Пгплил. А. Изменения ионной силы раствора
 Скачать 4.34 Mb.
|
|
H Вопрос 130. Как связан потенциал стеклянного электрода с активностью протонов и величиной рН анализируемого раствора? Ответ. Потенциал стеклянного электрода может быть рассчитан по активности протонов и величине рН на основании уравнения Нернста по формулам: Е = соnst + 0,0059 Ig а + ; Е = соnst – 0,0059 рH, где а H+ – активность протонов, соnst – постоянная величина, которая зависит от вида стекла, температуры и потенциала ассиметрии электрода. Вопрос 131. В чем преимущество стеклянного электрода по сравнению с другими электродами для измерения рН? Ответ. По сравнению с водородным, сурьмяным, хингидронным электродами стеклянный электрод имеет более широком рабочий диапазон рН и температур, характеризуется лучшими показателями точности, воспроизводимости и стабильности. Это более универсальный электрод, который может работать в водных и неводных средах, в присутствии окислителей, восстановителей, ПАВ и растворенных газов. Вопрос 132. Что является ионочувствительным элементом в твердых кристаллических мембранах? Приведите примеры таких электродов. Ответ. Твердые кристаллические мембраны ионоселективных электродов изготавливаются в форме маленького диска или таблетки из малорастворимого кристаллического (например, LaF 3 ) или порошкообразного (Ag 2 S или смесь Ag 2 S и AgBr) материала с ионной проводимостью. Вопрос 133. Почему электроды с твердыми мембранами обладают высокой чувствительностью? Ответ. Высокая чувствительность электродов с твердыми мембранами объясняется низкой растворимостью материала мембраны. Вопрос 134. Какая группа мембранных электродов обладает самой высокой селективностью? Опишите механизм ионного обмена для этого вида электродов. 11 8 Ответ. Наибольшей избирательностью среди ионоселективных электродов обладают электроды с твердой мембраной, коэффициент селективности которых на несколько порядков превышает показатель селективности жидкостных электродов. В твердой мембране перенос заряда осуществляется по «вакансионному» механизму, при котором ионы перемещаются только по дефектам (вакансиям) кристаллической решетки мембраны. Поэтому размер, форма и заряд иона, который участвует в ионном обмене, должен строго соответствовать свободной вакансии, которая индивидуальна для каждой кристаллической мембраны и зависит от ее ионной природы и структуры. Вопрос 135. Какие ионы могут быть определены с помощью ионоселективных электродов с твердыми мембранами? Ответ. Ионоселективные электроды с твердыми гомогенными мембранами используются для определения S 2– , F – , CI – , Br – , J – , CN – , Ag+ ионов, электроды с твердой гетерогенной мембраной применяются для анализа катионов Сu 2+ ,Cd 2+ , Рb 2+ Вопрос 136. Назовите факторы, ограничивающие аналитические возможности фторидного электрода. Ответ. Фторид - селективный электрод с мембраной из LaF 3 не пригоден для работы в щелочной и сильно - кислой средах, так как в этих условиях образуются слабодиссоциирующие соединения La(ОН) 3 и НF. Вопрос 137. Опишите состав и строение жидких мембран ионоселективных электродов с подвижным носителем. Ответ. Жидкие мембраны ионоселективных электродов представляют собой раствор ионообменника (катионита или анионита) или «нейтрального переносчика» ионов в органическом растворителе, который удерживается на инертной матрице (пористом полимере). Вопрос 138. На чем основан принцип действия жидких мембран ионоселективных электродов с подвижным носителем? Ответ. При обмене ионов, связанных органическими группами мембраны, со свободными ионами стандартного и анализируемого растворов, контактирующих с внутренней и внешней поверхностями мембраны, возникает разность потенциалов, называемая мембранным потенциалом. Вопрос 139. 