по основным методам физико-химического анализа и методам разделения веществ.
В последнее время в практику обучения в высшей школе вводят методы программированного обучения, поэтому почти в каждую главу включены задания для программированного опроса.
Большинство глав состоит из следующих параграфов.
Примеры решения задач.
Многовариантные задачи. В этот раздел включены задачи на элементарные однотипные расчеты по определенной формуле или закону, 6
Задачи. В этом разделе даны задачи трех типов: А, Б, В. Задачи типа А предназначены главным образом для учащихся техникумов и лаборантов заводских лабораторий. Задачи типа Б сложнее, они рекомендуются для студентов университетов и институтов. Наконец, задачи типа. В, для решения которых необходимо использовать литературные или справочные данные, рассчитаны на наиболее подготовленных учащихся, желающих специализироваться в области физико-химических методов анализа. В некоторых задачах типа Б и В используют физико-химические методы для определения констант — произведений растворимости, констант комплексообразования и других.
Задания для программированного опроса. В каждое задание включено 10 вопросов, посвященных одному или нескольким методам. На каждый вопрос дается четыре ответа, из которых один правильный или наиболее полный.
В некоторых случаях в целях апробирования мы привели задания для программированного обучения.
Чтобы научить студентов пользоваться справочной литературой, авторы сочли целесообразным в ряде задач, отмеченных одной звездочкой, не приводить некоторых сведений (плотности растворов, окислительно-восстановительные потенциалы,
электропроводности и др.). В качестве основного справочника рекомендуется семитомное издание «Справочника химика», использование данных из других справочников может привести к некоторым отклонениям в ответах. В тех случаях, когда требуется использовать другие справочники, это оговаривается в указаниях к данной задаче.
Для сложных задач, отмеченных двумя звездочками, главным образом типов Б и В, в конце книги даны указания на ход решения задачи. Понятно, что не следует сразу обращаться к этим указаниям.
В конце книги приведен перечень литературы, рекомендуемой для изучения или повторения теоретических основ отдельных физико-химических методов.
Авторы выражают глубокую признательность рецензентам задачника — заслуженному деятелю науки и техники Тат. АССР доктору химических наук профессору К. Н. Мочалову и доктору химических наук профессору Ю. А. Клячко за ценные указания и советы, способствовавшие улучшению книги.
Задачник является первой попыткой составления такого пособия, и авторы с благодарностью примут замечания и предложения, которые помогут улучшить книгу.
Авторы
Глава I
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКАРЕЗУЛЬТАТОВ АНАЛИЗА
Для обработки результатов анализа применяют либо метод статистической обработки, либо метод приближенных вычислений. Первый метод используют в примерах 1 и 2, многовариантной задаче 1 и задачах 1—4, 13, 14, 22—25, второй метод используют в остальных задачах.
Краткие теоретические сведения по математической обработке результатов анализа изложены в книге «Физико-химические методы анализа», практическое руководство, под редакцией В. Б. Алесков- ского и К. Б. Яцимирского, Изд. «Химия», 1971, в учебнике «Физико-химические методы анализа» Ю. С. Ляликова, издание четвертое, Изд. «Химия», 1964. Более полные сведения можно получить в книгах, приведенных в списке литературы в конце задачника.
Принятые обозначения
Статистические методы
Среднее арифметическое значение измеренных величин
п
Число измерений п.
Генеральная дисперсия при бесконечно большом числе из-
$=ОО
2 К- - «у i=i
Выборочная дисперсия для ограниченного числа пзмерс- i=n
ний S2 = -—1:.
п — 1
Стандартное отклонение отдельного измерения S = t^S2.
Стандартное отклонение от среднего арифметического
S х '
Доверительная вероятность а.
Коэффициент нормированных отклонений (коэффициент
Стьюдента) tQ_ %.
Число степеней свободы К = п — 1.
Точность определения при выбранной доверительной вероятности еа ^ ta> gS^.
8а
Относительная ошибка прямого определения Д = — • 100.
Доверительный интервал определяемой величины Дх = х±еа.
Критерий F: F =
Критерий Q: Q
<-2 "
Xt — X;
R
Размах варьирования Р — хМакс ~ хмин.
Разность соседних измеряемых величии, одна из сомнительна, х, — Хг.
которых
Метод приближенных вычислений
Абсолютная ошибка намеряемых величин fx, fy. Относительная ошибка измеряемых величин
. юо.
6х (у) —
необхо-
Чтобы не затруднять читателя поисками димых табличных данных, мы приводим необходимые для решения задач коэффициенты Стьюдента, значения критериев F и Q,
Коэффициенты нормированных эффициенты Стьюдента):
отклоненин
(ко-
к •
/а д при а = 0,95 .
при а = 0,99 ,
К •
/а к при а = 0,95 .
при а = 0,99 .
1
2
3
4
12,706
4,303
3,182
2,776
63,657
9,925
5,841
4,604
6
7
8
9
2,447
2,365
2,306
2,262
3,707
3,499
3,355
3,250
52,5714,032
102,2283,169
Критерии F при доверительной вероятности а = 0,95.
Число
Число серий опытов
опытов в серии
2
3
4
5
6
8
10
2 3 4 5
6 8 10
Кр п . . Q при при
19,00
9,55
6,94
5,79
5,14
4,46
4,10
итерип Q
= 0,95 = 0,99
19,16 9,28
6,59 5,41
4,76 4,07
3,71
3 0,94 0,99
19,25
9,12
6,39
5,19
4,53
3,84
3,43
4
0,77 0,(
0,89 0,
19,30 9,01
6,26 5,05
4,39 3.69
3,33
56
34 0,56
76 0,70
19,33 8,94 6,16 4,95 4,28 3,58 3,22
7
0,51 0,64
19,37
8,84 6,04
4,82
4,15
3,44
3,07
8
0,48 0,
0,58 0,
19,39
8,78
5,96
4,74
4,06
3,31
2,97
910
44 0,42
55 0,53
§ 1! ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
Пример 1. При определении молибдена в руде в параллельных пробах были найдены следующие количества МоОз из навесок по 0,5000 г: 0,02851; 0,02856; 0,02873; 0,02852; 0,02831; 0,02856; 0,02851; 0,02853; 0,02855; 0,02850.
Обработать эти данные по правилам математической статистики и определить процентное содержание молибдена в руде.
Решение. Перед статистической обработкой опытных данных проверяем, нет ли среди них резко отличающихся вследствие грубых ошибок. При наличии таковых исключаем их из числа статистически обрабатываемых величин. Для этого располагаем экспериментальные данные в порядке возрастания: 0,02831; 0,02850; 0,02851; 0,02851; 0,02852; 0,02853; 0,02855; 0,02856; 0,02856; 0,02873.
Предполагаем, что значения 0,02831 и 0,02873 недостоверны. Рассчитываем для этих величин критерии Q;
_ 0,02850 — 0,02831
Vl 0,02873 - 0,02831 ~
„ _ 0,02873 - 0,02856
410 0.02873 — 0,02831
Для а — 0,95 и п = 10 табличное значение Q равно 0,42. Так как Qтaбл меньше или почти равно значению Qi и Qio, оба значения Xi и хю недостоверны и поэтому исключаются. Остальные данные заносим в таблицу, находим среднее арифметическое значение содержания МоО3 g, стандартное отклонение S и точность определения еа.
8
(g-g) ю5
(g-g)2io'°
S
0,02850
—3
9
т/40- 10~'° _
0,02851
—2
4
0,02851
—2
4
*8—1
0,02852
0,02853
-1
1
= У 5,7 • 10-l° =
0,02853
0
0
0,02855
+2
4
= 2,39- 10 5
0,02856
+3
9
0,02856
+3
9
40
taKS 2,37 • 2,39 • 10“5 е°'95 ~ V il ”2,82
1,98- 10~5 г « 2 - 10 5 г
Оценивая наличие грубых ошибок по критериям еа]/2 и 33ж, получаем:
Q „ S2,39-10-5 2,39-10-s
п У 82,82
3SX = 3-8,5- 10-6 = 2,55 • 10“5 ~ 3- 10-5
е095 У? = 1,98 • 10-5 • 1,4 = 2,78 ■ 10-5 « 3 • 10-5
Как видно из таблицы, ни одно из отклонений от среднего не выходит за пределы найденных значений, следовательно, в этих измерениях грубые ошибки отсутствуют. Среднее значение измеряемой величины, в которое попадает 95% всех измерений, составляет (0,02853 ± 0,00002) г МоОз.
Воспользовавшись пересчетным коэффициентом МоО3 на Мо — 0,6666, получаем значение процентного содержания молибдена в руде:
(3,803 ± 0,003) %(3,803 ± 0,003) %(0.02853 ± 0,00002) 0,6666 • 1000,5000
(3,803 ± 0,003) %
(3,803 ± 0,003) %
Пример 2. Для определения нормальности раствора НС1 было взято три навески №2СОз: 159,0; 174,9 и 190,8 мг (при двукратном взвешивании отклонение не превышало ±0,1 ли). Навески были растворены в 25 мл воды. На каждое титрование отбирали по 5 мл раствора, поэтому объем израсходованной кислоты затем умножали на 5 — из расчета на всю навеску. На титрование были израсходованы следующие объемы соляной кислоты (в мл):
V, 15,1015,1515,0715,05
V2 16,6016,6516,6516,55
Из 18,1018,1518,0718,05
Рассчитать наиболее вероятное значение нормальности раствора НС1, точность и относительную ошибку определения при доверительной вероятности а = 0,95.
Решение. Рассчитываем для каждой серии: среднюю величину объема
п выборочную дисперсию величин объемов
2 _^V-V^
выборочную дисперсию величин навесок, которая при двукратном взвешивании для всех серий будет одинаковой:
дисперсию величин нормальности
б(У 4рлу
V \ Э V IV I Q 17)
о2 \ ^Na2CO3 ^ / С2 ,\ ^Na?CO3 v i ) с2
pH, SV
532^ + 532И2
Все расчетные данные удобно свести в таблицу.
to
и
СО
1 о
i сч
+ 1
о
о со со II
со
о
со 04
JI
1 о
04 04
+ 1
О
04 Ю
04
‘ос
8
go &2
Для проверки значимости различия между дан ними всех трех серий применяют критерий F;
S2
3,60
-10-7
1
S2 -
3,56
• 10~7
о2
3,60-
2,52-
10'7
10"7
1,43
о2
3,56-
10-7
1,42
Г2~3о2
2,52-
ю-7
Обработка результатов наблюдений.
Критерий F для а = 0,95 и п — 1 =3 равен 9,28 (см. табл, на стр. 11). Следовательно, между данными всех серий статистически значимого различия нет.
Поэтому среднее значение N, дисперсию Sn и еа рассчитывают по данным всех серий:
N= «i^i + ^ + n^ _ 4-0,1988 + 4-0,1989+ 4-0,1991
«1 + «г + Пз4 + 4 + 4
— 0,1989 ■ г - экв^л
^i5^ + «2SAf2 + n3S^, + + (^1 ~ ^)2 +
с2 _+ пг (N2 - iV)2 + «3 (1V3 - N)2
o N — =
«1 + «2 + П3
4 ■ 3,60 • IO-7 + 4 • 3,56 • 10~7 + 4 • 2,52 •10~7 +
+4- 1 - 10~8 + 4 - 4 - 10~8 _
12
Выбрав ta,K для a = 0,95 и n,\’-V nV-Y Пз— 3 степеней свободы (2,26), рассчитывают величину ea и доверительный интервал для величины ЛДск
g =SN __ {1
11 a’ V«1 + П2 + Из °" К V П\ + П2 + Пз
= 2,26}/" —9'™- 7 =3,8- 10-4 ~ 4 • Ю-4 г-экв]л
^НС1 = ^ — еа ~ 0,1989 ± 0,0004 г-экв!л
Относительная ошибка определения равна
Д = ± 4?- 100 = ± - -10 4'100 = ± 0,20 отн. %.V0,1989
Решение этой задачи можно упростить, так как средние значения нормальности раствора_ HCI во всех сериях определений очень близки и (Nt — TV) < < SN. Следовательно, величины Nt можно рассматривать как результаты прямых измерений, тогда
N = ^ У] Nt = -^- ^ Ni = 0,1989 г-экв]л
s2 SW-^)2s2 SW-^)25- 10~825- 10~822,5- 10~82,5- 10~8
s2 SW-^)2
s2 SW-^)2
5- 10~8
2
5- 10~8
2
2,5- 10~8
2,5- 10~8
t к для а = 0,95 и К = п — 1 =2 равно 4,3
е = t „ а а. Ке = t „ а а. К= 3,92 • 10“4 « 4 • 10-4 г-экв/лМ№л = N ± еа = 0,1989 ± 0,0004 г-экв/л= 3,92 • 10“4 « 4 • 10-4 г-экв/лМ№л = N ± еа = 0,1989 ± 0,0004 г-экв/л
е = t „ а а. К
е = t „ а а. К
= 3,92 • 10“4 « 4 • 10-4 г-экв/л
М№л = N ± еа = 0,1989 ± 0,0004 г-экв/л
= 3,92 • 10“4 « 4 • 10-4 г-экв/л
М№л = N ± еа = 0,1989 ± 0,0004 г-экв/л
Рисунок к примеру 3.Рисунок к примеру 3.
Рисунок к примеру 3.
Рисунок к примеру 3.
Д = ±• 100 = —100 = 0,20 отн. %
N0,1989
Пример 3. Размер зерна аустенита у в зависи
мости от температуры выдержки t определяется
уравнением
у = A- io~B/z
Какую систему координат надо выбрать, чтобы зависимость между у и t выражалась прямой?
Решение. Логарифмируя приведенное выражение, получаем:
1' Л В
^У = >%А-
Вводя новые переменные 2 —Igy и и= ht, получаем уравнение прямой:
г = 1g А — Ви
Следовательно, график надо строить, откладывая по оси ординат 1gу, а по оси абсцисс 1//; график будет иметь вид, приведенный на рисунке.
Пример 4. Эквивалентная электропроводность (в олг1 -г-экв-1 • см2) соляной кислоты при разных концентрациях ее (в г-экв[л) имеет следующие значения:
с 0,0010,0050,0100,0200,0500,100
А..... .421415412407399391
Вывести методом средних уравнений зависимость между с и А типа Х^Х^ — кУс.
Решение. Вычисляем Ус и делим все данные на две группы:
1232 - 1213”0,91-0,691232 - 1213”0,91-0,698686
1232 - 1213
”0,91-0,69
1232 - 1213
”0,91-0,69
86
86
гп
А]
С1
Аг
с2
421
0,001
0,10
415
0,005
0,17
412
0,010
0,22
407
0,020
0,27
399
0,050
0,37
391
0,100
0,47
1232
0,69
1213
0,91
Составляем два уравнения:
1232 = ЭЛ.» — 6 • 0,69; 1213 = ЭХ.» — А ■ 0,91 Решая эту систему, получаем:
X — 1232 + 86 - 0,69
Искомое уравнение, следовательно, имеет видЛ = 43! — 8б)Хс"
Сравнивая экспериментальные данные со значениями А, рассчитанными по уравнению, получаем:
с 0,001Аэксп ...421Авыч 423ЛЛ = Авыч Аэксп ...+2с 0,001Аэксп ...421Авыч 423ЛЛ = Авыч Аэксп ...+20,005 0,010 0,020 0,050 0,100415412407399391417412408399391+20+!000,005 0,010 0,020 0,050 0,100415412407399391417412408399391+20+!00
с 0,001
Аэксп ...421
Авыч 423
ЛЛ = Авыч Аэксп ...+2
с 0,001
Аэксп ...421
Авыч 423
ЛЛ = Авыч Аэксп ...+2
0,005 0,010 0,020 0,050 0,100
415412407399391
417412408399391
+20+!00
0,005 0,010 0,020 0,050 0,100
415412407399391
417412408399391
+20+!00
Сходимость результатов удовлетворительная.
Пример 5. Между двумя величинами х и у существует зависимость типа
У = л + —
X
У21/ху2 (1/х)(1/х)2у21/ху2(|/х)(1/х)211,00,657,150,4234,84,20146,017,6416,81,2521,101,5636,04,75171,022,5622,225,031,42,102,803,4046,6 70,0 106,04,417,8411,5643,65,00218,025,00220,824,15785,8590,99У21/ху2 (1/х)(1/х)2у21/ху2(|/х)(1/х)211,00,657,150,4234,84,20146,017,6416,81,2521,101,5636,04,75171,022,5622,225,031,42,102,803,4046,6 70,0 106,04,417,8411,5643,65,00218,025,00220,824,15785,8590,99Экспериментальные данныеВычислено по уравнению1/хУ2' У2ХуДу20,6511,09,6-1,41,961,2516,815,7-1,11,212,1022,221,5-0,70,492,8025,126,1+ 1,01,003,4030,830,0-0,80,644,2034,135,2+0,90,814,7536,038,4+2,45,765,2543,241,7-1,52,2514,12Стандартное отклонение отдельногоизмеренияравно^-=/2702=1,35 — 1 -Экспериментальные данныеВычислено по уравнению1/хУ2' У2ХуДу20,6511,09,6-1,41,961,2516,815,7-1,11,212,1022,221,5-0,70,492,8025,126,1+ 1,01,003,4030,830,0-0,80,644,2034,135,2+0,90,814,7536,038,4+2,45,765,2543,241,7-1,52,2514,12Стандартное отклонение отдельногоизмеренияравно^-=/2702=1,35 — 1 -у достаточно из-у достаточно из-
У2
1/х
у2 (1/х)
(1/х)2
у2
1/х
у2(|/х)
(1/х)2
11,0
0,65
7,15
0,42
34,8
4,20
146,0
17,64
16,8
1,25
21,10
1,56
36,0
4,75
171,0
22,56
22,2
25,0
31,4
2,10
2,80
3,40
46,6 70,0 106,0
4,41
7,84
11,56
43,6
5,00
218,0
25,00
220,8
24,15
785,85
90,99
У2
1/х
у2 (1/х)
(1/х)2
у2
1/х
у2(|/х)
(1/х)2
11,0
0,65
7,15
0,42
34,8
4,20
146,0
17,64
16,8
1,25
21,10
1,56
36,0
4,75
171,0
22,56
22,2
25,0
31,4
2,10
2,80
3,40
46,6 70,0 106,0
4,41
7,84
11,56
43,6
5,00
218,0
25,00
220,8
24,15
785,85
90,99
Экспериментальные данные
Вычислено по уравнению
1/х
У2
' У2
Ху
Ду2
0,65
11,0
9,6
-1,4
1,96
1,25
16,8
15,7
-1,1
1,21
2,10
22,2
21,5
-0,7
0,49
2,80
25,1
26,1
+ 1,0
1,00
3,40
30,8
30,0
-0,8
0,64
4,20
34,1
35,2
+0,9
0,81
4,75
36,0
38,4
+2,4
5,76
5,25
43,2
41,7
-1,5
2,25
14,12
Стандартное отклонение отдельного
измерения
равно
^-=/2702=1,3
5 — 1 -
Экспериментальные данные
Вычислено по уравнению
1/х
У2
' У2
Ху
Ду2
0,65
11,0
9,6
-1,4
1,96
1,25
16,8
15,7
-1,1
1,21
2,10
22,2
21,5
-0,7
0,49
2,80
25,1
26,1
+ 1,0
1,00
3,40
30,8
30,0
-0,8
0,64
4,20
34,1
35,2
+0,9
0,81
4,75
36,0
38,4
+2,4
5,76
5,25
43,2
41,7
-1,5
2,25
14,12
Стандартное отклонение отдельного
измерения
равно
^-=/2702=1,3
5 — 1 -
у достаточно из-
у достаточно из-
На основании приведенных значений х и у определить коэффициенты Л и S для этого уравнения:
х. 1,540,800,480,360,290,240,210,20
У 3,34,14,75,05,65,96,06,6
Решение. Вычисляем величины \(х и у2:
1/х . . . .0,651,252,102,803,404,204,755,00
у2 . . . . 11,016,822,2 25,0 31,4 34,836,0 43,6
По вычисленным значениям у2 и 1/х строим график (см. рисунок).
Применяя метод наименьших квадратов, состав ляем таблицу значений указанных функций.
Отсюда по известным уравнениям определяем Л и В:
24.15 ■ 785,85 - 90,99 • 220,8 _
580 - 8 • 90,99
в _24,15-220,8- 8-785,85 И2 V / 1 V ~580 - 8 - 90,99~ ’
Уравнение имеет вид
у2 = 7|9 + 6Лх
Проверяем выведенное уравнение,- вычисляя у2 и сравнивая полученные величины с экспериментальными данными.
Следовательно, значения у2 и мерять с точностью до единицы.
На основании табличных данных находим:На основании табличных данных находим:= (24,15)2 = 580= (24,15)2 = 580
На основании табличных данных находим:
На основании табличных данных находим:
= (24,15)2 = 580
= (24,15)2 = 580
§ 2. МНОГОВАРИАНТНЫЕ ЗАДАЧИ
1. Рассчитать значение х по приведенным данным и определить абсолютную и относительную ошибку расчета.
ВариантУравнение
2. Найти координатные системы, в которых зави-
1О
41+1+1+1+1+1+1+1
—ю
осчюо
ою—ооо
оооооосчю +1-Н-н-Н+1+1 -н -н
•еГЮОФЮЮЮО юсососо оо
ооg04ечоосч сч
О'—о
о о о о о ОО
■Н+1-Н+1+1+1+1
сооо сч со оо ю
-^Ч3^СЧы
СЧ о СЧ <00ю
ю о
о
■н
ю со
о.
симости между х и у для указанных уравнений вы-, ражаются следующими прямыми:
I. А-л + й* у
и. А = ух
А« = В.—
X
1еу = л + й.А
А = Ig х * Igy
. Ау = Вхс
ZL^b-C-V—
У1g*
Vin. -4 = й- А —у2 С — х3
со о +1 со
СЧ о—
■н-н
СОЮ
сч^
С)
1
<ч + "С
+
Э ^ <
о
+ J
ч
Q 5 ч
С) М । ;
ю —
QЧ
иО
с;037
ы
7 < н
bj)
7 и
ьд
ч
Обработать приведенные ниже данные методами математической статистики, принимая доверительную вероятность равной 0,95.
Для оценки ошибок применять критерии: в примерах I—IV — Q; V, VI-ea/2; VII, VIII —33г.
Содержание железа в руде (в %): 55,56; 54,80; 55,30; 55,86; 53,56; 55,75; 55,50; 55,65; 56,00; 55,40.
Содержание фосфора в стали (в %): 0,056; 0,057; 0,051; 0,062; 0,054; 0,055; 0,058; 0,046; 0,053; 0,056.
Содержание меди в полупроводниковом германии (в %-105): 3,0; 4,0; 4,0; 5,0; 2,0;-4,0; 1,0; 8,0; 7,0; 3,0.
Количество сернокислого бария (в мг), полученного из 1 г навески соли: 256,3; 260,1; 260,2; 258,6; 250,3; 240,5; 253,6; 251,8; 257,0; 260,1.
Рассчитать содержание бария (в %).
Объем (в мл) 0,1 н. раствора К2СГ2О7, израсходованного на титрование раствора FeSO4: 20,65; 21,00; 20,64; 20,54; 20,32; 20,60; 20,55; 20,60; 19,98; 20,65.
Рассчитать содержание железа (в мг).
Количество двуокиси свинца (в мг), полученного из 0,5 г навески бронзы: 58,6; 51,0; 57,8; 54,3; 55,5; 55,7; 50,7; 41,8; 56,1; 59,5.
Рассчитать содержание свинца (в %).
Объем (в мл) 0,15 н. раствора НС1, израсходованной на титрование 25 мл раствора NaOH: 5,76; 5,60; 5,86; 5,68; 5,65; 5,61; 5,70; 5,43; 5,65; 5,68.
Определить нормальность раствора NaOH.
VIII. Содержание хрома в стали (в %): 2,64;
2,59; 2,65; 2,65; 2,60; 2,58; 2,65; 2,60; 2,64; 2,69.
ЗАДАЧИ
РАЗДЕЛ А
При определении меди в образце минерала из навески 1,5000 г были найдены следующие количества окиси меди (в лщ): 580; 585; 545; 578; 592; 588; 580; 584; 602; 587; 586; 581; 579; 587.
Определить среднее содержание меди в минерале И 60,95.
При анализе стандартного образца бронзы, содержащей 10,45% цинка, двумя аналитиками были получены следующие значения содержания цинка:
I 10,4110,4810,6510,4410,45
II 10,4810,5410,5020,5810,57
I 10,4510,2810,4110,4010,47
II 10,5610,5510,5610,5010,53
Определить среднее содержание цинка по данным каждого аналитика, е0,95 и систематическую ошибку и сделать выводы об их работе.
При определении меди в растворе тремя аналитиками были получены следующие результаты:
[^Найдено меди, г
Взято
Найдено медн, г
меди, г
1
2
3
меди, г
1
2
: 3
0,0623
0,0613
0,0635
0,0622
0,2152
0,2142
0,2165
0,2150
0,0950
0,0938
0,0952
0,0955
0,2541
0,2533
0,2538
0,2545
0,1246
0,1238
0,1254
0,1240
0,2867
0,2870
0,2869
0,2867
0,1532
0,1521
0,1525
0,1535
0,3100
0,3100
0,3096
0,3098
0,1878
0,1869
0,1858
0,1882
0,3876
0,3875
0,3884
0,3880
Рассчитать точность определения каждым аналитиком и сделать выводы о возможных систематических ошибках.
При колориметрическом определении цинка были получены следующие результаты:
Взято цинка,
мкг... .203040506080100120
Найдено цинка,
мкг. . . .19,228,737,445,254,275,8 96,8 119,4
Взято цинка,
мкг . . . . 140 160 180 200 220 240 260 280 Найдено цинка,
мкг . . . . 139,1 160,1 180,4 201,0 221,8 242,0 263,2 284,0
Найти стандартное отклонение отдельного определения и сделать выводы о наличии систематической ошибки при определении цинка данным колориметрическим методом.
При калибровке миллиамперметра серебряным кулонометром за 60 мин при разной силе тока были получены следующие количества осажденного серебра:
Сила тока, ма 10255075100
Масса осадка серебра, мг . , 42,5 101,9 201,5 299,0 395,5
Построить график калибровки миллиамперметра и определить истинную силу тока, если миллиамперметр показывает 85 ма.
При калибровке бюретки были получены следующие объемы вытекающей воды:
Отсчет по бюретке, мл
Объемы вытекающей воды, мл
5
4,90
4,92
4,90
4,95
10
9,88
9,90
9,86'
9,87
15
15,02
15,04
15,00
14,98
20
20,12
20,10
20,14
20,15
25
25,04
25,08
25,08
25,10
Построить калибровочный график и определить истинный объем, если отсчеты объемов по бюретке 12,72 и 18,56 мл.
Молекулярный вес растворенного вещества по понижению температуры замерзания раствора определяют по формуле
^=1850T?T
где т — навеска вещества, m = (1,4986 ± 0,0002) г; V — объем воды, в которой растворена навеска, V = (25,34 ± 0,05) мл; ДГ — понижение температуры замерзания, ДГ = (1,25 ± 0,01)° С.
В этой задаче и далее числа 0,0002; 0,05 и 0,01 — стандартные отклонения для измеряемых величин.
Найти точность й относительную' ошибку определения и указать измерение, дающее наибольшую ошибку.
При некотором измерении расчет проводят по формуле
3,563 sin 45° 29' - У0,687 1g 25,2 + 4,678
У 158,44 - 1g 44,536 1g 5,92
Вычислить значение х, округляя данные по правилу знаков.
Для установки титра раствора КМпО4 навеску щавелевой кислоты 1,0028 ± 0,0002 г растворяли в мерной колбе емкостью 250,38 ± 0,05 мл. Из колбы пипеткой отбирали 24,96 ± 0,02 мл раствора, на титрование которого было израсходовано 20,25±0,02 мл раствора КМпО<. Найти титр раствора КМПО4 с учетом достоверных значений наблюдения, точность, относительную ошибку определения и указать измерение, дающее наибольшую ошибку.
В образцах руды содержатся следующие количества компонентов х и у (в %):
х 2234 43 46 54 64 67
у 1113 16 17 18 19 24
Зависимость между величинами х кд выражается уравнением у = А + Вх.
Найти коэффициенты А и В.
Потенциал электрода, в зависимости от концентрации ионов водорода, определяют по формуле
Е = + 0,420 + 0,0581g сн
Найти значение концентрации ионов водорода с учетом ошибки опыта, если потенциал равен Е = = (0,250 ±0,002) в.
Для определения давления паров воды при разных температурах предложена формула
р-ав1™
где А, В и С — постоянные.
Выбрать системы координат, в которых зависимости между р и t выражались бы прямой.
РАЗДЕЛ Б
При анализе стандартного раствора медной руды, содержащей 11,58% меди, новым методом были получены следующие данные: 11,50; 11,53; 11,60; 11,44; 11,48; 11,45; 11,43; 11,49; 11,45; 11,46; 11,44; 11,51; 11,44; 11,41; 11,45; 11,58; 11,70; 11,44; 11,48; 11,50; 11,47; 11,44; 11,46; 11,30; 11,49; 11,44; 11,49; 11,50; 11,43; 11,48.
Определить S, ео,95 и сделать выводы о случайной и систематической ошибке нового метода определения меди в руде. При решении задачи ограничиться однократным исключением ошибок по критерию еа V2.
Для определения содержания хлорида магния в рассоле несколько проб по 50 мл разбавляли водой до 100 мл. На титрование 10 мл этих растворов в пяти сериях опытов (I—V) были израсходованы следующие объемы (в мл) раствора комплексона III с титром по MgCl2, равным 0,00251 е/мл:
I 20,5220,4820,6020,4520,52
И 20,5320,5320,4720,5820,51
Ш 20,3520,3820,2820,3320,31
IV 20,5920,4520,5020,6220,47
V 20,2320,5620,4220,8420,60
Определить среднее содержание хлорида магния в рассоле, рассчитать S, ео,95, определить наличие грубых ошибок, используя критерий Q.
Эталонный термометр на 25° С снабжен паспортом со следующими данными (в °C):
Температура . . О 510152025
Поправка . . . . 0,00 —0,01 —0,04 —0,06 —0,02 +0,04
При сравнении калибруемого термометра с эталонным были отмечены следующие температуры
КалибруемыйЭталонныйКалибруемыйЭталонный0,00 6,00 11,00 14,00 21,00 25,00
Калибруемый
Эталонный
Калибруемый
Эталонный
0,02 6,04 11,08 14,10 20,98 24,94
Построить график поправок к калибруемому термометру и определить истинную температуру, если показания его 7,85 и 18,22° С.
Удельную теплоемкость вещества определяют по формуле
с =^н)
т (t — Тк)
где М — масса воды с поправкой на массу калориметра, М = = 500,4 ± 0,2 г; т— масса исследуемого вещества, т = 120,5 г; /— температура тела до погружения в воду, t— (85,4 ± 0,1)с С; /к— конечная температура воды, /к = (18,4 ± 0,1)° С;/ц— начальная температура воды, tH = (20,3 ± 0,1)° С.
Определить удельную теплоемкость вещества и относительную ошибку определения и выяснить, какое из измерений дает наибольшую ошибку.
При фотометрическом определении аммиака были получены следующие величины отсчета А по шкале фотоколориметра в зависимости от концентрации аммиака:
Концентрация, г/л , . . , 0,961,28 1,44 1,76 1,922,08
Отсчет по шкале фотоколо
риметра, Д 27,538,1 45,7 59,1 69,0 82,4
Построить график зависимости отсчета от концентрации в логарифмической шкале, вычислить коэффициенты уравнения
lg С = А + В 1g А
Определить точность соблюдения этой зависимости по приведенным выше опытным данным.
Мольную рефракцию определяют по формуле
п2 - 1 МК п2 + 2 ’ d
Найти R и относительную ошибку определения, если масса 1 моль вещества М = 78,12 ± 0,02, плотность d — 0,8790 + 0,0005; показатель преломления п = 1,5016 + 0,0002.
Выяснить, какое из измерений дает наибольшую ошибку.
Коэффициент вязкости вещества при разных температурах имеет следующие значения:
Температура, °К .. . .273293307371476
Вязкость, спз1,661,551,481,261,08
Вычислить коэффициенты в уравнении зависимости вязкости от температуры, которое имеет вид
lgn = ,4 + —
Определить вязкость при температуре 350° К, какой температуре соответствует вязкость 1,35 спз.
Распределение салициловой кислоты между водой и бензолом характеризуется следующими концентрациями салициловой кислоты по слоям (в моль!л • 10"3):
в водном . . . , в бензольном . . в водном . . . . в бензольном . .в водном . . . , в бензольном . . в водном . . . . в бензольном . .3,636,689,401,845,049,7755,8075,6091,20165,00281,00434,003,636,689,401,845,049,7755,8075,6091,20165,00281,00434,0012,60 21,0028,3014,60 32,9053,3012,60 21,0028,3014,60 32,9053,30
в водном . . . , в бензольном . . в водном . . . . в бензольном . .
в водном . . . , в бензольном . . в водном . . . . в бензольном . .
3,636,689,40
1,845,049,77
55,8075,6091,20
165,00281,00434,00
3,636,689,40
1,845,049,77
55,8075,6091,20
165,00281,00434,00
12,60 21,0028,30
14,60 32,9053,30
12,60 21,0028,30
14,60 32,9053,30
Найти коэффициенты уравнения распределения, если оно имеет вид
где Кип — постоянные.
Найти, при какой концентрации салициловой кислоты она распределяется в водном и бензольном слоях в отношении 1 :2,5. Какова концентрация салициловой кислоты в водном слое, если концентрация ее в бензольном слое 0,1 моль/л?
Между переменными существуют следующие зависимости:
2 4-1g у = Л (sin х)6
10У = Л+^: '^ = Т+17й7С)
Найти системы координат, в которых зависимости между х и у выражались бы прямой.
РАЗДЕЛ В
Три аналитика определяли из параллельных навесок по 0,5000 г разные составные части кристаллогидрата сульфата меди. Первый аналитик определял медь в виде окиси меди и нашел следующие количества СиО: 0,1875; 0,1864; 0,1869; 0,1874; 0,1880 г.
Второй аналитик определял серу в виде сульфата бария и нашел следующие количества BaSO^ 0,5450; 0,5441; 0,5452; 0,5445; 0,5450 г. Третий аналитик определял воду и нашел следующие количества ее: 0,0290; 0,0302; 0,0295; 0,298; 0,301 г.
Определить состав кристаллогидрата, оценить работу каждого аналитика, используя в качестве критерия е0,95-
23**. Никелевую руду анализировали различными методами. В одном из них навеску руды растворяли в кислоте, обрабатывали соответствующим образом и в параллельных пробах определяли содержание никеля по интенсивности окрашенного раствора. Были получены следующие значения содержания никеля (в %): 2,54; 2,60; 2,55; 2,58; 2,55; 2,59; 2,55; 2,57; 2,54.
В другом опыте растворы навески руды были разделены на четыре аликвотные части, в которых также колориметрически определяли никель. В каждой аликвотной части (I—IV) найдено следующее содержание (в %): ,
I
2,41
2,43
2,39
2,40
2,41
II
2,55
2,54
2,58
2.55
2,56
III
2,45
2,48
2,47
2,50
2,46
IV .... .
2,65
2,58
2,63
2,67
2,61
В третьем опыте отбирали четыре навески руды, растворы которых делили на три аликвотные части и в каждой части дважды определяли никель колориметрически. Содержание никеля в каждой навеске составляло (в %):
I п ш
Навеска 1 . . .
.2,45
2,41
2,51
2,54
2,38
2,39
2 . .
.2,61
2,57
2,70
2,65
2,61
2,66
з". . .
.2,34
2,36
2,41
2,39
2,36
2,38
4 . . .
.2,45
2.48
2,54
2,51
2,63
2,61
Определить для приведенных серий опытов среднее содержание никеля в руде (в %) и величины S, Sx, 60,95.
Для проверки значимости данных различных серий воспользоваться критерием F. Сделать вывод о наиболее рациональном способе отбора пробы и ее обработки.
24**. При определении марганца в стали с использованием разных схем отбора проб (см. рисунок) в
Рисунок к задаче 24. Схемы отбора проб: Н — навеска; О — обработка; Т — титрование.Рисунок к задаче 24. Схемы отбора проб: Н — навеска; О — обработка; Т — титрование.
Рисунок к задаче 24. Схемы отбора проб: Н — навеска; О — обработка; Т — титрование.
Рисунок к задаче 24. Схемы отбора проб: Н — навеска; О — обработка; Т — титрование.
параллельных определениях были найдены следующие значения содержания марганца (в %):
при отборе проб по схеме а 1,25; 1,24; 1,26; 1,26;
1,25; 1,24; 1,23; 1,25; 1,26.
при отборе проб по схеме б
ri г2 т3 г4
А 1,221,251,252,23
Б 1,281,301,271,31
В 1,181,201,171,20
Г 1,241,251,241,26
при отборе проб по схеме в
АБВГАБВГ1,181,261,201,221,311,261,251,291,241,321,271,171,221,311,251,271,181,261,201,221,311,261,251,291,241,321,271,171,221,311,251,27
А
Б
В
Г
А
Б
В
Г
1,181,261,201,22
1,311,261,251,29
1,241,321,271,17
1,221,311,251,27
1,181,261,201,22
1,311,261,251,29
1,241,321,271,17
1,221,311,251,27
Определить величины 80,95 на отдельных этапах анализа и составить наиболее рациональную схему отбора проб.
При анализе новым методом образца цинковой руды, содержащей 3,57% цинка, были получены следующие результаты параллельных определений цинка: 3,57; 3,55; 3,68; 3,81; 3,56; 3,45; 3,55; 3,65; 3,54; 3,41; 3,40; 3,52; 3,76; 3,42; 3,47; \3,50; 3,55; 3,21; 3,45; 3,41; 3,52; 3,45; 3,65; 3,42; 3,57; 3,30; 3,43; 3,46; 3,57; 3,84; 3,43; 3,43; 3,58; 3,90; 3,44; 3,41; 3,48; 3,25; 3,45; 3,41; 3,41; 3,41; 3,57; 3,51; 3,42; 3,43; 3,59; 3,24; 3,41; 3,44.
Определить среднее значение результатов анализа, наличие случайной и систематической ошибок. Рассчитать для этих данных S, S *, 80,95- Оценить эти данные по критерию Q.
26*. При калибровке термопары были использованы температуры плавления чистых металлов и получены следующие показания милливольтметра термопары (в мв):
Натрий
. . .0.98
0,98
1,02
1,00
1,01
Индий
. . .1,30
1,37
1,36
1,34
1,38
Висмут
, . . .2,10
2,15
2,12
2,13
2,10
Свинец
. . .2,45
2,43
2,56
2,42
2,47
Сурьма
. . . .4,30
4,41
4,36
4,35
4,35
Серебро
, . . .6,42
6,43
6,45
6,38
6,40
Построить калибровочньш график для этой термопары, вывести уравнение зависимости термоэлектродвижущей силы от температуры. Оценить точность, с которой должны быть взяты табличные данные температур плавления. Какой температуре соответствует показание 1,85 мв?
27*. Для мерной колбы емкостью 100 мл были получены следующие значения массы воды (в г) в колбе при 28° С при взвешивании латунными гирями: 99,576; 99,570; 99,580; 99,574; 99,572; 99,575; 99,573; 99,550; 99,570; 99,574.
Определить истинную емкость колбы. Определить значение поправки на температуру и приведение к истинной массе («масса в пустоте»).
28**. При исследовании процесса сушки были получены следующие данные зависимости содержания влаги от времени сушки:
Время, мин . , . . .5102030405060
Влага, %Влага, %1,98 1,65 1,17 0,83 0,59 0,42 0,29
Влага, %
Влага, %
Определить начальное содержание влаги в материале. Вывести уравнение зависимости содержания влаги от времени, типа с0— ст = Д-|-В^т (Со — начальная влажность). Сколько времени надо высушивать материал, чтобы содержание влаги уменьшилось до 0,1 % ?
29**. Растворимость хлора в воде при различных температурах и нормальном давлении имеет следующие значения:
Температура, °К . . 273 283 293 303 313 323 333 Растворимость,
г/100 г воды . . . 1,289 0,997 0,729 0,572 0,459 0,347 0,295
Вывести уравнение зависимости растворимости от температуры. При какой температуре растворимость хлора при нормальном давлении будет 2 л в 1 л воды?
' 30. При различных величинах х переменная у принимает следующие значения:
х 0,10,2 0,30,40,5 0,6 0,7 0,8 0.91,0
У 7,354,65 3,543,442,92 2,23 2,0 1,85 1,711,58
Найти уравнение зависимости у от х.
" 31. При дифференциальном методе измерения длину волны света вычисляют по формуле
) у2 (а + 6)nab
где X — длина волны; г — радиус отверстия; а — расстояние от отверстия до источника света; b—расстояние от отверстия до экрана; п-— постоянное целое число.
Вывести уравнение для расчета абсолютной и относительной ошибки при измерении длины волны АХ в зависимости от ошибок измерения Аг, Да, ДЬ.
§ 4, ЗАДАНИЯ ДЛЯ ПРОГРАММИРОВАННОГО ОПРОСА
Какой из приведенных на рисунке графиков отвечает уравнению у = А + Вх при положительных значениях коэффициентов Д и В?
Рисунок к заданию 1.Рисунок к заданию 1.
Рисунок к заданию 1.
Рисунок к заданию 1.
Какое из приведенных ниже выражений определяет ошибку приближенного вычисления х по уравнению у = х — z?
б* ^х — йу + дгб* ^х — йу + дгг. 6Х — 6у62г. 6Х — 6у62а- fx— fy — fz в. $х = fy + fz
б* ^х — йу + дг
б* ^х — йу + дг
г. 6Х — 6у62
г. 6Х — 6у62
Что определяется уравнением
Укажите правильный ответ.
а. Стандартное отклонение среднего арифметического.
б. Стандартное отклонение отдельного измерения.
в. Дисперсия.
г. Точность определения.
Каким из приведенных ниже способов можно устранить систематическую ошибку при взвешивании?
а. Многократным взвешиванием.
б. Калибровкой разновесов.
в. Двойным взвешиванием.
г. Калибровкой разновесов и взвешиванием методом замещения.
Какое из приведенных ниже выражений определяет ошибку приближенного вычисления х по уравнению ху — А, где А— постоянная величина?
Рисунок к заданию 6.Рисунок к заданию 6.а. дх — був. дх— Абд
Рисунок к заданию 6.
Рисунок к заданию 6.
б- fx ~ fyг‘ fx^fy
Какое уравнение отвечает приведенному на рисунке графику при положительных значениях Я и В?
у + А = Вхв. у — Я + Вх
у + Вх = Аг. у= —^~
Между переменными х и у существует зависи
мость
>0 = ^5
Какие из приведенных ниже величин надо откладывать на осях, чтобы получить прямолинейный график?
«• Igy--^-в. у- 1gX
Igy-Igxг. -^"-х1
Какие из указанных ниже факторов являются причиной систематической ошибки мерной колбы?
а. Неправильно нанесенная метка.
б. Грязная поверхность колбы.
в. Различная температура при измерении объема.
г. Различный состав измеряемых жидкостей.
Какой из приведенных на рисунке графиков отвечает уравнению
--В = 0*
при положительных значениях Л и В?
Рисунок к заданию 9.
Каким из приведенных ниже способов можно уменьшить стандартное отклонение среднего арифметического?
Введением поправок на систематические ошибки.
Увеличением числа отсчетов.
Увеличением точности отсчета.
Введением поправки на холостой опыт,
8,70- 10~25,20- 10"18,70- 10~25,20- 10"1сс-100= 16,8-100= 16,8
8,70- 10~2
5,20- 10"1
8,70- 10~2
5,20- 10"1
с
с
-100= 16,8
-100= 16,8
Глава II
КОЛОРИМЕТРИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА
§ 1. ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
Пример 1. Для работы по методу стандартных серий приготовлен стандартный раствор меди растворением 0,854 г Си5О4'5НгО в 1,00 л воды. Из него при добавлении аммиака приготовлено 10 окрашенных стандартов, содержащих от 1,00 до 10,00 мл раствора в 20,00 ли воды.
Навеска 0,520 г исследуемого вещества растворена в 250,0 мл воды. После взаимодействия 5,00 ли исследуемого раствора с аммиачным раствором и разбавления до -20 мд интенсивность окраски раствора получилась равной интенсивности окраски восьмого стандарта. Вычислить содержание меди (в %) в исследуемом веществе.
Решение. Согласно условиям задачи интенсивность окраски меди в исследуемом растворе совпадает с интенсивностью окраски восьмого стандарта. Содержание меди в восьмом стандарте (в г) равно
1,74- 10~31,74- 10~3_ 0,854 • 63,5 • 8
1,74- 10~3
1,74- 10~3
G — 250-1000
где 63,5 — атомный вес меди; 250 — молекулярный вес CuSO4 -5Н2О.
Так как ошибка за счет самого измерения составляет 2—5%, все расчеты можно вести с точностью до третьей значащей цифры.
По условию задачи 1,74-10-3 г меди соответствует 5 мл исследуемого раствора, а следовательно, во всем растворе содержится меди (в г):
О
Содержание меди (в %) равно
Пример 2. Для определения хрома в стали приготовили стандартный раствор, содержащий 0,750 г К2СЮ4 в 250,0 мл воды.
Навеску металла 0,500 г растворили в кислоте и после окисления хрома до хромата раствор разбавили водой до 200,0 мл. Полученный раствор сравнивали со стандартом, причем для уравнивания окрасок 6,80 мл стандартного раствора разбавили водой до 25,00 мл. Вычислить содержание хрома в стали (в %).
Решение. Содержание хрома в растворе сравнения (в г) равно
0,75 • 52,0 • 6,80 _5161(?-з
8~194-250
Так как интенсивность окраски обоих растворов одинакова, то, зная объем раствора сравнения и содержание хрома в нем, можно вычислить содержание хрома в исследуемом растворе (в %):
5,46 - 10-3 • 200 • 100
С =25,0.0,5 - =8’75
Пример 3. Для определения марганца приготовлен стандартный 0,0100 и. раствор КМГ1О4 (по реакции С Н2С2О4).
Из навески сплава 0,500 г после соответствующей обработки получено 150,0 мл раствора, содержащего марганец в виде НМПО4. Три пробы этого раствора сравнивали в колориметре при Нст = = 5,00 см; интенсивности окрасок были равны при Нх 8,52; 8,50 и 8,46 см. Вычислить содержание марганца в сплаве (в %).
Решение. Среднее арифметическое значение для Нх равно
„8,52 + 8,50 + 8,46, ..
Нх =$= 8,49 см
Отсюда
с, = ~^-= 0,0059 н.
Содержание марганца (в %):
0,0059.11,0.150-100, -
с =ioow= ьэ
где 11,0 — эквивалентный вес Мп в КМпО» по реакции с Н2С2О4.
веске 2веске 2
веске 2
веске 2
gg 2. Для колориметрического определения методом дублирования был приготовлен стандартный раствор. При анализе были получены приведенные в таблице результаты.
Определить концентрации растворов в указанных, единицах.
Вариант
Стандартный раствор
Реакция образования окрашенного соединения
Объемы растворов, мл
Определяемое вещество и его концентрация
стандартного
исследуемого
после уравнивания окрасок
I
0,050 г NiSO4 в 25 мл раствора
С диметилглиоксимом
8,56
10
25
№ (в %) в стали при навеске 1,5 г
II
0,06 н. раствор КМпО4
Собствеииая окраска
0,56
5
10
Мп (в жг/100 мд)
III
0,025 н. раствор CuSO4
С аммиаком
4,25
2,5
10
CuSO4 (в мг/50 мд)
IV
0,500 г NaNO2 в 25 мл раствора
С нафтиламинсульфо- иовон кислотой
2,56
25
50
NO2 (в мг/д)
V
1 г Fe в 100 мл раствора
С сульфаниловой кислотой
15,2
50,0
100
Ре2О3 (в %) в минерале при иавеске 2 г
VI
0,250 г Cr2(SO4)3 в 250 мд раствора
Образование хромата послеокисления
хрома
20,2
15,0
50
Сг (в %) в стали при навеске 1 г
VII
0,200 г ТЮ2 в 100 мл раствора
Образование надтита- иовой кислоты
6,85
25,0
25
Ti (в мг(мл)
VIII
0,25 г As2O3 в 250 мл раствора
Образование молибденовой сини
22,35
50
50
As (в лщ/250 мд)
При колориметрическом определении методом уравнивания окрасокбыли получены приведенные ниже данные.
Определить концентрации растворов в указанных единицах.
Вариант
Стандартный раствор
Реакция образования окрашенного соедийения
Толщина слоя раствора, мм
Определяемое вещество и его концентрация
стандартного
исследуе-
I
0,500 г Na2HPO4 в 100 ли раствора
Образование молибденовой сини
85,6
48,9
Р2О5 (в мг(мд)
II
Раствор 0,1 г стандартного образца, содержащего 0,86% Сг в 25 мд раствора
Образованиехромата
после окисления хрома
78,4
18,4
Сг в стали при растворении 0,25 г ее в 25 мд раствора (в %)
III
0,25 г РЬ3О4 в 25 мл раствора
С дитизоном
36,2
82,0
РЬ (в л<г/100 мд)
IV
0,750 г А1С13 в 250 мл раствора
С алюминоном
48,3
53,4
А12О3 в минерале при растворении 2 г его в 100 мд раствора (в %)
V
0,0685 г 12 в 500 мл раствора
С крахмалом
12,8
96,4
12 (в мг/д)
VI
0,0250 г Bi в 100 мл раствора
С диэтилдикарбаматом
32,8
73,8
Bi (в лгг/250 мд)
VII
0,256 г CoSO4 в 0,5 л раствора
С иитрозо-Р-солью
23,4
93,2
Молярность раствора
VIII
0,056 г РЬ в 100 мл раствора
С фенилфлуороиом
18,4
63,8
РЬ в металле при растворении 0,1 г его в 250 мл раствора (в %)
ЗАДАЧИ
- РАЗДЕЛ А
При прохождении света через слой раствора толщиной 1 см интенсивность его ослабляется на 10%.
Чему равна интенсивность света при прохождении через слой этого же раствора толщиной 10 с.и?
Для приготовления серии стандартов 25,00 мл 0,0150 н. раствора К2СГ2О7 разбавили водой до 500,0 мл и отобрали 0,50, ..., 10,00 мл этого раствора с интервалом 0,50 мл. К ним добавили кислоту и дифенилкарбазид; окрашенные растворы разбавили водой до 25,00 мл.
. Навеску стали 0,100 г растворили, разбавили раствор водой до 25,00 мл, отобрали 5 мл и после соответствующей обработки разбавили водой до 25,00 ли. Интенсивность окраски этого раствора оказалась средней между интенсивностью окрасок 11-го и 12-го стандартов.
