Контрольная работа по "Аналитическая химия"

1(№6)Что такое специфическая и неспецифическая реакция? 

     Для аналитических реакций важнейшим  требованием является специфичность.Эти два определения можно вывести из определения специфичности реакции:чем меньшее количество ионов вступает в реакцию с данным реактивом, тем более специфична данная реакция.

     Специфической называют такую реакцию, в ходе проведения которой возможно обнаружить открываемый ион, вступивший в реакцию с данным реактивом, в смеси с другими ионами, не вступившими в реакцию с данным реактивом. Примеры специфических реакций: 

NH₄⁺ + OH^- --> NH³ + H²O

Ti(SO4)2 + H2O2 --> [TiO2(SO4)2]2- + 2H+ (появление оранжево-желтой  окраски)

      Неспецифической реакцией называют такую реакцию, при которой открываемый ион, вступивший в реакцию с данным реактивом, обнаруживается в смеси с несколькими ионами, которые дают такой же эффект, при вступлении в реакцию с данным реактивом и из-за этого необходимо прибегать к отделению ионов друг от друга.

      Из  всего выше написанного можно  сделать вывод ,что в аналитической химии чаще приходиться иметь дело с реакциями, которые дают одинаковый или сходный эффект с несколькими ионами. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2(№16)Перечислите условия осаждения кристаллических и аморфных веществ.

1)Условия осаждения кристаллических веществ

     Для аналитических целей лучше работать с крупнокристаллическими осадками. Такие осадки легко отфильтровываются. Кроме того, они меньше адсорбируют  посторонние вещества. Мелкие осадки способны проходить через поры фильтра, что ведёт к потере осадка и искажает результаты анализа

     Более крупные кристаллы образуются в  таком растворе, который содержит меньшее количество зародышевых  кристаллов. Более крупные кристаллы  образуются в растворе, который содержит меньшее количество зародышевых  кристаллов, для этого необходимо использовать разбавленные растворы и  при этом осадитель добавлять  очень медленно, а в начальной  стадии только по каплям. Также росту  образовавшихся зародышевых кристаллов способствует перемешивание раствора, т.к. в местах перемешивания не успевают возникнуть новые зародышевые кристаллы.

     Для уменьшения степени перенасыщения раствора нужно повысить растворимость осадка. Для осаждение проводят при нагревании из горячих растворов. Повышение температуры способствует быстрому растворению мелких кристаллов, и за счёт этого увеличению крупных кристаллов. Кроме того используют и др.фактор повышения растворимости, а именно, понижение рН раствора, т.е. увеличение кислотности среды. Для достижения возможно большей полноты осаждения в конце операции повышенную растворимость вновь повышают, добавляя избыток осадителя и регулируя кислотность.

     Несмотря  на указанные меры, часть осадка выпадет в виде мелких кристаллов, способных проходить через поры фильтра. Но если увеличить время  выдержки осадка, то при этом он претерпит  изменения, в ходе которого мелкие растворяться за счёт чего увеличиваются более  крупные. Созреванию способствует повышенная температура и перемешивание  раствора.

Придерживаясь этих условий, можно получить осадки, которые  хорошо отфильтровываются, и дают возможность  избежать потери вещества за счёт повышенной растворимости. 

2)Условия осаждения аморфных веществ

     Аморфные  осадки возникают за счёт слипания коллоидных частиц в крупные агрегаты, а последние оседают в растворе в виде хлопьев. Поэтому важно  предотвратить пептизацию и вызвать  каогуляцию. Для этого осаждение  ведут в присутствии соотв. Электролита-коагулятора. Эту роль часто выполняют различные  соли аммония и кислоты. Коагуляции способствует также повышение температуры раствора, при этом уменьшается адсорбация ионов, которые придают частицам эл.заряд. Именно за счёт этого заряда и за счёт гидратной оболочки коллоидные частицы удерживаются во взвешенном состоянии и не выпадают в осадок. Учитывая это, осаждение ведут из нагретого анализируемого раствора горячим раствором осадителя.