11 9 Приведите пример ионоселективных электродов с жидкими мембранами. Какие ионы могут быть определены с помощью таких электродов? Ответ. К ионоселективным электродам с жидкой мембраной относится электрод на основе кальциевой соли эфира фосфорной кислоты [(RO) 2 РОО] 2 Ca с обменной функцией по ионам кальция. Жидкостные электроды высокоэффективны при определении жесткости воды, концентраций ионов меди, свинца, ртути, серебра и калия. Вопрос 140. Опишите строение и принцип действия электродов с газочувствительной мембраной. Какие газы анализируются с помощью таких электродов? Ответ. Газочувствительные электроды состоят из гидрофобной газопроницаемой мембраны, которая отделяет внешний раствор с определяемым газом от внутреннего раствора электролита, в котором находятся индикаторный электрод и электрод сравнения. При прохождении газа через мембрану происходит изменение ионного состава внутреннего раствора (например, изменяется величина рН), что регистрируется с помощью ионоселективного индикаторного электрода. Отклик индикаторного электрода пропорционален давлению определяемого компонента в газовой смеси. Электроды этого класса могут быть использованы для анализа газов следующего состава: NH 3 , SO 2 , NO 2 , H 2 S, CO 2 Вопрос 141. На чем основан принцип действия ферментных электродов? Почему они обладают высокой селективностью? Ответ. Действие ферментного электрода основано на реакции между определяемым веществом (субстрактом) и ферментом, в результате которой образуется продукт (молекулы, ионы), способный вызвать отклик ионоселективного электрода. Каждый фермент катализирует только один тип реакции, поэтому ферментные электроды обладают высокой селективностью. Вопрос 142. Назовите электрохимические характеристики, используемые для оценки эффективности работы ионоселективных электродов. Ответ. Оценка эффективности ионоселективных электродов проводится по следующим показателям: интервал выполнения электродной функции, крутизна электродной функции, коэффициент селективности, предел определения потенциалоопределяющего иона, время отклика. Вопрос 143. Что показывает интервал выполнения электродной функции? 12 0 Ответ. Интервал выполнения электродной функции (Нернстовская область) соответствует протяженности линейного участка графической зависимости потенциала ионоселективного электрода от логарифма активности (концентрации) определяемого иона. Вопрос 144. Что такое крутизна электродной функции? От чего она зависит и что характеризует? Ответ. Крутизна электродной функции (S) – это угловой коэффициент наклона графической зависимости потенциала электрода от логарифма активности (концентрации) определяемого иона, которая равна предлогарифмическому множителю в уравнении Нернста (S = 𝑅𝑇 ). 𝑛𝐹 Крутизна функции зависит от температуры, заряда иона и служит мерой чувствительности электрода. Вопрос 145. Чему равен угловой коэффициент наклона градуировочного графика стеклянного электрода с обменной функцией по иону Н + ? Ответ. Для стеклянного электрода крутизна электродной функции при стандартной температуре составляет 59,16 мВ. Вопрос 146. Что означает понятие « предел определения потенциалоопределяемого иона» ионоселективного электрода? Ответ. Предел определения потенциалоопределяемого иона – это минимальная концентрация иона, определяемая с заданной достоверностью с помощью данного электрода. Вопрос 147. Что показывает коэффициент селективности ионоселективного электрода? Ответ. Коэффициент селективности показывает, во сколько раз чувствительность электрода к определяемому иону превышает чувствительность к посторонним (мешающим) ионам раствора. Вопрос 148. Объясните смысл понятия «время отклика» электрода. Ответ. Время отклика – это время достижения постоянного значения потенциала электрода после погружения его в раствор. Вопрос 149. Чему равно время отклика для ионоселективных электродов? Отчего оно зависит? 12 1 Ответ. В зависимости от природы мембраны и методики анализа время отклика ионоселективных электродов составляет от 10‒15 секунд до нескольких минут. Вопрос 150. Какие виды электродов могут быть использованы в качестве индикаторных? Ответ. При потенциометрических измерениях роль индикаторных электродов могут выполнять металлические электроды первого рода, окислительно-восстановительные и ионоселективные (мембранные) электроды. Вопрос 151. Назовите типы электродов ,используемых в качестве электродов сравнения? Ответ. В качестве электродов сравнения в потенциометрии используются электроды второго рода или стандартный водородный электрод. Вопрос 152. Сформулируйте принцип выбора индикаторного электрода в потенциометрии. Ответ. При выборе индикаторного электрода необходимо учитывать химическую природу определяемого компонента и тип химической реакции, применяемой при потенциометрическом титровании. Вопрос 153. Перечислите индикаторные электроды для измерения рН. Ответ. Для потенциометрического