Контрольная работа по аналитической химии (количественный анализ) выполняется в осенний семестр icon

Контрольная работа по аналитической химии (количественный анализ) выполняется в осенний семестр



НазваниеКонтрольная работа по аналитической химии (количественный анализ) выполняется в осенний семестр
страница1/4
Дата конвертации25.10.2013
Размер0.53 Mb.
ТипКонтрольная работа
источник
  1   2   3   4

ВНИМАНИЕ!

Контрольная работа по аналитической химии (количественный анализ) выполняется в осенний семестр.

Студенты технологических специальностей 27300 «Технология хлеба, кондитерских и макаронных изделий», 271100 «Технология молока и молоч­ных продуктов», 270500 «Технология бродильных производств и виноделие», 270900 «Технология мяса и мясопродуктов» 351100 «Товароведение и экспертиза товаров» заочной формы обучения (ОРП), обучающиеся по сокращенной форме обучения (4 года) во время самостоятельной работы в межсессионный период выполняют одну контрольную работу по аналитической химии (количественный анализ). Выбор номера варианта контрольных заданий в контрольной работе осуществляется по последней цифре в номере зачетной книжки.

Например, если номер в зачетной книжке 2178, то вам следует выполнять задания под номерами 8, 18, 28 и т.д.

Контрольную работу выполняйте в отдельной тетради с полями. Условия задач переписывайте полностью и в порядке, указанном в контрольной работе. На теоретические вопросы отвечайте полно, но кратко; уравнения химических реакций записывайте в ионно-молекулярной форме. В задачах приводите полный ход решения: уравнения химических реакций, расчетные выражения в общем виде (формулы) и с подставленными числовыми значениями, числовые значения постоянных величин. Вычисления проводите с необходимой точностью. Точность вычислений зависит от рассчитываемой величины: значения объемов и массовых долей вычисляйте с точностью до второго знака после запятой; вычисления массы и молярных концентраций проводите с точностью до четвертого знака после запятой; расчеты величины титра – с точностью до шестого знака после запятой.

В конце работы следует указать литературу, которая была использована при выполнении контрольного задания;

Не менее чем за 2 недели до начала экзаменационной сессии, студент должен сдать выполненные контрольные работы на проверку. Он может это сделать либо, прислать работы по почте на адрес деканата заочного факультета, либо лично, передать их на кафедру для проверки.

Если контрольные работы не зачтены, ответы на замечания рецензента приводите в той же тетради.

Заключительным этапом работы является зачет, который студенты сдают после выполнения лабораторных работ и при условии выполненных и зачтенных контрольных работ. На зачете должны быть представлены контрольные работы и отчеты по лабораторным работам. Во время зачета студент должен уметь изложить методику или ход анализа, знать его теоретическое обоснование и реакции, лежащие в его основе, уметь производить необходимые расчеты содержания анализируемого компонента. Студенты должны также пройти собеседование с преподавателем по отдельным темам контрольных работ.

^ КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №1


1. Способы выражения количественного состава растворов.

Большинство аналитических реакций проходит в растворах. Растворы представляют собой сложные многокомпонентные системы, в состав которых входит растворенное вещество, растворитель и продукты взаимодействия между ними. Реактивы, используемые для приготовления растворов, не должны содержать примеси в количествах, которые могут повлиять на результат анализа. Все реактивы классифицируют по степени чистоты В аналитической химии для приготовления растворов используют реактивы с маркой “чда”, “хч”, “ос. ч.”.

Выполнение качественного и количественного анализа возможно лишь при использовании растворов определенного количественного состава. Существует несколько способов выражения состава растворов (смесей).

К о н ц е н т р а ц и ю используют для выражения состава в тех случаях, когда содержание вещества относят к объему в котором он находится.

М о л я р н а я к о н ц е н т р а ц и я (концентрация количества вещества) С(А) является отношением (А) вещества (элементарных объектов) к объему раствора (смеси). Так как количество вещества равно отношению массы m(А) к молярной массе М (А) вещества:

(1)

то молярную концентрацию можно вычислить по формуле:

(2)

Единица измерения – моль/м3, однако на практике чаще всего применяют дольную единицу моль/дм3 (моль/л). Эту единицу можно обозначать также буквой М, но ее следует писать перед формулой растворенного вещества. Например, если С(HCl) = 2 моль/дм3, то это можно записать также в виде 2М (HCl) ( читают: двухмольный раствор).

