Модуль 2. Электрохимические методы анализа

Модуль 2. Электрохимические методы анализа

Занятие № 7

Учебные вопросы занятия

Контроль приобретенных знаний.

Место проведения занятия – лаборатория кафедры общей и биологической химии СтГМУ.

Материально-лабораторное обеспечение: лабораторная база.

Учебные и воспитательные цели

а) общая цель - Вам необходимо овладеть учебной программой данного занятия и научиться применять учебный материал в своей будущей профессии.

б) частные цели

В результате изучения учебных вопросов занятия Вы должны

Знать:

1. теоретические основы методов физико-химического анализа;

Уметь:

1. самостоятельно формулировать задачу физико-химического исследования в химических системах;

2. пользуясь полученными знаниями, уметь выбирать оптимальные пути и методы решения поставленных задач;

3. проводить физико-химические расчеты;

4. анализировать  результаты физико-химических исследований.

Владеть:

1. электронными средствами для проведения типовых расчетов

Рекомендуемая литература:

Список основной литературы:

Харитонов химия (аналитика). В 2 кн. М.: Выш. шк., 2014.

Дополнительная литература:

Руанет и техника лабораторных работ. Специальные методы исследования./ Под ред. . Москва, 2007. – 176 с. . Курс аналитической химии. М.: Высш. шк., 2007 – 495с.. . Аналитическая химия. Т. 1, 2. М.: Дрофа., 2002. , . Практикум по аналитической химии. Анализ пищевых продуктов. Воронеж, 2002 – 408 с. , , а. Практикум по аналитической химии. – М.: Химия, 2000 – 328 с. Аналитическая химия. Проблемы и подходы. Т. 1, 2. /под редакцией Р. Кельнера, Ж. – М. Мерме, М. Отто, М. Видмера. – М.: Мир; «АСТ»., 2004. – (Лучший зарубежный учебник). Т.1 – 608с., Т.2. – 728 с.

ВАШИ ДЕЙСТВИЯ ПО ПОДГОТОВКЕ К ЗАНЯТИЮ И ОТРАБОТКЕ ПРОГРАММЫ ЗАНЯТИЯ:

При подготовке к данному занятию

Повторите модуль «Электрохимические методы анализа» рабочей учебной программы дисциплины «Физико-химические методы анализа».

Это очень важно, так как этот материал является базовой основой для получения новых знаний и на нем строится программа занятия.

Сделайте записи в рабочей тетради по плану:

дата; номер занятия; тема занятия; цель занятия; основные вопросы темы.

При выполнении программы учебного занятия:

Часть 1. Потенциометрический метод анализа

Выполните следующие тестовые задания:

1. Укажите, на каком принципе электрохимические методы не основываются.

1. Электродные реакции без электрического тока.

2. Электродные реакции под действием электрического тока.

3. В отсутствии электродных реакций без электрического тока.

4. В отсутствии электродных реакций под действием электрического тока.

2. Укажите электрод, для которого справедливо уравнение Нернста

Е = Е°Ag+ /Ag + 0,059 1g(ПР(AgCl)/[Cl−]) = К – 0,059 1g[Cl−].

1. Стеклянный.

2. Серебряный.

3. Хлоридсеребряный.

4. Ионоселективный.

3. Какой вид имеет интегральная кривая титрования раствора уксусной кислоты раствором гидроксида натрия?

4. Какой электрод применяется в качестве индикаторного в окислительно-восстановительных реакциях?

1. Стеклянный.

2. Платиновый.

3. Хлоридсеребряный.

4. Ионоселективный.

5. Какой вид имеет дифференциальная кривая титрования смеси хлористоводородной и уксусной кислот раствором гидроксида натрия?

6.  Укажите электрод, для которого справедливо уравнение Нернста

Е = К + 0.059 lg[Н+] = К - 0,059рН.

1. Стеклянный.

2. Платиновый.