Определить содержание хрома в стали (в %).
Для приготовления серии стандартов из раствора, содержащего 0,648 г NaNO2 в 500,0 мл воды, отобрали 0,50, ..., 5,00 мл с интервалом 0,50 мл, добавили а-нафтиламин и сульфаниловую кислоту, окрашенные растворы разбавили водой до 20,00 мл.
Навеску нитрата натрия 0,520 г растворили в 250,0 мл воды, отобрали 5,00 мл и после соответствующей обработки разбавили водой до 20,00 мл. Интенсивность окраски этого раствора оказалась равной интенсивности окраски 8-го стандарта. -
Определить содержание NO2 в нитрате натрия (в %).
Для приготовления серии стандартов 15,00 мл 0,0215 н. раствора КМпО4 разбавили до 500,0 мл, отобрали 1,00, ..., 10,00 мл этого раствора с интервалом 1 мл и разбавили водой до 25 мл.
Навеску стали 0,500 г растворили в кислоте, окисдили персульфатом аммония и разбавили водой до 106,0 мл. Интенсивность окраски этого раствора оказалась средней между интенсивностями окрасок 4-го и 5-го стандартов.
Определить содержание марганца в стали (в %).
Навеску 0,455 г соли железа(III) растворили в 100,0 мл воды, отобрали 5,00 мл этого раствора и после обработки раствором аммиака и сульфосалициловой кислотой получили 50,00 мл окрашенного раствора. Для уравнивания окрасок 20,00 мл смеси раствора аммиака с сульфосалициловой кислотой и исследуемого раствора к смеси добавили 12,80 мл раствора, содержащего 2,250 г Kj^efSOJa ■ 12НгО в 1,00 л воды, и воды до 50 мл.
Определить содержание железа в соли (в %).
Природную воду, содержащую хлориды, разбавили дистиллированной водой в 10 раз. К 15,00 мл этой воды добавили 10,00 мл красителя и 5,00 мл дистиллированной воды. Для уравнивания окрасок 2,50 мл 0,00500 н. раствора хлорида натрия и исследуемого раствора к раствору хлорида натрия добавили 10,00 мл красителя и дистиллированной воды до 30,00 мл.
Определить концентрацию хлорида в природной воде (в мг!л).
Для определения содержания железа в природной воде 25,00 мл ее обработали перекисью водорода и персульфатом аммония и после добавления KSCN объем пробы довели дистиллированной водой до 50,00 мл. • Стандартный раствор приготовили растворением 0,863 г NH4Fe(SOi)2-12НгО в 100 мл воды. Для уравнивания окрасок исследуемого раствора и 20 мл водного раствора роданида калия к последнему добавили 5,50 мл стандартного раствора и довели объем его дистиллированной водой до 50,00 мл.
Определить содержание железа в исследуемой воде (в мг(лу
Навеску стали 0,325 г растворили в кислоте и после окисления хрома персульфатом аммония получили 25,00 мл окрашенного раствора; 10,00 мл этого раствора разбавили водой до 50,00 мл. Стандартный раствор приготовили путем растворения 0,125 г К2СГ2О7 в 250,0 мл воды. Для уравнивания окрасок исследуемого раствора и 25,00 мл дистиллированной воды к воде добавили 12,50 мл стандартного раствора и разбавили водой до 50 мл.
Определить содержание хрома в стали (в %).
Навеску металла 0,500 г растворили и после, окисления содержащегося в нем марганца до МпО? получили 100,0 мл раствора. В качестве стандартного использовали 0,0100 н. раствор КМпО4. При сравнении в колориметре интенсивность окрасок стандартного и исследуемого растворов оказалась равной при толщине слоя соответственно 5 и 8,49 см.
Определить содержание марганца в металле (в %).
Навеску соли меди 1,500 г растворили в 25,00 мл воды. Из 5,00 мл раствора после соответствующей обработки получили 50,00 мл окрашенного раствора. Стандартный раствор приготовили растворением 100 мг хлорида цинка в 100,0-мл воды. Из 2,50 мл стандартного раствора после соответствующей обработки получили 25,00 мл окрашенного раствора. Интенсивность окрасок стандартного и исследуемого растворов оказалась равной при толщине слоя соответственно 3,00 и 8,25 см.
Определить содержание цинка в соли меди (в %).
Навеску 1,500 г минерала, содержащего титан, растворили и после обработки перекисью водорода получили 250,0 мл окрашенного раствора. В качестве стандартного использовали раствор, содержащий 0,200 г титана в 1 л. Интенсивность окрасок стандартного и исследуемого растворов оказалась равной при толщине слоя соответственно 10 и 6,70 см.
Определить содержание ТЮг в минерале (в %).
Природную воду, содержащую NOL обработали сульфатом серебра для удаления хлорид-иона и затем фенолдисульфокислотой. В качестве стандартного использовали 0,00500 н. раствор нитрата натрия, окрашенный фенолдисульфокислотой. Три пробы воды сравнивали со стандартным раствором. Интенсивность окрасок была равной при Нст = 5см и при Нх, равном 6,50, 6,60 и 6,45 см.
Определить содержание МОз в воде (в мг[лу РАЗДЕЛ Б
Какая толщина слоя окрашенного раствора требуется для ослабления начального потока света 42
в 10 раз, если молярный коэффициент поглощения равен 4750, а концентрация 1 • 10~4 моль]л>
Для приготовления серии стандартов навеску чистого никеля 0,158 г растворили в азотной кислоте и разбавили раствор водой до 250 мл. Отобрали 0,25, ..., 5 мл этого раствора с интервалом 0,25 мл, довели объемы растворов до 10 мл и окислили никель бромом до трехвалентного состояния. Никель(Ш) образует с диметилглиоксимом окрашенное соединение.
Навеску 0,250 г стали, содержащей никель, растворили в кислоте. Объем раствора довели водой до 100 мл и 2,00 мл этого раствора после соответствующей обработки разбавили водой до 10,0 мл. Интенсивность окраски этого раствора оказалась средней между интенсивностями окрасок 14-го и 15-го стандартов, ближе к последнему.
Определить содержание никеля в стали (в %).
Для определения сернистого ангидрида в газе приготовили шкалу имитирующих растворов по 15 мл, окраска которых соответствует следующим содержаниям 5Ог:
№' пробирки ... 1 23456789 10
Содержание SO2,
мкг/мл 0 10,0 30,0 50,0 75,0 100 125 150 200 250
Через поглотительный раствор пропустили 500 см? газа при 22° С и 750 мм рт. ст. и разбавили его в мерной колбе до 100,0 мл; 10 мл этого раствора с фуксиноформальдегидным реактивом образовали 15,00 мл окрашенного раствора, по интенсивности среднего между 4-м и 5-м стандартами.
Определить концентрацию SO2 в газе (в моль!л).
16*. Для приготовления стандартного раствора 0,801 г кристаллогидрата хлорида никеля, содержащего 15,5% воды, растворили в 100,0 мл воды. Отобрали 2,00,..., 20,00 мл этого раствора с интервалом 2,00 мл в мерные колбы емкостью 50,00 мл, получили окрашенные соединения никеля с диэтилдитиокарбаматом в аммиачном растворе.
Отобрали 25,00 мл раствора из ванны для никелирования и разбавили до 50,0 мл. После соответствующей обработки 5,00 мл этого раствора были
разбавлены до 100,0 мл. Интенсивность окраски этого раствора оказалась средней между .интенсивностью окрасок 7-го и 6-го стандартов.
Сколько NiSO4'6H2O (в кг) надо взять.для приготовления 500 л раствора для никелирования указанного состава?
Навеску 0,256 г минерала, содержащего железо, растворили и разбавили водой до 100,0 мл, затем 5,00 мл этого раствора обработали 10,00 мл роданида аммония. Стандартный раствор готовили растворением 0,135 г соли железа, содержащей 10,5% железа, в 250,0 мл воды. При анализе методом дублирования к 10,00 мл раствора роданида аммония для уравнивания окрасок было добавлено 8,50 мл стандартного раствора, а к исследуемому раствору 3,50 мл воды.
Определить содержание окиси железа в минерале /в %).
Для определения иодида в природной воде 500 мл ее упарили до 10 мл, окислили иодид бихроматом калия до иода и после добавления крахмала получили 25,00 мл окрашенного раствора, которым заполнили левую кювету колориметра. Для приготовления раствора сравнения 0,150 г иодида калия, содержащего 6,8% воды и 0,5% хлорида натрия, растворили в 100,0 мл воды. Из 1,00 мл этого раствора после указанной выше обработки было получено 50,00 мл окрашенного раствора, которым заполнили правую кювету. Интенсивность окрасок оказалась равной при толщине слоя стандартного раствора 5,00 см и толщине слоев исследуемых растворов 6,85; 6,83 и 6,86 см. Поправки к кюветам ДЛпр = —0,04 см, AZ-лев = +0,02 см.
Определить содержание иода в исследуемой воде (в мг]лу Какая ошибка была бы внесена в этот результат, если бы не были учтены примеси к иодиду калия и поправки к кюветам колориметра?
Навеску 0,050 ±0,002 г окиси молибдена, содержащую 0,025% загрязнений, растворили, обработали дитиолом и после экстрагирования получили 50,00 ±0,05 мл окрашенного раствора, которым заполнили правую кювету колориметра. Навеску минерала 2,250 ± 0,005 г растворили и после аналогич-
ной обработки получили 100,000 ± 0,005 мл окрашенного раствора, которым заполнили левую кювету колориметра. Интенсивность окрасок растворов оказалась равной при толщине слоя стандартного раствора 5,00 ±0,02 см и толщине слоя исследуемого раствора 9,16 ±0,02 см.
Определить содержание окиси молибдена в минерале' и ошибку определения (в %). Какая из приведенных операций вносит наибольшую ошибку в определение?
20**. Навеску полупроводникового германия 1,535 г, содержащего Мп, растворили и разбавили раствор водой до 10,00 мл. Из 2,00 мл этого раствора после окисления персульфатом аммония получили 10,00 мл окрашенного раствора. В качестве стандартного использовали раствор КМпО4 с титром по щавелевой кислоте 0,000156 мг/мл, 5 мл которого разбавили до 500,00 мл. Интенсивность окрасок стандартного и исследуемого растворов оказалась .равной при толщине слоя соответственно 7,75 и 4,75 см.
Определить концентрацию марганца (в атом]см^.
В колориметре возможно изменение толщины поглощающего слоя от 2 до 98 мм.
В каких пределах можно определять неизвестную концентрацию, если концентрация раствора сравнения равна 10 мг]мл">
22**. Чувствительность колориметрического определения никеля с помощью диметилглиоксима в определенных условиях равна 3 мкг в 50,00 мл раствора.
Можно ли этим методом определить содержание никеля в полупроводниковом селене, если его. концентрация 1019 атом/см^ Какую навеску образца нужно было бы растворить в 10 мл растворителя? (Плотность моноклинного кристаллического Se равна 4,46 г]смйу
23**. Для определения золота с п-диэтиламино- бензилиденроданином был приготовлен стандартный раствор такой концентрации, что 1,00 мл его, разбавленный до 25,00 мл, соответствовал минимальной концентрации, при, которой соблюдается закон Бугера— Ламберта — Бера для данного реактива. Для
более точного определения была использована реакция с о-толидином.
Как надо разбавить раствор, чтобы концентрация 1,00 мл его, разбавленного до 15,00 мл, соответствовала минимальной концентрации, при которой соблюдается для этого реактива закон Бугера — Ламберта — Бера?
Этот раствор использовали для приготовления серии стандартов—10 стандартов общим объемом 15,00 мл с интервалом 1,00 мл.
Навеску металла 0,567 г растворили в кислоте, разбавили водой до 50,00 мл и 2,50 мл этого раствора после соответствующей обработки разбавили водой до 10,00 мл. Интенсивность окраски раствора оказалась равной интенсивности окраски 7-го стандарта.
Определить содержание золота в металле (в %).
Для приготовления стандартного раствора 0,125 г нитрата свинца растворили в 1,00 л воды, 5,00 мл этого раствора обработали дитизоном, разбавили до 50,00 мл и окрашенный комплекс экстрагировали 10,00 ли хлороформа.
Навеску полупроводникового сплава 1,350 г растворили, разбавили раствор водой до 50,00 мл и 1,00 мл этого раствора разбавили водой до 25,00 мл. Окрашенный комплекс экстрагировали 5,00 мл хлороформа. Интенсивность окраски стандарта и экстракта оказалась равной при толщине слоя стандартного и исследуемого растворов соответственно 5 и 8,15 см.
Определить содержание свинца в сплаве (в %).
25**. Для определения Аз20з в воздухе приготовили стандартный раствор растворением 0,256 г кристаллогидрата двузамещенного арсенита натрия в 500,0 мл воды. К 1,00 ли этого раствора прибавили раствор молибдена и сернокислого гидразина и разбавили водой до 25 ли.
Пропустили 5,00 л воздуха, содержащего As2O3, через 100,0 мл поглотительного раствора и из 10,00 мл этого раствора после соответствующей обработки получили 50,00 мл окрашенного раствора. Интенсивность окрасок стандартного и исследуемого растворов оказалась равной при толщине слоя стан- 46
дартного и исследуемого растворов соответственно 5,00 и 6,25 см.
Определить концентрацию AS2O3 в воздухе (в мг/м3) и найти превышение ее над допустимой. .
Для приготовления раствора сравнения 1,00 мл стандартного раствора КМпО4 с титром по железу 0,0000234 г]мл разбавили водой до 50,00 мл. Навеску кремния 0,533 г растворили и разбавили раствор водой до 10,00 мл. Из. 1,00 мл этого раствора после обработки перйодатом в присутствии фосфорной кислоты было получено 25,00 мл окрашенного раствора. Интенсивность окрасок стандартного и исследуемого растворов оказалась равной при толщине слоя стандартного и исследуемого растворов соответственно 7,50 и 5,35 см.
Определить содержание Мп в кремнии (в %). Можно ли, пользуясь этим стандартным раствором, определять допустимое содержание марганца в полупроводниковом кремнии, если оно порядка 10-3%? В каких условиях надо проводить это определение?
Для определения хрома в стали имеется два стандартных образца стали, первый из которых содержит 1,40 и второй — 0,05% хрома. Из навески неизвестной стали после растворения и окисления перйодатом было получено 25,00 мл окрашенного раствора. При растворении и аналогичной обработке таких же навесок стандартных образцов оказалось, что интенсивность окрасок 1-го стандартного раствора и исследуемого образца равна при толщине слоя соответственно 2 и 10 см, а интенсивность окрасок 2-го стандартного раствора и исследуемого образца равна при толщине слоя соответственно 10 и 2 см.
Для сравнения приготовили 25 мл раствора из смеси 0,200 г 1-го и 0,300 г 2-го стандартов. Интенсивность окрасок полученного стандартного и исследуемого растворов оказалась равной при толщине слоя соответственно 5,00 и 4,00 см.
Определить содержание хрома в стали (в %).
Для определения фосфора навеску 0,5265 ± ± 0,0002 г стандартного образца, содержащего 6,5 ±0,1 % фосфора, растворили в мерной колбе емкостью 10,15 ±0,01 мл и разбавили раствор водой
до метки. Пипеткой емкостью 2,02 ±0,01 мл этот раствор перенесли в мерную колбу емкостью 50 мл и после обработки растворами молибдата и ванадата получили 50,12 ±0,02 мл окрашенного раствора.
Навеску стали 0,3560 ± 0,0002 г растворили и после указанной обработки получили 25,05 ±0,02 мл окрашенного раствора. Интенсивность окрасок стандартного и исследуемого растворов оказалась равной при толщине слоя стандартного и исследуемого растворов соответственно 5,00 ±0,05 и 7,25 ± 0,05 см.
Определить содержание фосфора в исследуемом образце (в %) и ошибку определения. Выяснить, какие измерения дают наибольшую ошибку? С какой точностью необходимо проводить все измерения, чтобы ошибки были одного порядка?
29**. Для получения стандартного раствора 2,00 л воздуха, насыщенного при 20° С парами метилового спирта, пропустили через 100,0 мл поглотительного раствора. Для определения концентрации метилового спирта в воздухе производственного помещения 25,00 л воздуха пропустили через 50,00 мг поглотительного раствора. Раствор обработали перманганатом калия и из образовавшегося формальдегида после взаимодействия с фуксинсернистой кислотой получили 90,00 мл окрашенного раствора. Для определения методом дублирования к 90,00 мл реактивов было добавлено 4,50 мл стандартного раствора, после чего окраски и объемы растворов были уравнены.
Определить концентрацию метилового спирта в воздухе (в мг^л и объемы.%) и сравнить ее с допустимой концентрацией метилового спирта в воздухе производственных помещений.
ЗАДАНИЯ ДЛЯ ПРОГРАММИРОВАННОГООПРОСА
Какое из приведенных уравнений отвечает закону Бугера — Ламберта — Бера?
lg А = ю-^ в. A=io£Zc'0 '0
1S2»_3111. = с г. lg ^ — ig /0 = е/с
В чем преимущество спектрофотометрических методов анализа? Укажите правильный ответ.
В них не проявляется ошибка за счет выцветания окраски.
Для них не требуется соблюдения закона Бугера — Ламберта — Бера.
Они дают возможность исследовать бесцветные растворы.
Они дают возможность исследовать смеси окрашенных веществ.
Какая из приведенных формул зависимости между коэффициентом пропускания Т, оптической плотностью D и концентрацией с верна?
a. D = Ксб.Т=К — Сa. D = Ксб.Т=К — Св. D = 10~Ксг. Т = Ксв. D = 10~Ксг. Т = Кс
a. D = Кс
б.Т=К — С
a. D = Кс
б.Т=К — С
в. D = 10~Кс
г. Т = Кс
в. D = 10~Кс
г. Т = Кс
В чем преимущество колориметрического метода уравнивания по сравнению с методом дублирования?
Укажите правильный ответ.
Метод уравнивания дает возможность вести исследования в ультрафиолетовой области спектра.
Метод уравнивания более точен.
Метод уравнивания дает возможность исследовать медленно созревающие окраски.
г. В методе уравнивания не предусмотрено подчинение закону Бугера — Ламберта — Бера.
Рисунок к заданию 5.Рисунок к заданию 5.
Рисунок к заданию 5.
Рисунок к заданию 5.
Какой из приведенных графиков (см. рисунок) отвечает закону Бугера — Ламберта — Бера?
Как зависит оптическая плотность раствора от его pH?
Укажите правильный ответ.
Уменьшается с увеличением pH.
Характер изменения зависит от природы окрашенного раствора.
в. Сначала увеличивается, а потом уменьшается.
г. Не зависит от pH.
К лучам какого цвета наиболее чувствителен глаз человека? Укажите правильный ответ.
я. К лучам красного цвета.
б. К лучам фиолетового цвета.
в. К лучам зеленого цвета.
г. К лучам синего цвета.
Для чего прибегают к имитирующим растворам при использовании метода стандартных серий?
Укажите правильный ответ.
й. Для получения более устойчивой серии окрасок.
б. Для повышения чувствительности определения.
в. Для расширения предела определяемых концентраций.
г. Никаких преимуществ их применение не дает.
Какой из приведенных графиков (см. рисунок) выражает правильное соотношение между концентрацией и толщиной слоя раствора при различных молярных коэффициентах поглощения (s2>si)?
Рисунок к заданию 9.
В каком из указанных колориметрических методов должен обязательно соблюдаться закон Бугера — Ламберта — Бера?.
В методе стандартных серий с применением имитирующих растворов.
В методе дублирования.
В методе уравнивания с применением светофильтров.
В методе стандартных серий без применения имитирующих растворов.
Глава III
ФОТОМЕТРИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА
§ 1. ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
Пример 1. При фотометрическом определении титана с хромотроповой кислотой в растворе, содержащем 0,45 мкг титана в 1 мл, в кювете с толщиной слоя 5 см было получено отклонение по шкале гальванометра 90 мка. Для падающего светового потока отклонение по шкале гальванометра было 155 мка.
Определить молярный коэффициент поглощения окрашенного соединения, в котором на атом титана приходится молекула хромотроповой кислоты.
Решение. Для решения используем уравнение Бугера — Ламберта — Бера
It = [o\O~6lc или 1§1й —lgЬ = etcРассчитываем концентрацию титана (в мольбу.
47,9
Из приведенного выше уравнения получаем:
е ■ lg/o- !g^ = 1g 155- lg90 = 2,192 —1,955 = 5.1QJ
1с5-0,94-Ю-54,7-КГ5
Пример 2. Молярный коэффициент поглощения комплекса бериллия с ацетилацетоном в хлороформе для волны 295 нм равен 31600.
Какое минимальное содержание бериллия (в %) можно определить в навеске 1 г, растворенной в 50 мл, в кювете с толщиной слоя 5 см, принимая минимальный отсчет по шкале оптической плотности фо- токолориметра 0,025? В окрашенном соединении на атом бериллия приходится молекула ацетилацетона. 52
Решение. Применяя закон Бугера — Ламберта— Бера, получаем:
1g А = £) = 0,025 = 31 600 -5с 0,025„ |п_7,
5.31 600 = 1158 ' 10 М0ЛЬ,Л
Рассчитываем содержание бериллия (в г/50 млу 1,58 • Ю-7 - 9,01 • 50 1000= 7,15.10
Отсюда содержание бериллия (в %) равно
Пример 3. На однолучевом фотоколориметре для падающего светового потока отсчет по шкале гальванометра был 100 делений. Для стандартного 0,00500 М раствора комплекса меди с избытком аммиака отсчет по шкале гальванометра был 85,8 делений.
Определить концентрацию меди (в мкг! мд) в растворе, если для него отсчет по шкале гальванометра равен 93,5 деления. Оценить точность определения, если точность отсчета по шкале гальванометра 0,5 деления.
Решение. Составляем два уравнения по закону Бугера — Ламберта — Бера:
для стандартного раствора
е/0,005 = 1g 100 — 1g 85,8 = 2 — 1,933 = 0,067
для исследуемого раствора
е/сх= 1g 100-1g93,5 = 2- 1,971 =0,029
Разделив эти уравнения одно на другое, получаем:
0,0670,005000,00500 • 0,029
М29 =Сх =0^67= °’002‘7
Рассчитываем концентрацию меди (в мкг]млу.
0,00217 • 63,5 • 106
^5= * 37 мкг!мл
Рассчитываем возможную ошибку методом границ. Минимальное значение концентрации соответствует минимальному возможному значению отсчета для стандартного раствора и максимальному возможному отсчету для исследуемого раствора; для максимального значения — наоборот. Следовательно, получаем серию расчетов:
для минимального значения
1g 100 — 1g 83 2 — 1,930 0,070 0,00500 lg 100-lg 94 ~ 2-1,974 “ 0,026 “ смии
118 мкг!мл118 мкг!мл0,00500 ■ 0,026 • 63,5- 106
118 мкг!мл
118 мкг!мл
0,070 • 103
для максимального значения
1g 100 - 1g 86 2 — 1,935 0,065 ^ 0,00500 1g 100 — lg93 ~ 2 — 1,968 0,032 емакс
= 156 мкг^мл= 156 мкг^мл0,00500 • 0,032 • 63,5 • 10s
= 156 мкг^мл
= 156 мкг^мл
—0,065 • 103
Пример 4. При фотометрическом определении железа в воде по реакции с сульфосалициловой кислотой для стандартных растворов были получены следующие данные:
Содержание
железа, % .0 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50
Отсчёт по шкале гальванометра А . . 100 87,5 77,5 68,5 59,0 52,5
Построить калибровочные графики в системах координат А — с и D— с. Вывести уравнение для второго графика и определить содержание железа по графикам и расчетным путем, если отсчет по шкале гальванометра равен 71,5. По графику D — с оценить точность определения, если точность отсчета по шкале гальванометра 0,5 деления.
Решение. По приведенным данным рассчитываем оптические плотности:
Содержание железа,
0,40
%
0
0,10
0,20
0,30
Отклонение . . . .
100
87,5
77,5
68,5
59,0
Логарифм отклоне-
НИЯ
2
1,942
1,890
1,836
1,770
Оптическая плот-
ность ......
——
0,058
0,110
0,164
0,230
По этим данным строим калибровочные графики (см. рисунок). По графику А —с (7) находим значение неизвестной концентрации, соответствующей
показанию шкалы 71,5. Эта концентрация равна 0,270. По тем же данным строим график в системе координат D — с (2).
Методом избранных точек вычисляем уравнение полученной кривой. В качестве избранной точки выбираем конечную точку, для которой отсчет при с = 0,5% равен 0,280. Отсюда коэффициент в уравнении зависимости D — с будет
к == 01562
Уравнения искомой зависимости имеют вид D = 0,562с; с =1,78-7) где с — содержание железа, %.
Проверяя выведенное уравнение, получаем:
D
Снайд ■ • ■ Свыч . . . . Дс . . . . Дс• 106 . .
..0,0580,1100,1640,2300,280
0,1000,2000,3000,4000,500
0,1030,1960,2920,4050,498
..+0,003-0,004-0,008+0,005-0,002
. .91664254
Полученная средняя квадратичная ошибка лежит в пределах точности отсчета, и, следовательно, найденное уравнение удовлетворительно отражает
соотношение между оптической плотностью и концентрацией.
Вычисляем D для А = 71,5; D = IglOO—lg71,5 = = 2— 1,854 = 0,146. Для этого значения D по графику находим значение концентрации сх = 0,258. По приведенному выше расчетному уравнению с = 1,78Д = = 1,78.0,146 = 0,260%.
По уравнению и графику D — с оцениваем точность отсчета при данных концентрациях. Учитывая, что точность отсчета равна 0,5 деления, получаем предельные значения отсчетов по шкале гальванометра: минимальный — 71 и максимальный — 72. Соответственно Д„ин = 0,142 и Дмакс = 0,148. Для этих значений по графику находим: смип = 0,252 и Смаке = 0,262. Следовательно, положительная и отрицательная ошибки определения различны:
—_ 0 006
Из уравнения получаем:
Смин= 1.78 - 0,142 = 0,252
Смаке = 1,78-0,148 = 0,263
Значения достаточно близкие.
Примечание. При решении задач на определение состава комплекса, констант диссоциации и констант комплексообразования рекомендуем познакомиться с теорией методов по книге Булатова М. И., К а л и-н к и н а И. П., Практическое руководство по фотоколориметрическим и спектрофотометрическим методам анализа, Изд. «Химия», 1968.
Пример 5. Определить состав комплекса никеля с ксиленоловым оранжевым по следующим величинам оптических плотностей, полученных добавлениемПример 5. Определить состав комплекса никеля с ксиленоловым оранжевым по следующим величинам оптических плотностей, полученных добавлениемреагента с возрастающей объемам раствора никеляцией 1 • 10"5 г-пон/л:Концентрация реагента с • 105, моль!л ..........Оптическая плотность . . . . Концентрация реагента с • 105, моль/лОптическая плотность . . . .реагента с возрастающей объемам раствора никеляцией 1 • 10"5 г-пон/л:Концентрация реагента с • 105, моль!л ..........Оптическая плотность . . . . Концентрация реагента с • 105, моль/лОптическая плотность . . . .концентрацией к равным с постоянной концентра-концентрацией к равным с постоянной концентра-0,120,160,200,400,600,0400,0500,0650,1300,2000,801,001,201?481,800,2700,3150,3600,3650,3700,120,160,200,400,600,0400,0500,0650,1300,2000,801,001,201?481,800,2700,3150,3600,3650,370
Пример 5. Определить состав комплекса никеля с ксиленоловым оранжевым по следующим величинам оптических плотностей, полученных добавлением
Пример 5. Определить состав комплекса никеля с ксиленоловым оранжевым по следующим величинам оптических плотностей, полученных добавлением
реагента с возрастающей объемам раствора никеля
цией 1 • 10"5 г-пон/л:
Концентрация реагента с • 105, моль!л ..........
Оптическая плотность . . . . Концентрация реагента с • 105, моль/л
Оптическая плотность . . . .
реагента с возрастающей объемам раствора никеля
цией 1 • 10"5 г-пон/л:
Концентрация реагента с • 105, моль!л ..........
Оптическая плотность . . . . Концентрация реагента с • 105, моль/л
Оптическая плотность . . . .
концентрацией к равным с постоянной концентра-
концентрацией к равным с постоянной концентра-
0,120,160,200,400,60
0,0400,0500,0650,1300,200
0,801,001,201?481,80
0,2700,3150,3600,3650,370
0,120,160,200,400,60
0,0400,0500,0650,1300,200
0,801,001,201?481,80
0,2700,3150,3600,3650,370
Решение. По приведенным данным строим график зависимости оптической плотности от концен-
грации ксиленолового оранжевого (см. рисунок). Отбрасывая точку, близкую к точке излома прямых (для с = 1,0 ■ 10-5), полу-
чаем пересечение прямых при концентрации ксиленолового оранжевого 1,04 - 'lО"5. Следовательно, состав комплекса будет [Ni]: [R] = 1 :1.
Пример 6. Рассчитать константу диссоциации' реактива HR, если при ' pH = 7,33 оптическая плотность Осм равна 0,442. В кислой среде при pH < 2 оптическая плотность Онв равна 0,017, в щелочной среде при pH Dn равна 0,705,
DD0,30,30,2,0,2,ОЗОЗ0.51,01,5 с >Оъ, мало/лРисунок к примеру 5.11 оптическая плотность0.51,01,5 с >Оъ, мало/лРисунок к примеру 5.11 оптическая плотностьООРешение. Воспользуемся уравнением
D
D
0,3
0,3
0,2,
0,2,
ОЗ
ОЗ
0.51,01,5 с >Оъ, мало/л
Рисунок к примеру 5.
11 оптическая плотность
0.51,01,5 с >Оъ, мало/л
Рисунок к примеру 5.
11 оптическая плотность
О
О
К — ^см SHR
Подставляя приведенные величины, находим: pH = 7,33 [Н+] = 1(Г ^ = 4,67 • 10“8
К - 0.442-0,017|П-8_7Ч, |П-в
^HR 0,705 — 0,442 4167‘107,35-10
Пример 7. Рассчитать чувствительность определения (определяемый минимум) меди по реакции с диэтилдитиокарбаматом (состав комплекса CuRn, где /2=1) при Л = 436 нм, толщине поглощающего слоя / = 5 см и минимальном объеме окрашенного раствора V = 25 мл. Молярный коэффициент поглощения окрашенного соединения е4зб = 12,8 • 103. Минимальная величина оптической плотности, измеряемая прибором, равна 0,005.
Решение. Воспользуемся уравнением
DMmSnA ■ 10э РминУпА • 103m ——:—
Е<368435/
5 • 10-3 ■ 25 • 1 • 63,54 ■ 103= — (2,8-10^ 5= °J2°
g§2. МНОГОВАРИАНТНЫЕ ЗАДАЧИ
Воспользовавшись уравнением Бугера — Ламберта — Бера, определить параметр, обозначенный х, в указанных единицах.
Вариант
Определяемый ион или вещество
Реакция образования окрашенного соединения
Длина волны, нм
е
Толщина слоя, см
Ток, в делениях шкалы
Концентрация
Оптическая плотность
начальный
после поглощения
МпО^
Собственная окраска
546
2 420
1,00
—
—
0,0150 г/100 мл
X
II
Си2+
С дитизоном' CuR2 в СС1<
620
35 000
1,00
100
75
х мг/мл
III
РЬ2+
С дитизоном PbR2 в СНС13
520
70 000
5,00
80
X
1 1,05 мкг [мл
IV
Fe3+
С ортофенантра- лином FeR3
490
X
2,00
150
95
0,52 мкг{мл
V
А13+
С оксихинолином A1R3
390
6 700
X
—
—
2,5 • КГ4 моль]л
0,836
VI
Ge^
С фенилфлуоро- ном GeR2
510
10 000
5,00
200
165
х мкг/мл
VII
Хинолин
Собственная окраска
275
4 500
2,00
—
—
3 мг]л
X
VIII
Азобензол
То же
438
1 100
5,00
—
—-
х мг[мл
0,356
По приведенным данным определить концентрацию раствора в указанных единицах
Вариант
Определяемый ион
Реакция образования окрашенного соединения
Начальный ток, мка
Стандартный раствор
Исследуемый раствор
концентрация
щина слоя, см
ток, мка
концентрация
толщина слоя, см
ток, мка
I
Mg2+
С
эриохром
100
0,100 г MgCl2
2,00
60
Mg (в %) в мине
3,00
90
черным
в 250 мл раствора
рале при навеске 0,2 г в 50 мл рас-
II
Сг2Оу~
Собственная окраска
90
раствор К2Сг2О7 с титром по Fell 0,00150 г]мл
1,00
83,4
тв ор а
Сг (в мг/мл)
1,00
75,2
III
МоО^-
с
дитиолом
75
0,1 г стали СО, содержащий 0,750% Мо в 25 мл раствора
5,00
64,8
Мо (в %) в стали при навеске 0,2 г в 25 мл раствора
2,00
59,6
IV
№2+
с
диметил- глиоксимом
100
0,250 г NiSO4-6H2O в 1 л раствора
1,00
53,2
Ni (в мг/мл)
5,00
73,4
V
РЬ2+
с
дитизоном
100
2,5 мг РЬО2 в 100 мл раствора
5,00
74,8
РЬ (в мг/л)
5,00
92,6
VI
Sb3+
с
метиловым фиолетовым
100
2,56 мг Sb в 50 мл раствора
0,5
82,3
Sb2O3 (в %) в минерале при на
веске 0,5 г в 100 мл раствора
2,5
74,6
VII
Fe3+
с
KSCN
90
0,00186 и. раствор FeCl2
1,0
54,6
Fe (в мкг/мл)
5,0
83,4
VIII
СЛ ю
Cu2+
с
аммиаком
75
0,1 г сплава, содержащего 5,26% Си в 100 мл раствора
2,5
51,4
Си (в %) в сплаве при навеске 0,2 г в 250 мл раствора
5,0
63,2
По приведенному на рисунке калибровочному графику определить в соответствии с указанными условиями концентрацию неизвестного раствора.
Рисунок к задаче 3-
Вариант
Определяемый ион
Реакция образования окрашенного соединения
Концентрация стандартного раствора
Исследуемый раствор
оптическая плотность
концентрация
I
Ве2+
С эрнохромцианином
0,150 г BeSO4'4Н2О в 250 л/л раствора
0,55
Ве (в мг/мл)
И
III
уз+
Cd2+
С фосфорновольфрамо-
0,25 мг V2O3
0,550 г Cd(NO3)2 - 4Н2О в 50 мл раствора
0,84
0,14
V (в мг[мл)
Cd (в г/л)
C
ВОЙ кислотой
дитизоном
IV
Bi3+
C
тномочевннон
0,100 г Bi2O3 в 200 мл раствора
0,31
Bi (в %) в сплаве при навеске 0,2 г в 100 мл раствора
V
Cu2+
C
дитизоном
0,100 г сплава, содержащего 3,25% Си в 250 мл раствора
0,52
СиО (в хг/50 мл)
VI
Si4+
C
молибдатом аммония
0,250 г SiO2 в 0,5 л раствора
0,37
Si (в %) в стали при навеске 1 г в 100 мл раствора
VII
Ag+
C
диэтиламинобензил- нденроданндом
5,5 мг AgNO3 в 25 мл раствора
0,31
Ag (в мг!л)
VIII
Zn2+
C
дитизоном
0,150 г ZnSO4 • 7Н2О в 0,5 л раствора
0,22
ZnO (в лг/100лл)
§ 3. ЗАДАЧИ
РАЗДЕЛ А
Содержание меди, мг/лПоказания гальванометра . , .Содержание меди, мг/лПоказания гальванометра . , .Для построения калибровочного графика при определении меди в растворе на однолучевом фотометре были получены следующие данные:
Содержание меди, мг/л
Показания гальванометра . , .
Содержание меди, мг/л
Показания гальванометра . , .
О 0,10,20,50,751,0
80 67,5 57,0 34,5 28,515,0
Построить калибровочный график в системах координат оптическая плотность — концентрация меди и отклонение гальванометра — концентрация меди и определить содержание меди в исследуемом растворе, если отклонение гальванометра составляет 45,5 деления.
Для определения фосфора в стали по синей окраске восстановленного фосфорномолибденового комплекса на фотометре были получены следующие данные для стандартных образцов стали СО:
Содержание фосфора в стали СО, % 0,0110,024 0,031 0,040 0,055
Показания фотометра . , . .482919125
Определить содержание фосфора в исследуемом образце (в %), если показание по шкале диафрагмы составляет 24 деления.
Для определения железа в промышленной воде из 100 мл воды после упаривания и обработки о-фенантралином было получено 25 мл окрашенного раствора. Оптическая плотность этого раствора при толщине слоя 1 см оказалась равной 0,460.
Определить содержание железа в промышленной воде (в мг]л^, если молярный коэффициент поглощения этого окрашенного соединения равен 1100.
Для определения молибдена в стали из стандартного раствора, содержащего 0,1124 г НгМоО4* •2НгО в 100 мл раствора, были отобраны указанные ниже объемы и после обработки фенилгидразином и разбавления водой до 100 мл получены следующие значения оптической плотности растворов:
Отобранные объемы, мл . . . 2 4 6 8 10 Оптическая плотность , . . . 0,05 0,11 0,16 0,21 0,25
Навеску стали 1,2 г растворили в кислоте и разбавили раствор водой до 50 мл. Из 5 мл этого раствора после соответствующей обработки было получено 100мл окрашенного раствора. Оптическая плотность его оказалась равной 0,12.
Определить содержание молибдена в стали (в %).
Для определения меди в цветном сплаве из навески 0,325 г после растворения и обработки аммиаком было получено 250 мл окрашенного раствора, оптическая плотность которого в кювете с толщиной слоя 2 см была 0,254.
Определить содержание меди в сплаве (в %), если молярный коэффициент поглощения аммиаката меди равен 423.
Вычислить молярный коэффициент поглощения меди, если оптическая плотность раствора, содержащего 0,24 мг меди в 250 ли, при толщине слоя кюветы 2 см равна 0,14.
Навеску 1 г металла, содержащего олово, растворили в кислоте и разбавили раствор водой до 100 мл. Из полученного раствора отобрали пять проб по 10,0 мл, из них после обработки дитиолом получили по 25 ли окрашенных растворов, оптическая плотность которых была 0,32; 0,35; 0,30; 0,31; 0,33.
Для приготовления стандартного раствора 1 г металла, содержащего 4,56% олова, растворили и обработали в' тех же условиях. Оптическая плотность полученных растворов была 0,20; 0,23; 0,23; 0,21; 0,24.
Определить содержание олова в металле (в %) и ошибку определения.
Для построения калибровочного графика при определении ванадия были взяты стандартные образцы стали СО, содержащие следующие количества ванадия: I — 0,15; II — 0,33; III — 0,58; IV — 0,72%.
Навески стали СО по 0,5 г растворили и после обработки перекисью водорода получили по 50 мл окрашенных растворов. При фотометрировании этих растворов (I-IV) на однолучевом фотоколориметре были получены следующие отклонения по шкале гальванометра: фон—100; I — 79; II — 61; III — 41,5; IV —34,5.
Определить содержание ванадия в исследуемом образце (в %), если для него в тех же условиях отклонение по шкале гальванометра составляло 52,5 деления.
Для приготовления раствора сравненйя 0,258 г нитрата свинца растворили в 250 мл воды. После обработки'5 мл раствора дитизоном было получено 50 мл окрашенного раствора. Окрашенное соединение экстрагировали 10 мл хлороформа, и оптическая плотность хлороформного слоя оказалась 0,35.
Навеску исследуемого сплава 1 г растворили в кислоте и разбавили раствор водой до 100 мл. После обработки 10 мл этого раствора дитизоном было получено 25 мл окрашенного раствора. Окрашенное соединение экстрагировали 10 мл хлороформа и оптическая плотность хлороформного слоя в той же кювете оказалась 0,14.
Определить содержание свинца в сплаве (в %)•
Для построения калибровочного графика при определении марганца отобрали 2,5; 5,0; 7,5; 10,0; 12,5 и 15,0 мл 0,0125 н. раствора КМпО4 и разбавили водой до 100 мл. Отклонение по шкале гальванометра на однолучевом фотоколориметре для фона составило 80 делений, а -для указанных растворов 72,5; 64,5; 59,0; 62,5; 47,0 и 42,5 деления.
Навеску стали 0,5 г растворили и после окисления марганца разбавили раствор водой до 50 мл. Отклонение по шкале гальванометра для полученного окрашенного раствора при тех же условиях составило 55,5 деления.
Определить содержание марганца в стали (в %).
И. Отклонение гальванометра однолучевого фотоколориметра при исследовании раствора К2СГ2О7 составляет 75 делений шкалы. После добавления в кювету 1 мл стандартного 0,015 н. раствора бихромата калия при постоянной толщине слоя отклонение составило 65 делений шкалы.
Определить концентрацию исследуемого раствора (в л/г/л/л), если отклонение по шкале гальванометра для фона равно 100 делениям.
При фотометрическом титровании на однолучевом фотоколориметре 10 мл раствора КМ11О4 раствором NaNO2, титр которого равен 0,0015 г]мл, получены следующие данные:
Объем раствора
NaNO2, мл . . 0 0,5 1,0 1,25 1,5 1,75 2,0 Показания галь
ванометра . . . 50 59,0 66,5 75,0 77,5 77,0 78,0
Отклонение для фона составило 80 делений шкалы.
Определить нормальность исследуемого раствора.
Для определения примеси алюминия в силикате магния навеску силиката магния 0,2 г сплавили с содой и после обработки кислотой довели объем раствора водой до 200 мл. Для приготовления колориметрируемого раствора аликвотную часть 20 мл после добавления алюминона довели до 50 мл. Оптические плотности этого раствора и раствора с добавкой 5 мл 5- IO-4 М раствора AICI3, измеренные относительно дистиллированной воды в кювете с толщиной слоя 2 см, были соответственно равны 0,25 и 0,55.
Рассчитать содержание алюминия (в %) в безводном силикате магния, если известно, что силикат содержит 5% воды.
Для построения калибровочного графика при определении никеля на однолучевом фотоколориметре растворили 550 мг сульфата никеля, содержащего 15,5% кристаллизационной и гигроскопической воды, в 250 мл воды. Указанные ниже объемы этого раствора после добавления диметилглиоксима и других реактивов были доведены водой до 25 мл и три-
При
ЭТОМ
были
получены
2,5
5
7,5
10
12,5
15
89
80
71,5
63
56,5
49,5
90
78
70
63
55,5
50
89
79,5
72
64
56
49
жды фотометрированы. следующие результаты:
Объем раствора, мл О
Показания гальванометра
1 100
2 98
3 100
Построить калибровочный график и вывести уравнение прямой.
Навеску анализируемого металла 0,75 г растворили в 25 мл кислоты; 5 мл полученного раствора после обработки реактивами разбавили водой до 50 мл. Отклонения гальванометра для полученного раствора были 65; 66,5; 66; 65; 65 делений шкалы.
Определить содержание никеля в металле (в %) и ошибку определения.
Для определения железа в сточных водах навеску 0,0586 г чистой окиси железа, содержащей 2,5% гигроскопической воды, растворили в кислоте и объем раствора довели до 250 мл. Для построения калибровочного графика к указанным ниже объемам полученного раствора добавили раствор роданида аммония, разбавили растворы водой до 100 мл и колориметрировали на фотоколориметре с диафрагмой. Были получены следующие показания по шкале диафрагмы:
Объем раствора, мл 0,51,01,52,02,53,0
Показания фото
колориметра,173142515864
Упарили 2,5лсточной воды до50мл и15мл
этого раствора после добавления раствора роданида аммония довели водой до 25 мл. Для полученного окрашенного раствора показание по шкале диафрагмы составило 25 делений.
Определить содержание железа в сточной воде (в г/л3).
Для построения калибровочного графика при определении фосфора в виде фосформолибденового комплекса приготовили раствор, растворяя 0,25 г
Na2HPO4 в 100 мл воды. Указанные ниже объемы этого раствора после соответствующей обработки разбавили водой до 25 мл. При фотометрировании их были получены следующие результаты:
Объем стандартного раствор а, мл 0,10,250,501,01,5
Оптическая плотность. . . .0,060,100,130,220,31
Навеску полупроводникового металла 0,50 г растворили и после обработки получили 100 мл слабо окрашенного раствора. Его окраску усилили, добавив 2 .мл указанного выше стандартного раствора; при этом оптическая плотность оказалась равной 0,16.
Определить содержание фосфора в пробе (в %).
Навеску стали 0,0532 г растворили в кислоте, обработали диэтилдитиокарбаматом и довели объем раствора до 100 мл. Раствор фотометрировали при 328 и 368 нм в кювете с толщиной слоя 2 см. При этом были получены следующие результаты: при X = 328 нм D = 0,67; при к = 368 нм D = 0,45.
Определить содержание никеля и кобальта в стали (в %), если при 328 нм ещ = 35 210, есо = 3910, а при 367 нм ещ = 21 820, ес0 = 14 340.
Для построения калибровочного графика при определении кремния в широком диапазоне концентраций использовали три стандартных образца стали с содержанием кремния: образец А —0,03% Si, образец Б —0,28% Si, образец В—1,35% Si. Из них приготовили указанные ниже смеси, растворили их, получили окрашенные растворы, содержащие крем- немолибденовый комплекс, и разбавили водой до 100 мл. При фотометрировании этих растворов были получены следующие показания по шкале гальванометра однолучевого фотоколориметра:
Смесь ....
12
3
4
5
6
7
8
Состав смеси, г
А . . . .
0,5
0,25
—
0,1 .
—
Б . . . .
—
0,25
0,5
0,4
0,3
0,2
—•
—
В . . . .
—
—
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
Показания
гальваноме
тра . . . .
95,5
76
60,5
42,5
27,5
22,5
15
9,5
Отсчет по шкале гальванометра для раствора- фона составил 100 делений.
Навеску исследуемой стали 0,4 г растворили и после указанной выше обработки довели объем раствора водой до 50 мл. При фотометрировании в тех же условиях отсчет по шкале гальванометра составил 52,5 деления.
Определить содержание кремния в стали (в %).
Приготовлено четыре стандартных раствора соли железа(П), содержащие 1,00; 1,05; 1,10; 1,15 мг железа. Оптическая плотность окрашенных растворов с о-фенантролином, измеренная относительно первого раствора, была равна соответственно 0,24, 0,51 и 0,75. Оптическая плотность исследуемого окрашенного раствора, измеренная при тех же условиях, была равна 1,20.
Определить содержание железа в исследуемом растворе (в лгг), если для приготовления окрашенного раствора использовалась */з часть раствора.
При определении висмута в сплаве, содержащем до 0,02% висмута, используют фотометрическую реакцию с тиомочевиной.
Рассчитать соотношение оптимальных величин навески (в г) сплава и конечного объема (в лм) фо- тометрируемого раствора, если известно, что молярный коэффициент поглощения комплекса висмута с тиомочевиной BifSCfNHshh равен 35 000, толщина поглощающего слоя Г — 5 см, оптимальное значение оптической плотности D = 0,43. Фотометрирова- ние проводят при X = 322 нм; молярный коэффициент поглощения раствора тиомочевины при 322 нм равен 3000.
Для определения молибдена по реакции с дитиолом калибровочный график должен охватывать интервал оптических плотностей от 0,15 до 1,50.
Определить, какую навеску чистой МоО3 следует растворить в 25 мл раствора щелочи, чтобы оптические плотности взятых проб объемом 1 —10 мл и разбавленных до 50 мл составили 0,15—1,50 при толщине слоя кюветы 1 см и молярном коэффициенте поглощения окрашенного соединения 1,3-104.
22**. Навеску 0,125 г полупроводникового металла, содержащего Те, растворили и после восста-
новления Те до элементарного получили 100 мл окрашенного раствора золя теллура. Оптическая плотность этого раствора в кювете с толщиной слоя 1 см составила 0,175.
Определить концентрацию теллура (в атом/см3) в полупроводниковом металле, если молярный коэффициент поглощения золя теллура 3,25 • 103, а плотность полупроводникового металла 4,5 г]см3.
Для определения кремния в сталях в виде кр-емнемолибдеиового комплекса был построен калибровочный график по чистой двуокиси кремния. При этом были получены следующие данные по шкале оптических плотностей:
0,200,400,600,801,001,200,150,290,430,610,740,900,200,400,600,801,001,200,150,290,430,610,740,90Содержание двуокиси кремния, мг!мл Оптическая плотность . .
0,200,400,600,801,001,20
0,150,290,430,610,740,90
0,200,400,600,801,001,20
0,150,290,430,610,740,90
Навеску стали 0,253 г растворили в кислоте и после соответствующей обработки получили 100 мл окрашенного раствора кремнемолибденовой кислоты, оптическая плотность которого была 0,56.
Определить содержание кремния в стали (в %).
Рассчитать минимально определяемое количество (в мкг) железа (III) по реакции с сульфосалициловой кислотой в аммиачной среде при толщине поглощающего слоя 5 см и минимальном объеме окрашенного раствора 15 мл. Молярный коэффициент поглощения комплекса равен 4000. Минимальная оптическая плотность, измеряемая фотоколориметром, составляет 0,01.
Молярный коэффициент поглощения комплекса железа с сульфосалициловой кислотой при длине волны 416 нм равен 4000.
Определить, какую навеску Fe(SO4)3 • 9НгО надо растворить в 50 мл воды, чтобы из 5 мл этого раствора после соответствующей обработки и разбавления до 25 мл был получен окрашенный раствор, оптическая плотность которого в кювете с толщиной слоя 2 см была бы 1,5.
Молярный коэффициент поглощения окрашенного комплекса никеля с а-бензоилдиоксимом при длине волны 406 нм равен 12 000.
Определить минимальную концентрацию никеля (в >иглил), которая может быть определена фотометрически в кювете с толщиной слоя 5 см, если минимальная оптическая плотность, регистрируемая прибором, равна 0,020.
Навеску полупроводникового металла 1 г растворили в 25 мл кислоты и из 5 мл этого раствора после соответствующей обработки получили 10 мл окрашенного раствора (состав окрашенного соединения RbR). Окрашенное соединение экстрагируют 2 мл хлороформа и хлороформный экстракт фотометрируют в кювете с толщиной слоя 2 см.
Какой молярный коэффициент поглощения должен быть у окрашенного соединения, чтобы при концентрации свинца в полупроводниковом материале 2 • 10—5 % оптическая плотность была бы 0,020?
РАЗДЕЛ В
При фотометрическом исследовании красильной ванны после 100-кратного разбавления были получены следующие значения оптических плотностей в кювете с толщиной слоя 5 см при двух длинах волн 2ц и Хз: до крашения Ох, = 2,2 и Ох2 = 1,6; после крашения Ох, = 0,40 и Охг = 0,25.