^ М о л я р н а я к о н ц е н т р а ц и я э к в и в а л е н т а раствора

есть число, показывающее, сколько молей эквивалента растворенного вещества содержится в 1 дм3 раствора. Число молей эквивалента можно рассчитать по формуле:

моль, следовательно (3)

, моль/дм3 (4)

Х и м и ч е с к и м э к в и в а л е н т о м называют такую часть молекулы, атома, иона, формульной единицы, которая в данной реакции эквивалента (т.е. взаимодействует без остатка) одному атому водорода или одному действующему заряду (электрону). Так как эквивалент любого вещества взаимодействует с одним атомом (ионом) водорода, то при вычислении эквивалентов необязательно исходить из соединений с водородом. Эквивалент вещества – такое количество, которое взаимодействует с одним эквивалентом любого другого вещества. Масса одного моля эквивалента, выраженная в граммах, называется молярной массой эквивалента. Она не является постоянной величиной для данного соединения, а зависит от конкретной реакции, в которую вступает это соединение.

Вычисляют ее, исходя из молярной массы:

(5)

где - фактор эквивалентности.

В реакциях нейтрализации молярная масса эквивалента кислоты численно равна молярной массе, деленной на основность кислоты, которую для данной реакции определяют числом ионов водорода, замещающихся металлом. Например, при титровании фосфорной кислоты гидроксидом натрия до изменения окраски метилового оранжевого, что соответствует реакции нейтрализации ее до дигидрофосфата натрия, молярная масса эквивалента кислоты равна ее молярной массе.

При титровании же до изменения окраски фенолфталеина, когда кислота нейтрализуется до гидрофосфата натрия, молярная масса эквивалента ее равна половине молярной массы:

Молярная масса эквивалента основания численно равна молярной массе, поделенной на кислотность основания, которую определяют числом вступающих в реакцию гидроксид-ионов. Например,


Молярная масса эквивалента оксидов или солей, взаимодействующих с кислотами или основаниями, численно равна молярной массе, деленной на число ионов или гидроксид-ионов, взаимодействующих с одной молекулой оксида или соли:

В реакциях осаждения молярная масса эквивалента соли численно равна молярной массе ее, деленной на число зарядов катиона металла, участвующих в данной реакции:

В реакциях комплексообразования молярная масса эквивалента численно равна молярной массе, деленной на число зарядов катионов металла, которые применяют участие в образовании молекулы комплексного соединения:

В двух молекулах гексацианоферрата (II) калия было замещено 6 ионов калия тремя ионами цинка, следовательно, в каждой молекуле было замещено 3 иона калия или во взаимодействии с каждой молекулой приняли участие 3 заряда ионов цинка, следовательно:

В реакциях окисления-восстановления молярную массу эквивалента вычисляют делением молярной массы на число электронов, принятых или отданных каждой молекулой вещества в данной реакции.

Например, для перманганата калия величина молярной массы эквивалента зависит от того, в какой среде протекает реакция:

^ В кислой среде:

В слабощелочной среде:

В сильно-щелочной среде:

Приведенные выше примеры показывают, что для вычисления молярной массы эквивалента необходимо учитывать конкретную химическую реакцию, в которой участвует вещество и уметь правильно написать ее уравнение.

Часто концентрацию раствора выражают через поправочный коэффициент – К, показывающий отношение истинной точной концентрации раствора к той, какую желали получить при его приготовлении (т.е. стандартной) .

(6)

Например, методом разбавления необходимо было получить раствор серной кислоты с молярной концентрацией Сст=0,1000 моль/дм3. После приготовления раствора и установки точной его концентрации последняя оказалась равной 0,1012 моль/дм3точн). Следовательно, поправочный коэффициент равен:

В ответе обязательно указывают к какой стандартной концентрации рассчитан поправочный коэффициент.

В расчетных задачах подобного типа заданную точную концентрацию округляют до первой значащей цифры, и полученное значение принимают за Сст. Например: С(НСl)точн=0,1894 моль/дм3, тогда С(НСl)ст=0,2 моль/дм3

К = 0,947 к С(НСl) = 0,2 моль/дм3.

Можно просто в точной концентрации отбросить последние цифры, оставив одну значащую, т.е. С(НСl)ст.=0,1 моль/дм3, тогда

; К = 1,894 к С(НСl) = 0,1 моль/дм3.