3. Хлоридсеребряный.

4. Серебряный.

7. Какой электрод может использоваться и в качестве индикаторного, и в качестве электрода сравнения?

1. II рода.

2. Графитовый.

3. I рода.

4. Стеклянный.

8. Укажите вид дифференциальной кривой титрования щавелевой кислоты раствором гидроксида натрия.

9. К какому типу индикаторных электродов относится платиновый электрод?

1. I рода.

2. Ионоселективные.

3. II рода.

4. Индифферентные.

10. Укажите электрод, для которого справедливо уравнение Нернста

Е = Е° +0,059 lg(C1/C2).

1. Мембранный.

2. I рода.

3. Индифферентный.

4. II рода.

11. Какой вид имеет дифференциальная кривая титрования смеси хлористоводородной и муравьиной кислот раствором гидроксида калия?

12. Закончите формулировку: градуировку потенциометра проводят по...

1.        ...дистиллированной воде.

2.        ...буферным растворам.

3.        ...разбавленному раствору кислоты.

4.        ... раствору хлорида калия.

13. Укажите вид интегральной кривой потенциометрического титрования раствора FeSО4 раствором перманганата калия.

14. К какому типу электродов относится стеклянный электрод?

1. I рода.

2. Мембранные.

3. II рода.

4. Индифферентные.

15. Укажите интегральную кривую потенциометрического титрования смеси  K2CO3 и KHCO3 раствором HCl.

16. Какой метод потенциометрического анализа относится к косвенному?

1. Метод добавок.

2. Метод потенциометрического титрования.

3. Метод градуировочного графика.

4. Градуировка электрода по буферам.

17. Укажите систему электродов при потенциометрическом измерении концентрации Н+ в растворе.

1. Стеклянный, платиновый.

2. Стеклянный, хлоридсеребряный.

3. Платиновый, платиновый.

4. Платиновый, хлоридсеребряный.

18. Укажите вид дифференциальной кривой титрования смеси НС1 и HNO3 раствором гидроксида натрия.

19. Укажите электрод, для которого справедливо уравнение Нернста

Е = Е°Ag+/Ag + 0,059 lg[Ag+].

1. Стеклянный.

2. Платиновый.

3. Хлоридсеребряный.

4. Серебряный.

20. Какой раствор помещён внутрь стеклянного электрода.

1. 0,1 моль/л КCl.

2. 0,1 моль/л НCl.

3. 0,1 моль/л NaOH.

4. КClнасыщен.

21. Какие электроды относятся к электродам II рода?

1. Стеклянный, хингидронный.

2. Хлоридсеребряный, каломельный.

3. Платиновый, графитовый.

4. Серебряный, амальгамный.

21. Какие электроды относятся к индифферентным электродам?

1. Платиновый, графитовый.

2. Хлоридсеребряный, каломельный.

3. Стеклянный, хингидронный.

4. Серебряный, медный.

23. Укажите вид дифференциальной кривой потенциометрического титрования смеси хлоридов натрия и калия раствором нитрата серебра.

24. Закончите определение: ионометрия – это метод...

1 ... косвенной потенциометрии, в котором потенциал электрода зависит от концентрации ионов.

2. ... прямой потенциометрии, когда в качестве индикаторных применяются ионоселективные электроды.

3.... прямой вольтамперометрии, когда потенциал микроэлектрода зависит от концентрации ионов.

4.... измерения концентрации ионов с помощью электродов.

25. Какие электроды относятся к мембранным электродам.

1.  Серебряный, медный.

2.  Хлоридсеребряный, каломельный.

3.  рН-стеклянный, рNO3-стеклянный.

4.  Платиновый, графитовый.

26. Укажите электрод, для которого справедливо уравнение Нернста

E = Е°Fe3+/Fe2+ + 0,059 lg([Fe3+]/[Fe2+]).

1. Хлоридсеребряный.

2. Платиновый.

3. Железный.