     Также осаждение аморфных веществ ведут  из достаточно концентрированных растворов, при этом раствор осадителя прибавляют быстро. Усиление адсорбции за счёт увеличения концентрации устраняют  прибавление большого объёма горячей  воды сразу же после завершения осаждения. Так при стоянии усиливается  процесс адсорбции посторонних  примесей большой поверхностью аморфного  осадка, ему не дают стоять после  осаждения, а сразу же отфильтровывают. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3(№)26 Что такое нормальность, в чем выражается? Определение эквивалентных масс сложных веществ. Определение эквивалентных масс окислителя и восстановителя (на примерах).

      Нормальность(Сн или н)- число эквивалентов, растворённого вещества в одном литре раствора.

Где:

 Э – эквивалентная масса растворённого вещества, nэ -число молей эквивалента.

Эквивалент  элемента (Э) – такое его количество, которое соединяется с 1 моль атомов водорода или 1/2 моль атомов кислорода. Масса одного эквивалента, выраженная в граммах, называется эквивалентной массой. Эквивалент выражается в молях, эквивалентная масса – в граммах на моль. 

Эквивалентные массы  сложных веществ: кислот, оснований, солей, определяется из соотношения:

где :

М_{КИСЛОТЫ}, М_ОСН , М_СОЛИ  – мольные массы соответственно кислоты, основания, соли;

n_(OH-),n_(H+)   - число ионов водорода (гидроксильных групп), вступивших в реакцию;

  В_Me– валентность металла;. 

      Определение эквивалентных масс окислителя и восстановителя:

     1) отношение молекулярной массы окислителя к количеству электронов, принятых одной молекулой окислителя, называется эквивалентной массой окислителя

                                    Мэ(окислителя) = М(окислителя)/число  принятых электронов;

     2) отношение молекулярной массы восстановителя к числу потерянных электронов одной молекулой называется эквивалентной массой восстановителя

                               Мэ(восстановителя) = М(восстановителя)/число  отданных электронов.

Примеры:

      Mn⁺⁶-1e=Mn⁺⁷-произошёл процесс окисления марганца

Число принятых электронов равно одному.

Теперь высчитаем  М_э

М_э= 54,938/1=54,938 г/моль  

     Mn⁺⁶+2e=Mn⁺⁴ произошёл процесс восстановления марганца

Число отданных электронов равно двум

Теперь высчитаем  М_э

М_э= 54,938/2=27,469 г/моль 

Cl⁺⁵-2e=Cl⁺⁷-произошёл процесс окисления хлора

Число принятых электронов равно двум.

Теперь высчитаем  М_э

М_э= 35,453/2=17,726 г/моль  

     Cl⁺⁵+6e=Cl^-1 произошёл процесс восстановления хлора

Число отданных электронов равно шести

Теперь высчитаем  М_э

М_э= 35,453/6=5,908 г/моль 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4(№36) Индикаторные электроды и электроды сравнения. Стеклянный электрод. Определение рН. 

     Электроды сравнения,гальванические электроды, применяются для измерения электродных потенциалов. Обычно измеряют разность потенциалов между исследуемым электродом и выбранным электродом сравнения, имеющим известный потенциал относительно условно принятого за нуль потенциала нормального водородного электрода (НВЭ) (более строго: за нуль принят потенциал стандартного водородного электрода, отличающегося от НВЭ тем, что для него равна единице не концентрация, а активность ионов Н+). Измеренную разность принимают за потенциал исследуемого электрода, указывая, относительно какого электрода сравнения он измерен. В качестве электрода сравнения выбирают электроды, потенциалы которых характеризуются хорошей стабильностью и воспроизводимостью. Электроды сравнения различаются по природе протекающих на них электрохимических реакций. Эти реакции должны быть высокообратимыми (чтобы исключить изменения потенциала электрода сравнения при прохождении через него небольшого тока).