Массовая концентрация представляет собой отношение массы m(A) растворенного вещества (компонента смеси) к объему раствора (смеси). Единица измерения кг/м3, г/л3, г/дм3. На практике часто используют такую массовую концентрацию как титр, который вычисляют как отношение массы растворенного вещества к объему раствора, выраженному в см3 (мл):

(7)

При серийных анализах используют титр по определяемому веществу – который показывает массу определяемого вещества, соответствующую 1 см3 раствора реактива (рабочего) или реагирующую с 1 см3 рабочего раствора:

(8)

Так, ТНCl / NaOH = 0,003839 г/см3 показывает, что 1 см3 раствора хлороводорода с указанным титром может нейтрализовать 0,003839 г гидроксида натрия.

Титр и титр по определяемому веществу, как способ выражения состава, не рекомендуют использовать в настоящее время по правилам международной системы единиц измерения физических величин (СИ), однако в практике химического анализа они пока еще находят применение.

В тех случаях, когда известны масса или объем как растворенного вещества, так и раствора (смеси), для выражения состава используют д о л и . Доля количества или молярная доля N(A) представляет собой отношение количества (А) растворенного вещества А (или компонента А смеси) к суммарному количеству  Vi всех веществ, составляющих раствор или смесь. Для двухкомпонентной смеси:

(9)

Массовая доля , (А) есть отношение массы m(A) растворенного вещества (компонента смеси) к суммарной массе mi всех веществ составляющих раствор (смесь):

(10)

Для раствора:

(11)

Объемная доля (А) является отношением объема V(А) вещества до его растворения (до образования смеси) к сумме объемов Vi всех веществ, образующих раствор (смесь). Для двухкомпонентной смеси:

(12)

Согласно определениям долей численные их значения находятся в пределах от 0 до 1. Для удобства использования они могут быть умножены на 102, 103, 106, 109. Таким образом, численные значения долей выражают соответственно в виде сотых (процентов, %), тысячных (промиллей, %), миллионных (млн-1) или миллиардных (млрд-1) частей единицы. Например:

Моляльность – отношение количества (А) растворенного вещества к массе растворителя m(B):

(15)

Моляльность можно обозначать буквой m, но ее следует ставить перед формулой растворенного вещества. Например, обозначение 2m NaCl следует читать – двухмолярный раствор хлорида натрия.

Используя рассмотренные формулы расчета состава растворов, можно проследить взаимосвязь их друг с другом:


(16)

1.1. Вычисления количественного состава растворов

Пример 1. Для реакций осаждения используют раствор, в 50 см3 которого содержится 2,8400 г серной кислоты. Рассчитайте титр, титр по хлориду бария, массовую долю, молярную концентрацию эквивалента и моляльность раствора, если плотность его равна 1,035 г/см3.

Решение.

Титр раствора рассчитываем по формуле (7):



  1. Расчет массовой доли проводим, используя формулу (14)



  1. Титр раствора по хлориду бария, это масса его, реагирующая той массой серной кислоты, которая содержится в 1 см3 раствора. Согласно закону эквивалентов:

или


Следовательно,

для BaCl2 и H2SO4, так как соль содержит двухзарядный ион Ва2+, а кислота в данной реакции – двухосновная,



  1. Молярную концентрацию рассчитываем по формуле (2):



М(H2SO4) = 98,08 г/моль

(1000 – коэффициент перевода см3 в дм3)

  1. Молярную концентрацию эквивалента рассчитываем по формулам (16) или (4):



  1. Моляльность раствора – количество серной кислоты в 1 кг растворителя – можно рассчитать по формуле (15)

Массу растворителя можно рассчитать как разницу между массой раствора и растворенного вещества:

m(B) = mp=pa – m(H2SO4);

mp-pa = Vp-pa  p-pa;

m(B) = [Vp-pa  p-pa – m(H2SO4)], г

Так как масса серной кислоты в условии задачи дана в г, а плотность в г/см3, то для перевода массы растворителя из г в кг необходимо полученное выражение разделить на 1000. Окончательная формула расчета:

Решать задачу можно, используя формулы (16), связывающие между собой все способы выражения состава, например:

Пример 2. Рассчитайте молярную концентрацию, молярную концентрацию эквивалента, поправочный коэффициент к ней и титр для раствора с массовой долей уксусной кислоты в нем, равной 1,50 %.