Определить степень извлечения красителей из ванны, если для красителя Аех, = 3400 и ехг= 1500, а для красителя Б ел, = 1300 и ех2 = 2500.
Оптическая плотность 0,001 М раствора бихромата калия в кювете с толщиной слоя 1,0 см при 410 нм равна 1,15, при 675 нм — 0,11. Оптические плотности 0,05 М раствора сульфата меди при тех же условиях равны соответственно 0,15 и 1,40.
Навеску 4,45 г смеси, содержащей эти соли, растворили в 500 мл воды и из 10 мл раствора после разбавления до 100 мл получили раствор, оптические плотности которого при указанных выше длинах волн равнялись 2,40 и 0,65.
Определить содержание солей в смеси. Какая ошибка была бы допущена при этих определениях, если бы не учитывалась оптическая плотность сульфата меди при 410 нм и бихромата калия при 675 нм?
30**. Для непрерывного фотометрического контроля содержания NO2 в газах производства азотной
кислоты был построен калибровочный график в координатах показания фотометра — расход 0,1 н, раствора КОН. (Раствор КОН израсходован на титрование азотной кислоты; HNO3 получена из 5 л газа, содержащего NO2, по реакции 3NO2 + Н2О —► —► 2HNO3 + NO.) Для построения графика получены следующие данные:
Показания фотометра, условные единицы Расход 0,1 п. раствора КОН, млПоказания фотометра, условные единицы Расход 0,1 п. раствора КОН, мл0,10,20,30,40,56,913,720,927,934,80,10,20,30,40,56,913,720,927,934,8
Показания фотометра, условные единицы Расход 0,1 п. раствора КОН, мл
Показания фотометра, условные единицы Расход 0,1 п. раствора КОН, мл
0,10,20,30,40,5
6,913,720,927,934,8
0,10,20,30,40,5
6,913,720,927,934,8
В процессе контроля производства каждые 10 мин в течение 2 ч были зарегистрированы следующие показания фотометра:
Время, мин . . . , , Показания фотометра, условные единицы Время, мин Показания фотометра, условные единицы Время, мин . . . , , Показания фотометра, условные единицы Время, мин Показания фотометра, условные единицы 010200,330,34 0,457080900,280,280,28010200,330,34 0,457080900,280,280,28304050600,500,500,400,33100НО1200,350,400,45304050600,500,500,400,33100НО1200,350,400,45
Время, мин . . . , , Показания фотометра, условные единицы
Время, мин Показания фотометра, условные единицы
Время, мин . . . , , Показания фотометра, условные единицы
Время, мин Показания фотометра, условные единицы
01020
0,330,34 0,45
708090
0,280,280,28
01020
0,330,34 0,45
708090
0,280,280,28
30405060
0,500,500,400,33
100НО120
0,350,400,45
30405060
0,500,500,400,33
100НО120
0,350,400,45
Определить количество NO2 (в кг), прошедшее по газопроводу, если его сечение 0,45 м2, а скорость газа 1,1 м/сек.
Раствор объемом 25 мл, содержащий смесь солей РЬП и Bi111, титруют 0,01 М раствором комплексона III при X — 240 нм. Комплексонат Bim более прочен, чем комплексонат РЬП, поэтому на кривой титрования получаются две точки излома (ерь.эдтд> > еш . эдта).
Рассчитать содержание РЬ и Bi, если известно, что значения оптической плотности Di и D^ до первой точки эквивалентности, соответствующие добавленным объемам титранта Vt = 1 и Кг— 1,8 мл, равны соответственно 0,15 и 0,25. Оптические плотности раствора D' и D" после первой точки эквивалентности, соответствующие объемам титранта К| = = 3,0 и Кг = 3,5 мл, равны соответственно 0,75 и 1,00. Постоянное значение оптической плотности Do, достигаемое в конце титрования, равно 1,20. Разбавление раствора при титровании не учитывать.
На рисунке приведены кривые поглощения комплексов металлов с формальдоксимом для растворов с концентрацией иона 4 мкг-иоя/мл, полученные при толщине слоя в кювете 1 см.
Какие комбинации ионов металлов по 2 и 3 иона могут быть определены в виде комплексов с формальдоксимом? Вывести уравнения для определения концентраций кобальта и марганца в смеси. Рассчитать молярные коэффициенты поглощения для максимумов приведенных кривых спектров поглощения.
33**. Для построения калибровочного графика при спектрофотометрическом определении цианистоводородной кислоты в воздухе приготовлен стандартный раствор цианида калия, на титрование 25 мл которого израсходовано 23,85 мл нитрата серебра с титром 0,0350 мг/мд. Этот раствор разбавлен в 100 раз, из него приготовлены указанные ниже растворы и измерена их оптическая плотность после реакции с бромной водой и пиридином:
Объем стандартного раствора, лл 0,25Объем бромной воды с пиридином, мл 4,75Оптическая плотность. .0,18Объем стандартного раствора, лл 0,25Объем бромной воды с пиридином, мл 4,75Оптическая плотность. .0,180,500,751,01,52,04,504,254,03,53,00,350,560,731,101,500,500,751,01,52,04,504,254,03,53,00,350,560,731,101,50
Объем стандартного раствора, лл 0,25
Объем бромной воды с пиридином, мл 4,75
Оптическая плотность. .0,18
Объем стандартного раствора, лл 0,25
Объем бромной воды с пиридином, мл 4,75
Оптическая плотность. .0,18
0,500,751,01,52,0
4,504,254,03,53,0
0,350,560,731,101,50
0,500,751,01,52,0
4,504,254,03,53,0
0,350,560,731,101,50
После пропускания 10 л воздуха через 25 мл поглотителя и соответствующей обработки получен окрашенный раствор, оптическая плотность которого 0,42.
Определить концентрацию HCN в воздухе (в мг]м^ и найти, во сколько раз она отличается от предельно допустимой.
Рассчитать содержание меди, кобальта и ни
келя в смеси по светопоглощению их диэтилдитио- карбаматных комплексов в хлороформе при 436; 367 и 328 нм. Оптическая плотность хлороформного раствора смеси определяемых ионов, измеренная в кювете с толщиной слоя 1 см; D«6 = 0,45; D367 = 0,36; Z)328 = 0,86. Объем фотометрируемого раствора составляет 25 мл; молярные коэффициенты поглощения комплексов в хлороформе:
Л, нлеСи(ДДК)2еСо(ДДК)2^Ni (ДДКЦЛ, нлеСи(ДДК)2еСо(ДДК)2^Ni (ДДКЦ436367328128501 2602 2302 26013 340218201 720391035 210436367328128501 2602 2302 26013 340218201 720391035 210
Л, нл
еСи(ДДК)2
еСо(ДДК)2
^Ni (ДДКЦ
Л, нл
еСи(ДДК)2
еСо(ДДК)2
^Ni (ДДКЦ
436
367
328
12850
1 260
2 230
2 260
13 340
21820
1 720
3910
35 210
436
367
328
12850
1 260
2 230
2 260
13 340
21820
1 720
3910
35 210
существует всуществует в
существует в
существует в
спектрофотометриспектрофотометри35**. На рисунке приведены
спектрофотометри
спектрофотометри
ческие кривые поглощения бензоилоксима . при раз-
личных значениях pH: при pH = 2 реагент кислотной форме, при pH = 8,4 сосуществуют кислотная и солевая формы, при pH = 11 реагент существует только в солевой форме.
Рассчитать по приведенным данным константу диссоциации бензоилоксима как одноосновной кислоты.
36**. Определить константу диссоциации фотометрического реагента HR, если при pH = 6,35 оптическая плотность его равна 0,360, а при pH = 3,0 и 11,8 опти
ческие ПЛОТНОСТИ соответственно Рисунок к задаче 35. равны 0,890 и 0,025.
37**. Определить состав комплекса кобальта с нитрозо-Р-солью по следующим результатам спектрофотометрического определения, полученным при pH = 4,12 для волны 570 нм;
Объем раствора кобальта
мл 24,0 15,0 12,0 10,07,5 6,0
Объем раствора нитро-
зо-Р-соли, мл6,0 15,0 18,0 20,0 22,5 24,0
Оптическая плотность . ,0,28 0,95 1,14 1,32 1,481,29
Концентрации раствора кобальта и нитрозо-Р- соли равны между собой и составляют 10'3 моль/л, объем буферного раствора, добавляемого в исследуемые растворы, равен 20 мл.
38**. Рассчитать состав окрашенного, соединения РЬ2+ с пиридилазорезорцином (ПАР) методом молярных отношений по следующим данным:
Концентрация ПАР (с • 105), моль/л . . . . .Оптическая плотность . . . .Концентрация ПАР (с • 105), моль/л ..........Оптическая плотность . . . .Концентрация ПАР (с • 105), моль/л . . . . .Оптическая плотность . . . .Концентрация ПАР (с • 105), моль/л ..........Оптическая плотность . . . .0,851,702,503,404,300,180,390,590,780,920,851,702,503,404,300,180,390,590,780,925,206,408,6010,7012,801,001,041,051,061,045,206,408,6010,7012,801,001,041,051,061,04
Концентрация ПАР (с • 105), моль/л . . . . .
Оптическая плотность . . . .
Концентрация ПАР (с • 105), моль/л ..........
Оптическая плотность . . . .
Концентрация ПАР (с • 105), моль/л . . . . .
Оптическая плотность . . . .
Концентрация ПАР (с • 105), моль/л ..........
Оптическая плотность . . . .
0,851,702,503,404,30
0,180,390,590,780,92
0,851,702,503,404,30
0,180,390,590,780,92
5,206,408,6010,7012,80
1,001,041,051,061,04
5,206,408,6010,7012,80
1,001,041,051,061,04
Постоянная концентрация ионов свинца в раствоПостоянная концентрация ионов свинца в растворах равна 4,4- 10 5 г-ион/л.рах равна 4,4- 10 5 г-ион/л.39**. При анализе смеси изомеров ксилола используют излучение 134,4 нм (калибровочный гра-39**. При анализе смеси изомеров ксилола используют излучение 134,4 нм (калибровочный гра-Рисупок к задаче 39.Рисупок к задаче 39.40. Для 10%-ных40. Для 10%-ныхфик представлен на рисунке) .Какой из изомеров ксилола при этом может быть определен? Соблюдается ли закон Бугера — Ламберта — Бера?Вывести уравнение зависимости поглощения (в %) от содержания изомера ксилола и определить, какому содержанию соответствует поглощение 0,75.растворов 2,5-, 2,3-диметилгек-фик представлен на рисунке) .Какой из изомеров ксилола при этом может быть определен? Соблюдается ли закон Бугера — Ламберта — Бера?Вывести уравнение зависимости поглощения (в %) от содержания изомера ксилола и определить, какому содержанию соответствует поглощение 0,75.растворов 2,5-, 2,3-диметилгек-сана (2,5-ДМГ и 2,3-ДМГ) и 2,3,4-триметилпентана погло-сана (2,5-ДМГ и 2,3-ДМГ) и 2,3,4-триметилпентана погло-(2,3,4-ТМП) получены щения в инфракрасной(2,3,4-ТМП) получены щения в инфракраснойследующие величины области спектра:следующие величины области спектра:Волновое число, сл-1 ,8,00Поглощение2,5-ДМГ 0,0392,3-ДМГ -0,0162,3,4-ТМП -0,048Волновое число, сл-1 ,8,00Поглощение2,5-ДМГ 0,0392,3-ДМГ -0,0162,3,4-ТМП -0,0489,62 10,8613,0213,310,085 0,359 -0,025 -0,0390,024 0,0170,0130,2010,579 0,208 -0,0230,0169,62 10,8613,0213,310,085 0,359 -0,025 -0,0390,024 0,0170,0130,2010,579 0,208 -0,0230,016
Постоянная концентрация ионов свинца в раство
Постоянная концентрация ионов свинца в раство
рах равна 4,4- 10 5 г-ион/л.
рах равна 4,4- 10 5 г-ион/л.
39**. При анализе смеси изомеров ксилола используют излучение 134,4 нм (калибровочный гра-
39**. При анализе смеси изомеров ксилола используют излучение 134,4 нм (калибровочный гра-
Рисупок к задаче 39.
Рисупок к задаче 39.
40. Для 10%-ных
40. Для 10%-ных
фик представлен на рисунке) .
Какой из изомеров ксилола при этом может быть определен? Соблюдается ли закон Бугера — Ламберта — Бера?
Вывести уравнение зависимости поглощения (в %) от содержания изомера ксилола и определить, какому содержанию соответствует поглощение 0,75.
растворов 2,5-, 2,3-диметилгек-
фик представлен на рисунке) .
Какой из изомеров ксилола при этом может быть определен? Соблюдается ли закон Бугера — Ламберта — Бера?
Вывести уравнение зависимости поглощения (в %) от содержания изомера ксилола и определить, какому содержанию соответствует поглощение 0,75.
растворов 2,5-, 2,3-диметилгек-
сана (2,5-ДМГ и 2,3-ДМГ) и 2,3,4-триметилпентана погло-
сана (2,5-ДМГ и 2,3-ДМГ) и 2,3,4-триметилпентана погло-
(2,3,4-ТМП) получены щения в инфракрасной
(2,3,4-ТМП) получены щения в инфракрасной
следующие величины области спектра:
следующие величины области спектра:
Волновое число, сл-1 ,8,00
Поглощение
2,5-ДМГ 0,039
2,3-ДМГ -0,016
2,3,4-ТМП -0,048
Волновое число, сл-1 ,8,00
Поглощение
2,5-ДМГ 0,039
2,3-ДМГ -0,016
2,3,4-ТМП -0,048
9,62 10,8613,0213,31
0,085 0,359 -0,025 -0,039
0,024 0,0170,0130,201
0,579 0,208 -0,0230,016
9,62 10,8613,0213,31
0,085 0,359 -0,025 -0,039
0,024 0,0170,0130,201
0,579 0,208 -0,0230,016
Выбрать условия определения этих компонентов и составить уравнения для их определения. Определить состав смеси по следующим данным:
Волновое число, CAt-1 . . . . 8,00 9,62 10,86 13,0213,51
Оптическая плотность , , . . 0,024 0,310 0,420 0,05 0,150
инфракрасный спектринфракрасный спектрРисунок к задаче 41.Рисунок к задаче 41.41**. На рисунке приведен фенилизоцианата.
инфракрасный спектр
инфракрасный спектр
Рисунок к задаче 41.
Рисунок к задаче 41.
Определить, к каким функциональным группам относятся колебания с волновыми числами 3100, 2260, 1600, 1570, 750 и 686 сдг1.
42*. Рассчитать методом Толмачева — Комаря молярный коэффициент поглощения и константу устойчивости сульфосалицилатного комплекса железа(III), образующегося по реакции
Fe + 3H2R [FeR3]6- + 6H+
Зависимость между концентрацией железа и оптической плотностью растворов, измеренной при X = 430 нм в кювете с толщиной слоя 2 см, характеризуется следующими данными:
сРе • 105, моль(л.2,304,06,608,0010,0012,0016,00
D 0,080,180,360,500,640,801,10
Константы диссоциации сульфосалициловой кислоты Ka = 1,4 • 10"3 и Кз = 1,8 • 10"12; pH растворов равен 8,0.
Глава IV
РЕФРАКТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД АНАЛИЗА§ 1. ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
Пример 1. Вычислить мольную рефракцию четыреххлористого углерода, если показатель преломления п^= 1,4603, а плотность df — 1,604. Сравнить найденную рефракцию с вычисленной по таблицам атомных рефракций и рефракций связей.
Решение. Вычисляем мольную рефракцию по формуле
_ м «2 - 1d ' го2+ 2
Подставляя приведенные в, задаче величины, получаем:
154(1,46032 - 1)154(2,1325 - 1)
R 1,6040 (1,46032 + 2) " 1,6040 (2,1325 + 2) “
154-1,1325174,238
“ 1,6040-4,13256,629
По таблицам атомных рефракций (см. «Справочник химика», т. I) находим рефракции для углерода Rc = 2,418 и для хлора Rei = 5,967.
Следовательно
^CCU = ^с + 4Яа = 2,418 + 4 - 5,967 = 26,29
По таблицам рефракций связи находим рефракцию связи С—С1, которая равна 6,51, и вычисляем рефракцию четыреххлористого углерода:
^ссь 4^С—Ci = 4' б-®* = 26,04
Сходимость результатов вполне удовлетворительная.
Пример 2. Вычислить показатель преломления вещества и оценить точность измерения, если предельный угол отклонения, определенный на рефракто- 76
Решаем эти В = 6,7- КУ4.Решаем эти В = 6,7- КУ4.уравнения и получаем: Л = 1,3279;уравнения и получаем: Л = 1,3279;
Решаем эти В = 6,7- КУ4.
Решаем эти В = 6,7- КУ4.
уравнения и получаем: Л = 1,3279;
уравнения и получаем: Л = 1,3279;
метре Пульфриха, равен 54° 25'±2', а показатель преломления стекла призмы N = 1,5147.
Решение. Вычисляем показатели преломления для предельных значений отсчитанных углов (верхний предел авп = 54°23' и нижний предел ан. п — = 54° 27'):
«в. п. = F 1.51472 — (sin 5Г 23')2 = /2,2943 — 0,6608 == )ПдЖ5= 1,2781
п„. „ = У"1,51472 — (pin 54° 27 ) = К2.2943 - 0,6619 == УТДШ = 1,2776; п = 1,2779 + 0,0002
Пример 3. Для определения состава водно-ацетоновых растворов были определены показатели преломления стандартных растворов, приведенные ниже: Содержание ацетона, % . . .1020304050
Показатель преломления . . 1,3340 1,3410 1,3485 1,3550 1,3610
Построить калибровочный график для определения ацетона, вывести уравнение зависимости показателя преломления от концентрации и определить по графику и уравнению содержание ацетона в растворе, показатель преломления которого 1,3500.
Решение. Строим график зависимости показателя преломления от концентрации (см. рисунок). Уравнение калибровочного графика .определяем методом избранных точек. Для этого выбираем на концах прямой точки: для концентрации 15% п = 1,3389 и для концентрации 45% п = 1,358. Составляем два уравнения:
1,358 = Л+ S-45
1,3389= Д + В • 15
Следовательно, искомое уравнение имеет вид
п = 1,3279 + 6,7- 10-4 с
ВариантВещество,20 d4IПентан1,35770,6262IIЙодистый метил1,52572,2790IIIБромбензол1,51971,49501VУксусная кислота . . . . .1,36981,0493VПиридин 1,50560,9831VIСероуглерод 1,61821,2631VIIПропиловый спирт1,38320,8035VIIIНитробензол ;1,54551,2034ВариантВещество,20 d4IПентан1,35770,6262IIЙодистый метил1,52572,2790IIIБромбензол1,51971,49501VУксусная кислота . . . . .1,36981,0493VПиридин 1,50560,9831VIСероуглерод 1,61821,2631VIIПропиловый спирт1,38320,8035VIIIНитробензол ;1,54551,2034ВариантВещество„20 nDNаIГексанX1,616458° 11'IIМетиловый спирт . . . .1,32861,5335XIIIБромбензол1,5601X65° 29'IVТолуол 1,49691,7398XVБромистый этилX1,746834,55°VI30%-ный этиловый спирт1,3535X53° 10'VIIРаствор Н3РО4(6 г/100 л/л)X1,616464°55'VIIIРаствор NH4C1(15 г/100 лм)1,36061,6164XВариантВещество„20 nDNаIГексанX1,616458° 11'IIМетиловый спирт . . . .1,32861,5335XIIIБромбензол1,5601X65° 29'IVТолуол 1,49691,7398XVБромистый этилX1,746834,55°VI30%-ный этиловый спирт1,3535X53° 10'VIIРаствор Н3РО4(6 г/100 л/л)X1,616464°55'VIIIРаствор NH4C1(15 г/100 лм)1,36061,6164X
Вариант
Вещество
,20 d4
I
Пентан
1,3577
0,6262
II
Йодистый метил
1,5257
2,2790
III
Бромбензол
1,5197
1,4950
1V
Уксусная кислота . . . . .
1,3698
1,0493
V
Пиридин
1,5056
0,9831
VI
Сероуглерод
1,6182
1,2631
VII
Пропиловый спирт
1,3832
0,8035
VIII
Нитробензол ;
1,5455
1,2034
Вариант
Вещество
,20 d4
I
Пентан
1,3577
0,6262
II
Йодистый метил
1,5257
2,2790
III
Бромбензол
1,5197
1,4950
1V
Уксусная кислота . . . . .
1,3698
1,0493
V
Пиридин
1,5056
0,9831
VI
Сероуглерод
1,6182
1,2631
VII
Пропиловый спирт
1,3832
0,8035
VIII
Нитробензол ;
1,5455
1,2034
Вариант
Вещество
„20 nD
N
а
I
Гексан
X
1,6164
58° 11'
II
Метиловый спирт . . . .
1,3286
1,5335
X
III
Бромбензол
1,5601
X
65° 29'
IV
Толуол
1,4969
1,7398
X
V
Бромистый этил
X
1,7468
34,55°
VI
30%-ный этиловый спирт
1,3535
X
53° 10'
VII
Раствор Н3РО4
(6 г/100 л/л)
X
1,6164
64°55'
VIII
Раствор NH4C1
(15 г/100 лм)
1,3606
1,6164
X
Вариант
Вещество
„20 nD
N
а
I
Гексан
X
1,6164
58° 11'
II
Метиловый спирт . . . .
1,3286
1,5335
X
III
Бромбензол
1,5601
X
65° 29'
IV
Толуол
1,4969
1,7398
X
V
Бромистый этил
X
1,7468
34,55°
VI
30%-ный этиловый спирт
1,3535
X
53° 10'
VII
Раствор Н3РО4
(6 г/100 л/л)
X
1,6164
64°55'
VIII
Раствор NH4C1
(15 г/100 лм)
1,3606
1,6164
X
По калибровочному графику находим, что показателю преломления 1,3500 соответствует концентрация 33%. Подставив значение показателя преломления в наше уравнение, получаем:
1,3500 = 1,3279 + 6,7- 10~4 с
Отсюда находим концентрацию:
c = 13500 -h3279 = 0;022L
§ 2. МНОГОВАРИАНТНЫЕ ЗАДАЧИ
1*. По данным таблицы рассчитать мольную рефракцию приведенных соединений.
При измерении на рефрактометре Пульфриха были .найдены приведенные в таблице значения величин п™, N и а. Определить параметр, обозначенный х.
Считая, что между коэффициентом преломления и концентрацией в указанном пределе существует линейная зависимость, определить по приведенным в таблице концентрациям стандартного раствора, коэффициентам преломления или данным для его определения концентрацию исследуемого раствора. Условно принимаем плотности стандартного и исследуемого растворов одинаковыми (см. стр. 79).
ЗАДАЧИ
РАЗДЕЛ А
Для определения состава водных растворов пропилового спирта были определены показатели преломления стандартных растворов, приведенные ниже:
Содержание пропилового спирта, % О 10203040
Показатель преломления . . . 1,3333 1,3431 1,3523 1,3591 1,3652
Построить калибровочный график и определить содержание пропилового спирта в растворах, показатель преломления которых 1,3470 и 1,3615.
Для построения калибровочного графика при рефрактометрическом определении глицерина отмерены следующие объемы воды и глицерина и определены показатели преломления полученных смесей:
Объем воды, мл . Объем глицерина, млПоказатель преломления . . .Объем воды, мл . Объем глицерина, млПоказатель преломления . . .108642О
Объем воды, мл . Объем глицерина, мл
Показатель преломления . . .
Объем воды, мл . Объем глицерина, мл
Показатель преломления . . .
0246810
1,33301,36271,39151,42111,44841,4740
Построить калибровочный график для рефрактометрического определения содержания глицерина (в вес. %) в воде, если плотность глицерина 1,26. Определить содержание глицерина в смесях, показатель преломления которых 1,4050 и 1,4580.
Для построения калибровочного графика при определении содержания пропилового спирта в воде были получены следующие данные по шкале рефрактометра:
Содержание спирта, % 051015202530
Показания рефрак
тометра 7,79,912,117,823,831,042,5
Построить калибровочный график и определить содержание пропилового спирта, если показания по шкале рефрактометра 11,8 и 27,5 деления.
При интерферометрическом определении концентрации растворов соляной кислоты были получены следующие данные:
Концентрация кислоты, N . . 0,205 0,400 0,605 0,805 1,05 Показания компенсатора . . 1,54 3,01 4,54 6,10 7,62
Построить калибровочный график и вывести уравнение зависимости концентрации соляной кислоты от показаний шкалы компенсатора. Определить титр раствора соляной кислоты по NaOH, если для этого раствора отсчет по шкале равен 2,75.
Вычислить показатель преломления вещества, если предельный угол отклонения, определенный рефрактометром Пульфриха, равен 52° 25', а показатель преломления стекла призмы N = 1,62105.
. Вычислить мольную рефракцию бромоформа СНВгз, если показатель преломления его 1,5924, а плотность 1,5977. Сравнить полученную величину с вычисленной по таблице атомных рефракций.
При определении жира в порошке какао для обработки навески 1,500 г взято 2,50 мл монобромнафталина, показатель преломления которого равен 1,6570. Показатель преломления монобромнафталина после извлечения жира уменьшился до 1,6420.
Определить содержание жира в какао, если известно, что показатель преломления, чистого жира какао 1,4630, а плотность его 0,926.
При интерферометрическом определении содержания хлористого водорода в воздухе отсчет по шкале интерферометра относительно чистого воздуха составил 5,57 деления. После пропускания 10 л этого воздуха через воду на титрование поглощенного хлористого водорода было израсходовано 10,5 мл 0,15 н. раствора щелочи.
Определить содержание хлористого водорода в 1 Л13 воздуха, для которого отсчет по шкале интерферометра составил 3,85 деления, принимая, что в этом интервале концентраций отсчет по шкале интерферометра пропорционален содержанию хлористого водорода.
РАЗДЕЛ Б
Плотность жидкости 0,791, плотность ее паров по воздуху 2,000, а предельный угол отклонения, определенный на рефрактометре Пульфриха с призмой, показатель преломления которой 1,6170, равен 60° 55'.
Вычислить мольную рефракцию этого соединения.
10*. По таблицам атомных рефракций и рефракций связей рассчитать рефракцию йодистого метилена CH2I2 и определить показатель преломления этого вещества, если плотность йодистого метилена при 20° С равна 3,32.
11*. Показатель преломления 19,25%-ного раствора уксусной кислоты равен 1,3468.
Определить нормальность раствора уксусной кислоты, показатель преломления которого равен 1,3385, принимая, что между концентрацией уксусной кислоты и показателем преломления в этом интервале концентраций существует линейная зависимость.
12*. Пользуясь таблицами показателей преломления растворов метилового спирта при 20° С, построить калибровочный график для определения содержания спирта в водном растворе.
В пределах каких концентраций между показателем преломления раствора и содержанием метилового спирта существует линейная зависимость? Какой концентрации метилового спирта (без учета процессов сжатия при смешивании) соответствует показатель преломления 1,3385?
13*. Углеводород СюН16 имеет показатель преломления 1,4635 и плотность 0,8594.
Сравнить полученную мольную рефракцию с рассчитанной по формуле этого соединения.
РАЗДЕЛ В
14*. Пользуясь табличными данными, определить мольную рефракцию этиленгликоля и сравнить ее с рассчитанной по структурной формуле этого соединения.
Для определения фенола в каменноугольной смоле навеску смолы 2,25 г обработали 5 мл 15%-ного раствора щелочи и бензолом для удаления
масла. Показатель преломления щелочного раствора пропорционален количеству фенола, экстрагированного из смолы щелочью.
Определить содержание фенола в смоле (в %), если показатель преломления чистого фенола равен 1,605, 15%-ного раствора щелочи — 1,373, раствора щелочи после экстрагирования — 1,405. Плотность фенола 1,05.
На рисунке приведена диаграмма трехкомпонентной системы метиловый спирт — этиловый
Рисунок к задаче 16. Диаграмма трехкомпонентной системы метиловый спирт —этиловый спирт — вода:
отсчет по шкале рефрактометра;плотность.
Пользуясь этой диаграммой, построить систему диаграмм для определения концентрации этих спиртов по плотности и показаниям шкалы погружного рефрактометра.
17**. Состав органического вещества: С —60%, Н = 8%, 0 = 32%. Показатель его преломления 1,4045, а плотность 0,928.
Определить природу связей углерода с кислородом (=С=О или =С—О—С = ) и структурную формулу соединения.
Показатель преломления раствора сахарозы до упаривания равен 1,34550, а после упаривания — 1,40250.
Определить, сколько литров воды испарилось из 10 л начального раствора.
ЗАДАНИЯ ДЛЯ ПРОГРАММИРОВАННОГО ОПРОСАПО ФОТОМЕТРИИ И РЕФРАКТОМЕТРИИ
Для чего в фотоколориметрах применяют светофильтры?
Укажите правильный ответ.
Для повышения точности анализа.
Для повышения чувствительности анализа.
Для выделения участка спектра с наибольшим светопоглошением.
г. Для ослабления светового потока.
Какая из приведенных на рисунке схем соответствует дифференциальному включению фотоэлементов при компенсации по напряжению?
На рисунке приведена спектральная характеристика фотоэлемента. Какие из приведенных ниже параметров правильны?
Пороги фотоэффекта 300 и 800 нм.
Порог фотоэффекта 800 нм и чувствительность 650 нм.
Чувствительность 300 мксилм и порог фотоэффекта 300 нм.
Чувствительность 300 мка]лм и порог фотоэффекта 800 нм.
4. Для каких целей используют инфракрасную спектрофотометрию? Укажите правильный ответ.
Для определения строения вещества.
Для анализа непрозрачных водных растворов.
Для определения органических веществ в водных растворах.
г. Для анализа слабо окрашенных водных растворов неорганических веществ.
Какую из приведенных на рисунке спектральных характеристик систем фотоэлемента и светофильтра надо выбрать для исследования раствора с максимумом поглощения при 550 нм"?
Рисунок к заданию 5. Спектральная характеристика фотоэлемента (—) и светофильтра ().
Какая из схем, приведенных на рисунке, соответствует дифференциальному включению фотоэлементов при компенсации по току?
Рисунок к заданию 6.
В чем преимущества метода дифференциальной фотометрии? Укажите правильный ответ.
Можно определять большие содержания анализируемых веществ.
Повышается точность анализа.
Можно учитывать поглощение окрашенного реактива.
г. Можно учитывать влияние солевого фона.
Какой из приведенных на рисунке графиков правильно отражает зависимость показателя преломления раствора от волнового числа?
Рисунок к заданию 8.
В чем преимущества интерферометрических измерений по сравнению с рефрактометрическими?
Укажите правильный ответ.
Интенферометрические измерения проводят в монохроматическом свете.
Результаты интерферометрических измерений не зависят от температуры.
Интерферометрическим методом можно точно определить показатель преломления.
г. Интерферометрическим методом можно точно определить разность показателей преломления двух сред.
10. Как изменяется показатель преломления п и мольная рефракция R для газов при повышении давления?
п уменьшается, a R увеличивается.
п и R остаются неизменными.
в. и увеличивается, a R остается неизменным.
г. п увеличивается, a R уменьшается.
Глава V
ПОЛЯРИМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД АНАЛИЗА
§ 1. ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
Пример 1. Определить удельное вращение плоскости поляризации рафинозы С^НзгО^ • 5Н2О, если раствор, содержащий 5 г рафинозы в 1 л, при длине трубки 25 см вращает плоскость поляризации вправо на 1,3°.
Решение. Подставляя приведенные данные в уравнение
ale
р 1000 получаем:
? а•25 • 51000-10
1,3- 1000- 10 “ ~2,5-51,3- 1000- 10 “ ~2,5-5104°104°
1,3- 1000- 10 “ ~2,5-5
1,3- 1000- 10 “ ~2,5-5
104°
104°
Пример 2. Удельное вращение плоскости поляризации никотина C10H14N2 для желтой линии натрия равно 162°.
Определить концентрацию раствора никотина (в моль]^, который в трубке длиной 10 см вращает плоскость поляризации влево на 0,52°.
Решение. Подставляя приведенные данные в уравнение
aic
р 1000
получаем
0.52= .^^О-с
откуда
где 162 —масса 1 моль никотина.
Пример 3. При построении калибровочного графика для винной кислоты были получены следующие данные на клиновом поляриметре:
304027,3 34,9304027,3 34,9Концентрация растворов винной кислоты, % 1020
3040
27,3 34,9
3040
27,3 34,9
Показания поляриметра, мм . 9,919,1
Сколько граммов винной кислоты надо растворить в 250 мл воды, чтобы отсчет по шкале поляриметра
был 23,5 мм.
Рисунок к примеру 3.Рисунок к примеру 3.Решение. Строим график зависимости концентрации винной кислоты (в %) от отсчета по шкале (см. рисунок). Для 23,5 мм по графику находим с = 24,7% и рассчитываем навеску винной кислоты:
Рисунок к примеру 3.
Рисунок к примеру 3.
С- 100
8 =8 =250 • 24,7100 - 24,7250 • 24,7100 - 24,7= 82,3 г= 82,3 г2V- 250 + 5
8 =
8 =
250 • 24,7
100 - 24,7
250 • 24,7
100 - 24,7
= 82,3 г
= 82,3 г
МНОГОВАРИАНТНЫЕ ЗАДАЧИ
Определить недостающий параметр уравнения
1000
Вариант
Вещество
а°
Z, см
С
0°
I
а-Аспарагиновая кислота . . .
-25,5
20
х г/100 мл
-0,45
II
Бромянтарная кислота . . .
+41,9
10
х моль)л
+2,3
III
Стрихнин в спирте
X
25
0,45 г/100 мл
-1,17
IV
D-Винная кислота
+ 11,98
15
0,55 моль/л
X
V
L-Борнеол в спирте
-37,7
25
х г/100 мл
-1,25
VI
Хинин
X
20
0,017 моль]л
— 1,90
VII
£-Алаиин. . . .
+2
X
1,55 г[ 100 мл
2,8 мин
VIII
S-Инозит . . .
+65
10
0,175 моль)л
х мин
ЗАДАЧИ
РАЗДЕЛ А
Определить удельное вращение плоскости поляризации /-морфина, если раствор, содержащий 0,45 г /-морфина в 30 мл метилового спирта, при длине трубки 25 см вращает плоскость поляризации влево на 4,92°.
Удельное вращение плоскости поляризации виноградного сахара определяют по формуле
af0 = + 52,5 + 1,88 • 10~2с 4- 5,17 • 10-3с2
где с — концентрация, г/100 лл.
Определить угол вращения плоскости поляризации раствора, содержащего 3,4 г виноградного сахара в 25 мл воды, если длина трубки 20 см.
Удельное вращение плоскости поляризации a 40%-ного раствора яблочной кислоты при 10°С равно ( + 1,31°), при 20° С —( + 0,54°) и при 30° С — (—0,12°).
Определить угол вращения плоскости поляризации раствора, содержащего 5,55 г яблочной кислоты в 50 мл при 25° С, если длина трубки 15 см.
Удельное вращение плоскости поляризации виноградного сахара при разных длинах волн имеет следующие значения:
Длина волны, ня 447479508535656
Удельное враще
ние, град . . .+96,62 +83,88 + 73,61 +65,35 +41,89
Определить удельное вращение плоскости поляризации для характерных линий водорода желтой (589 нм), синей (486 нм) и фиолетовой (434 нм).
Удельное вращение плоскости поляризации стрихнина в растворе спирта при 20° С равно —104°.
Определить концентрацию стрихнина в растворе, если для трубки 25 см угол вращения плоскости поляризации равен —1,56°.
(+)-Яблочная кислота вращает плоскость по« ляризации вправо, (—)-яблочная кислота — влево. Удельное вращение плоскости поляризации для обеих равно 2,3°.
Определить содержание ( + )-яблочной кислоты в растворе, угол вращения плоскости поляризации
которого равен +0,8°, если суммарная концентрация кислот условно принята равной единице.
При построении калибровочного графика для хинина на клиновом поляриметре были получены следующие данные:
Содержание хинина, % . . Показания поляриметра, ммСодержание хинина, % . . Показания поляриметра, мм51015202530
Содержание хинина, % . . Показания поляриметра, мм
Содержание хинина, % . . Показания поляриметра, мм
2,75,58,411,414,317,7
Определить содержание хинина, если отсчеты по шкале равны 10,3 и 15,8 мм.
Для растворов, содержащих 3,5 и 6,8 г аскорбиновой кислоты в 25 мл раствора, получены по шкале клинового поляриметра отсчеты 6,7 и 13,4 мм.
Определить концентрацию раствора аскорбиновой кислоты (в моль^» если отсчет по шкале поляриметра равен 10,3 мм.
РАЗДЕЛ Б
Навеска сахарозы 0,859 + 0,001 г растворена в воде в мерной колбе емкостью 25,00 + 0,01 мл. Угол вращения плоскости поляризации полученного раствора при длине трубки 10,00 + 0,01 см равен 2,28 ± 0,02°.
Определить удельное вращение плоскости поляризации сахарозы, точность определения и источник наибольших ошибок.
Удельное вращение плоскости поляризации раствора стрихнина в спирте при концентрации 2,25 г/100 мл равен —139,3°, а при концентрации 0,254 г/100 мл— 104,3°.
Определить концентрацию раствора стрихнина, для которого угол вращения плоскости поляризации равен 4,85° при длине трубки 25 см.
11**. Удельное вращение плоскости поляризации кристаллогидрата сегнетовой соли KNaCtHtOe • 4НгО определяют по уравнению
а?0 = 27,14 + 9,92 • 10~2с - 9,4 • 10-4с2
где с — концентрация сегнетовой соли, г/100 мл.
Определить угол вращения плоскости поляризации раствора, содержащего 2,350 г безводной соли 90
зависимости а от концензависимости а от концен
зависимости а от концен
зависимости а от концен
в 25,00 мл, если длина трубки 15,00 см. Определить ошибку, которая была бы внесена в расчет, если бы в уравнении удельного вращения был отброшен член, содержащий с2, или оба члена, содержащие с.
Для D-маннозы С6Н24О6 при 20° С удельное вращение плоскости поляризации для a-формы равно + 29,3°, для p-формы —(—17,0°). Образец 3,68 г, содержащий обе формы, растворили в 15 ли растворителя. Этот раствор вращал плоскость поляризации на + 3,86° при длине трубки 15 см.
Определить содержание a-формы в образце (в %).
Для извлечения бруцина из препарата навеску его 25,00 г обработали 200,0 мл этилового спирта. Полученный раствор вращал плоскость поляриза
ции влево на 0,85° при длине трубки 25 см.
Определить содержание бруцина в препарате (в %), если для спиртового раствора бруцина удельное вращение плоскости поляризации равно —80,1°. Рассчитать точность определения, если отсчет угла вращения плоскости поляризации ведется с точностью ±0,02°.
14**. Определить кон
центрацию раствора сахарозы, пользуясь графиком
трации сахарозы, приведенным на рисунке, если в трубке длиной 25 см угол вращения плоскости поляризации равен 61,53°.
РАЗДЕЛ В
15*. Определить чистоту D-винной кислоты, если раствор ее, приготовленный растворением 2,57 г кислоты в 25,0 мл воды, при длине трубки 25 см вращает плоскость поляризации вправо на 2,98°.
16*. Раствор 200 г природного вещества, содержащего Л-скополамин и /.-эритрит в 200 мл воды,
вращает плоскость поляризации на 4-0,88° при длине трубки 25 см. Раствор 250 г того же вещества в 100 мл спирта вращает плокость поляризации на —3,61° при той же длине трубки.
Определить содержание скополамина и эритрита в исследуемом образце (в %).
Удельное вращение плоскости поляризации эфедрина и псевдоэфедрина в 68%-ном водно-эта- нольном растворе при различных длинах волн имеет
следующие значения:
Длина волны, ня 313334365405436546589
Удельное враще
ние, град
эфедрина . .44,520,012,66,282,960-0,24
псевдоэфед
рина . . .10317313310786,754,246,1
Найти условия поляриметрического определения эфедрина и псевдоэфедрина в их смеси и вывести необходимые расчетные уравнения.
18*. В результате гидролиза сахарозы тростникового сахара образуется a-L-глюкоза и а-£-фруктоза в эквивалентных количествах. Начальный раствор сахара вращал плоскость поляризации вправо на 5,75° при трубке длиной 25 см. После добавления соляной кислоты в качестве катализатора через некоторое время угол вращения плоскости поляризации при топ же трубке стал 3,12°.
Определить, сколько тростникового сахара (в %) подверглось гидролизу.
19*. При взаимодействии сахарозы и глюкозы с бор- гидридом калия глюкоза восстанавливается, а сахароза остается неизменной. Раствор, содержащий глюкозу и сахарозу, до реакции с боргидридом вращал плоскость поляризации на 4,3° при длине трубки 10 см, а после реакции с боргидридом — на 2,9°.
Определить содержание глюкозы и сахарозы в растворе (в мг[мл).
Глава VI
ДРУГИЕ ОПТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА
В эту главу включены задачи по нефелометрическому, турбидиметрическому и люминесцентному методам анализа. В отличие от предыдущих глав в ней даны только два типа задач (А и Б). Примеры решения задач не даны, так как расчеты при этих анализах аналогичны расчетам, приведенным в гл. II и Ill.
ЗАДАЧИ
РАЗДЕЛ А
Для нефелометрического определения сульфата в рассолах приготовлен стандартный раствор, содержащий 7,5 г безводного сульфата бария в 250 лгл воды. После соответствующей обработки с целью получения суспензий сульфата натрия интенсивность света, рассеянного суспензией стандарта, сравнивали на нефелометре с интенсивностью света, рассеянного суспензией исследуемого рассола. Были получены следующие значения для толщины слоев жидкостей: /ст = 5,0 см, 1Х = 4,25, 4,2 и 4,27 см.
Определить концентрацию сульфата в исследуемом растворе (в мггмл^ и точность определения.
Навеску исследуемой соли 5 г растворили в 250 мл воды и 5 мл этого раствора после соответствующей обработки для получения суспензии хлорида серебра разбавили до 50 мл. Интенсивность света, рассеянного суспензией, сравнивали на нефелометре с интенсивностью света, рассеянного стандартом. Стандартный раствор готовили растворением 0,25 г чистого хлорида калия в 1,00 л воды.
После обработки 7,50 л/л стандартного раствора с целью получения суспензии хлорида серебра ее разбавили водой до 50 лиг. Интенсивность света, рассеянного стандартным раствором, оказалась равной 0,68, а исследуемым — 0,42 условным единицам.
-Определить содержание хлора в исследуемой соли (в %)
Для турбидиметрического определения свинца по PbSOt был использован стандартный раствор, содержащий 0,25 г РЬ(МОз)г в 100 мл воды. Для построения калибровочного графика отобрали различные объемы этого раствора, которые после добавления стабилизирующего коллоида и серной кислоты довели водой до 50 мл, а затем измерили оптическую плотность растворов на фотоколориметре и получили следующие данные:
Объем стандартного
раствора, мл . . . .246810
Оптическая плотность .0,150,250,320,320,45
Разбавили 50 мд промышленной воды до 250 мл и 5 мл полученного раствора обработали так же, как стандартный. Оптическая плотность этого раствора оказалась равной 0,35.
Определить содержание свинца в промышленной воде (в г/я3).
Навеску пирита 0,556 г растворили и раствор разбавили водой до 250 мл; из 5 мл этого раствора после соответствующей обработки получили 50 мл суспензии BaSOt, оптическая плотность которой оказалась равной 0,45. Для построения калибровочного графика были получены следующие данные:
0,05 0,10 0,16 0,22 0,270,05 0,10 0,16 0,22 0,270,10,20,30,40,50,10,20,30,40,5Концентрация SO3, мг/мл
0,05 0,10 0,16 0,22 0,27
0,05 0,10 0,16 0,22 0,27
0,10,20,30,40,5
0,10,20,30,40,5
Оптическая плотность .
Определить содержание серы в пирите (в %).
Навеску полупроводникового металла 0,75 г растворили в 10 мл растворителя и из 1 мл полученного раствора после обработки приготовили 25мл люминесцирующего раствора, интенсивность люми-
несценции которого оказалась равной 35 условным единицам.
Рисунок к задаче 5.Рисунок к задаче 5.Определить содержание примеси селена в этом металле, пользуясь калибровочным графиком, приведенным на рисунке.
Рисунок к задаче 5.
Рисунок к задаче 5.
Интенсивность люминесценции исследуемого раствора алюминия в 8-оксихинолине составила 0,99 условных единиц.
Определить концентрацию алюминия в этом растворе (в мкг!мл^, если интенсивность люминесценции стандартного раствора, содержащего Ъ мкг алюминия в 1 мл, в тех же
условиях составила 0,45 условных единиц. Интенсивность люминесценции в условиях определения пропорциональна концентрации алюминия.
Интенсивность люминесценции раствора 0,15 г селена составила 0,25 условных единиц. После добавления стандартного раствора, содержащего 50 мкг галлия, интенсивность люминесценции увеличилась до 0,75 условных единиц.
Определить содержание галлия в селене (в %), если интенсивность люминесценции холостого раствора равна 0,05 условных единиц.
Различные объемы стандартного раствора, содержащего 1 мг меди в I мл, после обработки раствором люмогаллиона разбавили водой до 100 мл и измерили интенсивность их люминесценции.
Были получены следующие результаты:
Объем стандартного раствора, мл 24 6 8 10
Интенсивность люминесценции, условные единицы 2237 51 65 79
Навеску 1 г металла, содержащего следы меди, растворили в кислоте и разбавили раствор водой до 10 мл. Из 1 мл этого раствора получили 25 мл раствора, интенсивность люминесценции которого составила 43 условные единицы.
Определить содержание меди в металле (в %).
Зависимость интенсивности люминесценции раствора соединения люминола с аммиакатом меди и перекисью водорода от концентрации ингибитора — флороглюцина — характеризуется следующими данными:
Концентрация
флороглюци
на, М-103 .0 0,013 0,023 0,071 0,141 0,269 0,446 0,708
Интенсивность
люминесценции, услов
ные единицы 180 14390,4 53,3 38,5 27,3 20,2 14,3
Определить концентрацию флороглюцина (в мг]мл^, если интенсивность люминесценции его равна 45 условным единицам.
Уравнение калибровочного графика для люминесцентного определения урана в растворе трибутилфосфата выражается уравнением
с = 2 • Ю-5 + 5 • Ю-4 Ig Л
где с — концентрация, г'мл; I — интенсивность люминесценции, условные единицы.
Определить концентрацию урана (в г]млу если интенсивность люминесценции его составляет 50 ус
ловных единиц.
Для построения калибровочного графика при люминесцентном определении цинка по гашению люминесценции родамина были получены следующие данные:
123456763504539322925123456763504539322925Концентрация цинка, мкг/5 мд
1234567
63504539322925
1234567
63504539322925
Интенсивность люминесценции, % от начальной
Из навески 0,5 г фосфида индия, содержащего следы цинка, после соответствующей обработки получили 100 мл раствора. Добавление 5 мл этого раствора к родамину в тех же условиях, в которых был построен калибровочный график, снизило интенсивность его люминесценции до 42%.
Определить содержание цинка в фосфиде индия
(в %).
РАЗДЕЛ Б
12*. Для построения калибровочного графика при определении хлора в азотной кислоте на фотонефелометре ФЭК-Н-57 были получены следующие данные:
Концентрация СГ, мг-ион/мл 0,05ОДО 0,14 0,19 0,24
Оптическая плотность . 0,05 0,10 0,20 0,30 0,40
Разбавили 100 мл исследуемой азотной кислоты плотностью 1,50 г) см3 до 250 мл водой. К 25 мл этого раствора добавили нитрат серебра, стабилизирующий коллоид, и довели объем водой до 50 мл. Оптическая плотность полученного раствора составила 0,35.
Определить содержание хлорид-иона в азотной кислоте (в %) и по справочнику — квалификацию, которой она соответствует по этому показателю.
13**. Для определения серебра в индии 1 г металла растворили в кислоте и разбавили раствор до 50 мл. Из 10 мл этого раствора после соответствующей обработки получили 100 мл суспензии AgCl с оптической плотностью 0,45. После добавления 10 .мл стандартного раствора, содержащего 0,15 мг Ag2SO< в 100 мл, оптическая плотность увеличилась до 0,82.
Определить содержание серебра (в атомам3).
Для определения железа в сточной воде по интенсивности люминесценции его соединения со стильбексоном приготовили стандартный раствор, растворив 0,586 г РегОз, х. ч., содержащей 2,5% гигроскопической воды, в 250 мл воды. К приведенным ниже объемам стандартного раствора добавили стильбексон и разбавили до 100 мл. Были получены следующие данные:
Объем стандартного рас
твора, мл ........0,51,01,52,02,53,0
Интенсивность люминес
ценции, условные еди
ницы 0,180,31 0,42 0,51 0,58 0,64
К 5 мл исследуемой сточной воды добавили стильбексон и разбавили водой до 25 мл. Интенсивность люминесценции полученного раствора составила 0,25 условной единицы.
4 Зак. 1345
Определить содержание железа в сточной воде (в г/.и3).
Навеску урановой руды 0,15 г растворили и после соответствующей обработки разбавили раствор водой до 100 мл. Интенсивность люминесценции раствора составила 60 условных единиц. После добавления к 20 мл этого раствора 5 мкг урана интенсивность люминесценции увеличилась до 110 условных единиц. Интенсивность люминесценции холостой пробы эквивалентна интенсивности люминесценции 1 мкг урана.
Определить содержание урана в руде (в кг/т), считая, что интенсивность люминесценции пропорциональна содержанию урана.
Для построения калибровочного графика при определении хрома по гашению люминесценции три- азинилстильбексона были получены следующие дан
ные:
0,41,22,34,48,312,016,0958779685649440,41,22,34,48,312,016,095877968564944Концентрация Сг3+ (с • 107), г-ион/л . .0,0
0,41,22,34,48,312,016,0
95877968564944
0,41,22,34,48,312,016,0
95877968564944
Интенсивность люминесценции, условные единицы . . . 100
зависимостьзависимостьРисунок к задаче 17. Кривые изменения интенсивности люминесценции во времени в зависимости от содержания р-нафтола.Числа на кривых — содержание р-нафтола (с-105 М).Рисунок к задаче 17. Кривые изменения интенсивности люминесценции во времени в зависимости от содержания р-нафтола.Числа на кривых — содержание р-нафтола (с-105 М).Вывести методом наименьших квадратов уравнение калибровочного графика, предполагая линейную
зависимость
зависимость
Рисунок к задаче 17. Кривые изменения интенсивности люминесценции во времени в зависимости от содержания р-нафтола.
Числа на кривых — содержание р-нафтола (с-105 М).
Рисунок к задаче 17. Кривые изменения интенсивности люминесценции во времени в зависимости от содержания р-нафтола.