измерения рН могут быть использованы стеклянный электрод с обменной функцией по протону, хингидронный, сурьмяный и водородный электроды. Вопрос 154. Какие виды электродов используются в качестве электродов сравнения? Ответ. В качестве электродов сравнения в потенциометрии используются электроды второго рода и стандартный водородный электрод. Вопрос 155. Какие термодинамические характеристики электролитов могут быть определены методами потенциометрии? Ответ. Методы прямой потенциометрии могут быть использованы для определения констант диссоциации слабых кислот и оснований, произведения растворимости малорастворимых соединений, коэффициентов активности ионов и величины рН. 12 2 Вопрос 156. На чем основаны методы прямой потенциометрии? Ответ. В методах прямой потенциометрии активность анализируемого компонента рассчитывается по уравнению Нернста на основании результатов измерения ЭДС гальванической цепи или потенциала соответствующего ионоселективного электрода. Вопрос 157. Перечислите основные приемы прямой потенциометрии. Ответ. В аналитической практике прямой потенциометрии используются методы градуировочного графика, концентрационного элемента и методы добавок. Вопрос 158. Опишите последовательность потенциометрических измерений в методе градуировочного графика. Ответ. Метод градуировочного графика основан на измерении ЭДС гальванической цепи (Е) для серии стандартных растворов анализируемого иона в присутствии фонового (индифферентного) электролита, обеспечивающего постоянство ионной силы раствора. По результатам этих измерений строится градуировочный график, представляющий собой линейную зависимость Е = f (– IgC). В аналогичных условиях измеряется ЭДС цепи исследуемого раствора и по градуировочному графику определяется его концентрация. Вопрос 159. Когда целесообразно использовать метод градуировочного графика? Ответ. Метод градуировочного графика применяется для анализа слабо- минерализованных растворов, в которых легко создается заданное значение ионной силы. Вопрос 160. Перечислите методы добавок, используемые в прямой потенциометрии. Ответ. В прямой потенциометрии используются метод стандартной добавки, метод стандартного удаления, метод добавки анализируемого раствора к раствору сравнения, метод многократных добавок. Вопрос 161. Как проводится потенциометрический анализ и расчет концентрации определяемого компонента в методе стандартной добавки? Ответ. Метод стандартной добавки основан на последовательном измерении ЭДС гальванической цепи анализируемого раствора и пробы этого же раствора с добавкой известного объема стандартного раствора определяемого вещества. По результатам измерения ЭДС и 12 3 предварительного определения крутизны электродной функции проводится расчет концентрации определяемого вещества по формуле: C x = V a ∙ C a / V x ∙ (10 ∆Е/ S - 1), где V x – объем анализируемого раствора; V a – добавленный объем стандартного раствора; C x – концентрация анализируемого раствора; C a – концентрация стандартной добавки; S – крутизна электродной функции; ∆Е – разность ЭДС гальванических цепей анализируемой пробы и пробы со стандартной добавкой. Вопрос 162. В чем преимущество метода добавок по сравнению с другими приемами прямой потенциометрии? Ответ. Метод добавок автоматически учитывает влияние посторонних компонентов раствора, поэтому он может быть использован для анализа сложных многокомпонентных систем и сильно разбавленных растворов. Вопрос 163. Какие факторы ограничивают возможности использования методов прямой потенциометрии? Ответ. Методы прямой потенциометрии имеют ограниченные возможности для определения многозарядных ионов. При выполнении прямых измерений наблюдается дрейф потенциала во времени, что вызывает необходимость постоянного контроля величины стандартного потенциала и крутизны электродной функции. По точности выполнения анализа эта группа методов (5–20%) значительно уступает методам потенциометрического титрования. Вопрос 164. На чем основан метод косвенной потенциометрии? Ответ. Метод косвенной потенциометрии основан на определении конечной точки потенциометрического титрования по резкому изменению потенциала индикаторного электрода при скачкообразном изменении концентрации потенциалообразующих ионов в момент завершения химической реакции. Вопрос 165. В каких координатах строятся кривые потенциометрического титрования? 