Решение. 1. По справочнику находим плотность раствора; она равна 1,020 г/см3. 100 г. 1,50 %-ного раствора уксусной кислоты занимают объем 100/ см3 и содержат 1,5 г уксусной кислоты или 1,5/М(СН3СООН) моль. Чтобы найти молярную концентрацию, необходимо узнать число молей, которое содержится в 1 дм3 данного раствора. Составим пропорцию:

М(СН3СООН) = 60,05 г/моль,

Или в общем виде:

(17)

  1. Рассуждая аналогично п. 1 решения данной задачи можно вывести формулу расчета молярной концентрации эквивалента:



г/моль, так как кислота одноосновная, следовательно:

моль/дм3

  1. Поправочный коэффициент к концентрации рассчитывают по формуле (6):



  1. Используя формулы (16), можно рассчитать титр раствора:



Можно решить эту задачу и другим способом: сначала найти массу уксусной кислоты в какой-либо части раствора (для простоты расчета можно взять 1000 см3 или 100 г раствора), а затем используя формулы (2, 4, 8) рассчитать состав раствора.

Допустим, объем раствора равен 1000 см3. Масса раствора равна:

mp-pa=Vp-pa = 10001,020 = 1020 г.

Из формулы (13):

По формуле (2)

V=1000 см3 или 1 дм3

По формуле (4):

По формуле (7):

Контрольные задания

1. В 100,00 см3 раствора содержится 0,6040 г гидроксида натрия. Рассчитайте массовую долю, титр и молярную концентрацию эквивалента гидроксида натрия в растворе, если его плотность равна 1,005 г/см3.

2. Рассчитайте титр, молярную концентрацию эквивалента и молярную концентрацию серной кислоты с титром по оксиду натрия, равным 0,001541 г/см3

3. В 500,00 см3 воды растворили 5,0200 г х.ч. хлорида калия. Рассчитайте молярную концентрацию, титр и массовую долю хлорида калия в растворе, если плотность его равна 2,052 г/см3.

4. Рассчитайте молярную концентрацию эквивалента, массовую долю и титр для раствора хлорида кальция, имеющего плотность, равную 1,045 г/см3 и титр по нитрату серебра, равный 0,1699 г/см3.

5. В 100 г раствора содержится 2,0020 г уксусной кислоты. Рассчитайте молярную концентрацию раствора, титр и его титр по гидроксиду калия (плотность принять равной 1,001 г/см3).

6. Рассчитайте массовую долю, молярную концентрацию и поправочный коэффициент к ней для раствора серной кислоты с титром по оксиду калия, равным 0,008894 г/см3, если плотность равна 1,010 г/см3.

7. В 100 г раствора с плотностью 1,020 г/см3 содержится 6,9000 г пероксида водорода. Рассчитайте массовую долю Н2О2 в растворе, его титр и молярную концентрацию.

8. Чему равна молярная концентрация эквивалента, титр и массовая доля гидрата аммиака с титром по триоксиду серы, равным 0,4085 см3 и плотностью 0,980 г/см3?

9. В 250 см3 воды растворили 0,5162 г оксалата натрия. Рассчитайте молярную концентрацию, молярную концентрацию эквивалента и массовую долю оксалата натрия в растворе, если его плотность равна 1,003 г/см3.

10. Рассчитайте массовую долю, титр и титр по хлороводороду для раствора гидроксида калия, плотность раствора 1,066 г/см3, молярная концентрация –0,5415 моль/дм3.


1.2. Способы приготовления растворов

При выполнении количественного анализа используют растворы определенного количественного состава. Приготовить растворы можно четырьмя способами: по точной навеске, по приблизительной навеске, используя стандарт-титры и способом разбавления.

^ По точной навеске готовят растворы стандартных веществ. Вещество относится к стандартным в том случае, если оно удовлетворяет следующим требованиям: имеет определенную химическую формулу, не содержит посторонних примесей (марка чистоты “ч.д.а.”, “х.ч.”, “о.с.ч, устойчиво к влиянию окружающей среды, как в твердом виде, так и в виде раствора. Массу навески вычисляют по формуле (табл. 1) с точностью до четвертого знака после запятой и взвешивают навеску на аналитических весах. Растворы, приготовленные по точной навеске, называют стандартными. Они могут быть как рабочими, так и установочными.

^ По приблизительной (ориентировочной) навеске готовят растворы тех веществ, которые не относятся к стандартным. Массу навески достаточно рассчитать с точностью до второго знака после запятой, взвешивание навески провести на технических весах.