4. Амальгамный.

27. Укажите градуировочный график в методе ионометрии.

28. Какой раствор помещён внутрь хлоридсеребряного электрода сравнения.

1. 0,1 моль/л КCl.

2. 0,1 моль/л НCl.

3. 0,1 моль/л NaOH.

4. КClнасыщен.

Подготовьте развернутый ответ на следующие вопросы.

На чем основан потенциометрический метод анализа? Каковы достоинства и недостатки метода? Какие графические способы нахождения конечной точки титрования используются в методе потенциометрического титрования? Как определить содержание вещества методом прямой потенциометрии (расчетный и графический способы)? Назначение индикаторных электродов и требования, предъявляемые к ним. Назначение электродов сравнения и требования, предъявляемые к ним. Приведите примеры электродов I и II рода. Укажите их применение в аналитической химии. Устройство стеклянного электрода. Причина возникновения потенциала на границе раздела раствор – стеклянная мембрана. Укажите области применения стеклянного электрода, его достоинства и недостатки. Ионоселективные (мембранные) электроды. Причина возникновения потенциала. Характеристики ионоселективных электродов. Укажите приемы (методы) определения концентрации в потенциометрии. Приведите примеры электродов, используемых в кислотно-основном титровании, и обоснуйте их выбор. Приведите примеры электродов, используемых в осадительном титровании, и обоснуйте их выбор. Приведите примеры электродов, применяемых в титровании с использованием реакций комплексообразования, и обоснуйте их выбор. Приведите примеры электродов, используемых в окислительно-восстановительном титровании, и обоснуйте их выбор.

Часть 2. Кондуктометрический метод анализа

Выполните следующие тестовые задания:

1. Укажите объект кондуктометрического анализа.

1. Этиловый спирт.

2. Уксусная кислота.

3. Сахароза.

4. Толуол.

2. Закончите формулировку: на величину удельной электропроводности влияют природа вещества, а также...

1. ...температура, природа электродов.

2.  ...температура, вязкость раствора.

3.  ... концентрация раствора.

4.  ... концентрация раствора, температура.

3. Укажите размерность удельной электропроводности.

1. См−1·см−1.  2. Ом·см−1.  3. См−1·см.  4. Ом−1·см−1. 

4. По каким формулам рассчитывают константу кондуктометрической ячейки?

1. K = ч/R или K = l·S.

2. К = ч/R или K = l/S.

3. К = ч·R или K = l/S.

4. К = ч·R или K = l·S.

5. Как в кондуктометрии предотвращается поляризация электродов.

1. Переменным напряжением большой частоты.

2. Постоянным напряжением.

3. Переменным напряжением малой частоты (до 100 Гц).

4. Отсутствием внешнего источника напряжения.

6.  Какой график соответствует кондуктометрической кривой титрования молочной кислоты раствором гидроксида натрия?

7. Закончите определение: поляризацией электрода называется...

1.  ...изменение равновесного электродного потенциала при прохождении через электрод переменного электрического тока.

2.  ...изменение равновесного электродного потенциала при прохождении через электрод постоянного электрического тока.

3.  ...изменение поляризационного сопротивления электрода.

4.  ...изменение равновесного электродного потенциала при титровании.

8. Укажите размерность константы кондуктометрической ячейки.

1. Ом−1·см−1.  2. см−1.  3. Ом·см−1.  4. Ом−1.

9. Решение какой задачи возможно методом прямой кондуктометрии

1.        Анализ многокомпонентных систем.

2.        Анализ растворов индивидуальных электролитов.

3.        Анализ разбавленных растворов.

4.        Определение электролитов в присутствии неэлектролитов.

10. Укажите фактор, который не влияет на электропроводность раствора.

1. Температура.

2. Природа растворителя.

3. Природа электролита.

4. Давление.

11. Укажите систему электродов, применяемую при кондуктометрических измерениях.