     Наиболее часто применяют в качестве электродов сравнения водородный, каломельный, галогеносеребряные, оксидно-ртутный и хингидронный электроды.

     Индикаторный  электрод - электрод, применяемый в паре с электродом сравнения для измерения потенциала системы, меняющегося в ходе электрохимической реакции.

     Водородный  нормальный электрод представляет собой  платиновую пластинку, покрытую платиновой чернью и погруженную в насыщенный водородом при нормальном давлении водный раствор, активность ионов ионов  водорода в котором равна единице. Потенциал водородного электрода  условно принят равным нулю. Работа с ним сопряжена с рядом неудобств, но он имеет большое значение как эталонный электрод.

     К индикаторным электродам также относится  и стеклянный электрод

     Стеклянный  электрод представляет собой стеклянный тонкий шарик с диаметром около 2см, расположенный на конце стеклянной трубки. Стеклянный шарик заполнен раствором с определённым значением рН. На поверхности раздела стекло-раствор отсутствует электрохимическая реакция, но тонкая стеклянная стенка ведёт себя как водородный электрод. Стеклянный электрод имеет ряд преимуществ. На него не действуют яды, окислители и восстановители, коллоиды. Область применения стеклянных электродов-вся шкала значений рН. 

       Водородный показатель (рН) – отрицательный десятичный логарифм мольной концентрации ионов водорода (С_Н+ , моль/л) в растворе, взятых с обратным знаком т. е.

При вычислении рН проводят округление до 0,01

pH=7 – нейтральная среда;

0<pH<7 – кислая среда;

7<pH<14 – щелочная среда.

      При более точных расчётах показатель рН определяют как отрицательный логарифм активности Н⁺-ионов, т.е. рН_а=-lgа_н+. В растворах, обладающих высокой ионной силой, при расчётах рН вводят коэффициент активности. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

5(Задача  №6)Какой объем 0,5 М Na2HPO4 потребуется для осаждения магния в виде MgNH4PO4 из сплава, содержащего 90% магния.

 

Дано:                                                                                                Решение:

С(Na₂HPO₄) = 0,5 моль/л 1) Выделяем магний из сплава кислотой

Mg в сплаве 90%  Mg + H₂PO_4(конц)  MgSO₄+H₂ 

    2)Осаждаем магний

V(Na₂HPO₄)-?    Х моль                                                                                          0,9моль

    Na₂HPO₄+NH₄OH+MgSO₄               MgNH₄PO    +Na₂SO₄+H₂O

                          1                                                                             1   

                        3)Если Mg – 90%, а сплав взять в расчёт на 1 моль, тогда

                         n(Mg)=0,9 моль   

                        4) x= 0,9x1 / 1 = 0,9 моль, отсюда n( Na₂HPO₄ ) = 0,9 моль

                        5)C=n/V

                            V=n/C

                            C= 0,9моль/0,5моль/л= 1,8 л

                        Ответ: V(Na₂HPO₄) в расчёте на  1 моль сплава равен 1,8 л 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                 Литература:

1)Пискарёва С.К.  и др.

П34     Аналитическая  химия: Учеб. для сред. спец.учеб. заведений/С.К.Пискарёва,  К.М.Барашков, К.М.Ольшанова.-2-е изд., перераб. и доп .-М.:Высш.шк., 1994-384с.:ил.

2) Логинов Н.Я. и др. "АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ". М.: Просвещение. 1975. Полеес М.Э

3)Конспект лекций  по химии, БГУИР, кафедра химии,  разраб.И.В.Боднарь, А.П.Молочко,      Н.П. Соловей, Минск 2002г

4) Лабораторный практикум, БГУИР, кафедра химии, разраб. И.В.Боднарь, А.П.Молочко,Н.П. Соловей, Минск 2002г