12 4 Ответ. Кривые потенциометрического титрования строятся в координатах Е от V титр (интегральная кривая), ∆Е от ∆V (дифференциальная кривая по первой производной) , ∆ 2 Е от ∆V 2 (дифференциальная кривая по второй производной) и ∆V/∆Е от V(метод Грана). Вопрос 166. От чего зависит выбор координат кривой потенциометрического титрования? Ответ. Выбор координат кривой потенциометрического титрования определяется требованиями к точности анализа, концентрацией определяемого вещества и значением константы равновесия химической реакции. Вопрос 167. Когда при обработке результатов потенциометрического титрования целесообразно использовать дифференциальные кривые или метод Грана? Ответ. Для повышения точности потенциометрического анализа при работе с разбавленными растворами или использовании реакций с низким значением константы равновесия целесообразно использовать дифференциальные кривые или метод Грана. Вопрос 168. Назовите основные типы химических реакций, используемые в косвенной потенциометрии. Ответ. В потенциометрическом титровании используются окислительно- восстановительные реакции, реакции нейтрализации, осаждения и комплексообразования . Вопрос 169. Какие требования предъявляются к реакциям в косвенной потенциометрии? Ответ. Реакции потенциометрического титрования должны протекать строго стехиометрично и количественно (практически до конца). Скорость реакции должна быть соизмерима со скоростью титрования. Вопрос 170. Сопоставьте точность методов прямой и косвенной потенциометрии. Объясните эту закономерность. Ответ. Точность потенциометрического титрования (0,1–0,5 %) существенно превосходит методы ионометрии (5–20 %). При титровании концентрация потенциалообразующих ионов в точке эквивалентности изменяется на несколько порядков, что гарантирует высокую точность измерения эквивалентного объема титранта и повышает точность результатов анализа. В прямой потенциометрии, основанной на уравнении 12 5 Нернста, анализируемой величиной является не сама концентрация, а ее логарифма,что снижает точность измерений. Вопрос 171. Можно ли проводить потенциометрическое титрование в ячейке без переноса? Ответ. При потенциометрическом титрования расчет абсолютного значения ЭДС, которая учитывает величину диффузионного потенциала, не производится. Поэтому в косвенной потенциометрии отпадает необходимость строгого контроля за значением диффузионного потенциала и измерения могут проводиться в ячейках без переноса. Вопрос 172. Приведите примеры использования методов потенциометрии в аналитическом контроле компонентов лесохимического комплекса . Ответ. Методы потенциометрического титрования используются для аналитического контроля активных компонентов (NaOH, Na 2 CO 3, NaS) белого щелока при варке сульфатной целлюлозы и олигосахаридов в гидролизате сульфитного производства при получении кормовых дрожжей. Метод эффективен для контроля за содержанием серосодержащих соединений в дымовых газах содорегенерационной установки. Тесты Тест 23. В чем преимущество метода потенциометрии по сравнению с классическим химическим анализом? а) метод потенциометрии обладает большей точностью; б) потенциометрический метод может быть использован для анализа окрашенных растворов; в) метод потенциометрии высокоэффективен при работе с разбавленными растворами; г) при потенциометрических измерениях не используются стандартные растворы. Тест 24. Какие металлы непригодны для изготовления обратимых электродов первого рода? а) серебро; б) железо; в) медь; г) платина. 12 6 Тест 25. Какое утверждение неприменимо к электродам первого рода? а) электроды обладают электронной проводимостью; б) на межфазной поверхности электрода протекает реакция ионного обмена; в) электроды обратимы по отношению к катионам металлов; г) на и межфазной границе электрода протекает полуреакция окисления или восстановления. Тест 26. Какие электроды используются в электрохимической ячейке потенциометрической установки? a) два неполяризуемых электрода – индикаторный и электрод сравнения; б) два идентичных электрода; в) три электрода – поляризуемый индикаторный, электрод сравнения и вспомогательный электрод; г) один индикаторный электрод. Тест 27. Какая характеристика не соответствует функциям индикаторного электрода? а) электрод должен быть химически устойчив; |