Числа на кривых — содержание р-нафтола (с-105 М).
где / — интенсивность люминесценции раствора; /0 — интенсивность люминесценции холостой пробы.
Определить по этому уравнению концентрацию Сг3+ (вг-пон/л), если интенсивность люминесценции равна 75 условным единицам.
Определить концентрацию р-нафтола (в мг[л^,
используя график, приведенный на рисунке, если известно, что интенсивность люминесценции в заданных условиях через 650 сек достигает 0,6,
18**. Пропустили 5 л газа, содержащего различные количества NO?, через поглотитель, добавили резорцин и определили интенсивность люминесценции полученного раствора. Образовавшуюся в растворе азотную кислоту оттитровали 0,1 н. раствором КОН. Получили следующие данные:
Объем раствора КОН, мл . ,6,913,720,927,934,8
Интенсивность люминесцен
ции, условные единицы . .0,10,20,30,40,5
Каждые 10 мин среднюю пробу газа (5 л) пропускали через поглотитель и определяли интенсив-
ность люминесценции полученного
раствора:
Время, мин . .01020
Интенсивность люминесценции, услов
304060
ные единицы0,330,340,45
Время, мин . .60708090
Интенсивность люминесценции, услов
0,500,500,40
100 ПО 120
ные единицы 0,300,280,280,28
0,350,400,45
Определить количество NO2 (в кг), прошедшего по газопроводу, если сечение его 0,45 лР, а скорость газового потока 1,1 м/сек.
ЗАДАНИЯ ДЛЯ ПРОГРАММИРОВАННОГО ОПРОСАПО ПОЛЯРИМЕТРИЧЕСКОМУ, НЕФЕЛОМЕТРИЧЕСКОМУИ ЛЮМИНЕСЦЕНТНОМУ МЕТОДАМ АНАЛИЗА
Чем обусловлена оптическая активность веществ в растворе?
Укажите правильный ответ.
а. Образованием в растворе оптически активных ионов.
б. Особенностями строения молекулы вещества, в. Особенностями кристаллической решетки вещества.
раство-можнораство-можног. Реакцией взаимодействия вещества с рителем.
раство-
можно
раство-
можно
Какие оптически активные вещества определять поляриметрическим методом?
Укажите правильный ответ.
а. Вещества, оптическая активность которых обусловлена строением кристаллической решетки и строением молекулы.
б. Вещества, оптическая активность которых обусловлена строением кристаллической решетки.
в. Только те вещества, молекулы которых вращают плоскость поляризации вправо.
г. Те вещества, молекулы которых вращают плоскость поляризации в любую сторону.
Для чего в полутеневых поляриметрах устанавливают дополнительный поляризатор?
Укажите правильный ответ.
а. Для увеличения чувствительности прибора.
б. Для расширения пределов определяемых концентраций.
" в. Для уменьшения ошибки за счет неточного определения угла вращения плоскости поляризации.
г. Для компенсации вращения плоскости поляризации.
Для чего в поляриметрах применяют систему клиньев?
Для замены анализатора.
Чтобы использовать их для компенсации вращения плоскости поляризации.
в. Для компенсации влияния температуры.
г. Для более точного определения угла вращения плоскости поляризации.
В чем отличие молярного коэффициента мутности (в турбидиметрическом методе) от молярного коэффициента поглощения?
Укажите правильный ответ.
а. Коэффициент поглощения зависит от длины волны, а коэффициент мутности от нее не зависит.
Коэффициент поглощения увеличивается с повышением температуры, а коэффициент мутности уменьшается.
Коэффициент поглощения не зависит от размеров поглощающих частиц, а коэффициент мутности зависит от размеров поглощающих частиц.
г. Коэффициент поглощения не зависит от интенсивности проходящего светового потока, а коэффициент мутности зависит от нее.
Как зависит в нефелометрическом методе интенсивность отраженного света от длины волны света?
Укажите правильный ответ.
Интенсивность отраженного света не зависит от длины волны.
Интенсивность отраженного света пропорциональна длине волны.
в. Интенсивность отраженного света обратно пропорциональна длине волны.
г. В логарифмической шкале между ними существует линейная зависимость.
Почему люминесцентный метод применим только для определения малых концентраций веществ?
Укажите правильный ответ.
При больших концентрациях люминесценция слишком интенсивна и определение затруднительно.
При больших концентрациях нарушается пропорциональность между концентрацией и интенсивностью люминесценции.
При больших концентрациях люминесценция исчезает.
г. При больших концентрациях наблюдается сдвиг спектральной кривой люминесценции в область более коротких волн.
В чем преимущество люминесцентных индикаторов?
Укажите правильный ответ.
а. Один и тот же индикатор чувствителен при разных pH.
б. При их применении в точке эквивалентности возникает яркая люминесценция.
в. Достаточно небольшого количества люминесцентного индикатора.
г. В присутствии люминесцентного индикатора можно титровать окрашенные растворы.
Для чего в приборах для люминесцентного анализа применяют увиолевые светофильтры?
Укажите правильный ответ.
а. Чтобы удалить видимую часть спектра.
б. Чтобы удалить инфракрасные (тепловые) .nvuu
в. Чтобы удалить ультрафиолетовую часть спектра.
г. Для выделения определенной области видимого спектра.
Какие источники света применяют в люминесцентном анализе?
Укажите правильный ответ.
Обычные лампы с увиолевыми стеклами.
Ртутные лампы с увиолевыми стеклами.
в. Ртутные лампы.
г. Источники инфракрасных лучей со специальными фильтрами.
§ 3. ЗАДАНИЯ ПО ОПТИЧЕСКИМ МЕТОДАМ АНАЛИЗА ДЛЯ МАШИННОГО ПРОГРАММИРОВАННОГО ОБУЧЕНИЯ
Первое задание. Проработайте теорию колориметрического метода анализа.
Основной вопрос. Какой вид примет уравнение Бугера — Ламберта — Бера с учетом зависимости поглощения от температуры и pH раствора, если между поглощением, температурой и pH в исследуемом интервале существует линейная зависимость?
Укажите правильный ответ.
/т = /ог-ек(1 + «/)(! + 0РН)
D = elc(l +а/)(1 + 0рН)
/т=/0. lQ-eWpH
lg Zo — lg It = etc (1 + at + 0 pH)
При правильном ответе переходите к следующему заданию.
При неправильном ответе дайте ответ на первый дополнительный вопрос.
Первый дополнительный вопрос. Напишите уравнение для закона Бугера—Ламберта — Бера и уравнения зависимости молярного коэффициента поглощения от температуры и pH и сверьте с приведенными ответами:
/т = l^~stc\ et = eoat; ерН = еор pH
/0 = /т-10-sic; е^ = 80+а<; 8рН = 80 + 0 pH
/т = /0' Ю-^; 8/ — 80 (1 + at\, ерИ = е0 (1 + 0 pH)
При правильном ответе переходите ко второму дополнительному вопросу.
При неправильном ответе еще раз проработайте учебный материал.
Второй дополнительный вопрос. Каким уравнением можно выразить зависимость молярного коэффициента поглощения от температуры и pH?
Укажите правильный ответ.
ЧрН = е0(1 +а0(1 +РрН)
8/, Рн = 8oz РН
8z, pH — 8о (1 + а/ + р pH)
При правильном ответе переходите к третьему дополнительному вопросу.
При неправильном ответе повторите раздел математики «Исследование функций нескольких переменных».
Третий дополнительный вопрос. Прологарифмируйте уравнение Бугера — Ламберта — Бера и введите в него уравнение зависимости молярного коэффициента поглощения от температуры и pH.
Дайте правильный ответ на основной вопрос.
Второе задание. Проработайте раздел об устройстве фотоколориметров и методах работы на них.
Основной вопрос. Дифференциальный фотоколориметр собран по схеме, приведенной на рисунке а. В кювету II помещен раствор-фон, а в кювету I наливают окрашенные растворы с постепенно увеличивающейся концентрацией. Как будут изменяться показания всех гальванометров? Как нужно менять сопротивления реостатов, чтобы показания третьего гальванометра /з оставались постоянными. Сверьте свой ответ с графиками, приведенными на рисунке б.
При правильном ответе переходите к следующему заданию.
При неправильном ответе дайте ответ на первый дополнительный вопрос.
Первый дополнительный вопрос. Разберите ход фототоков в I и II частях фотоколориметра и диагонали. Что будет с ними происходить, если фототок
в первой цепи будет изменяться в связй с возрастающей концентрацией окрашенного раствора в первой кювете?
Укажите правильный ответ.
i"i уменьшается, a i2 остается неизменным, i3 = = h + <2 уменьшается.
t'l увеличивается, i2 уменьшается, i3 = ii— к увеличивается.
ii уменьшается, к остается неизменным, к = = к — к увеличивается. л
При правильном ответе переходите ко второму дополнительному вопросу.
При неправильном ответе еще раз проработайте учебный материал.*
Второй дополнительный вопрос. Как нужно изменять сопротивление реостатов, чтобы сохранить постоянство тока в диагонали?
Укажите правильный ответ.
Ri и Ra увеличивать, a Ra уменьшать.
Ra оставить неизменным, a Ra и Ri увеличивать.
/?1 уменьшать, Ra увеличивать, a R3 оставить неизменным.
При правильном ответе дайте ответ на основной вопрос. При неправильном ответе повторите еще раз закон Ома и ответьте на этот вопрос.
Третье задание. Для контроля окрашенных растворов в трех кюветах собрана схема, приведенная на рисунке.
I ’ I I г || з |"
Рисунок к третьему заданию.
Основной вопрос. Как будут изменяться показания гальванометра при увеличении концентрации растворов в кюветах. В начале опыта фототок к больше к и больше i3.
Сверьте свой на рисунке.Сверьте свой на рисунке.ответ с графиками, приведеннымиответ с графиками, приведеннымиРисунок к третьему заданию (основной вопрос).Рисунок к третьему заданию (основной вопрос).
Сверьте свой на рисунке.
Сверьте свой на рисунке.
ответ с графиками, приведенными
ответ с графиками, приведенными
Рисунок к третьему заданию (основной вопрос).
Рисунок к третьему заданию (основной вопрос).
При правильном ответе переходите к следующему заданию.
При неправильном ответе дайте ответ на первый дополнительный вопрос.
Первый дополнительный вопрос. Начертите схему прохождения фототоков и проверьте, какая из при- веденйых ниже формул правильна:
Cl = к Ui — Л); c2 = kUi — UY ca = kUi — i^
Сх=кц\ c2 = ki2; Cs = kia
Q. Ci — k —-; c2 = k^-; ca = к 4^-
li<1<2
При правильном ответе дайте ответ на второй дополнительный вопрос. При неправильном ответе повторите по учебнику раздел о конструкциях фотоколориметров.
Второй дополнительный вопрос. Считая, что в начале опыта все токи скомпенсированы, ответьте на основной вопрос.
Четвертое задание. Проработайте теорию рефрактометрического метода.
Рисунок к четвертому заданию (основной вопрос).
Основной вопрос. Представьте графически зависимость молекулярной рефракции R от коэффициента преломления п, плотности d и молекулярного веса М, считая поочередно один из параметров постоянным. (На графиках индекс 1 относится к меньшему значению параметра.) Ответ сверить с графиками (см. рисунок).
При неправильном ответе ответьте на первый дополнительный вопрос.
Первый дополнительный вопрос. Напишите формулу для расчета молекулярной рефракции и выведите уравнение зависимости ее от М, d и п, считая условно один из параметров постоянным. При выводе зависимости R от п предложите такое уравнение, в которое п входило бы только в знаменатель или только в числитель дроби. Как будет изменяться значение R при различных значениях п: 1; 1,2; 1,4; 1,6; 1,8; 2,0 (см. таблицу).
При правильном ответе дайте ответ на второй дополнительный вопрос.
При неправильном ответе повторите теорию рефрактометрии и раздел математики о графическом изображении функциональных зависимостей:
Рисунок, к четвертому заданию (второй дополнительный вопрос).
Второй дополнительный вопрос. Рассмотрите, как зависит коэффициент уравнений, выбранных при ответе на первый дополнительный вопрос, от постоян- 108
него параметра к. Представьте эту зависимость графически и сверьте ответ с рисунком.
При правильном ответе дайте ответ на основной вопрос.
При неправильном ответе повторите раздел математики о графическом изображении функциональных зависимостей и вернитесь к первому дополнительному вопросу.
Таблица к первому дополнительному вопросу
d=const
n=const
M=const
8
R=KMn1
R = k4* а
a
9
" ™0 „42)
d
1/q
10
±_к4(„.-,)
1К d
"r”k-m
Глава VIII
СПЕКТРАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА
В этой главе, как и в гл. VI, даны задачи только типов А и Б.
§ 1. ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
Пример 1. Вычислить длину волны резонансной линии атома натрия, если энергия возбуждения резонансного уровня равна 2,1 эв.
Решение. Длина волны X (в А) равна
1- 4_22“_587118Дс2,1
где ДЕ — разность энергий основного и возбужденного состояния, эв; h— постоянная Планка; с — скорость света (в вакууме).
Пример 2. Вычислить расстояние I между линиями основного компонента сплава и определяемой примеси на фокальной поверхности спектрального прибора, если обратная линейная дисперсия прибора D = 13А/лл, а длины волн линий соответственно равны 4104 и 4102 А.
Решение. Расстояние между линиями I равно
,61-. ДА
/ = -=- • ДА = —-оА D
ДА = 4104 А — 4102 А = 2 А
Отсюда
1 =—— = 0,154 мм13 к! мм
Пример 3. Определить максимально допустимую ширину входной и выходной щелей (6ВХ и 6Вых) кваи- тометра, позволяющую еще избежать наложения линии спектра основы на линию малой примеси серебра
при анализе чистой меди с применением дугй постоянного тока. Предполагается, что в спектре пробы между линиями основы и серебра нет других линий. Обратная линейная дисперсия прибора D = ХЗМмм, увеличение прибора 1,4.
Решение. Находим размеры щелей:
вых АЛ •— D
Ьвх — Р^вых
где АЛ — разность длин волн линий серебра и меди, А; 0 —линейное увеличение прибора.
По таблицам спектральных линий находим «последнюю» линию серебра AAg = 3280,68 А и линию меди Леи = 3273,96 А.
Следовательно
АЛд8, Си = 3280,68 - 3273,96 = 6,72 А
,6,72
^вых — |^— — 0,52 мм
0 52
Ьцх == —;—г- === 0,37 мм
1,4
Пример 4. В спектре пробы между линиями железа Af = 3042,66 А и Аг = 3045,08 А имеется еще одна линия.
Вычислить длину волны этой линии Аж, если на экране спектропроектора она удалена от первой линии железа на 1,5 мм, а от второй — на 2,5 мм.
Решение. Находим Аж:
Лх = Л] + (Л2 — Л,) —р
где U — расстояние первой линии железа от неизвестной линии; / — расстояние между известными линиями железа.
Подставляя данные задачи, получаем:
1 5
Лх = 3042,66 + (3045,08 - 3042,66) ^- = 3043,57 А
Пример 5. Построить калибровочный график и определить по нему содержание сурьмы в свинце, воспользовавшись измеренными значениями почернений аналитических линий в спектрах стандартов й исследуемой пробы (см. таблицу).
Решение.
Образец
Концентрация сурьмы, %
1g С
Почернение аналитических линий
№ спектра
Ssb
sPb
AS
AS
Стан-
0,12
-0,92
1
0,81
1,61
-0,80
—
дартный
—
—
2
3
0,67 0,85
1,45
1,63
—0,78
-0,78
-0,79
4
0,78
1,58
-0,80
—
5
0,82
1,61
-0,79
—
0,38
-0,42
1
1,24
1,58
-0,34
—
2
1,17
1,52
-0,35
—•
3
1,21
1,56
-0,35
-0,35
4
1,20
1,55
-0,35
—
5
1,19
1,56
-0,37
—
1,25
0,10
1
1,62
1,58
4-0,04
—
2
1,56
1,49
4-0,07
—•
3
1,72
1,66
4-0,06
4-0,06
4
1,63
1,58
4-0,05
—
—
—
5
1,72
1,66
4-0,06
—
Проба
с
—
1 2
1,00
1,05
1,57
1,70
-0,57
-0,65
-0,62
3
1,10
1,73
-0,63
—
—
4
0,98
1,61
-0,63
—
—
—
5
0,95
1,59
-0,64
—-
Строим калибровочный график в координатах AS —1g с (см. рисунок) и по графику находим, что
Рисунок к примеру 5.
при AS =—0,62 величины 1g с =—0,72; следовательно, результат анализа — 0,19%.
Рекомендуем решить задачу в координатах S — 1g с и сравнить выборочную дисперсию измерения концентрации по AS и по S.
§ 2. МНОГОВАРИАНТНЫЕ ЗАДАЧИ
Определить длину волны резонансной линии в - атомных спектрах перечисленных элементов по энергии возбуждения резонансного уровня:
Вариант IЭлемент КЭнергия возбуждения, эв 1,6Вариант IЭлемент КЭнергия возбуждения, эв 1,6ПIIIIVVVIVIILiLaСиRbBeSb1,92,53,84,45,36,0ПIIIIVVVIVIILiLaСиRbBeSb1,92,53,84,45,36,0VIIINe16,79VIIINe16,79
Вариант I
Элемент К
Энергия возбуждения, эв 1,6
Вариант I
Элемент К
Энергия возбуждения, эв 1,6
ПIIIIVVVIVII
LiLaСиRbBeSb
1,92,53,84,45,36,0
ПIIIIVVVIVII
LiLaСиRbBeSb
1,92,53,84,45,36,0
VIIINe
16,79
VIIINe
16,79
IIIIIIVVVIVIIVIIIнLiLiLiNeNeHg12,73,94,53,818,918,66,6710,21,841,84016,7916,570IIIIIIVVVIVIIVIIIнLiLiLiNeNeHg12,73,94,53,818,918,66,6710,21,841,84016,7916,570I . . . , Pb, S, FeII . Си, Ni, Мп, MgIII ... . Мп, Mg, Si, РI . . . , Pb, S, FeII . Си, Ni, Мп, MgIII ... . Мп, Mg, Si, РIV ... Н, О, NV . . . Si, Fe, Al, Mo, AsIV ... Н, О, NV . . . Si, Fe, Al, Mo, As
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
н
Li
Li
Li
Ne
Ne
Hg
12,7
3,9
4,5
3,8
18,9
18,6
6,67
10,2
1,84
1,84
0
16,79
16,57
0
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
н
Li
Li
Li
Ne
Ne
Hg
12,7
3,9
4,5
3,8
18,9
18,6
6,67
10,2
1,84
1,84
0
16,79
16,57
0
I . . . , Pb, S, Fe
II . Си, Ni, Мп, Mg
III ... . Мп, Mg, Si, Р
I . . . , Pb, S, Fe
II . Си, Ni, Мп, Mg
III ... . Мп, Mg, Si, Р
IV ... Н, О, N
V . . . Si, Fe, Al, Mo, As
IV ... Н, О, N
V . . . Si, Fe, Al, Mo, As
Определить длины волн аналитических линий в атомных спектрах элементов по энергиям верхнего и нижнего уровней:
Вариант I
Элемент Н
Энергия верхнего
уровня, эв ... . 12,1
Энергия нижнего уровня, эв . . . . 10,2
Необходимо определить минимальное содержание примеси перечисленных элементов в пробах в вариантах I—V.
Указать область спектра прибора, позволяющего одновременно регистрировать аналитические линии этих элементов.
Перечислить подходящие отечественные спектральные приборы.
Определить расстояние между указанными ниже спектральными линиями на фокальной поверхности
спектрального прибора по их длинам волн и обратной дисперсии прибора; пустоты заполнить:
Вариант Длина волнй, АX,Кг.Обратная линейная дисперсия, А/ляПрибор Вариант Длина волнй, АX,Кг.Обратная линейная дисперсия, А/ляПрибор I И Ш IV3274 3274 3274 4250,783280 3280 3280 4254,33I И Ш IV3274 3274 3274 4250,783280 3280 3280 4254,33134100-- ДФС-13134100-- ДФС-13VVI4278.784250,784254,334254,33VVI4278.784250,784254,334254,33VII5105,546108,90VII5105,546108,90дФС-8 ИСП-51f = 270f=120 ликдФС-8 ИСП-51f = 270f=120 ликДФС-13 иИСП-51f=270 леиДФС-13 иИСП-51f=270 леи
Вариант
Длина волнй, А
X,
Кг.
Обратная линейная дисперсия, А/ля
Прибор
Вариант
Длина волнй, А
X,
Кг.
Обратная линейная дисперсия, А/ля
Прибор
I И Ш IV
3274 3274 3274 4250,78
3280 3280 3280 4254,33
I И Ш IV
3274 3274 3274 4250,78
3280 3280 3280 4254,33
134100
-- ДФС-13
134100
-- ДФС-13
VVI
4278.784250,78
4254,334254,33
VVI
4278.784250,78
4254,334254,33
VII
5105,546108,90
VII
5105,546108,90
дФС-8 ИСП-51
f = 270
f=120 лик
дФС-8 ИСП-51
f = 270
f=120 лик
ДФС-13 и
ИСП-51f=270 леи
ДФС-13 и
ИСП-51f=270 леи
Вычислить длину волны неизвестной линии по длинам волн двух реперных линий спектра сравнения и по расстояниям между линиями, на экране спектропроектора; вычислить положение известных линий относительно реперных линий:
Вариант
Реперные линии первая
длина волны, А . . •
I
2753,58
и
2753,58
III
3475,45
IV
2723,58
V
6408,03
VI
4021,87
VII
4021,87
отсчет положения, мм
0
0
9,5
0
20
58,0
0
вторая длина вол-
иы, А. . .
2720,9
2720,9
3466,44
2720,9
6411,66
4024,74
4024,74
отсчет положения, мм
Исследуемая линия
длина волны, А . . .
20
2722,56
20
2719,02
51
X
10
2725,6
28,5
X
72,0
4023,0
14
X
отсчет положения, ми
X
X
87
X
27
X
8,5
Определить максимально допустимую ширину входных и выходных щелей монохроматора или квантометра, позволяющую избежать наложения ближайших соседних линий при следующих усло-
виях:
Вариант
I
II
111
IV
Длина линий, А
4017,63
4047,63
4047,63
4047,63
втораи
4045,98
4045,98
4045,98
4045,93
Обратная линейная
8,3
дисперсия, к]мм . . ,
100
100
ИСП-51
Прибор
f = 120 мм
Увеличение
1:1
1:2
1:1
2:1
Вариант
Длина линий, А
. .V
VI
VII
VIII
первая . . . .
. . 4047,63
2310,96
2310,96
2310,96
вторая , , . .
. . 4045,98
2311,47
2311,47
2311,47
Обратная линейная
дис-
Персия, к/мм . .
—
—
—
8,3
Прибор
. . ИСП-51
f = 800 мм
ИСП-30
ДФС-8
МФС-3
Увеличение . , . .
. .—
.—
—
1 : 1
По таблицам спектральных линий определить элементы, имеющие в своем спектре линии, указанные в вариантах I—V и VI—VIII.
Пустоты в вариантах IV—VII заполнить по литературным данным.
Построить калибровочные графики и определить по ним содержание серебра в медных отливках и содержание марганца в стальных деталях по измеренным почернениям аналитических линий в спектрах проб и стандартных образцов, приведенных в таблицах. •
В таблице представлены данные для определения серебра в меди.
Образец
С, %
SAg
sCu
^sAg. Си
Стандартный
0,18
0,41
0,64
0,42
0,67
.1
0,23
0,45
0,66
0,46
0,65
—
0,34
0,51
0,64
0,52
0,65
0,40
0,55
0,65
0,55
0,63
0,55
0,67
0,65
0,69
0,69
—.
Проба
С1
0,50
0,52
0,65
0,66
—
Сг
0,49
0,66
—
0,46
0,64
—
^з
—
—
-0,18
—
—
-0,20
С\
—
—
+0,01
—
—
-0,03
В таблице представлены данные для определения марганца в стали.
§ 3. ЗАДАЧИ
РАЗДЕЛ А
Прибор снабжен двумя сменными камерами с фокусным расстоянием 120 и 270 мм.
Во столько раз изменяются линейная дисперсия и увеличение прибора при замене первой камеры на вторую?
Сравнить взаимное расположение двух соседних спектральных линий в спектрах, полученных с первой и со второй камерой при прочих равных условиях, если линии в спектре, полученном с камерой fi = 120 мм, соприкасаются и не соприкасаются.
Прибор снабжен дифракционной решеткой, которая дает возможность получать достаточно интенсивные спектры первых трех порядков.
Какую область спектра должен устранять светофильтр, помещаемый перед входной щелью прибора, для того, чтобы предотвратить наложение спектра второго порядка на область 410 4-650,0 нм спектра первого порядка и наложения спектров двух других порядков на область 250 4-350 нм спектра второго порядка.
Сколько спектрограмм может уложиться на одной фотографической пластинке шириной 9 си, если освещенный участок щели имеет высоту 1 мм, увеличение спектрографа равно 1,2, а края кассеты закрывают пластинку сверху и снизу на 5 мм (расстояниями между спектрами пренебречь).
Оценить, в какой мере используется светосила коллиматора, если рабочая поверхность источника света 5X5 мм2, расстояние его от входной щели прибора 120 мм, относительное отверстие коллиматора d^ = 50 лл«/600 мм.
На какое расстояние от щели следует поместить источник света для заполнения коллиматора излучением, проходящим через центральную точку щели?
Почернение аналитической линии в спектре эталона с наибольшей концентрацией определяемого элемента равно 0,5 при заполнении коллиматора излучением от рабочей части источника света и при времени освещения 15 сек. Так как это почернение близко к области недодержек, то желательно увеличить почернение аналитической линии в спектре указанного эталона до 1,5.
Во сколько раз для этого нужно увеличить время экспозиции, если контрастность фотоэмульсии равна 1, широта эмульсии 0,4-?-1,9 и интенсивность, аналитической линии, постоянна во времени.
Во сколько раз следовало бы увеличить светосилу, чтобы, используя те же пластинки, добиться почернения 1,5 при условии, что определяемый элемент «выгорает» полностью за 15—20 сек.
При напряжении 1000 в, подаваемом на ФЭУ, фототок от аналитической линии в зависимости от концентрации определяемого элемента принимал значения от 1 до 10 мка. Ток 10 мка является предельно допустимым для этого фотоумножителя.
Во сколько раз необходимо уменьшить площадь входной щели спектрального прибора или напряжение на ФЭУ, чтобы снизить фототок до 0,1 — 1 мка. Чувствительность ФЭУ при напряжении 600 в — 10 а)лм, при 800 в—ХООаЦм и при 1010 в—100 а/ля. (Принять, что фона нет, а фототок изменяется в зависимости от величины светового потока линейно.)
Для идентификации образцов проволочной стали воспользовались стилоскопом и приведенной ниже таблицей аналитических признаков:
Хром
Никель
концентрация, %
оценка интенсивности линий
* Gr и Fe
концентрация, %
оценка интенсивности
• линий Ni и Ре
0,1
Сг 520,84 = Fe 520,23
<0,6
Ni 547,69 <
Fe 545,56
0,2
Сг 520,45 = Fe 520,23
<0,6
Ni 547,69 <
Fe 545,56
0,3
Сг 520,603 = Fe 520,23
<0,6
Ni 547,69 <
Fe 545,56
0,45-0,75
Сг 427,49 <Fe 428,24
<0,6
Ni 547,69 <
Fe 545,56
0,80-1,20
Сг 427,49 = Fe 428,24
<0,6
Ni 547,69 <Fe 545,56
1,3-1,65
Cr 428,97=Fe 429,413
<0,6
Ni 547,69 <Fe 545,56
10-14
Сг 492,226 <Fe 491,90
<0,6
Ni 547,69 <
Fe 546,56
14—18
Сг 492,226=Fe 492,39
55-61
Ni 547,69 >
Fe 545,56
16-20
Cr 492,226=Fe 491,9
<0,6
Ni 547,69 <
Fe 545,56
22—27
Сг 492,226 >Fe 491,9
<0,6
Ni 547,69 <
Fe 545,56
16—20
Сг 492,26= Fe 491,9
8-15
Ni 547,69 =
Fe 545,56
Оказалось, что исследуемые образцы можно разбить на четыре группы (I—IV) в зависимости от соотношения интенсивности аналитических линий: .
I Сг520,84= Fe520,23;Ni547,69 <Fe545,56
II Cr427,49< Fe428,24;Ni547,69 <Fe545,56
III Cr429,226 = Fe492,39;Ni547,69>Fe545,56
IV Cr492,26=Fe491,9;Ni547,69 =Fe545,56
' Определить марки стали этих образцов (воспользоваться справочником).
Для маркировки двух образцов стали по содержанию легирующих элементов применили стандартную методику эмиссионного спектрального анализа, предусматривающую трехкратное фотографирование спектра каждой пробы. Измеренные значения почернения аналитических линий даны в таблицах. В качестве внутренних стандартов принята интенсивность линий спектра железа.
Определить содержание Мп, Si, Mo, Сг, Ni в пробах (в %) при условии, что коэффициенты вариации метода для всех элементов одинаковы и равны ±5%.
£ о
с© <
(ОООО СО <О —•
O' O О О
+ 11 +
К
*
я
<0
ООО со i© со
СО© С© 04 е©
о
1«© <
о о о о СО 1© ОО — — О xf 04 оооо
1 +++
с©
ООО 1© со со ООО о о'о”
ООО Ь- 00 L© 04 04 04
ь.
о*
<
ООО ОО ОО ю . со о со 1 ооо“
1 ++
с©1
ООО о о со
о о о
ООО ON 1© 1© о" о” о
ь.
i© ю о о
СО о О со 1© (О —• 6 о' 6 6
1 +++
СО
ООО © о + со ооо
ООО СО о о
ь.
с |с? <
СО О О 1© о со 04 о СО СО О о о о' + 11 +
с©4
ООО О О — О "О
О о 1©
СО 1© ООО
X
к
3
я
Я" я
X
04 со о —• со -- со
О О О —^
о
5 С©
О О 1© 04 00 04 00 со 00
ООО
ООО СО 1© 1©
о о о"
о
со i©
О 00 о
*1 СО тр о* сч о о”
с©4
ООО — 04 04 ООО о'о о
ООО 1© О о ь- со
о о о
5
. ОО 04 О
1 -.4^
ООО
со С©
о 1© о — — 04 со со со о о" о"
ООО 1© О О СО СО, 04,
ио
О 04 — О — — 1© СО
с©4
о о 1©
О 1© 1©
ООО О О —
J3
о со о i© i© о — о 04 o' О О*
С©
ООО 1© О 1©
ООО О 04 —
о о" о"
Я у
§ О. та О о
— 04 СО тр ОООО 04 04 04 04
Е
—•
04
Для определения серебра в технологических растворах атомно-абсорбционным методом по линии 328,1 нм отбирали каждые 3 ч средние пробы объемом 1 л и упаривали до 10 мл.
Построить график изменения содержания серебра в растворах в течение суток по показаниям прибора:
для проб
Время суток, ч 0—3 3-6 6-9 9-12 12-15 15—18 18-21 21-24 Показания при
бора .8589785170858990
для стандартных растворов
Содержание се
ребра, мкг(мл.00,41,02,04,0
Показания при
бора 10093836947,5
Построить калибровочный график и по нему определить концентрацию хрома и марганца в двух образцах феррованадия. Усредненные значения разности почернений аналитических линий в спектрах стандартных образцов и разности почернения аналитических линий в спектрах проб приведены в таблице.
Определить содержание марганца и хрома в образцах (в %), если коэффициент вариации метода ±3%.
Образец
Концентрация, %
Разность почернений аналитических линий
Мп
Сг
Д^Мп, Fe
AScr, Fe
Стандарт-
1,26
1,00
+0,46
-0,10
ный
1,06
0,68
+0,34
-0,25
1,16
1,29
+0,39
-0,04
Проба
С|
с2
+0,42
-0,01
—
—-
+0,41
-0,01
—
—
+0,40
-0,02
Сз
С\
+0,35
-0,155
—
- +0,38
-0,156
—
—
+0,35
-0,160
Для определения содержания кислорода в неоне и гелии снимали в одинаковых условиях по пять спектров проб и эталонных смесей, вводя каждый раз в разрядную трубку новую порцию газа. Почернения аналитических линий даны в таблице. Коэффициент вариации метода анализа по одному спектру 15%.
Определить содержание кислорода в каждой пробе (в %).
Эталонная смесь
Содержание кислорода, объем и. X
А5ан, ср.
Проба
Почернение аналитических линий
кислорода *
исследуемого газа
Неон (Л = 783,9 нм1)
1
0,00025
-0,10
1
0,70
0,55
2
0,0016
+0,10
—
0,72
0,55
3
0,011
+0,50
—.
0,70
0,54
4
0,050
+ 1,10
—
0,70
0,53
—
0,75
0,56
Гелий (Л = 728,1 нм1)
1
0,00032
-1,55
2
0,80
1,50
2
0,0016
-1,35
—
0,78
1,54
3
0,0030
-1,15
—
0,81
1,56
4
0,011
-0,90
—
0,82
1,57
5
0,10
0,0
—
0,77
1,50
* Для кислорода X = 777,2 нм.
Для определения индия в растворах воспользовались методом фотометрии пламени. Регистро- граммы аналитической линии в спектрах эталонов и двух проб приведены на рисунке.
Каков результат анализа?
Рисунок к задаче 12.Рисунок к задаче 12.
Рисунок к задаче 12.
Рисунок к задаче 12.
13**. Горные породы исследовали при помощи квантометра ДФС-10 (результаты приведены в таблице).
Образец
Концентрация, %
Показания прибора
Мп
Mg
Са
Мп
Mg
Са
Стандарт-
0,018
0,18
0,40
11
0
-38
иый
0,040
0,4
1,00
20
20
— 18
0,10
0,75
4,0
33
35
+ 10
0,50
2,00
—
55
63
—
Проба
Ci
с2
Сз
22,3
17,5
+6,5
Определить содержание Мп, Mg и Са (в %).
РАЗДЕЛ Б
14**. Какую спектральную характеристику должен иметь светофильтр, чтобы устранить наложения
на аналитическую линию свинца (X = 283,3 нм^ линий основного компонента и примесей при анализе латуней с применением дуги постоянного тока?
15**. В системе энергетических уровней нейтрального атома ртути имеются, в частности, термы с энергией возбуждения Е^ = 4,88, Е2 = 6,67, Еэ = = 7,73 и Ei = 8,85 эв, а в системе энергетических уровней нейтрального атома натрия —термы с Е^ = = 2,1 и Е2 = 4,12 эв.
Определить NB/N0 — долю нейтральных атомов этих элементов, пребывающих в указанных возбужденных состояниях: в дуге постоянного тока (7 = 7000° К), в факеле конденсированной искры (7= 10 000° К), в пламени пропан — бутан — воздух (7 = 2200° К).
Построить график зависимости величин NB?N0 от температуры источника света и зависимости NJ^n от энергии возбуждения линии при температуре пламени и факела искры.
Какую разрешающую способность должна иметь фотографическая эмульсия при работе с при
Рисунок к задаче 17.Рисунок к задаче 17.борами ИСП-30 и ДФС-8 (при прочих равных условиях регистрации), чтобы разрешить две линии одинаковой интенсивности 410, 2 и 410, 24 «лг?
Рисунок к задаче 17.
Рисунок к задаче 17.
17**. На рисунке изображена зависимость атомного коэффициента поглощения железа от длины волны в рентгеновском диапазоне спектра.
Повлияет ли изменение содержания железа
в сплавах сложного состава на калибровочные графики для определения меди и никеля?
Первоначально спектр сплава снимали спектрографом ИСП-30 без осветительных линз при сле
дующих условиях: источник света — конденсированная искра с расстоянием между электродами 5 мм, расстояние источника света от щели прибора 200 льи, фотопластинки тип 1, ширина щели 0,01 мм, время
экспозиции 30 сек. При этом почернение аналитической линии Sb (252,8 м) в спектре эталона с наибольшей концентрацией определяемого элемента равнялось 0,4 и совпало с нижним пределом линейной части характеристической кривой фотопластинки.
Предложить варианты условий съемки спектров, при которых почернения аналитической линии для всех необходимых эталонов не выходили бы за пределы линейной части характеристики. Принять, что комплект эталонов соответствует изменению концентрации элемента в 4 раза и аналитическая линия в этом диапазоне концентраций не претерпевает реабсорбции (изменять режим генератора не следует).
Газгольдер заполнили водородно-гелиевой смесью в несколько приемов. Содержание водорода в каждой порции предварительно определили спектральным методом, отбирая для анализа по две пробы. Спектры каждой пробы и эталонных газовых смесей снимали по одному разу; результаты фото- метрирования спектров даны в таблице.
Определить содержание водорода в газовой смеси (в объемы.%).
Порция газа
Объем, лс3
Концентрация н2, объемн. %
^н (Л = 665,2 н*^
SHe (К = 667,0 н-и)
Проба
1
50
с.
1,85
0,22
1,80
0,19
2
100
Сг
0,95
0,35
0,98
0 36
3
75
#3
1,30
0,32
1,25
0,28
4
25
С,
1,15
0,34
—
1,08
0,35
Эталонная
смесь
0,80
0,40
1
0,08
0,82
0,42
2
0,18
1,00
0,35
1,05
0,37
о
0,42
1,53
0,31
1,55
0,30
4
1,1
1,98
0,22
—
1,92
0,20
20**. Определять содержание ниобия в образце руды (в %) методом добавок по следующим данным.
Почернение аналитических линий:
Т1 Nb (линия сравнения)
В спектре исходной пробы . . 0,590,75
В спектре пробы с добавкой
ниобии0,2%0,910,76
0,6% 1,470,78
в спектре, снятом сов спектре, снятом соПочернение ступенек линии ступенчатым ослабителем:
в спектре, снятом со
в спектре, снятом со
6781,691,842,001,321,511,816781,691,842,001,321,511,81Ступенька . .12345
678
1,691,842,00
1,321,511,81
678
1,691,842,00
1,321,511,81
Логарифм пропуска емости
ступеньки.0,841,001,191,341,51
Почернение
ступеньки.0,460,550,680,821,04
21 **. Определить концентрацию марганца в ферромарганце (в %) по измеренным разностям почернений аналитических линий Fe 238,08, Мп 234,88, Мп 282,145, Si 288,158. ASFe,Mn равно —0,309 и —0,311, ASsi, мп равно 0,289 и 0,281.
Суммарное содержание С, S, Р и Са равно 0,5%:
Стандартный образец .Сод<ркание элементов, %МпFeSiРазность почернений д3ре, мпД531. Мп Стандартный образец .Сод<ркание элементов, %МпFeSiРазность почернений д3ре, мпД531. Мп 123737990251891,52,50,8-0,105-0,280-0,6430,4500,730,205123737990251891,52,50,8-0,105-0,280-0,6430,4500,730,205
Стандартный образец .
Сод<ркание элементов, %
Мп
Fe
Si
Разность почернений д3ре, мп
Д531. Мп
Стандартный образец .
Сод<ркание элементов, %
Мп
Fe
Si
Разность почернений д3ре, мп
Д531. Мп
1
2
3
73
79
90
25
18
9
1,5
2,5
0,8
-0,105
-0,280
-0,643
0,450
0,73
0,205
1
2
3
73
79
90
25
18
9
1,5
2,5
0,8
-0,105
-0,280
-0,643
0,450
0,73
0,205
При разработке состава сплава с заданными свойствами контроль опытных образцов осуществляли атомно-абсорбционным методом. Для этого навеску образца 0,1 г растворяли в азотной кислоте
и объем раствора доводили до 500 мл дистиллированной водой. Было сделано по три последовательных замера (результаты в таблице) для каждого эталонного и каждого исследуемого раствора (нулевой отсчет равен 100).
Раствор
Содержание, мкг! мл
Показание прибора
Fe
Zn
Fe 248,3 нм|
Zn 213,9 нм
Эталоны
2
0,2
97,0
97,0
96,0
89,5
90,5
90,0
5
0,4
94,0
93,0
93,5
84,0
84,0
84,0
10
1,0
88,0
88,0
87,0
67,5
66,5
67,0
20
2,0
75,5
75,5
75
50,0
49,5
49,5
Проба
С]
Са
77,5
77,5
76,5
65,0
66,0
65,5
С^
95,0
96,5
95,5
84,0
83,5
84,0
Сз
Св
—
—
—
—
50,5
51,5
Найти концентрацию железа и цинка в сплавах (в %), если коэффициент вариации метода анализа по средним значениям для трех последовательных замеров равен ±4%.
Для определения содержания золота в технологическом растворе обогатительной фабрики применен атомно-абсорбционный метод. Результаты измерений поглощения аналитической линии золота 242,8 нм для эталонных растворов (нулевой отсчет равен 100):
5
10
20
81,5
67,0
48,0
82,0
67,0
48,0
82,0
67,0
48,0
Концентрация Au, мкг/мл 12
Показание прибора . . 95,5 91,5
96,0 92,0
96,0 92,0
Отсчеты для первего раствора пробы составляют 75,0; 75,5 и 74,5, для второго раствора — 52,0; 51,5 и 51,0.
Определить содержание золота в исследуемых растворах (в лгкг/лм), если коэффициент вариации прибора ±4%?
Определить чувствительность анализатора (в мкг!мл на 1%).
**. Для определения очень малых количеств меди в порошкообразном материале применена методика эмиссионного спектрального анализа, предусматривающая трехкратное последовательное сжигание пробы в дуге постоянного тока и определение концентрации по интенсивности линии меди 324,7 ши и по «постоянному» графику 1g с — 1g /ан с учетом фона.
Определить содержание меди в пробе (в %), если почернения линии и фона в спектре и пробах равны:
№ спектра123
5л + фОН 1.521,521,60
5фон 0,070,060,08
Калибровочный график построен по следующим точкам:
!gc-5,0-4,52 -4,00 -3,52 -3,00
^Лш 0,380,701,111,611,98
Для построения характеристической кривой фотопластинки со спектрами пробы имеются следующие данные:
5 0,020,04 0,100,210,30 0,731,02 1,401,70
I 0,350,52 0,821,251,80 5,0010,00 20,0042,00
Для определения содержания олова в руде применили методику эмиссионного анализа с фотографической регистрацией, которая предусматривает построение калибровочного графика по «методу трех эталонов», а также трехкратное сжигание пробы и эталонов. При концентрациях от 1СЬ3 до 10-2% коэффициент вариации методики равен ±9%.
Пробу разделили на три части, которые анализировали в разные дни. Результаты определения приведены в таблице.
Образец
Содержание олова. %
А^аи, ср
пластинка I
пластинка 2
пластинка 3
Стандарт-
1 • ю-3
-0,05
-0,09
0,00
ный
1
-0,03
-0,11
-0,05
—
-0,07
-0,08
-0,06
2
з- ю-3
+0,22
+0,23
+0,19
+0,23
+0,23
+0,17
—
+0,25
+0,27
+0,21
3
1 • ю-2
+0,56
+0,60
+0,57
—
+0,64
+0,62
+0,56
—
+0,53
+0,65
+0,55
4
3-10"2
+0,97
+0,93
+0,85
+0,92
+0,90
+0,82
—
+0,92
+0,88
+0,88
Проба
с
+0,39
+0,40
+0,42
+0,39
+0,43
+0,35
—
+0,38
+0,38
+0,34
Определить содержание олова в пробе (в %) по результатам измерений.
26**. Квантометр ДФС-10М калибровали при помощи четырех эталонов и получили следующие, усредненные по многим измерениям, показания прибора:
Эталон Содержание Сг, % . . .Показания квантометра .Эталон Содержание Сг, % . . .Показания квантометра .12340,170,410,91 2,0463219812340,170,410,91 2,04632198
Эталон
Содержание Сг, % . . .
Показания квантометра .
Эталон
Содержание Сг, % . . .
Показания квантометра .
1234
0,170,410,91 2,0
4632198
1234
0,170,410,91 2,0
4632198
Показания прибора проверяли каждую смену при помощи эталона 2, для чего делали по три замера подряд. Усредненные значения проверочных отсчетов: 32; 32,1; 31,9; 31,8; 31,9; 32,0; 32,1; 32,2; 32,1; 32,3; 32,2; 32,3; 32,4; 32,3.
Определить, когда началось смещение калибровки прибора, если коэффициент вариации метода анализа при однократном отсчете равен ±1,2% Для концентрации хрома 0,3—0,7%.
Для определения содержания меди в руде воспользовались атомно-абсорбционным методом анализа. Навески руды 1 г растворили в царской водке и полученный раствор разбавили водой до 100 см3.
Определить содержание меди в двух образцах руды по регистрограмме интенсивности аналитиче-
Рнсунок к задаче 27.
ской линии меди 324,7 нм (см. рисунок), стандартное отклонение метода а = ±0,02 мкг/мл.
При помощи квантометра МФС-3 в экспресс- лабораторпи анализировали состав латуни марки ЛС-62 по ходу плавки. Спектры возбуждали в дуге переменного тока. Время экспозиции порядка 30 сек задавали временем накопления, электрического заряда на конденсаторе канала линии сравнения, которой служила для всех элементов линия спектра меди. Регистрограмма результатов последовательных измерений относительных * интенсивностей линий
Стандартный образец
Содержание, %
РЬ
Fe
Ni
Si
Sn
Al
Sb
824
823
822
821
0,73 1,08 1,42 1,82
0,43
0,29 0,20
0,16
0,49 0,68
0,88
0,58 0,30 0,19 0,059
0,12 0,22 0,30
0,43
0,54 0,15
0,32 0,073
0,005 0,010 0,016 0,019
всех определяемых примесей дана на рисунке. Со став стандартных образцов приведен в таблице.
по спектрам
калибровочный график
этало°ноТ?чЬитая"‘что величина' фотоэлектрического
Рисунок к задаче 28.
сигнала, измеренная по регистрограмме (в лои) пропорциональна относительной интенсивности аналитической линии. Определить содержание свинца, железа, никеля, кремния, олова, алюминия и сурьмы в пробе.
При разработке методики рентгеноспектрального анализа сплавов на медной основе установили, что показания прибора по линии меди зависят от концентрации свинца в пробах:
сСи, % . . . .54,154,257,861,561,7 62,7 64,564,6
сРЬ, % . . . .31223121
Показания
прибора
^имп1мин^ - 103 805 820 866 920 915 945 964 972
Какова максимальная ошибка анализа, обусловленная влиянием состава сплава, если прибор калиброван для определения содержания меди по стандартам, содержащим 2% свинца, а возможный диапазон изменения концентрации этого элемента в пробах равен 1,5—2,5% и 1—3%?
Сравнить эти ошибки с квадратичной ошибкой, обусловленной статистическим характером рентгеновского излучения.
30**. В лабораторию поступило на исследование латунное изделие без маркировки. Для того чтобы определить марку латуни без повреждения изделия,
спектр металла записали при помощи рентгеноспектрального сканирующего анализатора, имеющего кварцевый кристалл с отражающими плоскостями (1010).
Определить марку латуни по схематическому изображению спектра, приведенному на рисунке.
31*. Для качественного анализа полиметаллической руды на пленку сфотографировали участок рентгеновского спектра исследуемой пробы и спектр чистого
Рисунок к задаче 31.
железа (см. рисунок). Спектральный диапазон прибора 0,5—2 А. Напряжение на рентгеновской трубке 50 кв.
Отождествить неизвестную линию Ах, считая дисперсию анализатора постоянной на всем изучаемом участке спектра.
§ 4. ЗАДАНИЯ ДЛЯ ПРОГРАММИРОВАННОГООПРОСА
При каких физических условиях можно наблюдать характеристические оптические спектры, пригодные для определения элементарного состава твердых или жидких тел?
Укажите правильный ответ.
Нагрев до парообразного состояния (температура не менее 2000—3000° К) •
Бомбардировка потоком быстрых электронов при нормальной температуре.
Нагрев до температуры плавления или кипения в условиях, способствующих образованию молекул определяемых элементов.
Перевод в слабый кислотный раствор при комнатной температуре. .
В каком ряду элементы сгруппированы в по
рядке усложнения их оптических атомных спектров? Укажите правильный ответ.
a. H, (Na, K, Rb, Cs); (Al, Ga, In); (Mo, W, Cr); (U, РЗЭ).
б. H, (Al, Ga, In); (Na, K, Rb, Cs); (Mo, W, Cr); (U, РЗЭ).
(Fe, Со, Ni);(Ее, Со, Ni); Ni); (Al, Ga, (Al, Ga, In);(Fe, Со, Ni);(Ее, Со, Ni); Ni); (Al, Ga, (Al, Ga, In);в. (U, РЗЭ); (Mo, W, Cr); (Fe, Co, In); (Na, K, Rb, Cs), H.
(Fe, Со, Ni);
(Ее, Со, Ni); Ni); (Al, Ga, (Al, Ga, In);
(Fe, Со, Ni);
(Ее, Со, Ni); Ni); (Al, Ga, (Al, Ga, In);
г. (U, РЗЭ); H, (Na, K, Rb, Cs);
(Mo, W, Cr); (Fe, Co, Ni).
На рисунке приведены регистрограммы линии
Рисунок к заданию 3.Рисунок к заданию 3.определяемого элемента А и стандарта В. Какое из
Рисунок к заданию 3.
Рисунок к заданию 3.
указанных сочетаний наиболее пригодно для количественного анализа?
Какая из схем, приведенных на рисунке, изображает схему атомно-абсорбционного анализатора?
Какой прибор наиболее подходит для быстрой идентификации сплавов по маркам па складах и скрапных дворах?
Укажите правильный ответ.
а. Пламенный фотометр.
Стилоскоп.
в. Спектрограф.
г. Квантометр.
Выбрать источник света для непосредственного определения методом эмиссионного спектрального анализа содержания газов в сплаве без их предварительной. экстракции.
Дуга постоянного тока.
Высокочастотный разряд.
Пламя.
г. Импульсный разряд большой мощности.
ПламяПламяааСветофильтрфотаим_ ножительСветофильтрфотаим_ ножительУсилительУсилительVZZ/WIMWXVZZ/WIMWXФото-Фото-бб66ггпробаСпектральныйпробаСпектральныйСамописецСамописецРисунок к заданию 4.Рисунок к заданию 4.
Пламя
Пламя
а
а
Светофильтрфотаим_ ножитель
Светофильтрфотаим_ ножитель
Усилитель
Усилитель
VZZ/WIMWX
VZZ/WIMWX
Фото-
Фото-
б
б
6
6
г
г
проба
Спектральный
проба
Спектральный
Самописец
Самописец
Рисунок к заданию 4.
Рисунок к заданию 4.
Для определения примесей кремния и олова В тантале пробу в виде окисла ввели в глубокий канал угольного анода дуги постоянного тока.
Рисунок к заданию 7.
