Контрольная работа по "Химии"

3. Что является основой классификации катионов по кислотно- щелочному методу?

Решение:

Данная  классификация катионов по группам  основана на применении в качестве групповых реагентов водных растворов кислот, оснований и водного раствора аммиака.

Первая аналитическая группа Li⁺, Na⁺, K⁺, NH₄⁺.

Катионы 1-ой аналитической  группы, отличительной особенностью которых является хорошая растворимость  их соединений (фосфатов, хлоридов, нитратов, сульфатов, сульфидов, карбонатов, гидроксидов  и др.) в воде.

Вторая аналитическая группа Ag⁺, Pb²⁺, Hg²⁺.

Групповой реагент - раствор соляной кислоты  которая дает белые малорастворимые  осадки с этими катионами.

Третья аналитическая группа Ba²⁺, Sr²⁺, Ca²⁺.

Групповой реагент - раствор серной кислоты  которая дает белые малорастворимые осадки с этими катионами.

Четвертая аналитическая группа АI³⁺, Cr³⁺, Zn²⁺, Sn²⁺, Sn⁴⁺, As³⁺, As⁵⁺

Групповой реагент - раствор гидроксида натрия или аммония которые дают белые  малорастворимые осадки с этими  катионами. Причем гидроксиды алюминия, хрома и цинка растворимы в избытке реагента.

Пятая аналитическая группа Fe²⁺,Fe³⁺,Mn²⁺, Mg²⁺, Bi³⁺, Sb³⁺, Sb⁵⁺

Групповой реагент - раствор гидроксида натрия или калия которые дают белые  малорастворимые осадки с этими  катионами. И не растворяются в избытке  реагента.

Шестая аналитическая группа Cu²⁺, Cd²⁺, Ni²⁺, Co²⁺, Hg²⁺

Групповой реагент - раствор гидроксида аммония. Образуются растворимые комплексные аммиакаты: меди – синего, кадмия и ртути – бесцветные, никеля – сине-красного, кобальта – желтого цвета.

 

29.Сколько серной кислоты ( Т = 0,01027 г/мл) надо взять для

приготовления 2 л  0,1н раствора?

Решение:

Молярная масса  эквивалента серной кислоты равна 48 г/моль-эквивалент. В 2 л 0,1 н раствора должно содержаться 2*0,1*48 = 9.6 г кислоты. Тогда для приготовления такого раствора потребуется 9,6/0,01027 = 934,7  г кислоты с титром Т = 0,01027 г/мл.

 

31. Сущность объемных методов анализа.

Решение:

Титриметрия - это  метод количественного анализа, основанный на точном  измерении  объема  раствора  реактива  известной  концентрации, затраченного  на  химическую  реакцию  с  определяемым  веществом.  Раствор  реагента  с  точно  известной  концентрацией  называется стандартным  раствором,  или  титрантом.  Процесс  постепенного приливания  раствора  титранта  к  раствору  анализируемого  вещества называют титрованием.

По  способу  приготовления  различают  первичные  и  вторичные стандартные  растворы.  Первичный  стандартный  раствор  готовят растворением  точного  количества  чистого  химического  вещества известного стехиометрического состава в определенном объеме раствора.

Для приготовления  многих стандартных растворов применяют  фиксаналы.

Фиксаналы  -  точно  отвешенные  массы  твердых  веществ  или  точно отмеренные  объемы  их  растворов,  помещенныe  в  запаянные  стеклянные ампулы.  Вторичный стандартный раствор получают  следующим образом:  готовят раствор с приблизительной концентрацией,  близкой к требуемой,  и определяют  его концентрацию  (стандартизируют)  по подходящему первичному  стандарту.   

Реакция титрования должна удовлетворять следующим  требованиям:

-  быть строго  стехиометричной; 

-  протекать  быстро;

-  протекать  количественно; 

-  должен  существовать способ, фиксирующий  момент окончания 

   реакции. 

При  титровании  расходуется  количество  реагента,  химически эквивалентное  определяемому  веществу,  то  есть  точно  отвечающее стехиометрии  реакции.  Конец  реакции  называют  точкой стехиометричности,  или  точкой  эквивалентности  (ТЭ).