1. Платиновый, стеклянный.

2. Стеклянный, хлоридсеребряный.

3. Платиновый, платиновый.

4. Платиновый, хлоридсеребряный.

12. Что называют предельной эквивалентной электропроводностью?

1. л в точке эквивалентности.

2. л  насыщенного раствора.

3. Максимальное или минимальное л для данного раствора.

4. л  при бесконечном разбавлении. 

13. Закончите формулировку: в кондуктометрическом титровании используется электрохимическая ячейка …

1. … с погружными электродами и не фиксированным объёмом.

2.…с жёсткозакреплёнными электродами и не фиксированным объёмом.

3. … с погружными электродами и фиксированным объёмом.

4. …с жёсткозакреплёнными электродами и фиксированным объёмом.

14. Укажите факторы, влияющие на константу кондуктометрической ячейки.

1. Концентрация электролита, размеры ячейки.

2. Природа электролита, площадь электродов.

3. Размеры ячейки, объем раствора, площадь электродов.

4. Температура, концентрация электролита.

15. Укажите размерность эквивалентной электропроводности.

1. Ом⋅см.  2. Oм-1⋅см-1.  3. Oм-1⋅моль⋅см2.  4. Oм-1⋅моль-1⋅см2.

16. Укажите вид кривой кондуктометрического титрования смеси азотной и уксусной кислот раствором гидроксида калия.

17. Укажите возможные объекты анализа в кондуктометрическом методе.

1. Этиловый спирт, пропиловый спирт.

2. Сахароза, лактоза.

3. Лимонная кислота, хлорид натрия.

4. Ацетон, гидроксид натрия.

18.  Какой график соответствует кондуктометрической кривой титрования бромоводородной кислоты раствором гидроксида калия?

19. Какое уравнение описывает взаимосвязь удельной и эквивалентной электропроводности?

9. .  10. .  11. .  12. .

20. Закончите формулировку: электроды в ячейках для кондуктометрического титрования изготавливаются из...

1.  ... стекла.

2.  ... платины и других благородных металлов.

3.  ... активных металлов.

4.  ... сталей.

Подготовьте развернутый ответ на следующие вопросы.

На чем основаны кондуктометрические методы анализа? Как определить содержание вещества методом прямой кондуктометрии? Как определить содержание вещества методом косвенной кондуктометрии (кондуктометрического титрования)? Укажите отличия методов низкочастотного, высокочастотного и хронокондуктометрического титрования. Дайте определение понятий «эквивалентная» и «удельная» электропроводность, «эквивалентная электропроводность при бесконечном разбавлении». Укажите, от каких факторов и как зависит удельная электропроводность раствора. Укажите, от каких факторов и как зависит эквивалентная (молярная) электропроводность раствора. Как связаны эквивалентная и удельная электропроводности? От каких факторов зависит предельная (эквивалентная) электропроводность? Как она связана с подвижностью ионов? Какие условия должны выполняться для получения четких изломов на кривых титрования в реакциях нейтрализации и осаждения? В каких растворах: а) НС1 + H2SО4; б) НС1 + СН3СООН; в) H2SО4 + NiSО4 можно определить содержание обоих компонентов методом кондуктометрического титрования раствором NaOH? Ответ обоснуйте. Какой вид имеют кривые титрования указанных смесей? В каких растворах: а) NaOH + NH4ОH; б) NaOH + КOH; в) NaOH + NaCl можно определить содержание обоих компонентов методом кондуктометрического титрования раствором НС1? Ответ обоснуйте. Какой вид имеют кривые титрования указанных смесей? От каких факторов зависит четкость излома на кривых титрования для различных типов реакций? В чем заключается сущность метода высокочастотной кондуктометрии? Что такое эффекты молекулярной поляризации и к чему они приводят? Какие измерительные ячейки используются в высокочастотной кондуктометрии? Какие параметры раствора и ячейки изменяются в ходе титрования?