Определить по рисунку, каким промежутком времени целесообразно ограничить время экспозиции,
чтобы наблюдать линию олова и кремния отдельно от многолинейчатого спектра основного компонента пробы (во избежание взаимных перекрываний линий).
Укажите правильный ответ.
О—15 сек.
О—20 сек.
0—40 сек.
0—80 сек.
Какой способ введения пробы в электрический источник света применяется для экспрессного марки-
Рисунок к заданию 10.
ровочного анализа сплавов цветных и черных металлов?
Укажите правильный ответ.
Использование, отливки в качестве электрода дуги или искры.
Вдувание раствора пробы в виде аэрозоля в дугу или искру.
Введение в углубление электрода в виде таблеток, спрессованных из порошка окисленной пробы.
Введение пробы в углубление электрода в виде стружки.
Выбрать спектральную линию элемента кадмия, наиболее подходящую по чувствительности для атомно-абсорбционного анализа:
а
б
б
г
Длина волны, нм
643,84
930,60
326,10
228,80
Нижний уровень, эв . . .
5,42
5,42
0 „
0
Верхний уровень, эв . . .
7,3
8,29
3,8'
5,41
Интенсивность, условные
единицы
2000
8
300
1500/?
искра
1000
3
300
300/?
На рисунке представлены калибровочные, графики для определения одного и того же элемента в сплаве методом эмиссионного спектрального анализа с фотографической регистрацией.
Указать график, который соответствует наиболее правильному выбору аналитических линий, (Вертикальные черточки характеризуют воспроизводимость почернения или же разности почернений аналитических линий).
Глава VIII
ЭЛЕКТРОЛИЗ и кулонометрическийМЕТОД АНАЛИЗА
§ 1. ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
Пример 1. Сколько кислорода и водорода выделится при электролизе серной кислоты в течение 15 мин, если сила тока равна 2,5 а?
Решение. Через раствор прошло количество электричества, равное
Q =/г = 2,5-0,25 = 0,625 а-ч
При прохождении 26,8 а • ч выделяется 1 г-экв кислорода, т. е. 8 г, при прохождении 0,625 а • ч выделится
При прохождении 26,8 а-ч выделяется I г-экв водорода, занимающий объем 11,2 л; следовательно, при прохождении 0,625 а-ч выделится
0,625-11,226,80,625-11,226,8= 0.26 л= 0.26 л
0,625-11,2
26,8
0,625-11,2
26,8
= 0.26 л
= 0.26 л
Пример 2. При кулонометрическом определении цинка за время его полного восстановления в газовом кулонометре выделилось 35,4 мл смеси водорода и кислорода.
Определить содержание цинка в растворе.
Решение. При электролизе 1 моль воды образуется 22,4 л водорода и 11,2 л кислорода. Суммарный объем 33,6 л соответствует 1 г-экв цинка, который
равен 65,4/2 = 32,7 г. Составляем пропорцию:
33,6 - 32,7
0,0354 — х
2. Рассчитать количество прореагировавшего вещества при кулонометрическом отделении при постоянном потенциале по приведенным в таблице данным.
х_№^ы_№М2г
33,6
Вариант
Процесс
Количество вещества,выделившегося в кулонометре
Пример 3. При кулонометрическом титровании 20 мл бихромата калия электролитически генерируемым железом (II) на восстановление СггО?- понадобилось 25 мин при силе тока 200 ма.
Определить нормальность исследуемого раствора К2СГ2О7.
Решение. Через раствор прошло количество электричества, равное Q = гт = 25 • 60 • 0,200 = 300 к. При прохождении 96 500 к восстанавливается 1 г-экв КаСглОт. При прохождении 300 к выделяется 300/96 500 = 0,0032 г-экв.
В 20 мл находится 0,0032 г-экв, следовательно, нормальность исследуемого раствора равна
-^^ ■ 1000 = 0,160
I
II
ш
IV
V
VI
VII
VIII
Сц2+ -> Си0
Fe2+ -> Fe3+
IV
[Fe(CN)6p- -> [Fe(CN)6]3-
§ 2. МНОГОВАРИАНТНЫЕ ЗАДАЧИ
1. По приведенным ниже данным определить параметр, обозначенный через х.
Сг2О=~ -> Сг3 +
Мп2+ -> МпО~
Определить нормальность полученного раствора по Н2С2О4. Объем 100 мл
Н+ -> Н2
Определить изменение концентрации 1 н. раствора. Объем 200 мл.
34,5 мл водорода
На титрование иода, выделившегося в кулонометре, израсходовано 10,5мл 0,15и. раствора тиосульфата
35 мл смеси водорода лорода
Разность масс медных родов равна 0,0125 г
Концентрация иодида
и кнс-
элект-
калия
уменьшилась с 2 до 0,5 и.
314 мл газа с плотностью по гелию 17,75
0,250 л Н2
На катоде серебряного кулонометра выделилось 0,1560 г серебра
ант
Вещество пли пои
Сила тока,
Электрохимический эквивалент
Время, мин.
Количество выделенного вещества
I
2,5
1,97 гКа • «)
4
X
11
Трехвалентный ион металла
3
X
3,5
0,2752 г
ш
Двухвалентный ион металла
1,8
0,3054 мг)к
1,42
х мг
IV
Соль серебра
2,5
4,025 г/а ■ ч
X
0,5450 г
V
Расплав КС1
X
0,368
1,5
0,25 л С12
VI
Трехвалентный ион металла
15
0,093 мг[к
X
3,78 г
VII
Раствор CdCl2
X
—
25
0,300 г
VIII
Одновалентный ион металла
0,35
х мг/к
2,35
0,1037 г
3. Определить содержание указанного иона (в мг) методом кулонометрического титрования при постоянной силе тока.
Вариант
Определяемый ион или вещество
Генерируемый ион или вещество
Сила тока, ма
Время, мин
I
Fe2+
Вг2
100
3,5
II
Н+
ОН-
300
5
III
Selv
Г
200
7
IV
Mov
Fe2+
150
15
V
BO^
ОН”
100
10
VI
Пиридин
н+
120
5,5
VII
Теобромин
г
250
3
VIII
Zn2+
Кз [Fe(CN)6]
300
4,1
§ 3. ЗАДАЧИ
РАЗДЕЛ А
Определить, за какое время при электролизе раствора FeCU выделится 0,1 г железа, если ток равен 4 а. Сколько хлора (в лм) выделится за это время на аноде?
Через несколько электролитов протекает ток 2,5 а в течение 40 мин. Сколько граммов и миллилитров и каких веществ выделится на аноде и катоде при электролизе растворов H2SO4, CuSO4, C0CI2, КОН, [Ag(NH3)2]OH, [Cu(NH3)4] (ОН)2?
Рассчитать, какое количество трехвалентного металла с электрохимическим эквивалентом 0,5430 мг]к выделится при электролизе в течение 1 мин 25 сек, если ток равен 1,8 а. Что это за металл?
При постоянном токе 0,19 а для выделения меди на катоде и свинца в виде РЬО2 на аноде из навески сплава 1,835 г потребовалось 50 мин.
Определить привес анода и катода и содержание свинца и меди в сплаве (в %).
В сосуд, содержащий 500 мл воды, подкисленной азотной кислотой, опущен платиновый катод и серебряный анод.
Сколько времени нужно для электролитического растворения анода при токе 1,5 а, чтобы получить раствор нитрата серебра с титром по роданид-иону 0,002 а/лм?
Для полного выделения цинка из 2,250 г цинковой руды после соответствующей обработки потребовалось 18,5 мин при токе 1,15 а.
Определить количество выделившегося цинка и содержание окиси цинка в руде (в %).
Какое количество цианидного комплекса меди необходимо, чтобы покрыть поверхность 300 см2, слоем меди толщиной 0,5 мм и сколько времени будет продолжаться электролиз при токе 5а?
При кулонометрическом определении пикриновой кислоты СбН2(ОН) (ПОг)з на титрование выделившегося в кулонометре иода потребовалось 11,5 мл 0,01 н. раствора тиосульфата натрия.
Определить содержание пикриновой кислоты в растворе, если в восстановлении ее принимает участие 18 электронов.
Соляная кислота кулонометрически титруется электрогенерируемыми ионами ОН- при постоянном токе 10 Ata. Точка эквивалентности при титровании 5 мл исследуемого раствора достигается за 3 ашн 10 сек.
Рассчитать титр исследуемого раствора НС1 по NaOH.
раздел б
Из раствора соли серебра полностью выделяется серебро при электролизе в течение 30 мин, если ток равен 3 а.
Какой ток необходим, чтобы исходная концентрация раствора уменьшилась вдвое в течение 10 мин>
Рассчитать электрохимический эквивалент трехвалентного металла, если в результате электролиза раствора его соли при токе 3 а выделяется в течение 35 мин 0,5815 г металла. Какой это металл?
При получении амальгамы кадмия методом электролиза через раствор соли кадмия пропускали ток 0,5 а в течение 4 aiuh.
Рассчитать содержание кадмия в амальгаме (в %), если для ее получения в качестве катода было взято 15 г ртути.
Растворили 58,4 г сульфата меди, содержащего 7% примесей, в 500мл воды.
Сколько этого раствора надо добавить в гальваническую ванну для пополнения израсходованной меди, если электролиз проводили 3 ч при токе 1,5 а?
Медь, содержащую примеси висмута, выделяют электролизом из 1 М раствора сульфата меди.
Рассчитать, сколько меди должно остаться в растворе, чтобы не началось осаждение висмута.
При кулонометрическом титровании соляной кислоты проводили электролиз раствора K2SO4, используя ток 3 ма. При добавлении 50; 60; 80 и 100 капель соляной кислоты продолжительность электролиза составила соответственно 140; 180; 250 и 300 сек.
Вычислить среднее значение нормальности соляной кислоты и ошибку определения S, если объем одной капли равен 0,025 л;л.
При кулонометрическом определении кобальта в 1,5 а металла в серебряном кулонометре выделилось 0,0755 г серебра.
Определить содержание кобальта (в %) в металле.
Сколько времени потребуется для электролитического выделения 0,80 г кобальта из раствора при токе 250 ма>
РАЗДЕЛ В
При кулонометрическом титровании КМПО4 электролитически генерируемыми ионами Fe2+ при постоянном напряжении первоначальный ток 150 ла линейно уменьшался во времени и через 120 сек достигал нуля.
Рассчитать концентрацию КМпО4, если для титрования было взято 3,5 мл этого раствора.
При кулонометрическом изучении процесса восстановления комплекса привес медного электрода кулонометра составил 0,0012 г. Количество восстановившегося комплекса 0,0183 г. Молекулярный вес его 1788 г.
Определить число электронов, участвовавших в восстановлении.
Для кулонометрического определения фурана в тетрагидрофуране два образца тетрагидрофурана по 0,05 г параллельно титруют генерируемым бромом при следующих условиях:
I образецИобразец
Ток, маВремя титрования, сек . . . .Ток, маВремя титрования, сек . . . .1013182535 40
Ток, ма
Время титрования, сек . . . .
Ток, ма
Время титрования, сек . . . .
168 12691,511583,5 70,5
Для титрования исходного тетрагидрофурана (в связи с наличием в нем бромирующихся примесей) необходимо 15 сек при токе 5 ма.
Определить содержание фурана в смеси (3:2) этих образцов.
20**. При кулонометрическом анализе раствора, содержащего кадмий и цинк, за время электролиза выделилось 0,405 а осадка металлов. За то же время в серебряном кулонометре выделилось 0,2750 г серебра.
Определить содержание кадмия и цинка в растворе (в а),
При электролитическом выделении никеля из раствора 1 а сплава, содержащего 9,63% никеля, в течение 360 мин при токе 1,5 а в выделенном металле в виде примеси оказался кобальт.
Определить содержание кобальта в сплаве (в %), считая, что ток распределяется пропорционально содержанию металлов.
ЗАДАНИЯ ДЛЯ ПРОГРАММИРОВАННОГООПРОСА
Как изменяется электрохимический эквивалент металлов в ряду периодической системы при переходе от I к III группе?
Укажите правильный ответ.
а. Уменьшается.
б. Остается неизменным.
в. Слабо возрастает.
г. Проходит через минимум.
Какой из приведенных .электрохимических эквивалентов для хлора правилен?
Укажите правильный ответ.
а. 0,133 а/(а • ч).
б. 3,68 г](а • мин).
в. 3,68 мг[к.
г. 0,516 мл/ (ма • мин).
Как изменяется в процессе электролиза потенциал цинкового электрода, опущенного в сульфат цинка?
Укажите правильный ответ.
Потенциал остается неизменным.
Потенциал увеличивается.
Потенциал сначала уменьшается, а затем увеличивается.
г. Потенциал уменьшается.
Какой из приведенных графиков (см. рисунок) правильно отражает зависимость электродных потенциалов Zn°/Zn2+ и 2С17С12 от плотности тока?
Рисунок к заданию 4.
Для каких целей проводят электролиз при контролируемом потенциале?
Укажите правильный ответ.
а. Для ускорения процесса электролиза.
Для предотвращения выделения металла с близким более положительным потенциалом.
в. Для получения более устойчивых осадков.
г. Для предотвращения выделения металла с близким более отрицательным потенциалом.
Для каких целей при электролитическом выделении металлов вводят комплексообразователи?
Укажите правильный ответ.
Для ускорения процесса электролитического выделения.
Для выделения металлов, которые не выделяются электролизом при обычных условиях.
Для предотвращения выделения водорода и образования губчатых осадков.
г. Для получения более прочных осадков и разделения некоторых металлов.
Для каких целей применяют электролиз на ртутном катоде?
Укажите правильный ответ.
а. Для разделения металлов, образующих и не образующих амальгамы.
б. Для ускорения процесса электролиза.
в. Для разделения металлов с близкими электродными потенциалами.
г. Для выделения металлов в более удобной весовой форме.
Каковы преимущества внутреннего электролиза с диафрагмой перед внутренним электролизом без нее?
Укажите правильный ответ.
Можно разделять металлы с близкими электродными потенциалами.
Возрастает скорость электролиза.
Устраняется явление цементации и увеличивается допустимая концентрация определяемых ионов.
г. Повышается точность анализа.
Можно ли вести кулонометрическое титрование при постоянном потенциале?
Укажите правильный ответ.
а. Нельзя.
б. Можно, так же как и при постоянной силе тока.
в. Можно, но в цепь надо включить кулонометр для определения расхода тока на получение титранта.
г. Можно, но при этом требуется более точно устанавливать потенциал и поддерживать его постоянным.
Каковы преимущества кулонометрического титрования при постоянном токе?
Укажите правильный ответ.
Это титрование более быстрое, чем обычное.
Для титрования можно использовать нестойкие реагенты и само титрование точнее обычного.
в. Этим методом можно точно определять нестойкие, быстро окисляющиеся на воздухе вещества.
г. Особых преимуществ это титрование не имеет.
Глава IX
КОНДУКТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД АНАЛИЗА
§ 1. ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
Пример 1. Сопротивление 5%-ного раствора K2SO4 в ячейке с электродами площадью 2,54 сл/2 и расстоянием между ними 0,65 см равно 5,61 ом. Плотность раствора можно считать равной единице.
Определить эквивалентную электропроводность K2SO4.
Решение. Определяем электропроводность раствора:
U7 = ±= i =0J78 °-и-1R 5,61
Определяем удельную электропроводность раствора:
S WL 0,178-0,65_,_,
^ = хТ; X- " = —£54— = °’0458 м ' см Рассчитываем число грамм-эквивалентов K2SO4 в 1 см3 исследуемого раствора:
Рассчитываем эквивалентную электропроводность:
.458 -10।«
X =_758 ом-1 • г-экв~1 • см2
6,039 • 10
Пример 2. Удельная электропроводность 0,0109 и. раствора NH4OH равна 1,02 • 10-4 олт'-см*1.
Определить константу диссоциации NH4OH.
Решение. Определяем эквивалентную электропроводность раствора:
„1,02-10""4-10002
X == 9138 0М~ ' г"Эк8 ■ СМ
u,uiuy
По табличным значениям подвижностей ионов NH1 и ОН- рассчитываем эквивалентную электропроводность при бесконечном разбавлении:
Лоо = 76 + 205 = 281 ом-1 • г-жв~ ■ см
Рассчитываем степень диссоциации:
«=^- = 0,0334
Отсюда константа диссоциации
1 — а 1 — 0,0334
МНОГОВАРИАНТНЫЕ ЗАДАЧИ
По приведенным ниже данным построить график зависимости электропроводности от концентрации. Определить концентрацию в указанных единицах. (См. стр. 148 и 149).
По приведенным ниже данным определить параметр, обозначенный через х. (См. стр. 150).
3*. При 18° С удельное сопротивление воды, насыщенной указанными в таблице малорастворимыми веществами, равно рЛ-
Определить растворимость и ПР, если для воды р = 1,21 • 106 ом-см.
Вариант
Вещество
р-106, ом-см
Вари-
| Вещество
p-IC6, ОЯ-СМ
I
SrC2O4
0,0185
V
CaF2
0,0217
II
BaSO4
0,417
VI
T1CI
0,00066
III
PbSO4
0,0307
VII
TICNS
0,0009
IV
СаС2О4
0,104
VIII
AgBrO3
0,0021
§ 3. ЗАДАЧИ
РАЗДЕЛ Л
—
So
Вариант
Вещество
Концентрация и электропроводность
Определяемая концентрация
I
KOH в воде
Нормальность . . . .
0,05
0,1
0,2
0,3
0,5
г! л,если удельная
электропроводность 0,058 ом"1 • см-1
Эквивалентная элект-
ропроводность, а-моль,см3
219
213
206
203
197
II
KNO3 в воде
Нормальность . . . .
0,01
0,05
0,1
0,5
1,0
г/мл, если удельное сопротивление
45 ом
Эквивалентная элект-
ропроводность, г-моль!см4
118,2
109,9
104,8
89,2
80,5
III
МН4С1 в воде
Вес. %
5
10
15
20
25
г Гл, если удельная электропроводность 0,2250 ом1" • см"1
Удельная электропроводность, олг 1 • СМ*"1
0,0918
0,1776
0,2586
0,3365
0,4025
IV
N2H5OH в воде
Разбавление
1/16
1/32
1/64
1/128
1/256
Нормальность,если
Мольная электропроводность к/
2,1
2,7
3,8
5,5
удельная электропроводность
0,011 ом~ 1 •см"1
V
KI в спирте
мг/25 мл0,52
Сопротивление, ом . . 7,20
1,04
3,64
1,78
2,15
2,41
1,59
3,35
1,16
Нормальность,если
сопротивление 3,10 ом
VI
НС1в пнрнднне
Нормальность . . . . 0,5
Сопротивление, ом . . 34,7
0,25
57,9
0,125
91,5
0,065
130
0,032
199
Нормальность, если сопротивление 120 ом
VII
СНзСООН в воде
Вес. %]
Удельная электропроводность, ом"1 • см-1 3,50
5
1,46
10
0,90
15
0,64
20
0,47
Нормальность, если сопротивление в ячейке 33,4 ом, а постоянная ячейки 28,6 ом
VIII
Пипиридин
1 г в V ло,1О7
Удельная электропроводность% . Ю3,
ол-1 • см"12,88
0,214
2,05
0,428
1,38
0,856
0,925
1,712
0,608
Молярность, если удельная электропроводность
1.67 • 10~3 ол!-1 - см~*
ЭлектропроводностьЭлектропроводность
Электропроводность
Электропроводность
Определить удельную и эквивалентную электропроводность хлорида натрия.
2 *. Два электрода площадью по 4 с л? опущены в 20%-ный раствор хлорида кальция на расстоянии 0,65 см друг от друга. К ним приложена разность потенциалов 0,565 в.
Определить силу тока в цепи.
Эквивалентная электропроводность хлорида бария равна 123,94 олгх • см1 • г-экв-х.
Определить сопротивление в ячейке, заполненной 0,01 н. раствором хлорида бария, если площадь электродов 0,865 щи2, а расстояние между ними 0,258 см.
При титровании 100 мл раствора уксусной кислоты 0,5 и. раствором едкого натра были получены следующие результаты:
Объем 0,5 и.
раствора
NaOH. . . 8,09,010,011,012,013,015,017,0
Сопротивление,
ом 75,068,162,357,053,250,851,552,1
Определить нормальность уксусной кислоты.
При титровании 50 мл соляной кислоты 2 н. раствором едкого кали были получены следующие результаты:
Объем 2 и. раствора КОН, мд 3,26,0 9,215,6 20,0 23,5
Удельная электропровод
ность, ол/-1 • см~‘ . . . 3,2 2,56 1,86 1,64 2,38 2,96
Определить нормальность соляной кислоты.
При кондуктометрическом титровании 25 мл раствора хлорида бария 0,55 н. раствором серной кислоты были получены следующие отсчеты по мостику Кольрауша при длине мостика 100 см (постоянное сопротивление 50,0 ом присоединено к началу мостика):
Объем 0,55 н.
H2SOt, мл .3,103,68 4,505,156,036,50 6,877,21
Отсчет, см . , 58,161,0 65,568,165,758,5 53,850,0
Построить кривую титрования, определить нормальность раствора хлорида бария и точность титрования.
Объем 0,105 и. раствора NaOH, мл . Показания прибораОбъем 0,105 и. раствора NaOH, мл . Показания прибораПри титровании 25 мл смеси соляной и уксусной кислот 0,105 н. раствором едкого натра были получены следующие показания по шкале высокочастотного прибора:
Объем 0,105 и. раствора NaOH, мл . Показания прибора
Объем 0,105 и. раствора NaOH, мл . Показания прибора
2 4 5 6 7 8 9 11 13 15 16 17 18 19
62 51 37 32 23 21 23 26 31 37 37 44 56 68
Определить концентрацию этих кислот (в г/лУ
РАЗДЕЛ Б
Сопротивление 10%-ного раствора серной кислоты в электролитическом сосуде 0,342 ± 0,002 ом.
Найти удельную и эквивалентную электропроводность, если площадь электродов 5,25 ± 0,05 см3, а расстояние между ними 0,65 ± 0,02 см. Плотность раствора 1,07 + 0,02 г!см3. Какое из измерений дает наибольшую ошибку? Рассчитать точность определения электропроводности.
9*. Для определения постоянной ячейки ее заполнили при 20° С 0,1000 М раствором хлорида калия. Сопротивление стало 324,2 ом. После заполнения ячейки 0,050 н. раствором серной кислоты оно оказалось 1305,5 ом.
Определить эквивалентную электропроводность раствора серной кислоты.
Эквивалентная электропроводность 1,03 • 10-3 н. раствора уксусной кислоты при 25° С равна 48,15 ом-1 • г-эквл • см2.
Определить константу диссоциации уксусной кислоты, если электропроводность уксусной кислоты при бесконечном разбавлении равна 390,6 ом-1 • см2 • г-экв-'.
*. Удельная электропроводность воды при 18° С равна (4,00 + 0,05) 10-8 олт'-сг1. Удельная электропроводность насыщенного раствора хлорида серебра в той же воде равна (1,37 ± ± 0,05) 10'6 омА • см-1.
Рассчитать растворимость хлорида серебра в этих условиях и определить ошибку вычисления.
Зависимость удельной электропроводности фтористоводородной кислоты от концентрации характеризуется следующими данными:
Концентрация,
моль 1л . . . 0,004 0,007 0,015 0,030 0.060 0,120 0,240 0,480 1,50 Удельная элект
ропроводность
X • Ю4.
ом-'-см-* 2,5 3,8 5,0 8,0 12,3 213667200
Построить график зависимости электропроводности от концентрации. Вывести уравнение прямолинейного участка. Определить по графику и выведенному уравнению концентрацию раствора, если его удельная электропроводность равна 45 • 10-4 олг1 • слг1.
13*. Растворы едкого натра различной концентрации в данной ячейке имеют следующую электропроводность:
Концентрация растворов NaOH, вес. % 4681015
Электропроводность, ом~* . . . 1628 2242 2729 3093 3490
Смешали 200 мл раствора с электропроводностью 1850 ом-1 и 300 мл раствора с электропроводностью 3200 ом-1.
Определить электропроводность полученного раствора в той же ячейке и его нормальность.
14. При титровании 200 мл смеси едкого кали и аммиака 0,2 н. соляной кислотой были получены следующие показания гальванометра высокочастотного титриметра:
Объем, мл . . . 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 7,5 8,0 8,5 Показания галь
ванометра . . . 42 39 29 23 21 14 20 22 23 25 30 44 57
Построить кривую титрования и определить концентрацию КОН и NH4OH. Определить, сколько 0,1 н. растворов едкого кали и аммиака надо взять для приготовления 200 мл указанного раствора.
15*. Прибор для измерения электропроводности, заполненный при 18°С 0,1 н. раствором хлорида
калия, имеет сопротивление 79 ом, а заполненный 0,105 н. раствором уксусной кислоты—179 ом.
Определить константу диссоциации уксусной кислоты.
РАЗДЕЛ В
Вычислить эквивалентную электропроводность раствора AgIO3 при бесконечном разбавлении, если известно значение этой величины для следующих растворов: NaIO3— А» = 90,1; CH3COONa — Х» =. = 91,0; CH3COOAg —= 103,0.
Удельная электропроводность этила мина СгНбЫНэОН при разбавлении 1 моль в 16 л равна 1,312 -10"3 ом-1-см"1.
Определить константу диссоциации этиламина, если подвижность иона C2H5NH3 равна 58,6. Определить точность этого расчета, если удельную электропроводность измеряли с точностью до 0,002 X X 10~3 ОМ-1'САГ1.
. Сопротивление насыщенного раствора хлорида серебра в ячейке 52,50 ± 0,05 о.и, а воды в тех же условиях 112,00 ±0,05 оли Темпеоатура опыта 25° С.
Вычислить растворимость и произведение растворимости хлорида серебра, если постоянная ячейки 0,18 ±0,02 слг1. Рассчитать точность определения и найти величину, дающую наибольшую ошибку.
Кондуктометрический сосуд с 25 мд раствора едкого натра включен в цепь, содержащую постоянное сопротивление 100 ом, миллиамперметр и аккумуляторную батарею напряжением 5,85 в. В процессе титрования 0,105 н. соляной кислотой измеряли протекающий ток и получили следующие результаты:
Объем 0,105 и. соляной
кислоты, мл ...... 05 1015 2025 30
Ток, ма 45,6 48,7 51,4 51,2 51,4 47,1 39,3
Построить график титрования в координатах удельная электропроводность — объем (с учетом разбавления) и определить концентрацию едкого натра. Найти точность вычисления и источник наибольшей
ошибки, если точность измерения объема 0,05 мл, напряжения — 0,02 о и тока — 0,1 ма.
При титровании 20 мл 0,042 7И раствора SnBr2Fto в BrF3 0,02 7И раствора KBrFt были получены следующие отсчеты по шкале реохорда мостика Кольрауша (ячейка присоединена к началу мостика):
Объем 0,02 М раствора КВгР4, мл 01,02,02,53,03,5
Отсчет, см 61,058,152,6 50,545,939,2
Объем 0,02 М раствора КВгР4,
мл 4,04,55,05,56,0
Отсчет, см ......... 30,829,631,934,035,3
Построить кривую титрования и сделать вывод о происходящей при титровании реакции.
Удельная электропроводность морской воды при 25° С подчиняется эмпирическому уравнению
X = 1,82 • 10-3с — 1,28- 10~5с2 + 1,18- 10~7с3 где с — концентрация, г/кг.
Удельная электропроводность чистой морской воды равна 4,62-10'2 олг’-см-1. Удельная электропроводность воды у устья реки равна 1,55х X 10"2 ом-х-см-х.
Определить, в каком соотношении смешивается речная вода с морской, если электропроводностью речной воды можно пренебречь. Каково будет значение этой величины для воды, соотношение морской воды к речной в которой равно 1 :5?
При титровании 10 мл 0,015 М раствора сульфита тетраметиламмония в жидкой двуокиси серы 0,060 М раствором хлорида тионила были получены значения электропроводности:
Объем 0,060 М раствора
хлорида тионила, мл . . 00,5 1,0 1,5 2,0 2,53,0
Удельная электропровод
ность, ом~х-см-х ; . . 1,21 1,11 0,99 0,85 0,71 0,580,61
Объем 0,060 М раствора
хлорида тионила, мл . . 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 Удельная электропровод
ность, ом-х • см-х . . . 0,63 0,65 0,66 0,67 0,70 0,96 1,11 1,26
Построить график титрования и сделать вывод о процессах, происходящих при титровании.
23*. Удельная электропроводность серной кислоты, применяемой в технологическом процессе, равна 4,58-10-2 олг’-слг1. Электропроводность имеющейся кислоты равна 1,8-10-’ олг’-слг1.
Сколько килограммов этой кислоты надо добавить к 500 л воды, чтобы получить кислоту нужной концентрации?
*. Растворили 20 мг кодеина в 25 мл ледяной уксусной кислоты. Сопротивление полученного раствора в ячейке с электродами площадью 4 см2 и расстоянием между ними 0,65 см равно 1920 ом.
Определить, есть ли в кодеине электропроводящие примеси (посторонние соли).
. Объем кондуктометрической ячейки 25 мл. При калибровке ее по 0,1 н. раствору хлорида калия при 25° С сопротивление раствора в ячейке оказалось равным 24,2 ом. Сопротивление ячейки, заполненной раствором гидроокиси бария, оказалось равным 4,36-10-2 ом. После пропускания через ячейку 0,5 л воздуха оно упало до 3,38-10"2 ом.
Определить содержание двуокиси углерода в воздухе (в объемн.%), если в исследуемом интервале концентраций молярная электропроводность Ва (ОН)2 равна 410 ом~х-моль-1 • см2.
Глава X
ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА
ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
Пример 1. Вычислить потенциал медного электрода в растворе 0,01 М по хлориду меди и 0,01 М по сульфату меди при 30° С. Какая ошибка будет внесена в расчет, если не учитывать коэффициент активности ионов меди?
Решение. Потенциал медного электрода рассчитывают по уравнению Нернста
„™ , 2,3/ег ,
где Е°— нормальный окислительно-восстановительный потенциал пары Cu2+/Cu° = +0,340 в; п— число электронов; с — концентрация ионов меди; 2,3RT/F при 30° С равно 0,060.
Подставляя данные задачи, получаем:
Е = 0,340 + ^1 1g 0,02 = 0,340 + 0,030 (-1,70) == 0,340 - 0,051 =0,299 в
Для вычисления активности аСуг+ рассчитываем ионную силу раствора по уравнению
1 /2,2,2 л
ц = — 1 с ^.z 9. + с г _ + с ч г 9_ = 0,07 р 2 ( Си2+ Си2* ci ci SO, SOj
По справочнику (Лурье Ю. Ю., Справочник по аналитической химии, Изд. «Химия», 1971) находим величину коэффициента активности для двухзарядных ионов:
1Сц2+= 0,453
Подставляя полученные данные в уравнение Нернста, вычисляем величину потенциала:
a = cf = 0,02 • 0,453 = 0,00906
Е = 0,340 + 1g 0,00906 = 0,279 в
Следовательно, ошибка, если не учитывать активность ионов, будет
0,299 — 0,279 = 0,020 в
В прямых потенциометрических анализах такой ошибкой пренебрегать нельзя.
Пример 2. Вычислить ПР хлорида серебра при 18° С, если потенциал серебряного электрода, опущенного в насыщенный раствор хлорида серебра, равен 0,518 в относительно водородного электрода.
Решение. Потенциал серебряного электрода равен
Е = £° + 0,058 lg [Ag+]
По таблицам находим для серебра Е° — 0,800 и. Отсюда
0,518 = 0,800 + 0,058 lg [Ag+]
0,058 lg [Ag+] = - 0,800 + 0,518= - 0,282;
t Г л +10,282. QQ
lg[Ag ] = ~ №="4'873
[Ag+] = 1,34 • 10“’ г-ион/л
ПР=(1,34 - 10-5)2 = 1,79- 10-10
Пример 3. Электродвижущая сила элемента
Pt (Нг) | раствор кислоты] 1 н. каломельный полуэлемент при 28° С равна 0,571 в.
Вычислить концентрацию ионов водорода и pH раствора.
Решение. Электродвижущая сила равна
£ = ЕЭ-£К
Откуда
ЕК = ЕЭ-Е Еэ = 0,2821 в
Е^ = 0,2821 - 0,5710 = - 0,2889 в
Е^ = - 0,059 1g [Н+] = 0,059 pH = 0,2889
pH == 4,88;= 1,32 ■ 10-5 г-ион[л
0,059н
Пример 4. Определить потенциал хингидронного электрода при титровании 0,1 н. раствора бензойной кислоты 0,1 н. раствором NaOH в точке, когда будет оттитровано 90% кислоты и в точке эквивалентности. В качестве электрода сравнения использовать 1 н. каломельный полуэлемент; температура 20° С. Учесть разбавление раствора.
Решение. Когда будет оттитровано 90% бензойной кислоты, в растворе будем иметь буферную смесь, состоящую из 0,09/1,9 н. раствора бензоата натрия и 0,01/1,9 н. раствора бензойной кислоты. pH в этой точке рассчитываем по формуле
pH = рКкисл + 1g
Скисл
Для бензойной кислоты табличное значение рК = 4,70.
Тогда
pH = 4,70 + 1g (0,09/0,01) = 4,70 + 0,96 = 5,66
Е = Еэ - 0,058 pH - Е^
По таблицам при 20° С находим:
Еэ = 0,703 в; Е^ = 0,284 в
Откуда
Е = 0,703 - 0,058 ■ 5,66 - 0,284 = 0,091 в
В точке эквивалентности pH бензоата натрия рассчитываем по формуле для соли слабой кислоты и сильного основания:
РН 7 -(- — рКкнсл 4" у 1g Ссоли
pH = 7 4- у • 4,70 4- у 1g 0,05 = 7 4- 2,35 - 0,65 = 8,70
Концентрация соли вычислена с учетом разбавления раствора.
Откуда
Е = 0,703 - 0,058 ■ 8,70 - 0,284 = - 0,086 в
Пример 5. При добавлении к 100 мл раствора соляной кислоты, содержащего угольную кислоту,
1,5 мл 0,01 н. соляной кислоты потенциал индикаторного хингидронного электрода изменился с 190 до 210 мв.
Рассчитать концентрацию соляной кислоты в растворе, если температура опыта 25° С.
Решение. Составляем два уравнения для вычисления потенциала до и после добавления раствора:
£, = £° - 0,059 pHj = Е° + 0,059 1g сн+
£2 = £о - 0,059 рН2 = Е° + 0,059 lg (cHi -^^ + ^^)
£2 — £] = 20 мв = 0,02 в
0,02 = 0,059 [1g (0,985сн+ + 1,48 • 10-4) - 1g сн+] =
= 0,059 1g (0,985 + ■1-48'-1-0—к ' Сн+ /
0.338-1е(о,985 + ^Ц21)
0,985 + -Ы1112— = 2,170Сц +
1,48 • 10. п ._ . .— 4,
^но^н^—ТзйВ-= >-249110 г'зкв1л
Пример 6. Построить кривую титрования 100 мл 0,1 н. раствора CU2SO4 (£° = 0,153) 0,1 н. раствором бихромата калия (£° — 1,333).
Решение. При титровании протекает реакция
6Си+ + Сг2О2- + 14Н+ —► 6Си2+ 4- 2Сг3+ + 7Н,0
Рассчитываем потенциалы в процессе титрования по уравнению
р °-058 1 lCu2+l
£ = 0353+ -р- lg -j^
Объем раствора КгСг2О7, мл10 [Си2+], моль/л . . . , 0,001 [Си + ], моль)л . . . . 0,099Е, в0,098Объем раствора КгСг2О7, мл10 [Си2+], моль/л . . . , 0,001 [Си + ], моль)л . . . . 0,099Е, в0,09850909999,90,050,090,0990,09990,050,010,0010,00010,1530,2110,2690,32750909999,90,050,090,0990,09990,050,010,0010,00010,1530,2110,2690,327
Объем раствора КгСг2О7, мл10 [Си2+], моль/л . . . , 0,001 [Си + ], моль)л . . . . 0,099
Е, в0,098
Объем раствора КгСг2О7, мл10 [Си2+], моль/л . . . , 0,001 [Си + ], моль)л . . . . 0,099
Е, в0,098
50909999,9
0,050,090,0990,0999
0,050,010,0010,0001
0,1530,2110,2690,327
50909999,9
0,050,090,0990,0999
0,050,010,0010,0001
0,1530,2110,2690,327
Рассчитываем потенциал в точке ности:Р 0,153 + 6-1,333,£=m= 1,164Рассчитываем потенциал в точке ности:Р 0,153 + 6-1,333,£=m= 1,164эквивалент-эквивалент-Рассчитываем потенциал после точки эквивалентРассчитываем потенциал после точки эквивалентности для окислительно-восстановительной реакцииности для окислительно-восстановительной реакцииСг2О^’ + 6г- + 14Н+ —> 2Сг3+ + 7Н2ОСг2О^’ + 6г- + 14Н+ —> 2Сг3+ + 7Н2ОКонцентрацию Сг3+ считаем постоянной и равной 0,1 н.0,058 fCroOy-] £=.,333 + — lgКонцентрацию Сг3+ считаем постоянной и равной 0,1 н.0,058 fCroOy-] £=.,333 + — lgОбъем раствора К2СГ2О7, мл . .[Сг2О,—], моль/л[Сг3+], MOAbjA .Е, вОбъем раствора К2СГ2О7, мл . .[Сг2О,—], моль/л[Сг3+], MOAbjA .Е, в100,01100,110110~510-410"'30,10,10,11,2931,3031,313100,01100,110110~510-410"'30,10,10,11,2931,3031,313
Рассчитываем потенциал в точке ности:
Р 0,153 + 6-1,333,
£=m= 1,164
Рассчитываем потенциал в точке ности:
Р 0,153 + 6-1,333,
£=m= 1,164
эквивалент-
эквивалент-
Рассчитываем потенциал после точки эквивалент
Рассчитываем потенциал после точки эквивалент
ности для окислительно-восстановительной реакции
ности для окислительно-восстановительной реакции
Сг2О^’ + 6г- + 14Н+ —> 2Сг3+ + 7Н2О
Сг2О^’ + 6г- + 14Н+ —> 2Сг3+ + 7Н2О
Концентрацию Сг3+ считаем постоянной и равной 0,1 н.
0,058 fCroOy-] £=.,333 + — lg
Концентрацию Сг3+ считаем постоянной и равной 0,1 н.
0,058 fCroOy-] £=.,333 + — lg
Объем раствора К2СГ2О7, мл . .
[Сг2О,—], моль/л
[Сг3+], MOAbjA .
Е, в
Объем раствора К2СГ2О7, мл . .
[Сг2О,—], моль/л
[Сг3+], MOAbjA .
Е, в
100,01100,1101
10~510-410"'3
0,10,10,1
1,2931,3031,313
100,01100,1101
10~510-410"'3
0,10,10,1
1,2931,3031,313
По полученным данным строим кривую титрования (см. рисунок).
Рисунок к примеру 6.Рисунок к примеру 6.
Рисунок к примеру 6.
Рисунок к примеру 6.
МНОГОВАРИАНТНЫЕ ЗАДАЧИ
1 *. Вычислить потенциал металлического электрода относительно электрода сравнения при следующих условиях.
Вариант
Электроды
Объем электролита, мл
Растворенное вещество и его количество
Температура, °C
Электрод сравнения
I
Медный
1000
CuSO) 16 г
18
Водородный
II
Цинковый
500
ZnSO4
0,1 г-экв
18
Каломельный (0,1 н. НКЭ)
III
Никелевый
1000
№С12
0,5 г-экв
30
Насыщенный каломельный
IV
Алюминиевый
200
А1С1з 27 г
30
Насыщенный каломельный
V
Серебряный
400
AgNO3 0,2 г-экв
25
Каломельный (1 и. НКЭ)
VI
Кадмиевый
1000
Cd(NO3)2
18,8 г
25
Водородный
VII
Железный
100
FeSO» • 7Н2О
20,5 г
30
Каломельный (0,1 и. НКЭ)
VIII
Кобальтовый
200
СаС12
0,15 г-экв
25
Хлор-серебряный в 1 н. НС1
Вычислить pH раствора по следующим данным:
Вариант
Электроды
Температура, °C
э. д. с,, в
индикаторный
сравнения
I
Водородный
Каломельный (0,1 и. НКЭ)
30
0,624
II
Хингидронный
Каломельный (1 и. НКЭ)
25
0,154
III
Водородный
Хлор-серебряный в 0,1 н. НС1
20
0,505
IV
Водородный
Окисно-ртутный
25
0,633
V
Хингидронный
Хлор-серебряный в 1 и. КС1
20
0,248
VI
Водородный
Насыщенный каломельный
35
0,527
VII
Хингидронный
Насыщенный каломельный
40
0,205
VIII
Хингидронный
Сернокислый ртутный
18
-0,565
3*. Вычислить потенциал системы при 20° С в процессе титрования в указанный момент, если титруется 0,1 н. раствор.
Вариант
Титруемый раствор
Титрант
Момент титрования
I
HCI
Na ОН
При оттитровании 75% кислоты
II
nh4oh
H2SO4
В точке эквивалентности
III
СН3СООН
NH4OH
В точке эквивалентности
IV
Н3ВОз
NaOH
При оттитровании 50% кислоты
V
FeSO,
КВгОз
В точке эквивалентности
VI
КМпО4
CrSO4
При оттитровании 99% КМпО4
VII
К!
КЮз
При оттитровании 75% KI
VIII
КСЮз
AsCl3
В точке эквивалентносги
4*. Построить кривые изменения потенциалов при 20° С в процессе титрования указанных ниже систем. При титровании методом нейтрализации используют хингидронный и 0,1 н. каломельный электроды, при титровании методом окисления — восстановления— платиновый и насыщенный каломельный электроды.
Барп-
Титруемый раствор
Титрант
I
0,1 н. H2SO4
1 н. NaOH
II
1 н. С6Н5СООН
1 н. КОН
III
1 н. H3AsO4
1 н. NaOH (все скачки титрования)
IV
0,1 н. CO(NH2)2
0,1 н. СН3СООН
V
0,1 н. Na2SO3
0,1 н. КЮз
VI
1 н. КВгО
1 н. CrSO4
VII
Смесь равных объемов 0,1 н. H2SO4 и 0,1 н. С1Н2ССООН
0,1 н. КОН
VIII
Смесь равных объемов 0,1 н.
VSO4 и CuSO4
0,1 н. FeSO4
§ 3. ЗАДАЧИ
РАЗДЕЛ А
1*. Вычислить потенциал кадмиевого электрода в 0,05 н. растворе нитрата кадмия относительно во* дородного электрода при 25° С.
2 *. Вычислить потенциал алюминиевого электрода в растворе, содержащем 13,35 г хлорида алюминия в 500 мл раствора, относительно водородного и насыщенного каломельного электрода при 30° С.
3*. Вычислить потенциал хингидронного электрода в растворе с pH = 5,7 относительно каломельного электрода (0,1 н. НКЭ) при 18° С.
Разность потенциалов между . водородным электродом и насыщенным каломельным электродом, погруженным в кислый раствор, составляет 0,435 в при 25° С,
Определить pH раствора.
5*. Вычислить потенциал платинового электрода в растворе, содержащем 19,5 г хромата калия и 15 г хлорида хрома в 200 мл, относительно каломельного электрода (0,1 н. НКЭ) при температуре раствора 18° С.
6*. К 0,05 н. раствору нитрата свинца добавлено эквивалентное количество иодида калия.
Вычислить потенциал свинцового электрода относительно нормального каломельного электрода, если температура опыта 30° С.
7*. Э. д. с. цепи Ag|AgNO3| каломельный электрод (0,1 н. НКЭ) при 18°С равна 350 мв.
Определить концентрацию нитрата серебра в растворе (в мольбу
8*. На сколько милливольт изменится потенциал водородного электрода относительно каломельного электрода (0,1 н. НКЭ), если к 50 мл 0,1 н. раствора HCI прилить 20 мл 0,2 н. раствора аммиака? Температура опыта 20°С.
9 *. Вычислить потенциал при титровании 0,05 н. раствора фенола 0,1 н. раствором КОН в точке эквивалентности и в точке, когда оттитровано 50%. фенола. В качестве индикаторного электрода использовали хингидронный электрод, в качестве электрода сравнения — насыщенный каломельный. Температура опыта 18° С.
10*. Вычислить потенциал при 20° С в точке эквивалентности и величину скачка потенциала на кривой титрования в пределах ±0,1% (до и после точки
эквивалентности) для реакций
2Hg2+ + 2Ti3+ + 2Н2О = Hg^+ + 2TiO2+ + 4Н+Au3+ + 2Cu+ = Au+ + 2Cu2+
11*. Построить кривую изменения потенциалов при 20° С для осаждения Ag2CrO4 из 1 н. раствора нитрата серебра 1 н. раствором хромата калия, если первоначальный объем раствора нитрата серебра 100 лы, а ПРАй.сгО. = 9,0 • Ю"12.
12*. Построить кривую изменения потенциалов при 20° С в процессе титрования 200 мл 0,1 н. раствора сульфата железа(II) 1 н. раствором бромата калия.
13*. Вычислить потенциалы в точках эквива
лентности и определить, можно ли потенциометрически раздельно оттитровать компоненты смеси СГ2О7 —МпО4 раствором соли сульфата железа(II) и смеси I-—Юз раствором соли серебра.
14*. По приведенным ниже данным потенциометрических титрований построить кривые титрования и определить объем титранта в точке эквивалентности. Температура опытов 20° С.
Ион СггО2’ титруют ионом Сг2+:
3
4
5
5,5
170
150
140
130
6,2
6,3
6,4
6,5
20
-120
-150
-200
V, мл...00,51,02
Е, мв...280250200190
V, мл...5,75,85,96,0
Е, мв...120ПОНО90
Ион Сг2+ титруют ионом МпО4:
V, мл . . .0123455,566,57.0
Е, мв . . .285295305320335360400620641658
Оба титрования проводят в 1 н. H2SO4.
Смесь KI — КО титруют раствором AgNOa:
V, мл...5,0 7,5 9,0 9,99,949,981010,0410,18 1112
Е, мв...0,20 0,30 0,37 90ПО123150190200 250270
V, мл...1314 14,9 14,9314,971515,115,2 15,516,0
Е, мв... 290 310 350370400440500520 550560
15. Изменение потенциала хлорсеребряного электрода при концентрации хлоридов 100, 150 и 200 мкг/л составило соответственно 3,0; 4,2 и 5,8 мв.
Определить концентрацию хлоридов, если изменение потенциала электрода составляет 6,2 мв.
РАЗДЕЛ Б
16*. Вычислить потенциал медного электрода в растворе, содержащем 24,2 г кристаллогидрата нитрата меди Си(МОз)г • ЗН2О в 150 мл раствора, относительно 0,1 н. хлор-серебряного электрода при 20° С.
17*. Вычислить потенциал цинкового электрода в растворе, содержащем 0,680 г хлорида цинка и 0,805 г кристаллогидрата сульфата цинка в объеме 500 мл относительно каломельного электрода (0,1 н. НКЭ) при 20° С.
18*. На 100-сантиметровом потенциометрическом мостике при 30° С отсчет для нормального элемента Вестона равен 52,8 см, отсчет для хингидронного электрода относительно каломельного полуэлемента (0,1 н. НКЭ) равен 12,35 см.
Определить pH раствора.
Потенциал платинового электрода относительно каломельного полуэлемента (1 н. НКЭ) при 20° С в растворе смеси FeCls и FeCl2 равен 0,215 в.
Сколько 0,05 и. раствора КЮ3 надо прилить к этому раствору, чтобы потенциал увеличился на 100 мв, если первоначальный объем 0,2 н. раствора FeCl2 в смеси был 100 мл?
20*. Сколько 0,1 н. раствора NaOH надо прилить к 100 мл 0,05 н. раствора сульфата никеля, чтобы потенциал никелевого электрода в этом растворе при 20° С изменился на 20 мв?
21 **. При потенциометрическом титровании «одноименным» раствором (методом добавок) к 50 мл раствора НС1 добавили 2,5 ли 0,01 н. раствора НС1. Величина потенциала хингидронного электрода при этом увеличилась с 200 до 259,1 мв при 25° С.
Определить нормальность соляной кислоты.
22**. При потенциометрическом титровании к 20 мл раствора едкого натра добавили 20 ли 0,01 н. 166
соляной кислоты; потенциал водородного электрода оказался 247 .ив.
При последующем добавлении 0,8 мл 0,01 н. соляной кислоты потенциал снизился до 228 .ив.
Определить нормальность исследуемого раствора едкого натра.
23*. Вычислить концентрацию ионов серебра над осадком и объем избытка 0,1 н. раствора хлорида калия, если при титровании 100 мл 0,1 н. раствора нитрата серебра потенциал серебряного электрода относительно водородного электрода стал 0,418 в при 20° С. Изменение объема раствора не учитывать.
24*. Построить кривую титрования хлорида и йодида 0,1 и. раствором нитрата серебра при 20° С, если раствор приготовлен из навески образца 5,6750 г, содержащего 50% хлорид-иоиов и 25%] иодид-ионов. Начальный объем раствора 50 мл.
25". Построить дифференциальную кривую потенциометрического титрования 50 мл 0,1 н. раствора Na2S2O3 0,1 н. раствором КВгО3 при 20° С.
В навеске 2,5 г стали хром окислен до хромовой кислоты, а потом оттитрован 0,103 н. раствором сульфата железа (II).
Вычислить содержание хрома в стали (в %) по результатам титрования:
V, мл..05102030353637
Е, в ...0,6500,7000,8000,8200,8600,8790,8850,887
V, мл..37,53838,338,4394345
Е, в ...0,8870,8850,8840,5050,4950,4800 470
27 *. Электродвижущая сила элемента
Ag|AgCl в 0,1 н. соляной кислоте] насыщенныйраствор Ni(OH)2|Ni
при 20° С равна 659 мв.
Определить ПР гидроокиси никеля.
28*. Потенциал хингидронного электрода относительно 0,1 ц. каломельного электрода в 0,01 н. растворе мышьяковистой кислоты равен 27 мв.
Определить константу ионизации мышьяковистой кислоты.
РАЗДЕЛ В
29 *. Пользуясь таблицами электродных потенциалов, определить стандартные электродные потенциалы реакций
сю; + бе" + 7Н+ —>- НС1О + ЗН2ОМп3* + 4Н2О —► МпО; + 8Н+ + 4е"
Ри + 4НгО —>■ Ри(ОН)4 + 4Н++ 4е"
Определить э. д. с. цепи при 25° С
Р1(Нг) СНзСООН НСООН Р1(Н2)
I М 0,5 М
если константа диссоциации уксусной кислоты 1,8- 10~5, а муравьиной— 1,27 • 10~3.