Экспериментально  конец  титрования  устанавливают  по  изменению цвета раствора,  индикатора  или  какого-либо  физико-химического  свойства раствора. Эта точка называется конечной точкой титрования (КТТ). В  титриметрии  используются  реакции  всех  типов  -  с  переносом протона, электрона, а также процессы осаждения и комплексообразования.  По  способу  выполнения  различают  прямое,  обратное  титрование  и титрование  заместителя.  При  прямом  титровании  титрант непосредственно добавляют к титруемому веществу.  В  случае  обратного  титрования  к  определяемому  веществу добавляют  заведомый  избыток  титранта,  реагирующего  с  исследуемым веществом в стехиометрическом количестве, проводят реакцию до конца, а  затем  избыток  непрореагировавшего  титранта  оттитровывают  другим стандартным раствором.  Этот способ используют, если скорость прямой реакции мала или не удается подобрать подходящий индикатор. 

Если  реакция  нестехиометрична  или  протекает  очень  медленно, применяют способ титрования заместителя. К анализируемому раствору добавляют вспомогательный реагент, с которым определяемый компонент реагирует стехиометрически, а получающийся в эквивалентном количестве продукт реакции (заместитель) оттитровывают подходящим титрантом.

 

57.Сущность метода  перманганатометрии.

Приведите примеры аналитических определений этим методом.

Решение:

Метод перманганатометрии основан на реакции перманганата калия 

с восстановителями преимущественно в кислой среде. В этом случае ион 

MnO₄^- восстанавливается до Mn²⁺ в соответствии с полуреакцией:

Титрантом в данном методе служит перманганат калия. В процессе титрования  анализируемого  раствора  малиново-фиолетовая  окраска раствора  перманганата  калия обесцвечивается. Однако  после достижения точки  эквивалентности  первая  избыточная  капля  раствора KMnO₄ окрашивает  титруемый раствор в розовый цвет.  Поэтому в перманганатометрии индикаторы не используют, а точку эквивалентности фиксируют по  изменению окраски титруемого  раствора.

Перманганатометрия  – пример безиндикаторного титрования.

Молярная масса эквивалента КМnО₄   равна: 

 М(1/5КМnО₄ ), г/моль = М(КМnО₄)    fэ =1/5*158,03 =31,61.

Стандартный  раствор  перманганата  калия  нельзя  приготовить  по точной навеске, так как он содержит ряд примесей (МnO₂), и его раствор неустойчив из-за реакции с водой, катализируемой диоксидом марганца на свету.  

Поэтому  раствор  КМnО₄   стандартизируют,  применяя  в качестве первичного стандарта раствор щавелевой кислоты или оксалата натрия. 

Пермаганатометрически определяют например пероксид водорода:

5H₂O₂ + 2KMnO₄ + 3H₂SO₄ → 2MnSO₄ + 5O₂↑ + K₂SO₄ + 8H₂O

 

61.На каких  реакциях основан метод перманганатометрии?

Решение:

Метод перманганатометрии основан на реакции перманганата калия 

с восстановителями преимущественно в кислой среде  то есть на окислительно-восстановительных реакциях. В этом случае ион

MnO₄^- восстанавливается до Mn²⁺ в соответствии с полуреакцией:

 

76.Классификация  хроматографических методов анализа. 

 Решение:

В основе классификации  хроматографических методов могут  быть заложены различные характерные признаки процесса, в связи с чем вариантов хроматографий и, в частности, газовой может быть много. В зависимости от способа перемещения сорбатов вдоль слоя сорбента различают проявительный (элюационный), фронтальный, вытеснительный методы и электрохроматографию.

Проявительный (элюациониый) метод заключается в том, что сорбаты переносятся через сорбционный слой потоком элюента, сорбирующегося хуже любого из сорбатов. В этом случае разделенные компоненты анализируемой смеси выделяются из хроматографической колонки в потоке элюента, в промежутке между которыми (при четком разделении) из колонки выходит чистый элюент. Схематично такой процесс разделения двух компонентной смеси можно проиллюстрировать схемой (рис.1).

Основные преимущества проявительного метода: а) сорбент постоянно регенерируется элюентом и поэтому после выхода наиболее сорбируемого компонента смеси сразу же может начато разделение следующей смеси; б) при соответствующих условиях компоненты могут быть практически полностью изолироваными друг от друга и будут находиться лишь в смеси с элюентом; в) если концентрация компонента соответствует линейному участку изотермы сорбции, время элюирования его при заданных постоянных условиях является постоянной величиной и может быть использовано для целей идентификации.