Формулы расчета массы вещества по точной и приблизительной навеске одинаковы и зависят от способа выражения состава раствора.

Таблица 1

Формулы для вычисления массы навески при приготовлении растворов

п/п

Способ выражения состава раствора вещества А

Формула

для вычисления массы А, г

№ формулы

1.


2.


3.


4.

С(А), моль/дм3


Т(А), г/см3


Т(А/В), г/см3




18


19


20


21


Примечание: коэффициент 1000 в формулах (18, 19) используют для перевода объема мерной колбы V (MK) из см3 в дм3.

Приготовление раствора с использованием стандарт-титра (фиксанала) проводят путем перенесения определенного количества вещества, запаянного в ампулу, в мерную колбу с последующим доведением раствора до метки дистиллированной водой.

^ Способ разбавления чаще используют для приготовления растворов кислот и щелочей. Вычисляют объем концентрированного раствора, который необходим для приготовления разбавленного раствора.

Растворы, приготовленные по точной навеске и с использованием стандарт-титров, имеют точную концентрацию. Растворы, приготовленные по приблизительной навеске и способом разбавления, требуют дополнительного установления точной концентрации.


1.2.1. Вычисления, связанные с приготовлением растворов.

Пример 1. Сколько граммов “х.ч.” карбоната натрия необходимо взять для приготовления 2 дм3 раствора;

  1. с титром, равным 0,010000 г/см3;

  2. с молярной концентрацией эквивалента, равной 0,0500 моль/дм3

Решение.

  1. Исходя из способа выражения состава раствора подбираем расчетную формулу. Подходит формула 20.

M(Na2CO3) = T(Na2CO3)VMK = 0,0100002000 = 20,00 г.

  1. Сначала определяем молярную массу эквивалента Na2CO3. Эта соль в растворах вступает в реакции обменного типа, поэтому для нее Z* = 2 Следовательно:



Массу, которую необходимо взять для приготовления раствора, рассчитывают по формуле (19).

Отсюда, m(Na2CO3) = 0,0500532 = 5,3000 г.

  1   2   3   4




Похожие:

Контрольная работа по аналитической химии (количественный анализ) выполняется в осенний семестр iconКонтрольная работа по аналитической химии (количественный анализ) выполняется в осенний семестр

Контрольная работа по аналитической химии (количественный анализ) выполняется в осенний семестр iconКонтрольная работа по дисциплине «Экономический анализ» для студентов заочной формы обучения по специальности
Контрольная работа выполняется студентами заочной формы обучения по специальности Финансы и кредит. Работа должна выполняться по...
Контрольная работа по аналитической химии (количественный анализ) выполняется в осенний семестр iconПояснительная записка Программа элективного курса «Качественный и количественный анализ в химии» предназначена для учащихся 10-11 классов и носит предметно-ориентированный характер
Ие курса раскрывает основы аналитической химии – науки о методах исследования состава веществ, знакомит с различными методами качественного...
Контрольная работа по аналитической химии (количественный анализ) выполняется в осенний семестр iconОбщие требования к подготовке и защите выпускных квалификационных работ Выпускная квалификационная работа бакалавра
Вкрб) является завершающим этапом подготовки бакалавра и выполняется на 4-ом году обучения (8 семестр). Она в основном выполняется...
Контрольная работа по аналитической химии (количественный анализ) выполняется в осенний семестр iconКонтрольная работа (выполняется на отдельном листке)

Контрольная работа по аналитической химии (количественный анализ) выполняется в осенний семестр iconКонтрольная работа (выполняется на отдельном листке)

Контрольная работа по аналитической химии (количественный анализ) выполняется в осенний семестр iconКонтрольная работа (выполняется на отдельном листке)

Контрольная работа по аналитической химии (количественный анализ) выполняется в осенний семестр iconКонтрольная работа (выполняется на отдельном листке)

Контрольная работа по аналитической химии (количественный анализ) выполняется в осенний семестр iconКонтрольная работа по дисциплине: «химические методы исследования свойств сырья и продукции»
Технология продуктов общественного питания» обучающиеся по сокращенной (4 года) и классической форме обучения (6лет) во время самостоятельной...
Контрольная работа по аналитической химии (количественный анализ) выполняется в осенний семестр iconКонтрольная работа по теме «Технология обработки и кодирования графической информации» (выполняется на отдельном листке)

Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©lib2.podelise.ru 2000-2013
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
обратиться к администрации
Документы