При потенциометрическом определении хло- рид-иона раствор титровали 0,01 н. раствором нитрата серебра в ячейке емкостью 500 мл с серебряным электродом и насыщенным каломельным электродом сравнения. Вблизи точки эквивалентности значение э. д. с. при добавлении 5 мл титранта равно 0,232 в, 5,5 мл — 0,284 в, а при добавлении 6 л/л — 0,305 в.
Рассчитать конечную точку титрования и количество хлорид-иона в исследуемом растворе.
*. При pH-метрическом титровании смеси малых количеств NaOH и На2СОз 0,01 н. раствором НС1 были получены следующие результаты:
Объем 0,01 я. НС1, мл . . . . 1,003,00 10,60 11,00
pH раствора11,2511,124,003,80
Рассчитать содержание NaOH и На2СОз в смеси, если известно, что объем титруемого раствора составлял 50 мл, а содержание Na2CO3 в нем не превышает 5-10~5 г-экв/л.
К 20 мл раствора тетрабората натрия добавили 1 мл 0,01 н. соляной кислоты и довели объем водой до 50 мл. К аликвотной части раствора (pH « 5,4), равной 10 мл, добавили 0,2 мл, а затем еще 0,1 мл 0,01 н. соляной кислоты. Величины потенциалов хингидронного электрода при 25° С после добавления соляной кислоты составляли соответственно 220 и 230 мв.
Рассчитать нормальность исходного раствора тетрабората натрия.
В два стакана налито по 25 л/л 0,1 н. раствора нитрата серебра. Растворы соединены солевым мостиком, содержащим нитрат калия, и в них введены одинаковые серебряные электроды. В один из стаканов добавили 25 л/л раствора нитрата свинца, в результате чего между электродами возникла разность потенциалов 13 л/в.
Рассчитать содержание примеси серебра в свинце, если раствор нитрата свинца приготовлен растворением 25 г свинца в азотной кислоте и разбавлением полученного раствора до 250 мл.
Из воздухопровода при помощи специального делителя непрерывно отбирают 1/100 объема проходящего воздуха, содержащего пары хлористого водорода. Воздух со скоростью 0,2 л/мин пропускают через измерительную ячейку емкостью 100 мл с водородным и 0,1 и. каломельным электродами и через каждые 2 ч измеряют э. д. с.: <•
Время, ч 024681012
Э. д. с., мв 494466451446435432421
Определить количество хлористого водорода, проходящего по воздухопроводу в каждый период времени, и общее количество хлористого водорода в воздухе, прошедшем за 12 ч.
36*. Титруют 100 мл 0,1 н. раствора хлорида цинка 0,1 н. раствором комплексона III.
Определить величину скачка на кривой титрования в пределах 0,01% до и после точки эквивалентности.
37*. В растворе органической кислоты при 35° С для электродной системы хингидронный электрод — насыщенный каломельный электрод в процессе титрования едким натром получены следующие данные: э. д. с. до титрования — 0,2872 в, при оттитровывании 50% кислоты — 0,1771 в, при оттитровывании 99% кислоты — 0,0519 в, при оттитровывании 99,9% кислоты— (—0,0061) в, в точке эквивалентности—. (—0,0795) в.
Определить среднее значение константы ионизации кислоты и степень ее диссоциации.
38*. В поглотительный сосуд, содержащий гидроокись бария, опущен водородный и 0,1 н. каломельный электроды, э. д. с. системы 1,1060 в. Через раствор пропущена двуокись углерода, полученная при кислотном разложении 2,35 г минерала, содержащего карбонат кальция. При этом э. д. с/ системы уменьшилась на 4,8 мв.
Определить содержание карбоната кальция в минерале, если температура опыта 30°С.
При потенциометрическом титровании раствора азотсодержащих соединений хлорной кислотой в среде этилметилкетона на кривой титрования получены следующие скачки титрования:
пиперидин — 500 мв, метилбензимидазол — 250 мв, 3,5-диметилпиразол—100 мв, акридин — 150 мв, пиридин — 120 мв.
Что можно сказать о силе данных оснований в среде метнлэтилкетона? Какой вид будет иметь кривая титрования хлорной кислотой смеси пиперидина, метилбензимидазола и 3,5-диметилпиразола?
ЗАДАНИЯ ДЛЯ ПРОГРАММИРОВАННОГООПРОСА
В каких случаях водородный электрод служит индикаторным электродом?
Укажите правильный ответ.
а. В реакциях окисления — восстановления.
б. В реакциях нейтрализации.
в. В реакциях осаждения.
г. В реакциях комплексообразования.
Какой из перечисленных факторов не влияет на величину скачка титрования в методе осаждения?
а. Скорость титрования.
б. Величина ПР осадка.
в. Растворимость осадка.
г. Концентрация растворов.
Какой вид будет иметь кривая титрования смеси иодида и хлорида нитратом серебра с серебряным индикаторным электродом?
Укажите правильный ответ.
а. Потенциал будет уменьшаться, и на кривой титрования будет один скачок.
б. Потенциал будет увеличиваться, и на кривой титрования будет два скачка, первый, соответствующий титрованию хлорид-иона, второй — соответствующий титрованию иодид-иона.
в. Потенциал будет увеличиваться, и на кривой титрования будет один скачок.
г. Потенциал будет уменьшаться, и на кривой титрования будет два скачка, соответствующих иодид- и хлорид-ионам.
По какой из схем (см. рисунок) можно измерить потенциалы компенсационным методом?
По какому из приведенных уравнений рассчитывают потенциал хингидронного электрода относительно насыщенного каломельного электрода в точке эквивалентности при титровании раствора слабой кислоты СНзСООН слабым основанием NH4OH?
Укажите правильный ответ.
ЭДС = £х + £к = 0,058 (7 + 1 /<кисл)
ЭДС = 0,058 (Ек - £х) = 7 + 1 р^сн - 1 рКкисл
ЭДС = 17,3 (Ех - Дк) = 7 + 4 1g
ЭДС = £х - Е. = 0,058 (7 + | 1g 4г 1g
Что дает применение поляризованных электродов в потенциометрическом анализе?
Укажите правильный ответ.
а. С их помощью можно титровать системы, не титруемые с обычными электродами.
б. С их помощью можно получить раздельно скачки титрования для систем, дающих с обычными электродами общий скачок.
в. С их помощью можно титровать медленные потенциометрические системы.
г. Их можно применять для титрования разбавленных растворов кислот и оснований.
Как влияет концентрация посторонних комплексообразующих ионов на потенциал индикаторного электрода?
Укажите правильный ответ.
а. Концентрация комплексообразующих ионов на потенциал не влияет.
б. В присутствии ионов-комплексообразователей величина потенциала возрастает.
в. В присутствии ионов-комплексообразователей величина потенциала уменьшается.
г. В зависимости от природы комплексообразова- теля потенциал может уменьшаться или увеличиваться.
Для какой цели при потенциометрическом титровании вводят комплексообразующие реагенты?
Укажите правильный ответ.
а. Для увеличения или уменьшения величины потенциала в точке эквивалентности.
б. Для расширения интервала изменения потенциала.
в. Для уменьшения ошибки титрования.
г. Для повышения точности при титровании нескольких компонентов при их совместном присутствии.
Почему при использовании стеклянных электродов нельзя рассчитать величину pH раствора?
Укажите правильно причину.
Зависимость потенциала стеклянного электрода от концентрации ионов нелинейна.
Для работы со стеклянным электродом необходимо применять потенциометрические установки с усилителем,
Стеклянные электроды имеют большое сопротивление.
Величина потенциала стеклянного электрода зависит от состава стекла.
Рисунок к заданию 10.
„ 10. Какой вид будет иметь кривая титрования Ti (£'Т12+/Т1з+= — 0,37 в) и Си* (£®u+yCu8+ = -f- 0,15 в) перманганатом калия (см. рисунок).
Глава XI
ПОЛЯРОГРАФИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА§ 1. ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
Пример 1. Определить характеристику капилляра при потенциале —0,6 в относительно донной ртути, если 100 капель ртути весят 990 л/г, а время образования 10 капель 45 сек.
Решение.
„ Ч Ч990-10,
• К = т Ч т = ..г.-= 2,2 мг сек
100-45
^ = 2,22/з-4,51/,6 = 1,692- 1,285 = 2,174
Пример 2. Определить величину предельного диффузионного тока цинка, если с —3-Ю*3 люль/л, D = 0,72 • 10-s см2 • сек"\ т = 3 мг/сек, т = 4 сек.
Решение. Подставляя приведенные данные в уравнение Ильковича, получаем:
id = 605 • 2 • 3 • 32/s • 4Vs Vo,72 • IO-5 = 25,4 мка
Пример 3. Навеску 0,2 г стали, содержащей медь, растворили в азотной кислоте и объем полученного раствора довели водой до 50 мл. При полярографи- ровании 5 мл раствора в 20 мл фона высота волны меди составила 37 делений шкалы.
Вычислить содержание меди (в %) в стали, если известно, что при полярографировании раствора 0,00003 г меди в 25 мл высота волны составляет 30 делений.
Решение. Высоте волны меди 37 делений шкалы самописца полярографа будет соответствовать следующее количество меди:
3-10~иг —30 делений шкалы х г — 37»»
х = 3,7- 10-5 г
Так как для полярографирования берут 5 мл раствора от 50 мл, то содержание меди в стали со
ставляет
3,7 • 10-5 • 10 = 3,7- 10-4 г
илиили3,7- 10~* • 1000,2~3,7- 10~* • 1000,2~0,18%0,18%
или
или
3,7- 10~* • 100
0,2~
3,7- 10~* • 100
0,2~
0,18%
0,18%
Пример 4. При полярографировании растворов стандартных образцов стали, содержащих медь, было найдено:
№ образца . . 12345
Содержание меди, % . ... 0,1 0,19 0,32 0,41 0,54
Высота волны, мм 6122026 35
Построить калибровочный график и вычислить содержание меди в неизвестном образце, если высота полярографической волны составляет 15 мм.
Решение. Строим график зависимости высоты волны от содержания меди (см. рисунок). По графику определяем, какому содержанию соответствует волна 15 мм. Это будет 0,23%.
Пример 5. Вычислить концентрацию кадмия в растворе, если при анализе 15 мл раствора, содержащего Cd2+, методом добавок высота полярографической волны кадмия составила 20,5 мм, а после добавления 2 мл стандартного раствора — 0,053 н. раствора хлорида кадмия высота волны увеличилась до 24,3 мм.
Решение. Воспользуемся уравнением
Сет0,053П 09 и
i' Уст + УхУх24,3 е 2+15 __[5
ix ' УстУст20,5 * 22
Пример 6. При амперометрическом титровании ацетальдегида 2,4-динитрофенилгидразином при потенциале —1,4 в относительно донной ртути были получены следующие данные:
Объем 2,4-динитрофе-
иилгидразииа, ял. . 0,20,25 0,350,450,53 0,610,690,9
Ток, яка 078634530 303960
Найти точку эквивалентности и содержание ацетальдегида в полярографической ячейке, если титр
2,4-дипитрофенилгидразина по ацетальдегиду равен
Рисунок к примеру 6.Рисунок к примеру 6.5,6 • 10- 6 г!мл.
Рисунок к примеру 6.
Рисунок к примеру 6.
Решение. Из построенного графика в координатах id—V (см. рисунок) видно, что точка эквивалентности соответствует объему 0,55 мл 2,4-динитрофенил-, гидразина. Исходя из этого, можно вычислить содержание ацетальдегида в поля- рографируемом растворе по формуле
с = VT = 0,55 ■ 5,6- КГ6 г
Пример 7. При полярографировании 5 мл насыщенного раствора бромида свинца на аммонийно- аммиачном фоне высота волны свинца составила 26 мм. Высота волны, полученной при полярографировании 0,01 М стандартного раствора свинца в аналогичных условиях, составила 20 мм.
Определить произведение растворимости бромида свинца.
Решение. Составляем пропорцию:
0,01 Л1 раствор свинца20 мм
х 26 »
х = 1,315- 10 2 г-ион]лПР = 4х3 = 9,1-10~6
Пример 8. По полярографическим данным для таллия на фоне комплексона III определить потенциал полуволны и число электронов, участвующих в реакции:
Потенциал, в . 0,500 0,650 0,675 0,700 0,725 0,750 0,775 0,800 0,900
Ток, мка . . . 0 1,1 3,6 6,9 15,0 26,8 35,8 41,0 45
Решение. По приведенным данным определяем lg[i/(i<i — 0] и строим график в координатах Е — — 1g [17 (id— i)], считая id = 45.
Е, в . . .
. .0,650
0,675
0,700
0,725
0,750
0,800
Z
Lt — i
. .0,025
0,087
0,18
0,50
1,45
10,2
id — t
. . -1,60
-1,16
-0,74
-0,30
0,16
1,02
По графику (см. рисунок) определяем Е^г = = 0,74 в и котангенс угла наклона по предельным отсчетам:
0,800 — 0,650 _ 0,150 _
1,02-(-1,60) — 2,62 — 0,057
Следовательно, электродный процесс происходит с участием одного электрона.
§ 2. МНОГОВАРИАНТНЫЕ ЗАДАЧИ
1. Рассчитать величину предельного диффузионного тока указанных ионов по данным, приведенным в таблице.
Вариант
Ион
Масса 100 капель, ли
'Время образования 25 капель, сек
Коэффициент диффузии 0*105, см2 «сек-1
Концентрация
I
Cd2+
200
75
0,72
2- Ю"3 М
11
Pb2+
215
102
0,98
0,005 г!мл
III
Cu2+
300
100
1,98
0,0020 н.
IV
Tl2+
260.
112,5
2,00
0,250 г/л
V
Zn2+
310
112,5
0,72
3-10 4 М
VI
Zu2+
. 280
120
0,69
0,0065 г/мл
VII
Cu2+
210
75
1,98
0,001 н.
VIII
Cd2+
285
95
0,72
0,002 М
Для построения калибровочного графика при определении кадмия использовали 10'4 н. раствор соли кадмия, аликвотные части которого разбавляли 0,1 и. аммонийно-аммиачным раствором до 25 лиг и полярографировали. При этом были получены следующие данные:
V, мл . . . . 1 2 3 4 5 6
h, мм ... . 9 16 26,5 35 41 54
Различные навески сплавов, содержащих кадмий, растворяли в азотной кислоте и после обработки разбавляли до указанного ниже объема. При полярографировании 5 мл растворов в аналогичных условиях были получены следующие данные:
Вариант .
. . I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
g, г . .
. . 0,100
0,250
0,500
1,00
0,200
0,250
0,500
0,750
V, мл .
. . 50
50
100
250
50
25
100
100
h, мм
. .18
22
21
25
10
17
32
41,5
17,5
22
23
22,5
12
19
33
42,0
16
24
23,5
26,5
10,5
18
33
43,0
Рассчитать среднее
содержание кадмия в
спла-
вах и ошибку определения.
3. Вычислить концентрацию меди (в моль^л) в растворе, если при анализе V мл исследуемого раствора методом добавок была получена волна h мм, а после добавления W мл стандартного рас-
твора концентрации с
высота
волны увеличилась до
Н мм\
Вариант . . .
I
11
III
IV
У, мл . . ,
10
25
25
50
h, мм . . .
20,5
22
30
28,5
IV, мл . . .
2
4
3
2,5
с
0,05 моль/л
2-10-4
г]л
0,08 моль/л
0,07 и.
Н, мм . . .
24
26,5
35
35
Вариант . . .
V
VI
VII
VIII
У, м.г . . .
10
25
10
50
h, мм . . .
26,5
18
20
12,5
IV, мл . . .
0,5
3
0,2
2,5
С ,
1 ■ 10~* г/л
0 • 12 н.
1,5
10 4 г/мл 0.02 моль/л
Н, мм . . . .
36
24
22
26
4. Гальванометр зашунтирован последовательно Ri и параллельно R2 включенным сопротивлениями. Рассчитать их для указанных ниже чувствительно- стен, если сопротивление гальванометра Rr = 550 ом, в его критическое сопротивление /?Кр = 7600 олс
§ 3. ЗАДАЧИРАЗДЕЛ А
Вариант ... 1 II III IV V VI VII VIII Чувствительность . . . 1/2 1/5 1/20 1/50 1/100 1/500 1/1000 1/20005. При полярографировании V мл стандартного раствора соли цинка с концентрацией цинка 0,5 мкг/мл (чувствительность 1/50) была получена волна высотой 3 см.Вариант ... 1 II III IV V VI VII VIII Чувствительность . . . 1/2 1/5 1/20 1/50 1/100 1/500 1/1000 1/20005. При полярографировании V мл стандартного раствора соли цинка с концентрацией цинка 0,5 мкг/мл (чувствительность 1/50) была получена волна высотой 3 см.Какую приблизительно чувствительность необхоКакую приблизительно чувствительность необходимо установить на приборе,димо установить на приборе,ДЛИНОЙ 10Вариант . .V, мл . .h, см . . .ДЛИНОЙ 10Вариант . .V, мл . .h, см . . .см соответствоваласм соответствовалаIIчтобы полная шкалачтобы полная шкалаВариантV, млh, см .ВариантV, млh, см .30,2 мкг/млV3,530,2 мкг/млV3,5II230,05 г/лVI2,27II230,05 г/лVI2,27концентрацииIII2,50,510"5 моль [лVII1,89концентрацииIII2,50,510"5 моль [лVII1,8910 мг/л10 мг/л5-10 моль! л5-10 моль! л100 мг/л100 мг/лс, если:IV355 мкг/млVIII251 мкг/млс, если:IV355 мкг/млVIII251 мкг/млОпределить характеристику капилляра при потенциале —0,6 в относительно донной ртути, если 20 капель ртути весят 0,1760 г, а время их образования 88 сек.
Вариант ... 1 II III IV V VI VII VIII Чувствитель
ность . . . 1/2 1/5 1/20 1/50 1/100 1/500 1/1000 1/2000
5. При полярографировании V мл стандартного раствора соли цинка с концентрацией цинка 0,5 мкг/мл (чувствительность 1/50) была получена волна высотой 3 см.
Вариант ... 1 II III IV V VI VII VIII Чувствитель
ность . . . 1/2 1/5 1/20 1/50 1/100 1/500 1/1000 1/2000
5. При полярографировании V мл стандартного раствора соли цинка с концентрацией цинка 0,5 мкг/мл (чувствительность 1/50) была получена волна высотой 3 см.
Какую приблизительно чувствительность необхо
Какую приблизительно чувствительность необхо
димо установить на приборе,
димо установить на приборе,
ДЛИНОЙ 10
Вариант . .
V, мл . .
h, см . . .
ДЛИНОЙ 10
Вариант . .
V, мл . .
h, см . . .
см соответствовала
см соответствовала
I
I
чтобы полная шкала
чтобы полная шкала
ВариантV, млh, см .
ВариантV, млh, см .
3
0,2 мкг/мл
V
3,5
3
0,2 мкг/мл
V
3,5
II
2
3
0,05 г/л
VI
2,2
7
II
2
3
0,05 г/л
VI
2,2
7
концентрации
III
2,5
0,5
10"5 моль [л
VII
1,8
9
концентрации
III
2,5
0,5
10"5 моль [л
VII
1,8
9
10 мг/л
10 мг/л
5-10 моль! л
5-10 моль! л
100 мг/л
100 мг/л
с, если:
IV
3
5
5 мкг/мл
VIII
2
5
1 мкг/мл
с, если:
IV
3
5
5 мкг/мл
VIII
2
5
1 мкг/мл
Определить концентрацию кадмия в растворе, если £> = 0,72-10*5 см2-сек~\ т = 2,0 мг!сек, т — = 4,4 сек, а сила тока 10 мка.
Определить силу тока, проходящего через полярографическую ячейку при потенциале —1,0 в относительно донной ртути, если характеристика капилляра 1,92, концентрация кадмия в растворе 2 • 10~3 г-ион[л, a D = 0,72-10~5 см2- сек-1.
Навеску 0,1 г стали, содержащей медь, растворили в кислоте, после соответствующей обработки объем раствора довели водой до 25 мл и разбавили 5 мл раствора фона до 25 мл. При полярографирова- пин высота волны меди оказалась равной 37,5 мм.
Вычислить содержание меди в образце (в %), если при полярографировании 0,5 мл стандартного раствора, содержащего медь, с титром 0,000064 г[мл в 25 мл фона была получена волна высотой 30,0 aim.
Разбавили 50 мл сточной воды, содержащей фенол, до 250 мл и полярографировали. Высота волны фенола при чувствительности 1/10 оказалась равной 24,5 мм.
Определить концентрацию фенола в сточной воде (в мг/л), если при полярографировании стандартного раствора фенола, содержащего 25,6 мг фенола в 250 мл, при чувствительности прибора 1/100 высота волны составила 38,5 леи.
При полярографировании 15 мл раствора соли цинка высота волны цинка была 29,5 мм. После прибавления 2 мл стандартного раствора с концентрацией цинка 0,000256 г-ион]л высота волны увеличилась до 41,5 мм.
Определить концентрацию цинка в анализируемом растворе (в л/оль/л).
Навеску минерала 0,5650 г, содержащего титан, растворили и после соответствующей обработки разбавили раствор водой до 200 мл. При полярографировании 10 мл раствора, содержащего TiIV, высота волны оказалась равной 5,50 мка. После прибавления 0,25 мл раствора TiCU концентрации 0,0000350 г!мл высота волны увеличилась до 6,35 мка.
Определить содержание ТЮ2 в минерале (в %).
Для построения калибровочного графика при определении цинка в мерные колбы емкостью 50 мл 180
отобрали равные количества 0,045 н. раствора хлорида цинка, обработали, довели до метки водой и затем полярографировали. Были получены следующие результаты:
Объем раствора хлорида цинка, мл 24 6 8 12 16 20 24
Высота волны, мм 7 13 18 25 37 42 56 €3
Построить калибровочный график и определить, какому содержанию цинка (в г) соответствует высота волны 31; 17; 51 лл?
Для построения калибровочного графика при определении индия в полупроводниковом галлии приготовили стандартные растворы и измерили предельный ток (чувствительность прибора 1/25):
Концентрация индия,
лкг/10 мл .......0,20,4 0,61,0
Предельный ток, мка . . .2,34,8 6,3 11,4
Навеску галлия 0,2 г растворили и после соответствующей обработки разбавили раствор водой до 25 мл. При чувствительности прибора 1/10 высота волны индия оказалась равной 8,5 мка.
Определить содержание индия (в %) в галлии.
Навеску 0,5 г минерала, содержащего титан, железо и ниобий, растворили в кислоте и разбавили
раствор до 100 мл пирофосфорной кислотой. При по- лярографировании этого раствора была получена полярограмма, приведенная на рисунке а.
Определить содержание указанных металлов в минерале, пользуясь калибровочным графиком, приведенным на рисунке б.
На рисунке а приведены полярограммы галлия на фоне хлорида калия в присутствии пирокатехина (цифры на кривых — концентрация Ga в ммоль] л^.
При определении примеси галли^ в чистом алюминии после растворения навески 0,15 г в кислоте и соответствующей обработки было приготовлено
задаче 11.задаче 11.
задаче 11.
задаче 11.
25 мл раствора, при полярографировании которого получена полярографическая волна, показанная на рисунке б.
Определить содержание галлия в алюминии.
а-Бензоиноксим осаждает медь в аммонийно- аммиачном растворе. В этом же растворе при pH = 9 купрон восстанавливается на ртутном капельном электроде, давая полярографическую волну с Ev, — —1,63 в относительно насыщенного каломельного полуэлемента. В аналогичных условиях медь образует две волны с потенциалами полуволн —0,1 и —0,5 в соответственно.
Начертить вероятные кривые амперометрического титрования меди а-бензоиноксимом, если приложенный потенциал равен —0,35 в; —1,0 в и —1,8 в. Какой потенциал следует предпочесть при определении меди в отсутствие мешающих катионов? Какой потенциал следует предпочесть в присутствии цинка,
если Ei?, для цинка в этих же условиях равен — 1,50 в?
Для определения алюминия в растворе был применен метод амперометрического титрования 0,01 н. раствором фторида калия; в результате образовывался ион A1F|~. При этом получены следующие высоты волн железа, использованного в каче
стве индикатора:V, мл....0h, мм....45V, мл....4,0h, мм....43стве индикатора:V, мл....0h, мм....45V, мл....4,0h, мм....430,51,01,52,0454444,5444,55,05,56,0434240200,51,01,52,0454444,5444,55,05,56,0434240202,53,03,544,54443,56,57,07,58,0108772,53,03,544,54443,56,57,07,58,010877
стве индикатора:
V, мл....0
h, мм....45
V, мл....4,0
h, мм....43
стве индикатора:
V, мл....0
h, мм....45
V, мл....4,0
h, мм....43
0,51,01,52,0
454444,544
4,55,05,56,0
43424020
0,51,01,52,0
454444,544
4,55,05,56,0
43424020
2,53,03,5
44,54443,5
6,57,07,58,0
10877
2,53,03,5
44,54443,5
6,57,07,58,0
10877
Определить содержание алюминия в растворе (в %) по первому перегибу на кривых титрования.
При определении индия методом амальгамной полярографии в растворе с концентрацией индия 3,5 • ИН моль)л при потенциале —0,80 в и времени накопления 10 мин высота пика индия составила 26 мм.
Для определения примеси индия в полупроводниковом сплаве 0,2 г сплава были растворены в 100 ли кислоты. В тех же условиях пик индия оказался очень маленьким. После увеличения времени накопления до 35 мин пик индия оказался равным 11 мм.
Определить содержание индия в сплаве (в %).
При снятии вольтамперной кривой кадмия с использованием ртутного капельного электрода и аммонийно-аммиачного фона были получены следующие данные:
—Е, в . . . 0,1 0,2 0,3 й, мм . . . 223—Е, в . . . 0,1 0,2 0,3 й, мм . . . 2230,40,50,60,70,81,03,54,5254546470,40,50,60,70,81,03,54,525454647
—Е, в . . . 0,1 0,2 0,3 й, мм . . . 223
—Е, в . . . 0,1 0,2 0,3 й, мм . . . 223
0,40,50,60,70,81,0
3,54,525454647
0,40,50,60,70,81,0
3,54,525454647
Вычислить потенциал полуволны кадмия и число электронов, участвующих в процессе.
Определить характеристику капилляра, если при потенциале —1,5 в относительно донной ртути за \ мин образуется 19 капель ртути массой 120 мг.
При потенциале —0,8 в относительно насыщенного каломельного электрода раствору 5-10~3Л1
по хлориду кадмия и 0,1 М по хлориду калия соответствует диффузионный ток 50 яка. Ртуть вытекает со скоростью 18 капель в 1 мин, масса 10 капель ртути равна 0,0382 г.
Рассчитать коэффициент диффузии. Какова будет сила тока, если указанный капилляр заменить другим, при котором время образования капли равно 3,0 сек и 10 капель будут весить 0,0420 г?
Растворяют 0,1 г металлического цинка, содержащего примесь кадмия, в 50 ли 6 и. соляной кислоты и разбавляют раствор водой до 250 мд. Переносят в электролизер 25 мд полученного раствора и снимают переменнотоковую полярограмму в диапазоне (—0,3) — (—1,0) в относительно донной ртути. При потенциале —0,65 в высота пика кадмия составляла 60 мм. К этому раствору добавляют 5 мл 0,00005 н. раствора хлорида кадмия, после чего высота пика кадмия увеличивается до 140 мм.
Определить содержание кадмия в металлическом цинке (в %).
При полярографировании стандартного 0,0005 н. раствора цинка (чувствительность поляро- графа 20 мка на 50 делений шкалы) были получены следующие данные:
Объем стандартного раствора
в 50 мл фона, мл24 6 8 10
Показания прибора6 14 22 30 37
Из навески 1,25 г металла, содержащего цинк, после растворения и соответствующей обработки было получено 50 ли раствора, отсчеты для которого при указанной чувствительности выходили за пределы шкалы. Поэтому чувствительность была уменьшена до 50 яка на 50 делений шкалы и при этой чувствительности высота волны цинка соответствовала 26,5 деления.
Определить содержание цинка в металле (в %).
При анализе полупроводникового сплава, содержащего индий, кадмий, олово и сурьму, навеску 4,8 Ate растворили в кислоте и после соответствующей обработки объем раствора довели водой до 10 мл. Разбавили 1 мл исследуемого раствора фоном до 25 мл и при полярографировании его полу- 184
чили следующие высоты волн компонентов: сурьма— 117 мм, олово — 7 мм, кадмий — 17 мм и индий — 95 леи.
При полярографировании стандартных растворов, разбавленных фоном до 25 мл, были получены следующие высоты волн:
V, мл с-104, г(мл h, мм
Sb 0,51,7591
Sn 0,31,01133
In 0,51,7793
Cd 0,31,01133
Определить содержание компонентов в полупроводниковом сплаве (в %) и относительную ошибку определения.
На рисунке а приведен график зависимости диффузионного тока глиоксалевой кислоты от pH, а на рисунке б — калибровочные графики при различных pH и температурах.
На основании этих данных определить температурный коэффициент для диффузионного тока и концентрацию глиоксалевой кислоты в растворе (в моль]д^ при pH = 10 и температуре 25° С, если величина диффузионного тока равна 45 мка.
При осциллографическом полярографировании унитол дает следующие анодные пики:
с, ммоль/л , .48121620
h, мм , . . .1736567091
Унитол с цинком дает прочный полярографически неактивный комплекс с отношением [цинк]: : [унитол] =1:2.
Определить концентрацию цинка, если высота пика унитола была 78 ли/, а после добавления 2,5 мл исследуемого раствора цинка к 10 мл раствора унитола она уменьшилась до 42,5 л/.и.
При определении сурьмы методом амальгамной полярографии были получены анодные пики растворения в зависимости от концентрации сурьмы в растворе (время накопления 5 мину.
с - 10®, Atojbl-i . . . . 0,251,102,75,0
/, мка 1,25,012,924,7
При исследовании зависимости величины пика сурьмы от времени накопления для концентраций 4-Ю"6 моль)л были получены следующие данные:
т, мин 37101418
I, мка15,436,050,972,092,8
• Из навески минерала 0,55 г после растворения в 100 мл кислоты и при времени накопления 12 лшн был получен пик при 45,6 мка.
Определить содержание сурьмы в минерале (в %).
РАЗДЕЛ Б
Для анализа полупроводникового сплава, содержащего индий, кадмий, олово и сурьму, навеску 0,2270 г растворили в кислоте и после обработки довели объем раствора водой до 250 мл. При поля- рографировании 1 мл полученного раствора на фоне 6 н. соляной кислоты были получены следующие высоты волн: сурьма — 172, олово — 32, индий—147, кадмий — 65 л/ль
Для приготовления стандартных растворов навески индия — 0,0344, кадмия — 0,0337, олова—• 0,0337 и сурьмы — 0,0350 г растворили и разбавили растворы водой до 100 мл. Для полярографирова- ния взяли 1 мл раствора соли индия, 0,1 мл раствора соли кадмия, 0,1 мл раствора соли олова и 186
1 мл раствора соли сурьмы, разбавили раствором- фоном до 25 ли и получили волны высотой 137, 50, 25 и 130 мм соответственно.
Определить состав полупроводникового сплава.
При полярографическом определении на ртутном капельном электроде с m = 2,14 мг/сек, т = = 4 сек и £>=1,3• 105 см1 • сек~х на фоне нитрата аммония в смеси бензола и метанола для дицикло- гексилпероксидикарбоната (ЦПК) были получены следующие значения диффузионного тока при разных концентрациях:
с, ммоль/л 0,176 0,348 0,509 0,667 0,819
I, мка1,44 2,78 4,115,45 6,56
Определить число электронов, участвующих в реакции восстановления, и концентрацию ЦПК в растворе, если с капилляром, для которого т = ==1,84 мг/сек и т = 4,3 сек, величина диффузионного тока равна 3,58 мка.
26**. Для диаллиламиноэтилметакрилата (ДАМА) константа диффузионного тока на фоне диметил- формамида с водой 3,45 мка/ммоль, а после добавления равного объема фенола она становится 4,08 мка!ммолъ. Для диаллиламиноэтилакрилата (ДАА) эти значения соответственно равны 2,16 мка/ммоль и 4,34 мка/ммоль. Диффузионный ток смеси ДАМА и ДАА в диметилформамиде с водой оказался равным 13,38 мка, после добавления равного объема фенола —8,81 мка.
Определить концентрацию ДАМА и ДАА в растворе (в ммоль/лу
27**. В щавелевокислом растворе в присутствии перекиси водорода и тантала возникает каталитический ток водорода. При этом наблюдаются следующие зависимости каталитического тока от концентраций тантала при 30°С и температуры:
сТа • 1 О3, МО ль] л
.0,04
0,08
0,12
0,16
i} мка ......
.0,31
0,59
0,95
1,22
Температура, °C ,
.25
41
50
60
i, мка
.0,68
1,70
2,98
5,05
В анализируемом
растворе
при
45° С
величина
каталитического тока оказалась 2,48 мка.
Определить концентрацию тантала в растворе (в ммоль!л).
При полярографическом определении вольфрама с ртутной каплей массой 8,56 мг и временем образования капли 4 сек были получены следующие данные для разных концентраций вольфрама:
с, ммоль/л1,194,88,311,915,5
id, яка 2,258,517,02533
Определить среднее значение коэффициента диффузии вольфрама и ошибку определения, если электродный процесс соответствует переходу fl76+—>W75+.
29**. Для иона Мп2+ на фоне хлорида калия и сульфосалициловой кислоты наблюдалась следующая зависимость высоты полярографической волны от высоты столба ртути:
h, мм . . . . 21,5 26,0 30,0 34,5
Z/Hg, мм . . . 160' 250 360 490
Высота волны марганца изменяется в зависимости от его концентрации при Дни = 360лгл! следующим образом:
с - 103 моль!л . . , .12345
h, мм 8,516,52431,540
Проверить диффузионный характер процесса восстановления и определить концентрацию марганца в растворе (в мг!мл), если при высоте ртутного столба 250 мм высота волны равна 20 мм.
30**. При исследовании процесса образования комплексов кадмия с иодидом в зависимости от концентрации лиганда были получены следующие значения потенциалов полуволн:
С, МОЛЬ/л .
0
0,1
0,3
0,6
0,9
1.2
ЕЧг, в . . .
—0,594
—0,639
—0,689
—0,719
-0,737
-0,755
с, моль/л ,
1,5
2,7
3,0
Ем,- 8 . . .
—0,785
—0,794
-0,804
Определить координационное число Cd2+ и константу комплексообразования.
31**. При полярографическом исследовании пиридиновых комплексов меди для'второй волны восстановления были получены следующие значения зависимости Ец, от концентрации пиридина:
Спир * Ю3, ^ . . . .
. . . ■ 1,58
3,81
8,25
13,3
Ч* 8
. . . -0,263
-0,309
—0,356 •
-0,380
Спир *10 . М . , . .
. . .3,55
6,73
8,97
Чг'в
. . . -0,445
—0,490
-0,532
. . .1,35
1,79
2,02
2,24
Ч,-8
. . . -0,561
-0,592
—0,600
-0,608
Сделать вывод о характере комплексообразования, определить координационные числа меди и константы устойчивости комплексов.
ЗАДАНИЯ ДЛЯ ПРОГРАММИРОВАННОГООПРОСА
Под влиянием каких факторов угол наклона прямых в системе координат Е — lg[i/(<d— i)] может отличаться от теоретического?
Укажите правильный ответ.
Когда потенциал полуволны лежит в области далеких отрицательных потенциалов.
Если исследуемый электродный процесс необратим.
Если используется капилляр с очень медленно образующейся каплей.
г. При повышенных температурах.
Какими методами можно устранить максимумы разного рода? Укажите правильный ответ.
Максимум третьего рода — уменьшением скорости наложения потенциала.
Максимум первого рода — повышением температуры.
Максимум четвертого рода — введением поверхностно-активного вещества.
Максимум второго рода — дополнительной очисткой поверхности платинового электрода.
Вещество А в диапазоне потенциалов от 0 до —1,5 в образует две волны с потенциалами полуволн —0,4 и —0,8 в относительно донной ртути.
Какую форму будет иметь кривая амперометрического титрования (см. рисунок), если потенциал полуволны титранта х равен —1,3 в относительно донной ртути, а на катоде устанавливается потенциал 1 в?
Рисунок к заданию 3.
В чем преимущество амперометрического титрования с индикатором?
Укажите правильный ответ.
а. Титрование более точно.
б. Особых преимуществ нет.
в. Можно титровать при более положительных потенциалах.
г. Титруемый ион и титрант могут быть полярографически неактивны.
В каких случаях целесообразно применение амальгамной полярографии с накоплением?
Укажите правильный ответ.
а. Для определения больших концентраций ионов.
Для определения ионов, восстанавливающихся при сильно отрицательных потенциалах.
в. Для определения малых концентраций ионов, восстанавливающихся до металла.
г. Для определения малых концентраций ионов, изменяющих свою валентность.
В чем преимущество работы методом добавок?
Укажите правильный ответ.
Можно определять концентрации, не определяемые методом калибровочного графика.
Этот метод быстрее, не требует построения калибровочного графика и дает возможность поляро- графировать исследуемый и стандартный растворы в одинаковых условиях.
Этим методом можно определять ионы, высота волны которых не пропорциональна концентрации.
Можно использовать ртутный электрод в анодной области.
Какая из принципиальных схем классического полярографа, представленных на рисунке, является правильной?
Рисунок к заданию 7.
Какая из схем, приведенных на рисунке, дает возможность получить дифференциальную вольт-амперную кривую?
Рисунок к заданию 8.
В каких случаях можно вести амперометрическое титрование ионов в анодной области?
Укажите правильный ответ.
а. С ртутным капельным электродом легко восстанавливающимися ионами.
б. С платиновым электродом ионами, восстанавливающимися в далекой катодной области.
в. С платиновым электродом легко окисляющимися веществами.
г. С ртутным капельным электродом различными комплексообразующими веществами.
Какие преимущества имеет переменнотоковая полярография по сравнению с классической?
Укажите правильный ответ.
Большая чувствительность и разрешающая способность.
Быстрота.
Можно снимать полярограммы в далекой анодной области.
Никаких преимуществ по сравнению с классической полярографией нет.
§ 5. ЗАДАНИЯ ПО ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИММЕТОДАМ АНАЛИЗА ДЛЯ МАШИННОГОПРОГРАММИРОВАННОГО ОБУЧЕНИЯ
Первое задание. Проработайте по учебнику раздел «Теория потенциометрического метода».
Рисунки к первому заданию (основной вопрос).
Основной вопрос. Собрана система гальванических элементов (см. рисунок а). В качестве индикатора применен дифференциальный гальванометр с двумя
катушками, расположенными так, что он регистрирует разность напряжений, которые на него подаются.
Что будет показывать гальванометр в процессе титрования равными объемами титранта, если начальные концентрации титруемых растворов в обоих сосудах одинаковы? Какие будут происходить реакции в этих сосудах? Можно ли будет по показанию гальванометра судить о достижении точек эквивалентности в каждом сосуде?
Укажите правильный ответ.
Стрелка гальванометра не будет отклоняться, и определение точек эквивалентности невозможно.
Стрелка гальванометра в процессе титрования будет проходить через нуль, и по отсчетам можно построить только суммарную кривую титрования.
. в. Показания гальванометра в процессе титрования будут дважды соответствовать точкам эквивалентности, стрелка будет проходить через нуль, и график титрования будет таким, как показано на рисунке б.
г. Показания гальванометра будут изменяться, стрелка отклонится в одну сторону. При различных концентрациях титруемых растворов график титрования будет таким, как показано на рисунке в.
При равных концентрациях обе кривые сольются.
При правильном ответе переходите к следующему заданию, при неправильном — ответьте на первый дополнительный вопрос.
Первый дополнительный вопрос. Определите величины потенциалов платиновых электродов в сосудах А и Б и постройте раздельные кривые титрования для сосуда А и Б. Сверьте свой ответ с приведенными кривыми титрования (см. рисунок на стр. 194).
При правильном ответе перейдите ко второму дополнительному вопросу, при неправильном— повторите теорию потенциометрического титрования.
Второй дополнительный вопрос. Рассмотрите по схеме (см. рисунок а), как будут протекать токи через гальванометр и как они будут изменяться в процессе титрования в обоих сосудах.
Токи идут через гальванометр в противоположных направлениях. В процессе титрования будет отмечаться разность потенциалов систем А и Б.
Токи идут через гальванометр в одном направлении, но так как кривые титрования имеют различный вид, гальванометр будет отмечать разность потенциалов систем А и Б.
Токи идут через гальванометр в одном направлении и гальванометр отмечает сумму потенциалов систем А и Б; если кривые титрования сдвинуты одна
Рисунок к первому заданию (первый дополнительный вопрос).
относительно другой, гальванометр отметит два скачка титрования.
Токи идут через гальванометр в одном направлении и гальванометр отмечает сумму потенциалов систем А и Б. Во всех случаях гальванометр отметит суммарный скачок титрования.
При правильном ответе переходите к следующему заданию, при неправильном — повторите теорию потенциометрического метода.
Второе задание. Проработайте по учебнику раздел «Количественный полярографический анализ».
Основной вопрос. Можно ли использовать для количественного полярографического определения метод стандартов и метод добавок, если калибровочный
график не проходит через начало координатной системы h — с? Выведите нужные расчетные формулы и, воспользовавшись ими, решите приведенные примеры.
Метод добавокМетод стандартов
hx = 15 ммhx — 5 мм
I добавка Aci = 2 мкг[мл <?i = 6 мкг/мл] А] = 7 мм А, = 22,5 льи
II добавка Дс2 = 4 мкг/млс2 = 9 мкг!мл*, А2=9 мм
кг = 30 .«.и
Оба метода в этом случае применять нельзя. б. Метод стандартов применять можно.
сх = 3 мкгьмл. Метод добавок неприменим.
в. Оба метода применимы. По методу добавок сх = 4 мкг/мл, по методу стандартов сх = 2 мкг]мл.
г. Метод добавок применять можно, сх =*. = 4 мкгьмл, метод стандартов неприменим.
При правильном ответе переходите к следующему заданию, при неправильном — ответьте на первый дополнительный вопрос.
Первый дополнительный вопрос. Принимая во внимание, что между высотой полярографической волны и концентрацией существует линейная зависимость h = а ф- Ьс, выведите расчетные формулы для определения сх ляп обоих методов и сравните их С приведенными ниже.
а. Для метода добавок получается тождество.
Для метода стандартов получают уравнение
Сг (hx - /г,) — cv ^Нг — Ах)
хСг — Ст
Для метода добавок пол, чают уравнение
х hy+hj , Уст + Ух _ Ух 2АХ I^ct V^ct
Для метода стандартов получается тождество.
Для обоих методов вторые добавки излишни и можно обойтись обычными формулами.
Метод добавок:
7*7*Сх = ht-hx 'Дс‘ = А2 - hx 'ДСз
7*
7*
195
Метод стандартов:
г. Ни для одного метода нельзя вывести расчетного уравнения.
I, мка
Рисунки к третьему заданию (основной вопрос).
При правильном ответе переходите к основному вопросу, при неправильном — проработайте еще раз раздел «Полярографический метод анализа» и повторите по математике раздел «Выводы уравнений прямых».
Задание третье. Проработайте теорию ампероме
трического титрования,
Основной вопрос. В титруемом растворе находится три катиона, из которых А+ и В+ дают полярографические волны, показанные на рисунке а, а катион С+ полярографически неактивен. Титрование ведут раствором НХ, с анионом которого все три катиона образуют осадки. Анион X- имеет полярографическую волну, показанную на рисунке а.
В соответствии с приведенными на рисунке б соотношениями произведений растворимости образующихся осадков определить, какая из кривых титрования правильно отражает процесс титрования при указанном потенциале.
При правильном ответе переходите к следующему заданию, при неправильном — ответьте на дополнительный вопрос.
Дополнительный вопрос. Рассмотрите кривые титрования (см. рисунок) каждого из указанных веществ при разных потенциалах и определите, какой
из приведенных графиков титрования двух компонентов верен?
При правильном ответе возвратитесь к основному вопросу, при неправильном еще раз проработайте теорию амперометрического титрования.
Глава XII
ДРУГИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА
В эту главу включены задачи, охватывающие термогравиметрический, масс-спектроскопический и радиохимический методы анализа. В ией даны задачи только двух типов (А и Б) и не даны многовариантные задачи.
ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
Пример 1. При исследовании навески 250 мг технической гидроокиси кальция, содержащей карбонат кальция и ЗЮз, термогравиметрическим методом обнаружены следующие потери массы в разных интервалах температур: 100—150° С — потеря гигроскопической воды (18 л«г);510—560°С — дегидратация гидроокиси кальция (38 лг); 900—950° С — диссоциация карбоната кальция (22 мг).
Определить состав технической гидроокиси кальция.
Решение. Определяем содержание гигроскопической воды:
По потере массы в интервале 510—560° С определяем содержание гидроокиси кальция:
Са(ОН)2 —► СаО + Н2О
илиили38-741838-7418156 мг156 мг156-100 _250156-100 _25062,6%62,6%
или
или
38-74
18
38-74
18
156 мг
156 мг
156-100 _250
156-100 _250
62,6%
62,6%
По потере массы в интервале 900—950°С определяем содержание карбоната кальция;
СаСОз —► СаО + СО2
22 • 100
—п— = 50 мг
44
или
25020 /о
Следовательно, содержание S1O2 равно
100 — 7,2 — 62,6 — 20 = 4,4%
Пример 2. При нейтронно-активационном определении селена — в меди стандартный образец с концентрацией селена 0,75 мкг/г и исследуемый образец были подвергнуты действию пучка нейтронов в течение 10 ч. Измерение интенсивности у-излучения в области 0,05—0,2 Мэв приведены ниже:
Е, Мэв . ... 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 0,16 0,18 0,20 0,22 Число импульсов стандартный образец . . 400 400 500 900 1600 1400 800 600 400 400 исследуемый
образец . . 600 600 900 1700 - 2800 3400 1200 700 600 600
Определить содержание селена в образце, если интенсивность у-излучения фона при исследовании стандартного образца равна 400, а исследуемого — 600 и.мп[.мин.
Решение. Учитывая число импульсов фона для стандартного образца (400 имп!мин) и исследуемого (600 имп!мин), подсчитываем площади пика в условных единицах, например, при £' = 0,10 Мэв для стандартного образца:
S = (900 — 400) 0,2 = 10
В результате получаем:
Е0,040,060,080,100,120,140,160,180,200,22
Sc --210242084--
So --6224456122--
Суммарная площадь равна
SSC = 68
SS0= 142
Содержание селена равно
0,75-142680,75-14268= 1,57 мкг] г= 1,57 мкг] г
0,75-142
68
0,75-142
68
= 1,57 мкг] г
= 1,57 мкг] г
Пример 3. К раствору, содержащему ионы серебра, добавили 50 мкг радиоактивного серебра с активностью 15000 имп1мин. После выделения всего серебра в виде хлорида активность осадка оказалась 120 имп!мин.
Определить содержание ионов серебра в растворе. Решение. Воспользуемся формулой для метода Так как активность изменилась значительно, можем воспользоваться приближенной формулой
Др Al
где get — масса добавленного радиоактивного изотопа; До — начальная активность изотопа; Д, — активность выделенного осадка.
Подставляя данные условия задачи, получаем:
-. 15 000
х — 50 • — _ ■■■ = 6250 мкг
Пример 4. При определении марганца и гадолиния в полупроводниковых сплавах радиоактива- ционным методом использовали изотоп 55Мп с периодом полураспада 2,6 ч и 71Gd с периодом полураспада 14 ч. Активностью остальных компонентов сплава можно пренебречь. График изменения активности во времени приведен на рисунке. Участок / соответствует распаду 55Мп, а участок 77— распаду 7IGd. Кривая изменения активности для эталонного образца, содержащего по 5-10~5% марганца и гадолиния, приведена на том же рисунке.
Определить содержание марганца и гадолиния (в %), полагая, что между концентрацией данных
компонентов и начальной активностью сохраняется прямая пропорциональность.
Решение. Экстраполируя прямые участки кривой распада до нулевого времени, определяем логарифмы начальной активности:
Мп<"о . Gd<0 •Мп<"о . Gd<0 •ИсследуемыйЭталон
Мп
<"о . Gd
<0 •
Мп
<"о . Gd
<0 •
образец
1,460,84
28,97,1
0,980.32
9,552,09
5-10~5-28,97,1.5-10~5-28,97,1.= 2,03- 10~4%= 2,03- 10~4%Содержание марганца равно
5-10~5-28,97,1.
5-10~5-28,97,1.
= 2,03- 10~4%
= 2,03- 10~4%
Содержание гадолиния равно
5,10~s • 9,552,09 " ~~5,10~s • 9,552,09 " ~~2,28-10~4 %2,28-10~4 %
5,10~s • 9,55
2,09 " ~~
5,10~s • 9,55
2,09 " ~~
2,28-10~4 %
2,28-10~4 %
Пример 5. Масс-спектр азота, полученного из воздуха, характеризуется наличием в нем пиков изотопных форм азота 14N14N и 14NI5N, равных соответственно 680 и 5 мм.
Определить содержание азота l5N (в %).
Решение. Содержание азота определяем по формуле
100
Х " 2R + 1
где R — отношение высот пиков изотопов определяемого элемента в масс-спектре.
Отсюда 100100
2-136+1 ~ 273 *”О’37О/о
ЗАДАЧИ
РАЗДЕЛ А
Оксалаты кальция и магния в интервале температур 160—250° С теряют воду. В интервале температур 450—600° С СаС2О4 разлагается до СаСО3, а
MgC2O4 — до MgO и в интервале 780—870° С СаСО3 разлагается до СаО. На рисунке приведена термо- гравиметрическая кривая смеси этих продуктов, содержащей SiOz.
Определить содержание СаСгО», MgCzO^ Н2О и SiO2 в смеси (в ,%).
При нагревании смеси гипса, доломита и кальцита происходят следующие процессы: полное обезвоживание гипса (180—200°С), диссоциация доломита (720—740°С), диссоциация кальцита (880—920°С).
При анализе породы, содержащей эти компоненты, потеря массы в указанных интервалах температур была: 180—200°С—5,2%, 720—740°С— 5,5%, 880— 920° С —16,3%.
Определить содержание указанных компонентов (в %).
При термогравиметрическом исследовании анкерита CaCO3(MgFe)CO3 наблюдаются следующие процессы: удаление влаги (100—150°С), диссоциация MgCO3 (700—770° С), диссоциация РеСО3 (800— 860°С), диссоциация СаСО3 (900—950°С).
При нагревании 125 мг минерала, содержащего SiOz, была получена термогравиметрическая кривая, 202
приведенная на рисунке. Цифры указывают потерю массы (в мг) при соответствующем процессе.
Рассчитать элементарный состав исследуемого минерала.