Проявительный анализ может проводиться как  при постоянной температуре сорбента (изотермическая хроматография), так  и при изменяемой по заданной программе (хроматография с программированием  температуры).

Рис.1 А - положение зон компонентов в колонке, Б - хроматограмма - графическая зависимость силы   сигнала (свойство) от   времени удерживания.

На рис.1 вид Б показывает, что пик 1 соответствует первому компоненту, а пик 2 – второму.

Фронтальный метод. Он заключается в непрерывном пропускании исследуемой смеси через слой сорбента. При этом на сорбенте образуются зоны, содержащие последовательно увеличивающиеся количества компонентов, а из колонки вначале выходит порция наименее сорбирующегося вещества, а в конце - порция, состав которой соответствует составу исходной смеси (рис 2).

  Вытеснительный метод. Этот метод заключается в переносе разделяемой смеси потоком вещества (вытеснителя), сорбирующегося лучше любого из компонентов смеси. В процессе вытеснительного анализа образуются отдельные примыкающие друг к другу зоны компонентов, которые располагаются в порядке увеличения их сорбируемости (рис. 3).

 

Рис. 2 Расположение зон при фронтальном анализе (цифры соответствует компонентам смеси)

Рис.3 Расположение зон при вытеснительном анализе (цифры соответствуют компонентам)

Электрохроматография. Хроматографический процесс, при котором движение зараженных частиц осуществляется под действием приложенного напряжения. Скорость движения частиц определяется массой их и величиной заряда.

В зависимости  от природы процесса, обусловливавшего распределение сорбатов между подвижной  и неподвижной фазами, различают  адсорбционную, распределительную, ионообменную, осадочную и гель-хроматографию.

Адсорбционная хроматография. Здесь элементарным актом является адсорбция и разделение, основанное на различии в адсорбируемости смеси компонентов на данном сорбенте.

Распределительная хроматография. В этом виде хроматографии элементарным актом является растворение и разделение, основанное на различии в растворимости сорбатов в подвижной и неподвижной фазах или на различии в стабильности образующихся комплексов.

Ионообменная  хроматография. В ней разделение основано на различии констант ионообменного равновесия.

Осадочная хроматография. В этой хроматографии разделение основано на различной растворимости осадков в подвижной фазе.

Гель-хроматография. В гель-хроматографии разделение основано на различии в проницаемости молекул разделяемых веществ в геле (неподвижная фаза) и обусловлено размерами пор геля и молекулами разделяемой смеси. Компоненты элюируются в порядке уменьшения их молекулярного веса.

В зависимости  от агрегатного состояния подвижной  и неподвижной фаз различают варианты жидкостной и газовой хроматографии.

Жидкостной  хроматографией называют хроматографию, в которой подвижной фазой является жидкость.  В этом виде имеются промежуточные варианты. Например, жидкостно-жидкостная хроматография, где подвижной и неподвижной фазами служит жидкость или жидкостно-адсорбционная хроматография, где неподвижной фазой служит адсорбент, а подвижной - жидкость.

Газовой хроматографией называют процесс, в котором подвижной фазой является газ (или пар). Различают следующие варианты:

а) газо-адсорбционная (правильнее - газо-твердая) хроматография, в которой неподвижной фазой служит твердый сорбент, а подвижной - газ;

б) газо-жидкостная хроматография - в ней неподвижной  фазой служит жидкость, нанесенная на инертный носитель, а подвижной - газ.

В зависимости  от способа оформления хроматографического  процесса различают колоночную (капиллярную) и плоскостную (бумажную, тонкослойную) хроматографию.

Колоночная  хроматография характеризуется тем, что процесс проводят в насадочной колонке /колонку заполняют насадкой-сорбентом/ или капиллярной колонке (внутреннюю стенку капилляра покрывают слоем жидкости или пылью адсорбата).

Плоскостная хроматография осуществляется на плоскости и включает хроматографию на специальной бумаге и тонкослойную. В последнем случае на твердую пластину наносят слой сорбента.

В зависимости  от цели проведения хроматографического  процесса различают аналитическую, неаналитическую (исследование физико-химических характеристик веществ), препаративную и промышленную хроматографию.

Приведенная выше классификация хроматографических методов далеко не исчерпывающая.