При термоволюмометрическом анализе 200 мг осадка магнийаммонийфосфата нагревали с активированным углем для поглощения NH3 и гидридом кальция. Последний, взаимодействуя с выделяющейся водой, давал эквивалентный объем водорода. В указанных ниже интервалах температур определены следующие объемы водорода при нормальных условиях: 80—105°С (удаление гигроскопической воды)— 12,45 ли, 105—220° С (удаление кристаллизационной воды)—102,0 мл, 220—550° С (удаление химически связанной воды)—8,5 мл.
Рассчитать содержание в осадке гигроскопической, кристаллизационной и химически связанной воды (в %). Вывести формулу соединения.
При термогравиметрическом исследовании 100 мг технической хлорной извести наблюдаются следующие потери массы в различных интервалах температур: 100—130°С (удаление гигроскопической воды)—12,0 мг, 200—250° С (разложение хлорной извести с выделением кислорода)—16,3 мг, 300— 330° С (разложение хлората кальция с выделением
кислорода)—9,3 мг, 510—590° С (разложение карбоната кальция) — 3,5 мг.
Найти состав технической хлорной извести, учитывая, что она содержит ЗЮг-
6. Масс-спектр кислорода, полученного из тяжелой воды, характеризуется наличием в нем пиков изотопных форм кислорода 16О16О и 16О18О с высотой волны соответственно
Рисунок к задаче 8.
101 и 25 мм.
Определить содержание кислорода 18О в смеси (в %).
7. В масс-спектре смеси СОг и СН4 наблюдаются ли-
нок)
атомный вес никеля и
ным. Рассчитать ошибку определения,
сигнала отсчитывается с точностью
нии, соответствующие следующим значениям т/е: 8; 13; 14; 15; 16; 28 и 44.
Каким нейтральным частицам и положительным ионам могут соответствовать эти линии?
8. Определить по масс- спектру никеля (см. рису- сравнить его с таблич- если величина одной де-
до
сятой.
9. Написать реакции радиоактивного распада и вместо X и Y написать символы получающихся элементов:
P-распада gfSc, "gin, ’^Au;
а-распада 2^U, 2^Cf, ‘^Gd;
’^e —> X —-> Y
>0 X Y
|8Fe —X —> Y“Мп X -й Y3604Zn —P> X -A Y
Навески чистой окиси железа облучили нейтронами, затем растворили в соляной кислоте, разбавили до 100 мл, упарили до 0,2 мл и определили интенсивность излучения. При этом были получены следующие результаты:
Навеска Fe2O3, мг ... .5080105135
Активность, имп!мик . . . 1320 2115 2740 3580
Навеску минерала 250 мг после облучения растворили в 50 ли кислоты. После выпаривания в тех же условиях 1 мл этого раствора показал активность 1850 имп/мин.
Определить содержание железа в минерале (в %).
Навеску сплава 1 г, содержащего следы алюминия, растворили в кислоте и осадили алюминий 0,420 мг НазРО4, меченного 32Р с активностью 15 200 ими) мин. Активность выделенного осадка оказалась равной 5120 имп/мин.
Определить содержание алюминия в сплаве (в %).
Рисунок к задаче 12.
и сульфат кальция, после облучения показал интенсивность у-излучения 32 000 импДО мин. После об
работки уксусной кислотой интенсивность у-излучения уменьшилась до 15 000 имп/20 мин.
Определить содержание карбоната и сульфата кальция в соли (в %).
При определении 2/‘Na для образца содержащего 5 мкг натрия, был получен график радиоактивного распада, приведенный на рисунке
,, (кривая /).
°5 ют,ч . Определить содержание Na (в
%) в соли калия, если график для Рисунок к^ зада- 0 2 г соли после ее облучения имеет вид кривой 2 (см. рисунок).
Навеску меди 1 г растворили и после обработки разбавили раствор до 50 мл. При радиометри
ческом титровании раствором иодида калия с использованием 204Те в качестве индикатора были получены следующие результаты после удаления осадка: Объем 0,05 и. рас
твора KI, мл . . .00,10,20,25 0,30 0,35 0,40
Удельная актив
ность раствора,
имп^мин • мл} . . 1100 1120 1090 880 640 450 220
Определить содержание серебра в меди (в %).
При радиометрическом титровании раствора нитрата серебра, меченного noAg, 0,1 н. раствором хлорида натрия активность одинаковых объемов раствора после добавления 2 мл титранта и отделения осадка уменьшилась с 1800 до 600 имп!мин.
Рассчитать содержание серебра (в мг) в исследуемом растворе, если известно, что активность фона составляет 20 ими/мин, а первоначальный объем раствора AgNOs составлял 5 мл.
РАЗДЕЛ Б
При нагревании различных гидратных комплексов хлорида хрома происходят следующие потери массы:
для желто-фиолетового хлорида в интервалах 100—250° С — 38,9 %; 250—300° С — 15,8 %; 340— 400° С —15,8%;
для хлорида Бьеррума в интервалах 80—130°С — 15,8 % *; 140—350° С — 38,9 %; 350—440° С — 15,8 % *;
для зеленого хлорида в интервалах 60—110° С — 7,8%, 120—190° С —15,8%*; 190—320° С — 21,1 %; 320—410° С —15,8%
Звездочка означает, что в парах обнаружен НС1.
Составить уравнения происходящих процессов.
17. При нагревании кристаллогидрата бихромата кальция при 75—80° С наблюдается уменьшение мас-
сы на 10,4%, при 130° С —на
наблюдается эндотермический эффект без изменения массы и при 1070—1100° С наблюдается потеря массы 7%.
Какие процессы происходят при нагревании бихромата кальция?
18. Написать уравнения реакций, происходящих в температур-
16,2%, при 440—460° С
т, mi
200МО600 800 t.C*
5
Рисунок к задаче 18.
ных интервалах (см. рисунок) термогравиметрической кривой карбоната лантана. Цифры указывают массу (в яг) в данной точке.
Состав продукта (в %), прокаленного при 600°С: La —75,1, С —3,3, О2 —21,6.
19. При термоволюмометрическом анализе доломита, содержащего избыточный кальцит, из разных навесок в различных интервалах температур были получены следующие объемы СО2, приведенные к нормальным условиям:
Навеска, г . . 0,2295
Объем СО2, мл
при 600-700° С . . . . 28,93
при 880—910° С . . . . 30,40
0,2403 0,2150 0,2017 0,2312
31,73 27,85 26,40 30,08
32,55 29,20 27,47 30,96
Определить среднее содержание избыточного
кальцита в доломите и е0,э5.
В масс-спектре амилацетата СН3СООС5НЦ встречаются линии, соответствующие массовым числам (т/е): 14; 28; 42; 44; 57,5; 59; 70; 71.
Каким частицам могут соответствовать эти линии?
В масс-спектре стирола СвН5СН = СН2 наблюдаются линии, соответствующие следующим значениям, т/е: 39, 50, 51, 77, 78, 103, 104.
Каким ионам могут соответствовать эти линии?.
В масс-спектрах олефинов С2Н4 и СзН6 наблюдаются линии, соответствующие приведенным ниже ионизированным молекулам и ионам с относительным содержанием (bl%):
Радикалы
сн
сн2
СН3
С2Н
с2н2
С2Нз
С2Н4 . .
. 0,7
1,8
0,3
7,3
50
54,5
с3н6 . .
. 0,3
0,8
1,7
0,8
5,8
24,7
Радикалы
С2Н4
с3н
С3Н3
С3н4
С3н5
С3н6
С2Н4 . .
. 100
—
—
—
—
—
С3Н6 . .
. 1,2
9,0
61
24,7
100
69,2
Определить
масс-спектр
ЭТИХ
соединений.
23**. Определить содержание компонентов в газовой смеси, используя масс-спектры чистых компонентов и интенсивность линий в масс-спектре смеси.
т!е
Содержание компонентов, %
Интенсивность линий в спектре смеси
м-бутан
изобутан
пропан
этап
метан
15
5,30
6,41
6,19
4,57
85,6
167,3
16
0,12
0,18
0,15
0,08
100
134,2
28
32,6
2,62
59,1
100
757,8
30
0,98
0,13
2,20
26,2
130,1
31
—
—
—
0,55
—
2,4
43
100
100
22,8
—
—
207,4
44
3,33
3,33
29,0
—
—
145,4
50
1,29
0,89
—
—
—
0,6
55
0,93
0,42
—.
—
0,7
57
2,42
3,0
—
—
2,5
58
12,3
2,73
—
—
—
5,0
Коэффициенты чувствительности S для «-бутана, изобутана, пропана, этана и метана составляют соответственно 0,396; 0,464; 0,335; 0,392; 0,246.
24. При масс-спектрометрическом определении примесей в арсениде галлия были получены линии
однозарядных ионов с массовым числом (m/е) равным 16; 56 и 112 и величинами сигналов соответственно 15; 35; 48 мв. Стандартный образец арсенида галлия, в котором эти примеси были определены химическим путем и составляли 2-Ю-5, 5-Ю-4 и 3- Ю-4%, дали сигналы 10; 50; 72 ме.
Определить природу этих примесей и содержание их в образце (в %).
25**. После облучения одинаковых по размерам образцов кремния, содержащих меди неизвестное количество и 2-10~6%, активность 64Си характеризовалась следующими данными:
Е, Мэв . . . 0,48 0,49 0,50 0,51 0,52 0,53 0,54 0,55 0,56 0,57 0,58 Активность
у-излучения, имп!мин
стандартный образец 230 240 350 550 320 210 140 100 90 80 75 исследуемый об
разец 470 500 760 1200 900 500 330 290 190 170 150
Определить содержание меди в исследуемом образце (в %) по высоте.и площади пика.
Одинаковые по размерам образцы чистого олова и сплава олова с висмутом облучали 30 мин нейтронами. По окончании облучения активность образцов изменялась во времени следующим образом:
2610141878159045932525234024720514512126101418781590459325252340247205145121Продолжительность облучения, мин
26101418
781590459325252
340247205145121
26101418
781590459325252
340247205145121
Активность, илтЬмин олово сплав
Рассчитать среднее содержание олова в сплаве (в %).
Образец породы массой 25 ли, содержащий калий, после облучения характеризовался следующими значениями интенсивности у-излучения: Продолжитель
ность облуче
ния, ч123456789
Активность у-из-
лучения, амп/мин. . . , 1000 290 235 224 210 195 191 178 166
Определить содержание калия в минерале, пользуясь графиками для разных содержаний калия, приведенным на рисунке:
Рисунок к задаче 27.
Какова чувствительность нейтронно-активационного метода определения кобальта, если исследуемый образец облучают 10 мин медленными нейтронами с плотностью потока 2 • 1013 нейтр • Цсм2 • сек). Минимальная регистрируемая активность 40 имп/мин при эффективности регистрации 1%. При облучении протекает ядерная реакция 59Со(пу)80тСо. Эффективное сечение реакции составляет 6,6 X X Ю-25 см2.
Определить содержание стронция в пробе (в мг), если известно, что после добавления к пробе 5 мг 89Sr с удельной активностью 6,75-10-3 мккюри]мг активность образца стронция массой 0,1 мг, выделенного из пробы, составила 50 umhImuh. Эффективность регистрации равна 0,1%.
В раствор хлоридов лантаноидов добавлено 0,1 мл 0,5%-ного раствора (плотностью 1,05 г,см3) хлорида празеодима с активностью 5000 ими/(мин • см3).
Каково содержание празеодима в исходном растворе, если после хроматографического разделения выделена проба, содержащая 5 мг празеодима с активностью 40 имп/(мин • мг).
Для определения магния методом радиометрического титрования к одинаковым объемам исследуемого раствора, равным 5 мл, прибавляют различные объемы 0,5 М аммиачного раствора двузамещен-
иого фосфата натрия, меченного 32Р. После отделения осадка активность равных объемов раствора, в зависимости от объема добавленного титранта менялась следующим образом:
Объем титранта, мл 1,01,51,61,71,81,92,0
Активность, «лот/лшм 201818154445720 970
Построить кривую титрования и рассчитать концентрацию магния в исследуемом растворе.
При радиометрическом титровании смеси Zn2+ и Hg2+ в слабощелочной среде в присутствии 0,1 мкг 65Zn как радиоактивного индикатора, дитизоном и последующем экстрагировании дитизонатов хлороформом были получены следующие значения активности хлороформного слоя:
Объем 0,05 н.
раствора ди
тизона, мл . 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 Активность
имп!мин ’, . 75 74 75 120 210 315 430 450 455 450
Определить содержание Hg2+ и Zn2+ в растворе (в мг), если при титровании образуются комплексы состава МеХ.
При радиометрическом определении растворимости SrS04, меченного радиоактивным стронцием, указанные ниже навески взбалтывали в течение 10 ч со 100 мл воды и затем измеряли активность раствора:
Навеска S1SO4 мг3 5 7 9,510 10,5 11 12 13 14
имп!мин \ . 330 580 850 1190 1260 780 520 300 140 80
Определить произведение растворимости SrSO4 и сравнить его с табличными данными.
Для определения растворимости хлорида свинца был использован нитрат свинца, меченный радиоактивным свинцом с активностью 270 импДмин-мгУ К 10 мл раствора, содержащего нитрат свинца с активностью 29 500 имп/мин, добавлен 10-кратный избыток хлорид-иона и осадок тщательно отделен. Активность раствора после этого понизилась до 2230 имп]мин.
Определить растворимость и произведение растворимости РЬС12 и сравнить эти величины с табличными данными.
Для определения эффективности очистки GeCU от AsCh в тетрахлорид германия добавили радиоактивный изотоп мышьяка 70As. При содержании As 0,35% активность раствора 18 000 имп!мин. В процессе фракционной перегонки активность рек-' тификата после первой перегонки составила 2200 имп/мин, после второй перегонки — 780 имп{мин, после перегонки в присутствии меди—120 имп[мин.
Определить степень очистки тетрахлорида германия от мышьяка на каждом этапе перегонки.
К 150 3м насыщенного водного раствора иода (растворимость иода в воде 0,340 г/л), меченного |311, добавили Юлы сероуглерода. После экстрагирования активность водного слоя оказалась 84 имп/мин-мл), а сероуглеродного — 5-104 имп/мин-мл). После повторного экстрагирования активность водного слоя составила 51 имп] (мин-мл), а сероуглеродного — ЗЛО4 ими)(мин-мл).
Определить коэффициент распределения иода между водой и сероуглеродом и количество иода, остающегося в воде после четырехкратного экстрагирования.
§ 3. ЗАДАНИЯ ДЛЯ ПРОГРАММИРОВАННОГООПРОСА
В каком случае на термогравиметрической кривой вместо спрямленной площадки может возникнуть максимум?
Укажите правильный ответ.
а. При очень медленном нагревании.
б. Если наблюдается переохлаждение.
в. Если тепловой эффект процесса очень велик.
г. Если количество превращающейся фазы очень велико.
В каких случаях при термогравиметрических исследованиях может наблюдаться термический эффект, не связанный с изменением массы?
Укажите правильный ответ.
а. В случае выделения газообразных продуктов.
б. Если тепловой эффект процесса очень большой.
в. Для процессов окисления.
г. Для процессов разложения с образованием твердых продуктов.
Какие преимущества по сравнению с термографическим методом имеет термогравиметрический метод?
Укажите правильный ответ.
В термогравиметрическом методе можно более точно определить тепловые эффекты.
В термогравиметрическом методе можно наблюдать процессы, которые не наблюдаются при термографическом методе.
Тетрагравиметрический метод дает возможность точнее охарактеризовать связь теплового эффекта с природой химического процесса.
Какой из приведенных частиц может соответствовать массовое число 34?
a. H2S2+. б. С6Н14О3+. в. C4H4N2+. г. Н2О2+.
Какие из приведенных радиоактивных превращений возможны?
а. “Си ^Zn
3®Ga —’ ” > 33AS
я 124 Чп "•v^ ^Чг
Б9дП >50 О г
’^Sb -^_р> ?Sb
Какие из указанных пар радиоактивных изотопов могут быть определены раздельно по кривым изменения интенсивности излучения во времени?.
2,Na —£ = 1,37 Мэв, /,/,= 15,1ч и
64Си - 5 - 1,35 Мэв, /Уз = 12,8ч
66Мп — Е = 0,822 Мэв, t^ = 2,6ч и
2юр0 _ £ = 0,800 Мэв, h^ = 138 дней
54У —£ = 2,25 Мэв, /,у = 55 сек и
6iZn - Е = 1,12 Мэв, /|/з = 250 дней
ll3Sn —£ = 0,393 Мэв, t^ = 105 дней и
ll0Ag —£ = 0,659 Мэв, /Уз = 270 дней
Изотопы 56Fe, 65Ni, 94Nb и 118In дают следующие спектры у-излучения с энергией (в Мэе) и относительной интенсивностью линий (в условных единицах) :
для ;5Fe
Е, Мэв . . . 0,95 1,10 1,29
1 0,280,57 0,43
для “Ni
Е, Мэв. . . 0,36 1,09 1,45
/ 0,150,29 0,15
для “Nb
Е, Мэв , . . 0,56 0,840 1,081,19
1 0,610,160,52 032
для "«In
Е, Мэв . . . 0,40 1.091,27 1,48
/ 0,25 0,540,75 0.25
По каким энергиям у-излучения можно определить в смеси все четыре элемента?
Укажите правильный ответ.
Fe — 1,10; Ni — 1,45; Nb—0,56; In—1,09.
Fe—1,29; Ni — 0,36; Nb —0,840; In —0,40.
Fe — 0,95; Nb — 0,56; In и Ni определить раздельно нельзя.
Раздельно эти элементы определить нельзя.
б. При использовании радиоактивной Си* и ферроцианида К2?е*(СМ)б.
в. При использовании радиоактивных Си*, Zn* и K4Fe(CN)6.
г. При использовании радиоактивного Zn* и K4Fe*(CN)6.
Хлорид- и иодид-ионы титруются радиометрически раствором AgNO3. Какую систему радиоактивных индикаторов надо выбрать, чтобы осуществить раздельное определение?
Укажите правильный ответ.
а. Радиоактивный С1*.
б. Радиоактивный Ag*.
в. Радиоактивный I*.
г. Радиоактивные Ag* и I*.
В чем преимущества радиохимического метода разбавления по сравнению с другими радиохимическими методами?
Укажите правильный ответ.
Особых преимуществ этот метод не имеет.
Он быстрее других, и нужно только однократное измерение активности.
В этом методе не требуется выделение или отделение определяемого вещества.
г. Можно использовать вещества с малым периодом полураспада.
Глава ХШ
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫРАЗДЕЛЕНИЯ
В эту главу включены задачи, охватывающие методы экстракции, бумажной и колоночной хроматографии. В главе не приведены 1^ноговариантные задачи и даны задачи только двух типов (А и Б).
ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
Пример 1. Встряхивают 100 мл раствора 0,5 М по FeCh и 5 М по соляной кислоте с 10 мл диэтилового эфира. Коэффициент распределения FeCU в системе эфир — вода в этих условиях составляет 17,6.
Определить степень извлечения и снижение концентрации в водной фазе за одну экстракцию и число последовательных экстракций, необходимых для доведения концентрации Fe3+ в водной фазе до величины 1 • 10'4 М.
Решение. Определяем степень извлечения и снижение концентрации по формулам
Е = ^В°Д . с = г Гвод
I Кюд ’*° Гвод + ГэксК
ГэксК
Подставляя данные условия задачи, получаем:
Е =°100= 63,5%
+ 17,6-10
= °'5 * ЮО + 17,6-10 ^ °’18 МОЛЬ!Л
Необходимое число последовательных экстракций определяем по уравнению
р _ 1g снач 1g Скон
1 g ( Г вод + ^эксК)-1gУ вод
Подставляя данные задачи, получаем: р =« 9 экстракций
lg(100+17,6-10)-1g 100р
Пример 2. 0,02 н. раствор пикриновой кислоты находится в равновесии с 0,07 н. раствором ее в бензоле.
Определить константу распределения пикриновой кислоты между водой и бензолом, если в воде степень диссоциации ее 0,90, а в бензоле она не диссоциирует. Определить степень извлечения пикриновой кислоты из водного раствора трехкратной экстракцией бензолом (Убепз" Увод = 1 '• Ю)-
Решение. Константу распределения рассчитываем по недиссоциированной части пикриновой кислоты:\
0,070,0735
А “ 0,02(1 -0,9) ” 0,002 =
Остаточное содержание пикриновой кислоты после трехкратной экстракции бензолом определяем по приведенному выше уравнению.% избиения
Подставляя данные за- во дачи (начальную концентрацию принимаем за 60 100%), получаем:
lgcKOH=lgl00 —
-3 [1g (10+ 35-1)-1g 10]20
lg ско„ = 2- 3(1,653 - 1) = 0,0410
Степень извлечения 98,88%.
Пример 3. Водный рас- Рисунок к примеру 3. твор, содержащий 100 мг индия, связанного в комплекс с бис-салицилальэти- лендиимином (БСЭДИ), обрабатывают равным объемом изоамилового,, спирта при pH = 8. Затем комплекс реэкстрагируют водой прн pH = 5.
Определить распределение индия в указанных трех растворах после экстракции и реэкстракции, пользуясь графиком, приведенным на рисунке.
Решение. При экстракции изоамиловым спиртом извлекается 65% комплекса индия. Следова-
тельно, в водной фазе остается 35 мг, в изоамиловом спирте — 65 мг.
При реэкстракции в изоамиловом спирте остается 17%, а 83% реэкстрагируется в водную фазу. Следовательно, содержание индия в изоамиловом спирте будет ~^00*7 = 11 мг, в водной фазе — 54 мг.
Пример 4. К ЮО мл 0,1 н. соляной кислоты добавили 5 г катионита в Na+'форме. После установления равновесия концентрация водородных ионов уменьшилась до 0,015 н.
Определить статическую обменную емкость для ионов водорода.
Решение. Определяем число грамм-эквивалентов Н+, которые адсорбировались катионитом:
Отсюда статическая обменная емкость будет равна
К — *,7 мг-экв!г
Пример 5. Для определения динамической емкости катионита через колонку, содержащую 5 г катионита, пропустили 500 ли 0,05 н. раствора кальция. При определении кальция в элюате в порциях по 50 мл были получены следующие значения концентраций: 0,003; 0,008; 0,015; 0,025; 0,040; 0,050 и 0,050.
Определить динамическую емкость катионита по кальцию.
Решение. Подсчитываем число миллиграмм- эквивалентов Са, поглощенных из каждой порции элюата:
, (0,050 -0,003)50_
I- 1000= 0,0023а г-экв = 2,35 мг-экв
„ (0,050 - 0,008) 50„ .
Щ=2,1 мг-экв
тгт (0,050 - 0,015)50
Ш. —-—=1,75 мг-экв
rv (0,050 - 0,025) 50,
=1,25 мг-экв
„ (0,050 - 0,040)50
=0,50 мг-экв
0 мг-экв
Всего поглощено
2,35 + 2,10 + 1,75 + 1,25 + 0,50 = 7,95 мг-экв
Отсюда динамическая емкость равна
„7,95, _п ,
К = —=— = 1,59 мг-экв/г О
Пример 6. При определении фурфурола в смеси методом газовой хроматографии площадь его пика 5ф сравнивали с площадью пика о-ксилола SK, который вводили в качестве стандарта. При этом были получены следующие площади пиков.
Для стандартного образца, содержащего 25%' фурфурола, -So-ксилола = 25 ЛЛ12, Зфурфурола =11 мм2.
Для исследуемого . образца 5О-Ксилола — 22 мм2, ^фурфурола = 18,5 ММ2.
Определить содержание фурфурола в исследуемом образце.
Решение. Концентрация в смеси пропорциональна отношению площадей пиков:
/ 5ф \Сет V SK / стсх / 5ф \
\ ° К / X
■ 1125 _ 25 сх 18,5 ’’22■ 1125 _ 25 сх 18,5 ’’22Подставляя данные задачи, получаем:
■ 11
25 _ 25 сх 18,5 ’’
22
■ 11
25 _ 25 сх 18,5 ’’
22
25-18,5-25
С* =22-11' = 4™
§ 2. ЗАДАЧИ
РАЗДЕЛ А
1. Рассчитать степень извлечения комплекса бензолом из водного раствора, если исходная концентрация комплекса 0,0025 молыл, а содержание в бензоле 0,040 моль!л. Отношение объемов органической и водной фаз в процессе экстракции составляет 1 :20.
Определить стецень извлечения диметилгли- оксимата никеля из 50 мл водного раствора при pH = 8 и двукратном встряхивании с 5 мл хлороформа. Коэффициент распределения К = 410.
Окрашенный комплекс концентрации 0,001 моль]л с оптической плотностью 0,65 при толщине слоя 10 мм экстрагировали амилацетатом, коэффициент .распределения которого относительно подкисленного водного раствора К = 99.
Какова будет оптическая плотность водного раствора после однократной экстракции амиловым спиртом (Усп: Ув = 1 : Ю) и оптическая плотность экстракта после разбавления его в 10 раз, если при этом молярный коэффициент поглощения не изменяется?
Из 100 мл водных 0,1 М растворов солей извлекают лантан, самари?! и торий в виде оксихино- лятов трехкратной экстракцией хлороформом.
Рассчитать минимальный объем растворителя, необходимый для однократной экстракции каждого из элементов, чтобы уменьшить их концентрацию в водном растворе до 1 • 10~4 моль]л. Коэффициенты распределения соответственно равны Кщ = 370, Ksm = 280, Кть = 250.
Для определения обменной емкости эспатита, находящегося в Са2+-форме, к 2 г эспатита добавили 25 мл 0,1 н. раствора NaOH. После установления равновесия раствор оттитровали 0,08 н. соляной кислотой. На титрование израсходовано 15,7 мл кислоты.
Определить обменную емкость эспатита.
Сколько граммов никеля останется в растворе, если через колонку, заполненную 10 г катионита, пропустили 500 мл 0,05 н. раствора соли никеля. Полная динамическая емкость в данных условиях разделения равна 1,4 мг-экв]г.
Через колонку, заполненную 5 г катионита, было пропущено 500 мл раствора меди. Выходящие порции раствора по 50 мл титровали иодометрически. Первые две порции не содержали меди. На титрование 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10 порций израсходовано соответственно 5; 12; 17,6; 20; 26,2; 30,5; 39,2 и 39,22 мл 0,02 н. раствора тиосульфата натрия.
Построить график зависимости концентрации меди от объема элюата. Рассчитать полную динамическую емкость и динамическую емкость.
Прн полярографировании 10 мл раствора меди получена волна высотой 55 мм; после добавления 1 мл стандартного раствора, содержащего медь, концентрации 0,1 мг/мл высота волны увеличилась до 59,5 мм. После обработки 100 мл раствора 5 г катионита высота полярографической волны меди, полученная при анализе 10 мл раствора, стала 11,5льи, а после добавления того же стандартного раствора волна увеличилась до 30 мм.
Определить обменную емкость катионита.
Для определения никеля в ферритах методом бумажной хроматографии на бумаге, пропитанной диметилглиоксимом с водой в качестве растворителя, были получены следующие площади пятен в зависимости от концентрации никеля:
с, лг/0,2 мл . . . .0,12 0,45 0,90 1,20 1,65
S, мм5 2644 66,583105
При анализе феррита навеску его 500 мг растворили в кислотах и разбавили до 25 мл. Пипеткой на хроматографическую бумагу нанесли 0,20 ли раствора и после хроматографического разделения определили площадь пятна, которая оказалась равной 52,5 льи2.
Определить содержание никеля в феррите (в %).
По приведенным ниже значениям R) для двух растворителей построить двухмерную хроматограмму. Какие из указанных веществ не разделяются при одномерном хроматографировании с использованием двух растворителей? Какие вещества не разделяются методом двухмерной хроматографии?
Этилацетат — вода — — уксусная кислота
Этилацетат — форма миД — пиридин
Глицеро-1-фосфат . . .
0,80
0,54 *
Глицеро-2-фосфат . . .
0,82
0,23
Фруктоза-6-фосфат . .
0,54
0,54
Рибоза-1-фосфат . . . .
0,47
0,50
Глюкоза-1-фосфат . . .
0,44
0,44
Глюкоза-6-фосфат . . .
0,36
0,50
Глицеро-2,3-дифосфат .
0,33
0,15
Фруктоза-1,6-дифосфат
0,24
0,13
И. При исследовании хроматограммы смесей хлорметилфосфиновых кислот, меченных 32Р, для 10 мг их смеси была получена радиохроматограмма участка от 10 до 20 см с пятнами различных кислот. Активность излучения этого участка приведена на рисунке а. Для исследуемого образца была полу
чена вторая радиохроматограмма, приведенная на рисунке б. Пики соответствуют; 1 — CH2CIPO3H2, 2 - СНС12РО3Н2, 3 - CCI3PO3H2.
Р.импкек ;Р.импкек ;Рисунок к задаче 11.Рисунок к задаче 11.
Р.импкек ;
Р.импкек ;
Рисунок к задаче 11.
Рисунок к задаче 11.
Определить содержание (в мг^ хлорфосфорпро- изводных в исследуемом образце, принимая, что число импульсов пропорционально концентрации.
При определении этилового спирта методом газовой хроматографии были получены следующие пики в зависимости от содержания:
с, мг . . .0,20,40,60,81,0
h, мм . . . 1837486683
Для 0,02 мл исследуемого раствора получен пик высотой 57 мм.
Определить . содержание спирта в исследуемом растворе (в %), если плотность раствора 0,95 г/см3.
РАЗДЕЛ Б
13**. Распределение фенола (в моль/л) между водой и бензолом характеризуется следующими величинами:
Свод0,0320,120,330,75
сбенз0,0770,0160,25 0,39
Вычислить К и п в уравнении распределения
бензСвод
Как изменится концентрация 0,2 М раствора фенола после обработки его равным объемом бензола?
Для определения следов железа навеску образца 9,9750 г растворили в 1.50 мл и железо перевели в питрозонафталат. Затем после двукратной экстракции его изоамиловым спиртом порциями по 10 мл (степень извлечения 95%) объединенные экстракты разбавили спиртом до 25 мл и фотометри- ровали на спектрофотометре при 700 нм. Оптическая плотность полученного экстракта, измеренная
относительно экстракта холостого опыта, равна 0,325 при / = 5 см. Молярный коэффициент поглощения нитрозонафтолата железа состава РеХ2 в изо- амиловом спирте е = 45000.
Определить содержание железа в образце (в %). 15. Для определения кобальта из 100 ли 0,01 н.
мл оксихинолят ко-мл оксихинолят ко-Рисуиок к задаче 15.Рисуиок к задаче 15.водного раствора дважды экстрагируют изоамиловым спиртом порциями по 10
мл оксихинолят ко-
мл оксихинолят ко-
Рисуиок к задаче 15.
Рисуиок к задаче 15.
бальта при pH = 7. Объединенный экстракт обрабатывают дважды равными объемами подкисленной воды при pH =
2.
Определить концентрацию кобальта в объединенном реэкстракте и потери кобальта в процессе реэкстракции, используя график зависимости логарифма коэффициента рас
пределения оксихинолята ко
бальта между водой и изоамиловым спиртом от pH (см. рисунок).
Рассчитать степень извлечения меди из 500 мл
0,002 н. раствора Cu(NO3)2 пермутитом, если на титрование меди, извлеченной из окрашенной зоны 50 мл 5%-ной соляной кислоты, было израсходовано при йодометрическом определении меди 7,5 мл 0,06 н. раствора тиосульфата натрия.
0,050,200,501,003,52,82,52,43.42,72,42,20,050,200,501,003,52,82,52,43.42,72,42,2Определить коэффициенты распределения и найти оптимальные условия хроматографического разделения Zn и Cd, если на комплексонометрическое титрование Zn и Cd в элюате при разной концентрации соляной кислоты израсходованы указанные ниже объемы 0,05 н. раствора комплексона III:
0,050,200,501,00
3,52,82,52,4
3.42,72,42,2
0,050,200,501,00
3,52,82,52,4
3.42,72,42,2
Нормальность раствора НС1
Расход раствора комплексона III на титрование, мл цинка кадмия . . ,. . .
Исходные количества цинка и кадмия 10 мг.
Навеску 1,095 г бериллиевой бронзы, содержащей Be и Си, растворили и разбавили раствор водой до 50 мд. Раствор пропустили через колонку с 5 г катионита, обменная емкость которого 3,2 мг-экв[г. В выходящем растворе обнаружили 3 мг меди.
Определить степень разделения бериллия и меди на колонке (бериллий катионитом не задерживается). 1
При определении адипиновой кислоты в продукте гидрокарбоксилирования бутадиена методом бумажной хроматографии пятна, проявленные метиловым красным, вырезали, высушили и взвесили. Для искусственных смесей при различном содержании адипиновой кислоты были получены следующие данные:
Содержание кислоты, мкг . .5101520 25
Масса бумаги с пятном, мг . 78 123 154 172 19 4
Навеску анализируемого продукта 100 мг растворили в 10 мл воды и три порции полученного раствора по 0,02 мл хроматографировали. Масса полученных пятен была 105, 98 и 109 мг.
Определить среднее содержание адипиновой кислоты в анализируемом продукте (в %) и ошибку определения.
Ндвеску природного продукта 0,750 г растворили в 100 мл спирта и на бумагу нанесли 0,05 мл спиртового раствора. Полученные пятна уридиловой кислоты, рибозо-1,5-дифосфата и адениловой кис- 224
лоты вырезали, сплавили с КОН и K2S2O8 и после растворения сплава определили фосфор фотометрически. При этом были получены значения оптической плотности соответственно 0,43; 0,62 и 0,18. Из стандартного раствора фосфора с концентрацией фосфора 10 мкг/мл получен раствор с оптической плотностью 0,85.
Определить концентрацию этих производных в природном продукте (в %).
Рисунок к задаче 21.Рисунок к задаче 21.
Рисунок к задаче 21.
Рисунок к задаче 21.
I II III8 4 1235 12 6010 8 1052 45 50I II III8 4 1235 12 6010 8 1052 45 50На рисунке приведен график для количественного определения ц«с-1,2-дихлорэтилена в винил- иденхлориде методом газовой хроматографии. В качестве пика сравнения использован пик толуола. При анализе трех производственных образцов были получены следующие данные:
I II III
8 4 12
35 12 60
10 8 10
52 45 50
I II III
8 4 12
35 12 60
10 8 10
52 45 50
Образец
Пик цис-1,2-дихлорэтилена основание высота
Пик толуола основание высота
Определить содержание’ цис-1,2-дихлорэтилена в смеси этих образцов с отношением 1:1:3 (в %).
Для определения примесей в гелии методом газовой хроматографии был построен по стандартным образцам калибровочный график (см. рисунок).
8 Зак. 1345
При определении планиметром площадей пиков для двух образцов были получены при пропускании 1 л гелия следующие отсчеты по шкале планиметра:
Пик О2Н2N2
I образец 3,400,802,20
II образец 1,900,601,70
Среднее значение отсчета по шкале планиметра для 1 см2 равно 0,80.
Определить содержание газов в образцах (в %). Как изменится это содержание после каталитического дожигания водорода и конденсации водяных паров?
Для определения диоксидифенилметана в пищевых продуктах используют метод тонкослойного хроматографического разделения и количественного определения по площади пятна S и интенсивности фототока отражения I. Для стандартных образцов были получены следующие данные:
Концентрация дноксиди- феннлметана, мк.г/0,02 мл1,252,56 6,4018,233,177,3
Площадь пятна, лл2 ...917295580120
Интенсивность фототока отражения, ма2,32,83,44,35,17,2
Для построения калибровочного графика использована зависимость IgS-/ от 1gс.
Обработали 150 г овощей 100 мл спирта, который затем упарили до 10 мл. От 0,02 мл этого раствора при хроматографировании получено пятно пло-
щадью 35 мм? с интенсивностью фототока отражения 2,5 ма.
Определить содержание диоксифенилметана в овощах (в мкг! кг).
ЗАДАНИЯ ДЛЯ ПРОГРАММИРОВАННОГООПРОСА
В каких случаях коэффициент распределения при экстракции будет определяться по формуле
Ci (1 — «О
С2(1 — «г)
Укажите правильный ответ.
а. Когда экстрагенты диссоциируют в различной степени.
разных фазах.разных фазах.б. Когда экстрагируемое вещество различно дис
разных фазах.
разных фазах.
социирует в разных фазах.
в. Когда экстрагируемое вещество и экстрагент диссоциируют в различной степени.
г. Эта формула не используется.
гируемого вещества т — 7^7 ?а. Р118т1 + р~гируемого вещества т — 7^7 ?а. Р118т1 + р~б.б.По какой из приведенных формул определяется необходимое число экстракций Р в зависимости от заданного уменьшения концентрации экстра
гируемого вещества т — 7^7 ?
а. Р118т
1 + р~
гируемого вещества т — 7^7 ?
а. Р118т
1 + р~
б.
б.
tn \ Д V -f v экс /
в. lg Р =" * т
V экс
г. т = ^1 + л-у j
В каких случаях применяют реэкстракцию для аналитических целей?
'Укажите правильный ответ.
Для переведения экстрагированного вещества в состояние ионов.
Для усиления окраски экстрагированного вещества.
в. Для ослабления окраски экстрагированного вещества.
г. Когда определение экстрагированного вещества в органической фазе затруднительно.
4. На рисунке приведены кривые экстракции ок- —- инолятов Со и Мп хлороформом при различных
сихинолятов Со
' о'
Со
4/7
20\
4
6
8 рн
Рисунок к заданию 4.
во
60
% экстракции 100\
значениях pH. При каких из указанных условий можно осуществить разделение этих ионов?
а. Экстрагированием из раствора pH = 3.
б. Экстрагированием при pH = 7 и реэкстрагированием при pH = 2.
в. Экстрагированием при pH = 8 и реэк-
страгированием
при
L^S^T™ при ₽” = ^ реэкетрагиро-
ванием при pH = 8.
5. На рисунке а приведены кривые элюирования веществ А, Б, В, Г, Д, а на рисунке б полярограммы
Рисунок к задаче 5.
восстановления этих веществ. Какие из приведенных веществ могут быть определены в элюате раздельно?
Укажите правильный ответ.
Все можно определить раздельно.
Все мешают определению друг друга.
А и Б определяются вместе, остальные раздельно.
Г и Д определяются вместе, А, Б и В — раздельно.
При элюировании трех органических кислот были получены кривые элюирования, приведенные на рисунке. При анализе смеси этих кислот титровали объемы Vi, V2, V3, отобранные в точках, соответствующих максимумам извлечения. Можно ли по
этим данным определить раздельно содержание кислот в смеси?
Укажите правильный ответ.
о. У1 = К-с a, У2 = К-св; Уз ~ К'Сс-
б. Раздельное определение провести нельзя.
в. Р! = К(сА + 0,2св + 0,1сс); /2 = А(св + 0,5сс); Уз = К-Сс-
г. Можно провести раздельное определение только компонента В.
Для каких целей применяют двухмерную хроматографию на бумаге?
Укажите правильный' ответ.
. а. Для разделения веществ, из которых одно переносится одним подвижным растворителем; а другое — другим.
б. Для разделения двух веществ с одинаковыми Rj в обоих растворителях,
в. Для разделения веществ, из которых одни имеют близкие R# в одном растворителе и различные — в другом.
г. Для повышения чувствительности хроматографического метода.
От каких факторов зависит скорость перемещения и Rf в бумажной хроматографии?
Укажите правильный ответ.
а. От -концентрации определяемого вещества и температуры.
б. От природы бумаги и методу проявления пятна.
в. От применяемого растворителя и давления его пара.
г. От природы вещества и состава применяемого растворителя.
Чем отличается распределительная газовая хроматография от адсорбционной?
Укажите правильный ответ.
а. Различия нет.
б. В распределительной хроматографии газы поглощаются пленками различных жидкостей, а в адсорбционной — твердым адсорбентом.
в. Распределительная хроматография дает возможность точнее разделить смеси веществ.
г. В распределительной хроматографии используют более низкие температуры колонки.
Можно ли методом газовой хроматографии исследовать газообразные и твердые вещества?
Укажите-правильный ответ.
а. Нельзя исследовать ни газообразные, ни твердые вещества.
б. Газообразные вещества можно исследовать, а твердые — нельзя.
s. Можно исследовать любые газообразные вещества, а твердые — только легколетучие.
г. Можно исследовать любые газообразные и -’“вещества.
Глава XIV
КИНЕТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗАИ КОМБИНИРОВАННЫЕ ЗАДАЧИ
В эту главу включены задачи, охватывающие различные методы физико-химического анализа в сочетании с физико-химическими методами разделения, и несколько задач по кинетическим методам анализа.
§ 1. ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
Пример 1. Для определения следов меди используют реакцию Н2О2 с /г-фенетидином, идущую с образованием окрашенных продуктов и катализируемую солями меди. Для количественного определения исследовано изменение оптической плотности раствора во времени в присутствии различных количеств меди:
Концентрация Си, мкг!мл
0
0,0015
0,0030
0,0050
0,0075
Оптическая плотность через
мин
мин
мин
мин
мин
0 0,02
0,03 0,05
0,04
0,05 0,07
0,12 0,18 0,19
0,09 0,13
0,21
0,28 0,36
0,11
0,21
0,34
0,43
0,53
0,17 0,30
0,43 0,58 0,76
Для раствора с неизвестным содержанием меди в аналогичных условиях были найдены следующие значения оптической плотности:
т; мин . .123 .. 45
D 0,09 0,17 0,29 0,35 0,45
Определить концентрацию неизвестного раствора.
Решение. На основании данных строим график зависимости оптической плотности от времени (см.
рисунок а) и определяем тангенсы наклона полученных прямых:
сСи, мкг]мл. . .00,00150,00300,00500,0075
tga 0,050,200,350,540,74
Строим график зависимости tga от концентрации меди (см. рисунок б). Строим график зависимости D от времени для раствора с неизвестным содержанием меди и определяем для этой прямой
Рисунки к примеру 1.
тангенс угла наклона; tga —0,45. По второму графику находим концентрацию — 0,0043 мкг/мл.
Пример 2. Реакция восстановления иона никеля до металла гипофосфитом катализируется ионами платины. Скорость реакции определяют по изменению полярографической волны Ni через 10 мин после начала реакции. При этом получены следующие данные для нескольких начальных концентрации платины:
cPt, мкг]мл . . .00,250,500,751,001,25
й№, мм .....1007656,544,834,824,6
Для неизвестной концентрации Pt через 10 мин высота волны Ni в тех же условиях оказалась 41 мм.
Определить концентрацию платины.
Решение. Для метода фиксированного времени медленных реакций строим калибровочный график в системе Ani — сщ, для быстрых реакций строим 232
график в системе lg/zNi — Cpt (см. рисунок). Построив оба графика, можно легко убедиться, что для первого графика линейная зависимость отсутствует.
Это свидетельствует о том, что протекает достаточно, быстрая реакция. По графику, приведенному на рисунке, для высоты волны 41 мм (lg41 = 1,61) получаем концентрацию раствора платины с=0,83мкг,мл.
Пример 3. Реакция окисления люцигенина перекисью водорода сопровождается уменьшением люминесценции люцигенина и катализируется осмием. Люминесценция стандартных растворов достигает величины 25 единиц отсчета по шкале люминесцентного фотометра через следующие промежутки времени:
1,53,551,53,552,02,5 .3,02,7 2,17 1,832,02,5 .3,02,7 2,17 1,83cOs, мкг!мл . . .0,51,0
1,5
3,55
1,5
3,55
2,02,5 .3,0
2,7 2,17 1,83
2,02,5 .3,0
2,7 2,17 1,83
т, мин. 11,26,25
Определить концентрацию осмия в растворе, если 25 делений по шкале фотометра достигаются за 4,42 мин.
Решение. В методе фиксированной концентрации используют следующие уравнения:
1Ih\
для медленных реакции—= скат
V\Син/
1/ с° —с\
для быстрых реакций — — & 1g/ _J2!1L скат
т\с°J
Проверяем первую из 1 зависимости — — скат:Скат • •• 0,5т, мин 11,20- . '. 0,090Проверяем первую из 1 зависимости — — скат:Скат • •• 0,5т, мин 11,20- . '. 0,090формул и строим график1,01,52,02,53,06,253,55 2,702,171,830,160 0,285 0,370 0,475 0,545формул и строим график1,01,52,02,53,06,253,55 2,702,171,830,160 0,285 0,370 0,475 0,545
Проверяем первую из 1 зависимости — — скат:
Скат • •• 0,5
т, мин 11,20
- . '. 0,090
Проверяем первую из 1 зависимости — — скат:
Скат • •• 0,5
т, мин 11,20
- . '. 0,090
формул и строим график
1,01,52,02,53,0
6,253,55 2,702,171,83
0,160 0,285 0,370 0,475 0,545
формул и строим график
1,01,52,02,53,0
6,253,55 2,702,171,83
0,160 0,285 0,370 0,475 0,545
Полученный график приведен на рисунке. По этому графику определяем значение концентрации
для определяемого образца по величине т = 4 мин 25 сек или 4,416 мин; у- =0,226; cos = 1,20 мкг/мл.
§ 2. ЗАДАЧИ
Рутений катализирует реакцию восстановления Fe3+ хлоридом олова. Для раствора, содержащего разные количества рутения, были получены следующие значения оптической плотности раствора роданида железа во времени:
т, мин . . . .Без Ru . . .2,4 • КГ6 г Ru4- КГ6 г Ru .т, мин . . . .Без Ru . . .2,4 • КГ6 г Ru4- КГ6 г Ru .345670,550,500,460,430,400,480,420,360,310,260,420,35.0,280,210,15345670,550,500,460,430,400,480,420,360,310,260,420,35.0,280,210,15
т, мин . . . .
Без Ru . . .
2,4 • КГ6 г Ru
4- КГ6 г Ru .
т, мин . . . .
Без Ru . . .
2,4 • КГ6 г Ru
4- КГ6 г Ru .
3
4
5
6
7
0,55
0,50
0,46
0,43
0,40
0,48
0,42
0,36
0,31
0,26
0,42
0,35
.0,28
0,21
0,15
3
4
5
6
7
0,55
0,50
0,46
0,43
0,40
0,48
0,42
0,36
0,31
0,26
0,42
0,35
.0,28
0,21
0,15
Определить содержание рутения в растворе, если в тех же условиях значения оптической плотности
раствора изменяются во времени следующим образом:
т, мин.. . .357
D0,39 0,32 0,23
При кинетическом определении ванадия методом добавок скорость окисления иодида калия перекисью водорода контролируется оптической плотностью окрашенного раствора иода с крахмалом.
Определить содержание ванадия в растворе, если известно, что оптическая плотность растворов изменялась во времени следующим образом:
т, мин 2,03,04,05,07,0
Без V 0,080,120,170,21.0,29
0,3 мкг V'.0,20 0,30 0,40 0,50 0,69
Ванадий в присутствии винной кислоты катализирует реакцию окисления иодид-иона бромат- ионом. Ход реакции наблюдают по изменению полярографической волны ВгОз во времени. При построении калибровочного графика были получены следующие величины для высоты волны:
0357,510ПО1029510510010897899588107958485771089179786510587'716855ЮЗ796562470357,510ПО1029510510010897899588107958485771089179786510587'716855ЮЗ79656247Концентрация V мкг-ион/мл • 106
0357,510
ПО10295105100
10897899588
10795848577
10891797865
10587'716855
ЮЗ79656247
0357,510
ПО10295105100
10897899588
10795848577
10891797865
10587'716855
ЮЗ79656247
Высота волны, мм через 0 мин
мин
мин
мин
мин
10 мин
Исследуемый раствор был разбавлен в 25 раз и после добавления 2,5 мл этого раствора к смеси иодида и бромата калия были получены следующие данные:
т, мин . . . . 0 3 6 8,5 10
h, мм 90 81 69 62 58
Определить концентрацию ванадия в исследуемом растворе (в л/кг/лщ).
Реакция окисления ализарина перекисью водорода катализируется солями кобальта (см. рисунок).
При экстракции 10 мл хлороформа диэтилдитиокарбамата кобальта из 100 мл водной фазы оптическая плотность хлороформного слоя была 0,54. После
Рисунок к задаче 4. Кривые изменения оптической плотности раствора во времени при различных концентрациях кобальта. Цифры на кривых — концентрация Со (в ммоль]д') • 108.
добавления 0,25 мл раствора с концентрацией кобальта 10 мг[мл оптическая плотность возросла до 0,68. К катализируемой смеси прибавили 2 мл водного раствора кобальта и получили следующие значения изменения оптической плотности во времени:
т, мин......25710
D 0,420,36 0,33 0,30
Т, секл секТ, секл секабаб■ Рисунки к задаче 5.■ Рисунки к задаче 5.„Определить извлечение кобальта в процессе экстракции (в %).
Т, секл сек
Т, секл сек
аб
аб
■ Рисунки к задаче 5.
■ Рисунки к задаче 5.
5**. На рисунке а приведены кривые зависимости интенсивности хемилюминесценции люминола с аммиакатом меди и перекисью водорода от вре-
мени при различном содержании флороглюцина — ингибитора этой реакции (числа на кривых — содержание флороглюцина в лгг/.ил).
При исследовании неизвестного раствора флороглюцина были получейы кривые до добавки (/) и после добавки (2) раствора люминола с аммиакатом меди, приведенные на рисунке б.
Определить концентрацию флороглюцина в растворе (в моль^л).
Микроколичества молибдена в растворе определяют по каталитически ускоряемой молибденом реакции окисления иодид-иона перекисью водорода. Скорость реакции контролируется по величине оптической плотности окрашенного раствора иодида с крахмалом.
Рассчитать содержание Мо (в л/ка/100 мл) в исследуемом растворе, если изменение оптической плотности исследуемого и стандартных растворов во времени характеризуется следующей зависимостью:
1,53,05,07,00,030,050,100,130,040,090,150,210,060,130,210,290,080,160,260,370,070,140,2 30,331,53,05,07,00,030,050,100,130,040,090,150,210,060,130,210,290,080,160,260,370,070,140,2 30,33т, мин
1,53,05,07,0
0,030,050,100,13
0,040,090,150,21
0,060,130,210,29
0,080,160,260,37
0,070,140,2 30,33
1,53,05,07,0
0,030,050,100,13
0,040,090,150,21
0,060,130,210,29
0,080,160,260,37
0,070,140,2 30,33
D растворов, содержащих Мо
О лкг/100 мл
0,1 лкг/100 мл
0,2 лкг/100 мл
0,3 лкг/100 мл
исследуемого ,
Концентрацию железа определяют по катали- гически ускоряемой железом реакции окисления кислотного хром темно-синего перекисью водорода. При содержании железа 0,01; 0,02 и 0,03 мкг/мл оптические плотности растворов за 8 лит уменьшились от 0,40 до 0,30; 0,18 и 0,10 соответственно.
Рассчитать концентрацию железа в исследуемом растворе, если известно, что первоначальная оптическая плотность исследуемого раствора в тех же условиях за 8 мин уменьшилась от 0,40 до 0,25.
Реакция окисления аммиака доМОг перекисью водорода катализируется кобальтом. Образующийся ион NO2 определяют по окраске с гваяколом в сернокислотной среде. Через 5 мин после добавления реактива для растворов с различным содержанием
кобальта были получены следующие значения оптической плотности:
с, мкг!мл. О0,51,01,52,0
D0,080,280,500,720,88
Навеску сплава 0,8 г, содержащего следы кобальта, растворили в кислоте и раствор разбавили да 100 мл. Оптическая плотность аммиачного раствора после прибавления к нему 2 мл полученного раствора в указанных условиях через 5 мин была 0,62.
Определить содержание кобальта (в %).
Реакция окисления иона тиосульфата катализируется титаном. Ход реакции наблюдают по возрастанию мутности раствора за счет образующейся суспензии BaSO4. При фототурбидиметрическом исследовании отмечали время достижения постоянной мутности,' соответствующей оптической плотности 0,25. В зависимости от- концентрации титана были получены следующие данные:
cTi, мкг/л. . 135,57,010
%, сек 2000750400292214
Из навески минерала 0,055 г после сплавления и обработки было получено 100 мл раствора. После добавления 1 мл полученного раствора к раствору, содержащему тиосульфат-ион, оптическая плотность 0,25 была достигнута через 345 сек.
- Определить содержание ТЮг в минерале (в %). Объем фотометрируемого раствора во всех случаях составлял 50 мл.
10**. Каталитическая реакция окисления иодидиона перекисью водорбда катализируется вольфрамом. Ход реакции наблюдают по возрастанию тока между электродами, опущенными в 50 мл раствора. При исследовании методом фиксированной концентрации отмечали время достижения тока силой 25 ма. В зависимости от концентрации вольфрама были получены следующие данные:
cw, моль[л-\0? .. .0246810
т, мин. 257,434,553,222,381,95
Навеску монокристалла сульфида кадмия 0,250 г растворили и после обработки разбавили раствор до 50 мл. Ток 25 ма для 1 мл полученного раствора, содержащего примесь вольфрама, был достигнут через 5 мин 28 сек.
Определить концентрацию вольфрама в сульфиде кадмия (в атом[смау
Окисление фенилендиамина йодатом калия с образованием окрашенных продуктов реакции ка- 'Тализируется ионами вольфрама. При определении “методом фиксированного времени через 15 мин при разных концентрациях вольфрама были получены следующие оптические плотности:
с, мкг/мл. . . .00,250,600,751,00
D 0,120,380,600,740.93
Навеску шлаков вольфрамового производства 1,5 г растворили в кислоте, обработали и разбавили раствор до 100 мл. Оптическая плотность 5 мл этого раствора через 15 мин была 0,67.
Определить потерю вольфрама в 1 т шлаков. Объем окрашенного раствора во всех случаях 100 мл.
12*. Определить электропроводность 0,1. н. раствора СиС1г при 20° С, если объем ячейки 25 мл, площадь электродов 0,75 см1, а расстояние между ними 0,5 см. Как изменится электропроводность после 10 мин электролиза при токе 1,5 а?
13**. Спиртовой раствор /-ментона и а-вторично- го бромистого бутила в трубке длиной 10 см вращает плоскость поляризации на +3,2°.
Определить содержание этих веществ в растворе, если удельное вращение плоскости поляризации для них равно —29,6 и +10,8° соответственно, а масса сухого остатка 12,56 г.
Для диаллиламиноэтилметакрилата константа диффузионного тока в растворе формамида равна 3,45 мка! ммоль, а после добавления фенола она становится равной 4,08 мка'ммоль. Для диаллиламино- этилакрилата эти значения соответственно равны 2,16 и 4,34 мка[ ммоль. Диффузионный ток смеси этих веществ в водном растворе диметилформамида
оказался равным 13,38 мка, а после добавления равного объема фенола — 10,59 мка.
Определить концентрацию составных частей (учесть разбавление раствора после добавления фенола).
При фотометрическом определении железа роданидным методом 0,1 М раствор роданида железа разбавляют в 20 раз и при 100%-ном избытке реагента общая ошибка определения составляет ±10 отн.%. При определении содержания железа спектральным методом в трех эталонах ошибка определения не превышает ±5 отн.%.
Определить, можно ли получить фотометрическим методом более точные результаты анализа, чем спектральным, и если возможно, то при каких условиях?
Ошибка фотометрического метода определяется только измерениями и отклонением от закона Бугера— Ламберта — Бера при разбавлении окрашенного раствора. По методике фотометрического анализа окрашенный раствор следует обязательно разбавлять не менее .чем в 20 раз.
Коэффициенты распределения при экстрагировании ванадия диизоаллилпирофосфорной кислотой из 0,5 н. соляной кислоты равны для VIV 50 и для Vv 5,5, а из 10 н. соляной кислоты — соответственно 2,8 и 83. Для 560 нм молярный коэффициент поглощения экстракта VIV равен 200, a Vv — 670. После экстрагирования из 0,5 и 10 н. соляной кислоты оптические плотности экстрактов в кювете с толщиной слоя 2 см были соответственно 0,61 и 1,61.
Определить концентрацию VIV и Vv в исходном растворе (в молъ\л^, если отношение объемов неорганической фазы к водной в процессе экстракции составляло 1:10.
Угол вращения плоскости поляризации смеси глюкозы ([а] = +55,5°) и фруктозы ([а] = —96°) в трубке длиной 10 см при Л = 546 нм равен —7,95°. Разлагают 10 мл раствора смеси сахаров бор- гидридом калия и определяют после реакции количество непрореагировавшего боргидрида по количеству выделившегося Нг при разложении НС1.
Определить содержание глюкозы и фруктозы в 100 мл раствора, если известно, что из боргидрида
калия, необходимого для разложения 10 л/л раствора, до реакции с сахарами выделилось 240 мл Нг, а после реакции'— 72 мл.
Для экстракционно-фотометрического определения серебра его извлекают диэтилдитиофосфатом, содержащим радиоактивный фосфор 32Р. Комплекс полученного серебра экстрагируют CCU, активность которого измеряют. В холостом опыте активность СС14 была 125 имп!мин. Эталонная проба, содержащая 50 мкг серебра в 50 мл, после экстракции 10 мл CCU показала активность 3820 имп/мин. Из навески исследуемого материала 1,2 г после соответствующей обработки было получено 25 мл раствора, из которого комплекс серебра с диэтилдитиофосфатом был извлечен 10 мл CCU. Активность экстракта оказалась равной 1220 имп!мин.
Определить содержание серебра в минерале (в %).
Для определения коэффициента распределения при экстракции Fe3+ из солянокислотного раствора равным объемом этилового эфира применяли фотоколориметрический и потенциометрический методы. Остаток Fe3+ в солянокислотном растворе разбавили до 100 мл и определяли фотоколориметрически; D оказалась равной 0,300. В органической фазе железо определяли потенциометрически; объем раствора железа после соответствующей обработки был равен 50 мл. Раствор восстановленного железа титровали раствором К2СГ2О7 в кислой среде, титр раствора К2СГ2О7 по железу(П) равен 0,00032. Были получены следующие данные:
УК2Сг2о7> мл....566,57,07,58,08,258,50
Е, мв 435431435438450500545600
уК2Сг2о7’...•8,759,009,259,5010,010,5И
Е, мв 655700728750753756760
Для построения калибровочного графика при фотометрическом определении были использованы следующие значения оптической плотности в зависимо-' сти от концентрации железа:
с, мг] 100 мл . . ,0,20,40,60,8
D 0,210,40 0,590,78
Определить коэффициент распределения трехвалентного железа между водой и этиловым эфиром.
20**. Образец монокристалла селенида кадмия растворили в кислоте и разбавили до 25 мл. Аликвотную часть этого раствора 5 мл обработали для полярографического определения кадмия и разбавили до 10 мл. Полярографический пик соответствовал 3,6 мка. Пик кадмия при концентрации его в растворе 0,1 мг]мл соответствовал 1,9 .ика.
Селен в растворе селенида кадмия определяли фотометрически. Для этого аликвотную часть 2 мл после соответствующей обработки разбавили до 25- мл и оптическая плотность раствора оказалась 0,35. При добавлении к этому раствору 1 мл стандартного раствора с концентрацией селена 0,1 мг/мл оптическая плотность увеличилась до 0,42.
Определить избыточную фазу в монокристалле (в мол.%).
21 **. При анализе монокристалла полупроводникового образца предполагаемого состава CdGeAs2 кадмий и германий определяли полярографически, а мышьяк — фотометрически. Из навески 25 мг после растворения было получено 10 мл раствора. Для полярографического определения кадмия 1 мл раствора был разбавлен раствором-фоном до 10 мл и пик кадмия соответствовал 18,9 ма. После добавления 1 мл стандартного раствора с концентрацией кадмия 1 мг)мл пик соответствовал 38,4 ма. Для определения германия из аликвотной части 2 мл после соответствующей обработки было получено 5 мл раствора; пик германия соответствовал 10,3 ма. При полярографирова- нии стандартного раствора с концентрацией германия 0,2 мг)мл пик соответствовал 11,7 ма. Для фотометрического определения мышьяка 1 мл исходного раствора после соответствующей обработки разбавили до 35 мл; оптическая плотность его оказалась 0,58. После добавления 0,0250 лщ мышьяка она увеличилась до 0,89.
Определить, соответствует ли монокристалл заданному составу? Определить количество и состав избыточной фазы.
Никель из водного раствора объемом 100 мл экстрагируют в виде диметилглиоксимина 10 мл хлороформа и разбавляют экстракт хлороформом до
25 мл. Аликвотные части раствора 5 мл фотометри- руют методом добавок.
Рассчитать содержание никеля в исследуемом растворе (в мкг) с учетом степени экстракции, если известно, что оптические плотности хлороформных экстрактов с добавкой 20 мкг никеля и без нее равны соответственно 0,45 и 0,20. Коэффициент распределения диметплглиоксимина никеля в системе хлороформ— вода равен 410.
Процесс комплексообразования ионов цинка с пиридил-2-азопарадиметиланилином исследуют потенциометрическим методом. Величина константы устойчивости, рассчитанная по опытным данным и экстраполированная к нулевой ионной силе раствора, составляет при 25 и 35° С соответственно 229 и 208.
Рассчитать термодинамические характеристики процесса комплексообразования и написать наиболее вероятное уравнение реакции, если известно, что состав образующегося комплекса отвечает отношению 1:1,
Глава XV
УКАЗАНИЯ К РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ И ОТВЕТЫ
§ 1, УКАЗАНИЯ К РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ
Глава /
23 и 24. По данным первой серии опытов рассчитать ошибку колориметрирования. По данным второй серии опытов рассчитать ошибку колориметрирования и химической обработки и затем отдельно ошибку химической обработки. По данным третьей серии опытов рассчитать общую ошибку определения и затем отдельно ошибку отбора пробы для анализа.
При решении надо сначала графически определить со, а затем вывести уравнение указанного типа.
Между растворимостью газа S и температурой Т существует зависимость
lgS = A + Y
Глава 11
Концентрацию примеси (в атом1см^ рассчитывают по уравнению
П = ^ОСНОВЫ ,6|02. 1021
где х — содержание примеси, вес.%.
См. указание к задаче 20.
Данные о пределах концентраций, для которых применим закон Бугера — Ламберта—Бера,— см. «Справочник химика», т. IV.
Данные о допустимой концентрации As2O3 в воздухе см. — «Справочник химика», дополнит, т.
См. указания к задаче 25.
Глава HI
22. См. указания к задаче 20 гл. IL
Подсчитываем среднее значение показаний фотометра во времени и по нему определяем количество NO2.
См. указания к задаче 25 (гл. II).
36, 37, 38, 42 — Теорию методов расчета см. в книге Булатов М. Н., Кал ин кин И. П. Практическое руководство по фотоколориметрическим и спектрофотометрическим методам анализа, Изд. «Химия», 1968, стр. 177—209.
Данные об инфракрасных спектрах ксилолов см. в книге Кесслер И.; Методы инфракрасных спектроскопии в химическом анализе, Изд. «Мир», 1964, стр. 230.
Рекомендуется воспользоваться таблицей характеристических частот, приведенной в книге На- кинаси К. Инфракрасные спектры и строение органических соединений», Изд. «Мир», 1965.
Глава IV
По данным анализа вычислить формулу соединения и его молекулярный вес. Рассчитать его молярную рефракцию и сравнить ее с возможными вариантами связей в этом соединении и их групповыми рефракциями.
Глава V
По значению концентрации определить по формуле удельное вращение плоскости поляризации, а затем рассчитывать вращение при данной концентрации.
По значению вращения плоскости поляризации при произвольно выбранном значении удельного вращения плоскости поляризации определить концентрацию раствора, а затем пересчитать, учитывая значение удельного вращения при найденной концентрации.
Глава VI
См. указание к задаче 20 гл. II.
См. указание к задаче 30 гл. III.
Глава VII
Построить калибровочный график п— 1g с приняв, что п ~ /отн; отрезки, соответствующие изменению концентрации на один порядок, на обеих осях должны быть одинаковыми.
Состав латуни найти в справочнике для металлургов, а "соответствующие спектральные линии найти по таблицам спектральных линий.
Воспользоваться формулой термического возбуждения
—EJkTNB = ANoe в
где У в — концентрация возбужденных атомов; Уо — общая концентрация нейтральных атомов в источнике света; Ев — энергия возбужденного уровня, эв.
Принять А = 1; к = 8,616-10-5эв/град.
См. книгу Вайнштейн Э., Кахан М. «Справочные таблицы по рентгеновской спектроскопии», Изд. АН СССР, 1953.
Измерить соотношение интенсивности линий ниобия и титана 1№Нт\ по характеристической кривой спектра для исходной пробы и для спектра пробы с добавкой ниобия. Построить график в координатах Aci— /nb/Zti по этим двум точкам с абсциссами Ас = 0 и Ас = 0,2%.
Продолжить график до пересечения с осью абсцисс. Искомая концентрация сх равна абсолютной величине абсциссы точки пересечения.
Воспользоваться формулой
Г п- - ‘°0 ” (° + CSi)МпА Ч-^еЛмп
где а — сумма примесей, не определяемых спектральным путем.
Определить 1g /ан в каждом спектре пробы, усреднить результаты й по 1g /ан определять с.
Воспользоваться формулой для подсчета ошибок айализа по ошибкам отсчета
Ас 2,3 Artс kbn
где к — число делений на порядок концентрации; b — тангенс угла наклона калибровочного графика.
Об изменении калибровочного графика свидетельствует то, что проверочный отсчет отличается от прежнего более чем на 2Хп[УЗ (Ап— среднеквадратичная ошибка измерения величины и). Для проверки построить калибровочные графики при к = = 400 мм (см. указание к задаче 13).
См. пояснение к задаче 17.
Глава VIII
Составить два уравнения по массе осадка и по расходу тока на выделенные смеси металлов.
Глава X
22, 32. Теорию этих определений см. в книге А лес ко век ий В. Б. и др., Изд. «Химия», 1970.
,Глава XI
Составить два уравнения по силе тока до и после добавления фенола.
По графику температурной зависимости привести высоту волны при 45° к высоте волны при 30° и по калибровочному графику определить концентрацию.
Диффузионный характер волны проверить по прямолинейности графика в координатах lg z 'L/ ~ ^.
По полученным данным определить высоту волны при высоте ртутного столба 360 мм и по калибровочному графику рассчитать концентрацию.
31. С методами расчета констант устойчивости комплексов познакомиться по книге Россотти Ф., Россотти X., Определение констант устойчивости и других констант равновесия в растворах, Изд. «Мир», 1965.
Глава XII
Выбрав величины m/е, для которых процент наибольший Для данной составной части, составить систему уравнений, и решив их, определить содер* жание в смеси.
Начертить пики на миллиметровой бумаге и подсчитать их площади.
Глава XIII
Построить график зависимости между концентрациями в логарифмической системе координат и определить константы уравнения.
Глава XIV
По данным рисунка построить график относительного уменьшения интенсивности хемилюминесценции от концентрации флороглюцина и по этому графику определить неизвестную концентрацию, рассчитав для нее относительное уменьшение хемилюминесценции.
См. указание к задаче 20 гл. II.
По массе осадка и вращению плоскости поляризации составить два уравнения, по ним определить концентрации.
21. Рассчитать содержание компонентов в мольных долях и выделив долю, приходящуюся на селенид кадмия, определить избыточную фазу.
ОТВЕТЫ НА ЗАДАЧИ
При решении задач по физико-химическим методам анализа часто приходится пользоваться составлением графиков и калибровочных кривых. От выбранного масштаба и точности проведения кривой зависит результат. При расчетах можно использовать таблицы логарифмов, логарифмические линейки, счетные машины; в зависимости от того, что использовалось для расчета, ответ может меняться. Нормировать составление графиков и применяемые расчетные средства авторы не находят возможным. Поэтому отклонение на 3—5% от приведенных в ответах величин не должно считаться ошибкой. Это отклонение лежит в пределах обычной точности физико-химических измерений в лабораторных условиях.
Глава I
§ 2. Многовариантные задачи
I. 91,2+1,4. И. 42,0 + 2. III. 8,81!л. IV. 987±3. V. 19,5±0,6. VI. 0,049. VII. 171±2э. VIII. 11 ,4±i:I.
I. x-lg± II.III. Ig^-g.
IV. у-te». V. + -lg9- VI. lg*-y. VII. -г-. VIII. х^-уЧ
Igjc У
I. с = 55,6 ± 0,2%. II. с = 0,055 ± 0,003%. III. с = (3±1) 10~5%. IV. с=15,2±0,1%. V. с = = 115,1 + 0,2 мг. VI. с = 9,66±0,03%. Vil. N = = 0,034±0,0001. VIII. с = 2,63±0,02%.
Задачи
(31,1 ±0,1) %.
I аналитик: случайная ошибка ±0,06%, систематическая ошибка +0,01%, два измерения — грубые ошибки по критерию 3SX.
II аналитик: случайная ошибка ±0,02%, систематическая ошибка +0,09%, четыре измерения—■ грубые ошибки по критерию 3SX.
I аналитик: Sx = 6,4, четыре грубые ошибки, систематическая отрицательная ошибка.
II аналитик: Sx = 7,0, три грубые ошибки.
III аналитик: Sx = 2,9, две грубые ошибки.
S.,. = 1,5 мкг. При малых концентрациях систематическая отрицательная ошибка, а при больших — положительная.
83,88 ма.
Vi = 12,67 мл, V2 = 18,68 мл.
М = 87,8 ± 0,7. Наибольшая ошибка за счет измерения температуры.
2,67.
(3,560 + 0,006)10+ Наибольшая ошибка за счет измерения объема пипеткой и бюреткой.
А = -14 + 3,7 В.
И. (1,151о°:о8)1О"3.
Система координат —— \]t.
ccu = 11,48 ± 0,01 %'. Систематическая ошибка —0,10%.
cMgC1= (0,0106 + 0,0001) г/лм. Все серии определений по Q-критерию сопоставимы.
7 = 7,88° С, /2 = 18,22° С.
0,121 ±0,01.
lg С = -0,966 ± 0,675 1g А.
R = 26,19 ± 0,03. Ошибка всех измерений примерно одинакова.
1g т] = -0,235 + 125 1/7, Т = 423° С.
£.1.68
-+— = 5,4- 10~Л
Об
Системы координат lg 1g 100 у — lg sin х,
10sг1g х.
sinxIgy ь
Соединение.CuSO4-3H2O.
I аналитик: ea = 0,0007; II аналитик: ea — 0,0004;
III аналитик: ga = 0,0021.
cni = 2,50 ± 0,20%. Отбор пробы, e = 0,03; обработка пробы, e = 0,14; определение, e —0,01.
Отбор пробы, е = 0,01; обработка пробы, е = 0,08; определение, 8 = 0,06.
czn = 3,50 ± 0,06. В определениях очень много (до 60%) грубых ошибок.
г = 0,50 + 6 • 10~3 t; t = 225° С.
100,06 мл.
со = 2,32%; с0 — ст = —0,79+1,57 1gт, т = = 80 At ин.
1g Р = -3,525 +" \№iT, t = 308° C.
AX = 2(Ar + Aa + Ab)-
ЗАДАНИЯ ДЛЯ ПРОГРАММИРОВАННОГООПРОСА
в. 2. б. 3. б. 4. г. 5. а. 6. а. 7. г. 8. а.
9. г. 10. б.
Глава Г!
§ 2. Многовариантные задачи
I. 0,016. II. 0,128. III. 8 • 10~4. IV. 0,120.
V. 0,28. VI. 0,465. VII. 0,75. VIII. 0,22.
1.10,75. II. 0,195. III. 112. IV. 136. V. 10,7.
VI. 0,54. VII. 0,33. VIII. 84,7.
I. 4,4. II. 1,46. III. 405. IV. 5,15. V. 18,U VI. 27,8. VII. 8,25 • 10-4. VIII. 40.
Задачи
35% первоначальной.
0,37%.
33,3%.
0,025%.
14,05%.
2950 мг/л.
22,5 мг!л.
1,12%.
1,29%.
0,29%.
8,40%.
176 мг/л.
3,75 см.
18,6%’.
0,321 М.
39,2 кг NiSO4-6H2O.
4,99%.
39 мг[л, ошибка без учета поправок 7%’.
с = 2,4±0,1, наибольшая ошибка за счет навески для приготовления стандартов.
1,17 • 1018 атом/см3.
Концентрация может быть измерена от 0,24 до 490 мг[мл.
Навеска образца 26,6 мг.
2,22-10"2 %.
0,445%.
с = 4. мг/м3, выше допустимой в 13 раз.
6,06-10-2%.
0,64%.
с = (0,67 ± 0,03) % Р, основная ошибка измерения за счет определения содержания Р в стандартном образце и измерения толщин слоев.
с - 562 мг/мл, выше допустимой в 11 раз.
Задания для программированногоопроса
2. г. 3. в. 4. с. 5. в. 6. 6. 7. в. 8. а. 10. в.
Глава III
Многовариантиые задачи
I. 0,58. II. 1,1. III. 14,85. IV. 5,12-IO'3. V. 5,66. VI. 0,366. VII. 3,16. VIII. 1,48.
I. 6,25-10-2. II. 6,74-10-2. III. 6,25. IV. 32,5.
V. 5,98. VI. 15,73. VII. 840. VIII. 62,4.
I. 2,13. II. 2,27-10’4. III. 1,32. IV. 1,07-Ю4. V. 0,5. VI. 0,121. VII. 0,208. VIII. 1,18 • 1Q-2.
Задачи
0,335.
0,0275%.
5,84 яг!л.
2,04%.
1,46%.
4650.
(6,6 ±0,8) %.
0,44%.
1,29%.
0,118%.
0,186 мг/ял.
0,006 г-же!л.
0,3%.
(2,87 ± 0,08) %;
12,3 г/м\
7,6.10-2%.
CN1 = 0,10%, есо = 0,85%.
0,23%.
6,0 яг.
f ^1.
0,207 яг.
1,17 ■ 1020 атом! с я3.
14%'.
0,42 я кг [мл.
0,236 яг.
1,96 • 10~5 яг!ял.
YL 1,04- 105.
А —94,6%, В — 99,0%.
К2СГ2О7 — 3,02 г, CuSO4—1,21 г, ошибка без учета поправок для К2СГ2О7— 2%, для CuSO4 — 53%.
121 кг.
Bi — 4,33- Ю" г, РЬ —7,86- IO-3 г.
cMn = W^z^TD^ . j 0-4
с = 0,03 мг/м\ допустимая норма 0,3 лг/л3.
с Си = 3,01 • 10'5 Л1, ссо = 1,97-10-5 М, cN1 = = 1,02-Ю-з М.
1,6Ы0-8М.
7,06 - 10-7.
/? : Со = 3 : 1.
ПАР : РЬ = 1:1.
Определяется ортоксилол с =1,9-10-® г/мл, D = 1,86- 10с.
Концентрации 2,3-ДМГ — 0,302 М, 2,5-ДМГ — 0,628 М, 2,3,4-ТМП — 0,206 М.
Колебания 686 слгх, 750 слгх, 3100 слгх соответствуют группе =С—Н, 2260 см-1 — группе —N = C = O, 1510 см-х, 1600 с.м--^^С-.
Л = 6,37 • 10-12.
Глава IV
Миоговариаитиые задачи
I. 25,20. II. 19,05. III. 31,92. IV. 12,93, V. 23,81. VI. 26,04. VII. 17,42. VIII. 32,36.
I. 1,3449. II. 50°04'. III. 1,8053. IV. 62°39'.
V. 1,6532. VI. 1,5721. VII. 1,3369. VIII. 6О676',
§ 3. Задачи
Ld = 15,5%.
Cl = 51 %; с2 = 93%.
Ct = 9,6%, с2 = 23,2%.
6,9- 10-3 г!мл.
1,415.
53,5.
12,9%.
3,97 г(м.
16,2.
1,744.
1,246 и.
24,8 объеми. %.
R = 43,6, соответствует структура
Н3С—СН2—С = С—СН2—СН = СН—СН2—
—СН2—СН2, где R = 46,6.
14,5.
0,32%.
Н Н
СН3-О-С=С=С-О-СН3.
7,952 л.
Задания для программированногоопроса
Задачи
131,2°.
14,60°.
0,048°.
«589 = 52° 1', «486 = 80°, «434 = 104°,
0,60 г/100 мл.
0,67 г/100 мл.
С1 = 18,0%, с2 = 27,2%.
0,716 М.
66,5 ± 08°.
1,52 г/100 мл.
^ = 3,85°, р2 = 3,97°, 0з = 3,83°.
59,5%.
(3,39 ± 0,08) %.
37,1%'.
90%.
Сек = 0,51, с8р = 11,5%.
_ * -64054а 0334— 3,180546^
' спэф [, сЭф0>05z
Прогидролизовано 16%' сахарозы.
сс = 43,6 мг/мл, ст = 12,5 мг[мл.
Глава VI
Задачи
(35,3 ± 0,7) мг[мл.
0,546%.
10,8 г[м®.
53,1%.
1,45-10"2 %’.
11,0 мкг]мл
l,3.1O-2°/o’.
1,25%.
1,26-10" мцмл.
8,7- 10" г[мл.
0,013%;
7,4 • 10-5%, квалификация «ч».
5,65- 1016 атом^см.
30 г(м\
0,017 кг/т.
1°4= 0,260 • с • 10-7, с = 2,92Х
v /
X Ю-7 г-ион[л.
7,8 мг/л.
129,2 кг.
Задания для программированногоопроса
Задачи
Линейная дисперсия увеличится в 2,25 раза.
200—320 нм.
66 спектрограмм.
На 60 мм.
Время освещения увеличить в 10 раз при коэффициенте р = 1.
Уменьшить площадь в 10 раз или снизить напряжение до 800 в.
I. Сталь углеродистая. II. Сталь ШХ6.
I проба: смп = 1,52 ± 0,16%, csi = 5 ± 0,015%, смо = 0,25 ± 0,02, с& = 0,25 ± 0,025%, См = = 0,38 ± 0,04%.
В период 0—3 ч с = 0,086 мг)л, в период 3—6 ч с = 0,064 мг]л, в период 6—9 ч с = 0,138 мг]л.
I образец: смп = 1,18 ± 0,07%, ссг = 1,24 ± ± 0,07%.
В неоне с = 0,0024 ± 0,0003%.
I проба: с = 17,7 мг[л ± 25.
смп = 0,050%; CMg = 0,39%; Сса = 2,98%.
Для ИСП-30 /%ф = 0,012.
„ 17. Повлияет на график, построенный по линиям CuKaj 2 И NiKa, 2.
19.'0,35%.
0,13%.
80,5%.
I проба: сре = 9,1 ± 0,73%, czn = 5,9 ± 0,44%.
I раствор: с = 7,25 ± 0,58 мкг!мл.
2,7-10"4%.
(5,17 ± 0,54) 10"3i%.
Начиная с одиннадцатого замера.
I образец: с = (0,99 ± 0,04) 10'2%.
ерь = 1,69% ± 2о, CFe = 0,43% ± 2о.
±0,4%’.
Латунь оловянистая.
Неизвестная линия свинца L^ (во II порядке) 980,24Х.
§ 4. Задания для программированногоопроса
а. 2. а. 3. б. 4. в. 5. б. 6. г. 7. б. 8. а 9. г. 10. г.
Глава VIII
Многовариантные задачи
I. 0,3283. II. 1,572. III. 46,42. IV. 3,24. V. 2,39. VI. 45. VII. 0,343. VIII. 2.116.
I. 0,0872 г. II. 88,2 мг. III, 0,0499 г. IV, 80,77 мг. V. 1,5 г. VI. 1,02 г. VII, 0,223 н. VIII. 0,014 и.
I. 1,22. II. 0,93. III. 34,8. IV. 133,3. V. 69. VI. 32,5. VII. 40,2. VIII. 76.
Задачи
т = 2 мин 16 сек, V = 60 мл.
g = 83,08 мг, металл —гадолиний.
Сси = Ю,3%, сръ = 33,5%.
т = 18 мин 30 сек.
cZn0 = 26,59%’.
т = 11 ч 15 мин, g = 596 г.
1,89-10-“ г.
1,51 • 10-4 г(мл.
4,5 а.
/1 = 0,332 г/(а-ч), металл — алюминий.
0,78%.
ЗОб-лм.
Остаточная концентрация 5-10~5 М.
(3,65 ± 0,08) 10'3 г-же?л.
23 мин 24 сек.
2,67-10-2 г-экв/л.
4 электрона.
2,94%.
god = 0,362 г, gZn = 0,043 г.
2,64-10-2%.
Задания для программированногоопроса
б. 2. а. 3. а. 4. г. 5. в. 6. в. 7. б. 8. а 9. в. 10. а.
Глава IX
§ 2. Многовариантные задачи
I. 5,30. II. 1,55-ЮЛ 318. III. 0,0532. IV. 413. V. 0,048. VI. 1,8. VII. 1,59. VIII. 1,61.
I. 1,4-ЮЛ II. 1,2-10-10. III. 4,7.10-8. IV. 4,2Х ХЮ-9. V. 7,4.10-11. VI. 8,5-Ю-3. VII. 6.5.10Л VIII. 9,6-ЮЛ
Задачи
0,0106 олг1 • см~х. 106 ом*1 • см2 • г-эквл.
1,59-10-2 а
231,3 ом.
0,059 г-экв;л.
0,504 г-экв$л.
0,13 г-экв[л.
снс1“^^ г‘л* ссн,соон~2,22 г(л.
• 8. 0,36 ± 0,02 ом*!-см*х, 138 ± 8 см*1-см2-г-экв*1.
63,9 ом*1 ■см2-г-экв*х.
1,7-ЮЛ
1,17-ЮЛ
lgx.104 = 1,94 + 0,705 lg с, cx = 0,39 M.
2860 ом-1-см-1, 2,35 г-экв[л.
Vkoh = 6 мл, Vnh.oh = 8,4 мл.
1,88-ЮЛ
102,1 ом'1 -см^г-экв-1.
5,1 • Ю"8, ошибка измерения % пе сказывается на определении К.
Р = 1,5-Ю*5 М.
(0,0735 ± 0,0007) н.
Отношение в точке эквивалентности 1 :2, реакция 2KBrF< + (BrF2)2SnF6 -♦ K2SnF6 + 4ВгРз.
Отношение морской воды к речной 1:2,4; х = = 1,0 • Ю-2 ом-1 • см-1.
Отношение в точках эквивалентности 1 : 1 и 1 :2
475 кг.
Есть примесь.
0,484 объемн. %'.
Глава X
Многовариантные задачи
I. +0,308. II. —0,4462. III. —0,4795. IV. —1,900. V. +0,334. VI. —0,435. VII. —0,772. VIII. —0,504.
I. 4,78. II. 4,44. III. 4,62. IV. 9,15. V. 3,75. VI. 4,68. VII. 4,01. VIII. 2,95.
I. —0,09, II. —0,297. III. —0,405. IV. —0,2608. V. 1,330. VI. 1.475. VII. 0,447.
VIII. 1,21.
Задачи
—0,447 в.
—1,674 в, Е2 = 1,9145 в.
0,0367 в.
3,3.
0,4439 в.
0,5026 в.
1,12 - IO-2 М.
0,0495 в.
Ev = 0,1904 в, Е2 = 0,1107 в.
Ei = 0,37 в, £2 = 0,274 в, £3 = 0,823 в. £4 = = 0,550 в, £3 = 0,344 в, £6 = 1,213 в.
£i = 1,387 в, £2 = 1,250 в (не разделяются), £з = 0,383 в, £4 = 0,583 в (разделяются).
6,05, 5,70, 9,97 и 14,97 мл.
225 мкг(л.
0,109 в.
1,1628 в.
2,03.
0,22 см3
39,8 мл.
5,26-10-5 н.
1,08-IO-2 н.
С Ад — 2,63 • 10 7 г-ион/л, VcI = 0,68 см3.
7,70%.
5,2-10"17.
1,15-Ю-10.
Ev = 1,420 в, £2 = 1,510 в, £3 = 0,98 в.
0,0448 в.
^экв = 6,12 мл, с = 3,9 мг/л.
CNaOH = 1,94 • 10-3 г-экв/л, с^со, = 4,5 X X Ю~1а г-экв!л.
0,0004 н.
6,1%.
9,4 г.
217 мв.
К= 1,8-10-5, а = 1,3%.
§ 4. Программированный опрос
. б. 2. а. 3. г. 4. в. 5. в. 6. в. 7. г. 8. г 9. г. 10. г.
Глава XI
2. Многовариантные задачи
I. 6,00. п. 74,7. III. 5,57. IV. 5,75. V. 0,978. VI. 285,3. VII. 2.53. VIII. 0,656.
I. 0,236. II. 0,121. III. 0,119. IV. 0,166. V. 0,073. VI. 0,045. VII. 0,016. VIII. 0,0146.
I. 0,0247. II. 0,0021. III. 0,032. IV. 0,0056.
V. 1,7 • ЮЛ VI. 0,015. VII. 6 • ЮЛ VIII. 8 • ЮЛ
I. 3800; 3250. II. 1520; 5530; III. 380; 6670; IV. 152, 6898. V. 76, 6974. VI. 15,2; 7034,8; VII. 7,6; 7042,4; VIII. 3,8; 7046,2.
I. 1/5. II. 1/750. III. 1/1. IV. 1/100. V. 1/25. VI. 1/1000. VII. 1/5000. VIII. 1/25.
§ 3. Задачи
2,03.
0,0015 М.
12,5 мка.
0,20%.
32,6 мг[л.
5,6- IO-5 М.
7-10-2%.
d = 0,0224 г, с2 = 0,0121 г, сг = 0,0290 г.
3,75-10-4 %'.
Без примесей Е = —1,80 в, в присутствии Zn Е = —0,35 в или —1,0 в.
2,5-10-4%.
2,5-10-5%.
Е^ = —0,585 в, п = 2.
К = 1,92.
D = 3,6-10'5 смг* сект', i = 55,9 мка.
0,078%;
0,022%.
cSb = 23,4%, cSn = 0,12%’, сщ = 18,7%, cCd = = 3,25%.
Температурный коэффициент 2 мм/град, с = = 4,7 ммоль/л.
1,14 ммоль/л.
0,0083%.
Состав соединения CdIn8SnSbl0.
с = 0,42 ммоль(л, п = 2.
сддма = 0,973 ммоль/л, сдал = 3,26 ммоль/л.
с = 0,145 ммоль)л.
D = (2,1 ± 0,2)10-6.
0,16 мг/мл.
К =—7,9 • 10-7, координационное число 4.
K[cuPy,i = 3,55 - 10 6, К[СиРу!) = 3' 10 7, координационное число 4.
Задания для программированногоопроса
б. 2. а. 3. а. 4. г. 5. в. 6. б. 7. в. 8. а. 9. в. 10. а.
Глава XII
§ 2. Задачи
1' ^СаСгО, ~ ^® % ’CMgC,O4 ^ ^ * % ’cHzO"20%,
CSiO, = 3% .
1 CCaSO4.2HjO ~ 24,85 %, CCaCO3.MgCOs ~ 11 >^0 % , ССаСО, = 37,15%.
сн = 0,89%, Со = 51,58%, cMg = 2,18%, с = = 9,49%, cFe = 7,60%, сСа = 22,55%, csi = 5,68%.
Гигроскопической воды 5%, кристаллизационной 40,95%, химически связанной 3,41%, формула соединения MgNH4PO4 • 6Н2О.
5' ССа(С1О«), ” *7,4 % ’ ССаОС1, ” *2,9% , ССа(ОН), = =-40,0%, ссасо2~7,9%, cSiOi = 29,8%, сН!0=12%,
11%.
8-CHV2, 13-СН, 14 —СН2, 15 - СН3, 16-СН4, 28-СО, 44 — СО2.
59±2.
1,96%.
2,38- 10'3%.
*2- сСаСО,= 14,1%, CCaSOi = 4,l%.
1,26- 10-5%.
0,108%.
40 мг.
75—80° С — удаление гигроскопической воды, 130° С — удаление трех молекул воды, 440— 460° С — разложение СаСг2О7 —► СаО Ч 2СгО3, 1070° С — частичное разложение 2СгО3 —»Сг2О3 Ч 30.
La2(CO3)3 • 8Н2О -*La2(CO3)3 Ч 8Н2О, Ьа2(СО3)з—* La2O3 • СО2 Ч 2СО2, La2O3*COj—* —♦ La2O3 Ч" СО2.
осасо, = (2,5 ±0,7) %.
14—СН2, 28—СО, 42—СН3СООС5Н7, 44— —СО2, 57,5—С5Н„СОО, 59—СН3СОО, 70- —С5Н10, 71—С5Н11.
39—С6Н5,50—С6Н2—С = СН2,51—С6Н3—
—СН—СН2,77—СбН3, 78—СбНе, ЮЗ—
—С6Н5—СН—С, 104-СвН5-СН-СН.
с0 = З.Ю"5%,cFe+= 3,5 • 10"4%, cCd+=”
= 2 • Ю"4%.
По площадям с = 6,1 • 10'6%, по высоте с — = 4,8 -10-6%.
44,5%.
0,11%.
9,95-10-10.
10 л?г.
12,2 мг.
0,166 М.
CHg = 3,6 мг, czn =1,21 мг.
2,1 - ЮЛ
Р = 3,98-ЮЛ ПР =1,6-IO-5.
После первой перегонки cAs = 4,27 • 10-2%‘, после второй перегонки—1,52-10“2%, после перегонки с медью — 2,33 • 10”3% •
Д' = 603, с = 1,83- Ю~2 мкг.
Задания для программированногоопроса
б. 2. г. 3. в. 4. б. 5. а. 6. в. 7. в. 8. г.
г. 10. в.
Глава XIII
§ 2. Задачи
80%.
73,8%.
Dp = 0,06, D3 = 0,59.
Рьа = 2,4 мл, Ртн = 3,6 мл, Vgm = 3,2 мл.
0,62 мг-экв)г.
0,323 г.
0,47 мг-экв/л, ПДОЕ = 0,801 мг-экв/г.
16,0%.
I — 18,2 мкг, 11 — 72 мкг, III — 20 мкг.
3,58%.
се’Лсв = 0,48, с = 0,067 М.
2,13-Ю-5%.
1,25 -10-2 М.
90%.
99,4%.
(3,7 ±0,4) %.
0,034%, 0,049%, 0,014%.
0,83%.
I образец — со = 8,9• 10-6%, сн = 3,5• 10'6%, CN= ЫО-5%.
После дожигания cn = 1 • Ю-5 %, со = 7,1 X
X Ю-6%
II образец — с = 5 • IO-6, cH = 2,6-10'6, cn = = 7,7-ЮЛ
После дожигания cn = 7,7.10~6, со = 3,7.1О-6.
18,0 мкг/кг.
§ 3. Задания для программированногоопроса
б. 2. г. 3. г. 4. в. 5. в. 6. в. 7. в. 8. г.
9. б. 10. в.
Глава XIV
§ 2. Задачи
1,60- 10-6 г.
0,225 мкг.
4,6-10”5 мкг(мл.
0,111 М.
27,0 л<кг/100 мл.
1,35 мкг(мл.
8,1 • 10~3%.
9,95.10-2%.
1,45 • 1018 атом!см?.
435 г.
Гнач = 8,82-IO"2 ом-1, ГКон = 3,82-IO'2 омЛ
gM — 8,27 г, gs = 4,28 г.
Ci = 1,98 ммоль!л, с2 = 3,01 ммоль!л.
coiv= 1’2 1 Ю""3 моль!л, Соу = 4,35- 10-4лол&/л.
Содержание глюкозы 0,33 г/100 мл, фруктозы — 1,32 г/100 мл.
1,23-10"3 %.
16,1.
CdSe • Cd0,04-
CdGeAs2 • (CdAs)o,25■
81,95 мкг.
Н° = —1,75 ккал!моль.
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
обитая литература по физико-химическимметодам анализа
Ляликов Ю. С., Физико-химические методы анализа, Изд. «Химия», 1964.
Крешков А. П., Основы аналитической химии, т. III, Изд. «Химия», 1971.
Ю и и г Г. В., Инструментальные методы химического анализа, Госатомиздат, 1963.
А лесковский В. Б. и др., Физико-химические методы анализа, Изд. «Химия», 1964,
Барковский В. Ф. и др., Практикум по физико-химическим методам анализа, Изд. «Высшая школа», 1963.
Сб. «Физические методы анализа следов элементов», Изд. «Мнр^, 1967.
Б а б к о А. К. и др., Физико-химические методы анализа, Изд. «Высшая школа», 1968.
Дополнительная литература к гл. /
Доерфель К., Статистика в аналитической химии, Изд. «Мир», 1969.
Зайдель А. Н., Элементарная оценка ошибок измерения, Изд. «Наука», 1968.
Щиглов Б. М., Математическая обработка результатов наблюдения, Изд. «Наука», 1969.
Спиридонов В. П., Лопатин А. А., Математическая обработка физико-химических данных, Изд. МГУ, 1970.
Дополнительная литература к гл. III и IV
Булатов М. И., Кал инк ин И. П., Практическое руководство по фотоколориметрическнм и спектрофотометрическим методам анализа, Изд. «ХиМия», 1968.
Бабко А. К., Пилипенко А. Т., Фотометрический метод анализа, Изд. «Химия», 1968.
Сен дэл Е. Б., Колориметрические методы определения следов металлов, Изд. «Мир», 1964.
Кесслер И., Методы инфракрасной спектроскопии в химическом анализе, Изд. «Мир», 1964.
Дополнительная литература к гл. V
Иоффе Б. В., Рефрактометрические методы химии, «Госхим- издат», 1960.
Дополнительная литература к гл. VI
Божевольнов Е. А., Люминесцентный анализ неорганических веществ, Изд. «Химия», 1966.
Щербов Д. И., Флуориметрия в химическом анализе минерального сырья, Изд. «Недра», 1965.
3. Столяров К. П., Химический анализ в ультрафиолетовых лучах, Изд. «Химия», 1965.
Дополнительная литература к гл. VII
Кустанович И. М., Спектральный анализ, Изд. «Высшая школа», 1962.
Ломоносова Л. С., Фальков а О. Б., Спектральный анализ, «Металлургиздат», 1958.
Дополнительная литература к гл. VIII
Зозуля А. И., Кулонометрический метод анализа, Изд. «Химия», 1968.
Дополнительная литература к гл. IX
Лопатин Б. А., Кондуктометрия, Изд. СО АН СССР, Новосибирск, 1964.
Заринский В. А., Ермаков В. И., Высокочастотный химический анализ, Изд. «Наука», 1970.
Дополнительная литература к гл. X
Бейтс Р., Определение pH, Изд. «Химия», 1968.
Дополнительная литература к гл. XI
Гейровский Я., Кута Я., Основы полярографии, Изд. «Мир», 1965.
Крюкова Т. А., Синякова С. И., Арефьева Т. В., Полярографический анализ, «Госхимиздат», 1959.
Сонгина О. А., Амперометрическое титрование, Изд. «Химия», 1967.
Дополнительная литература к ел. XII
Нефедов В. Д. и др., Радиоактивные изотопы в химических исследованиях, Изд. «Химия», 1965.
Лаврухина А. К. и др., Радиохимический анализ, Изд. АН СССР, 1963.
Заборенко К. Б. и др., Метод радиоактивных индикаторов в хиции, Изд. «Высшая школа», 1964,
Верг Л, Г., Введение в термографию, Изд. «Наука», 1970.
Б е й н о н Дж., Масс-спектрометрия и ее применение в органической химии, Изд. «Мир», 1964.
Дополнительная литература к гл. XIII
Треймийон Б., Разделение на ионообменных смолах, Изд. «Мир», 1967.
Гольберт К. А., Вигдергауз М. С., Курс газовой хроматографии, Изд. «Химия», 1967.
Стары И., Экстракция хелатов, Изд. «Мир», 1966.
Золотов Ю. А., Экстракция внутрикомплексных соединений, Изд. «Наука», 1968.
Дополнительная литература к гл. XIV
1. Яцимирский К. Б., Кинетические методы анализа, Изд. «Химия», 1967,
Юрий Сергеевич Ляликов,Михаил Ильич Булатов,Валерий Иванович Бодю,Светлана Витольдовна Крачдн
ЗАДАЧНИК ПО ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИМ
МЕТОДАМ АНАЛИЗА
Издательство «Химия», Москва, 1972 г,272 с.УДК 543.4/5 (076.1)
Редактор В. Л. Абрамова
Техн, редактор В. В. КоганКорректоры: Г. Е. Потапова,Р. А. Вилко мир с" к а я
Т-01337. Подписано к печати 9/П 1972 г. Формат бумаги 84Х1087в, Печ. л. 8,5, Усл. печ. л. 14,28. Уч,- изд. л. 13,54. Заказ № 1345. Цена 47 Коп. Тираж 28000 экз. Бумага тип. № 2. Темплан 1971 г. № 13.
Ордена Трудового Красного ЗнамениЛенинградская типография № 2 имени Евгении СоколовойГлавполиграфпрома Комитета по печати при СоветеМинистров СССР, Измайловский проспект, 29, *
стоянием между ними 0,75 см равно 46,8 ом.
12. На рисунке приведен калибровочный график
для определения кальция по интенсивности у-излуче-
ния при 3,1 Мэе, Образец соли, содержащей карбонат
8. В каком случае при радиометрическом титро
вании Си и Zn ферроцианидом калия можно полу
чить график титрования, приведенный на рисунке,
если nPcu,[Fe(CN)6l < nPZn2[Fe(CNW-
а. При использовании радиоактивного Zn*.
1. I. 0,882. II. 0,28. III. —104°. IV. 1,57°, V. 1,32.
1. б. 2. а. 3. в. 4. г. 5. в. 6. г. 7. в. 8. г
5. I. 18,98. II. 21,15. III. 345,86. IV. 7,54. V. 641,102. VI. 5,51. VII. 402,344.
6. I. 0,0165; 0,0165. II. 0,0165; 0,033. III. 0,2; 0,2. IV. 0,039; 0,019. V. 0,26; 0,20. VI. 0,125; 0,09. VII. 0,078; 0,078. VIII. 0,13; 0,13.
7. I. 0,32. II. 0,28. III. 0,26. IV. 0,56. V. 0,53. VI. 0,41. VII. 0,50. VIII. 0,38.
ЗАДАЧНИКпо
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИМ
МЕТОДАМ АНАЛИЗА
Допущено Министерствомвысшего и среднегоспециального образования СССРв качестве учебного пособиядля студентов высших учебных заведений
ИЗДАТЕЛЬСТВО «ХИМИЯ»
МОСКВА 1972
УДК 543.4/.5(076.1)
315
Задачник по физико-химическим методам анализа. Изд. «Химия», 1972, стр. 268.
Книга содержит задачи и примеры по всем основным методам физико-химического анализа (колориметрическому, потенциометрическому, спектроскопическому я др.) и методам физико-химического разделения (хроматографического, экстракционного и др.).
В каждой главе даны задачи и упражнения трех типов.
Задачник предназначается для студентов высших учебных заведений и может быть полезен для студентов химико-технологических техникумов.
Книга содержит 81 рисунок, 44 таблицы, 38 библиографических ссылок.
Ю. С. Ляликов, М. И. Булатов, В. И. Бодю, С. В. Крачун
2-5-5
71-13
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие 6
Глава I. Математическая обработка результатов анализа 9
Примерырешениязадач11
Многовариантпыезадачи 19
Задачи22
Заданиядля программированного опроса 32
Глава II. Колориметрические методы анализа 35
Примерырешениязадач35
Многовариантныезадачи37
Задачи40<
Задания для программированного on-I
роса48
Глава III. Фотометрические методы анализа 52
Примеры решениязадач52|
Многовариантные задачи 58’
Задачи62
Глава IV. Рефрактометрический метод анализа 76
Примеры решениязадач ...... 76
Многовариантные задачи78j
Задачи80
Задания для программированного опро-1
са по фотометрии и рефрактометрии . 84
анализа 87анализа 87Глава V. Поляриметрический метод
анализа 87
анализа 87
Примеры решения задач......87
Многовариантные задачи88
Задачи89
Глава VI. Другие оптические методы аиализа 93
Задачи93
Задания для программированногоопро
са по полярометрическому, нефелометрическому и люминесцентному методам анализа ,. . . 99
Задания по оптическим методам анализа для машинного программированного обучения 102
Глава VII. Спектральные методы анализа . ,110
Примеры решения задач. . . .. .НО
Многовариантные задачи113
Задачи . . ;116
Задания для программированногоопроса 132
Глава VIII. Электролиз и кулонометрический метод аиализа137
Примеры решения задач......137
Многовариантные задачи138
Задачи . '140
Задания для программированногоопроса 143
Глава IX. Кондуктометрический метод- анализа 146
Примеры решения задач146
Многовариантные задачи147
Задачи147
Глава X. Потенциометрические методы анализа 157
Примеры решения задач ...... 157
Многовариантные задачи161
Задачи 1'63
Задания для программированного опроса 170
Глава XI. Полярографические методы анализа 174
Примеры решения задач ...... 174
Многовариантные задачи178
Задачи179
Задания для программированного опроса 189
Задания по электрохимическим методам анализа для машинного программированного обучения . ........ 192
Глава XII. Другие методы аиализа . ... 198
Примеры решения задач 198
Задачи .201
Задания для программированного опроса 212
Глава XIII. физико-химические методы разделения 216
Примеры решения задач ...... 216
Задачи.219
Задания для программированного опроса 227
Глава XIV. Кинетические методы анализа и комбинированные задачи . . . 231
Примерырешениязадач.231
Задачи 234
Глава XV. Указания к решению задач и ответы244
Указаниякрешению задач . . . .. 244
Ответы на задачи .. 248
Рекомендуемая литература . . 269