Тесты по аналитике. Тесты по аналитической химии. Учебное пособие, вгму, Витебск
 Скачать 1.06 Mb.
|
|
ГЛАВА 3 ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ КОЛИЧЕСТВЕННОГО АНАЛИЗА 3.1 Общая характеристика 1. К химическим методам количественного анализа относятся: 1. гравиметрические; 2. титриметрические; 3. хроматографические; 4. электрохимические. Ответ: 1,2 – Химические методы основаны на использовании реакций, аналитическим эффектом которых являются выпадение осадка, образование окрашенных соединений и др. Гравиметрические методы основаны на изме- рении массы определяемого вещества, отделенного от других компонентов пробы, или в виде соединения известного состава. Различают две основные группы гравиметрических методов: методы осаждения (определяемое веще- ство с реагентом образует малорастворимое соединение, которое после необ- ходимых операций взвешивают) и методы отгонки (определяют массу ото- гнанного вещества или массу остатка). Чаще используются методы осажде- ния, которые просты в исполнении, отличаются высокой точностью и вос- производимостью, но длительные и трудоемкие. Титриметрические методы основаны на измерении объема или массы титранта (реагента), затраченного на реакцию с определяемым веществом. В качестве титрантов используют кислоты, основания, окислители, восстановители и другие реагенты. 2. К абсолютным (безэталонным) методам относятся: 1. спектрофотометрия; 2. гравиметрия; 3. прямая кулонометрия; 4. флуориметрия. Ответ:2,3 – В абсолютных (безэталонных) методах аналитической хи- мии содержание определяемого компонента рассчитывается по величине аналитического сигнала. Например, в гравиметрии аналитическим сигналом является масса определяемого компонента. В прямой кулонометрии измеряют количество электричества, затра- ченное на электролиз определяемого вещества, и по формуле рассчитывают массу определяемого вещества 59 F n M Q m , где Q – количество электричества (в кулонах), М – молярная масса вещества (г/моль), n – число электронов, участвующих в реакции, F – число Фарадея (96500 Кл/моль). 3. К химическим методам количественного анализа относятся: 1. хемометрика; 2. гравиметрия; 3. титриметрия; 4. кулонометрия. Ответ: 2,3 – Химические методы количественного анализа основаны на химических реакциях, которые должны отвечать определенным требова- ниям: реакции должны протекать быстро и до конца; вещества должны реа- гировать стехиометрически; примеси не должны мешать проведению анали- за. Гравиметрия и титриметрия относятся к химическим методам анализа. Эти методы называют классическими. Они являются непревзойденными по точности, относительная погрешность определения не превышает 0,1-0,2%. Измерение массы определяемого вещества или его соединения лежит в осно- ве гравиметрических определений. Методы осаждения и отгонки – основные методы гравиметрии. Титриметрические методы анализа основаны на титровании, т.е. при- бавлении небольшими порциями стандартного раствора к анализируемому раствору до достижения точки эквивалентности. В точке эквивалентности количество титранта химически эквивалентно количеству определяемого ве- щества. 3.2. Пробоотбор и пробоподготовка 4. Массу генеральной пробы твердого вещества рассчитывают по формуле: 1. Q=K·d 2 ; 2. m=V·T; 3. m=V·ρ; 4. m=K·V·T. Ответ: 1 - Масса генеральной пробы зависит от размера частиц и оце- нивается формулой Ричердса-Чеччота: Q=К·d 2 , где d – максимальный диа- метр частиц в мм; К – эмпирический коэффициент пропорциональности, ха- рактеризующий степень неоднородности распределения определяемого ве- щества в пробе. 5. Хлороводородная кислота используется для растворения проб, содержа- щих: 60 1. оксиды; 2. карбонаты; 3. сульфаты; 4. нитраты. Ответ: 1,2 – Хлороводородная кислота применяется в неорганическом анализе для растворения оксидов, гидроксидов, карбонатов, фосфатов и др. Нерастворимые в воде сульфаты (PbSO 4 , BaSO 4 ) в хлороводородной кислоте не растворяются. Нитраты металлов растворяются в воде. В химико- токсикологическом анализе хлороводородная кислота применяется для рас- творения биологически активных веществ основного характера (алкалоиды) и синтетических лекарственных веществ основного характера. 6. Способы стабилизации и консервации проб: 1. резкое охлаждение проб до 0 0 С – (-20 0 С); 2. изменение рН среды; 3. добавление этанола; 4. нет верного ответа. Ответ: 1,2,3 – Универсального способа стабилизации и консервации проб нет. Для стабилизации состава биологических объектов проводят резкое охлаждение проб, добавление этанола. Изменение рН среды в ряде случаев повышает устойчивость проб. Экстракция органическими растворителями и сорбция на различных сорбентах способствует сохранению определяемого вещества. 7. Разложение проб проводят: 1. «мокрым» способом; 2. «сухим» способом; 3. способом Шатца; 4. нет верного ответа. Ответ: 1,2 – Для переведения компонентов пробы в раствор не всегда достаточно воды. Легко растворяются в воде многие неорганические соли, а также некоторые органические соединения (ацетат натрия, салицилат натрия и др.). Для растворения органических соединений часто применяют органи- ческие растворители (спирты, хлорпроизводные углеводородов, ацетон и др.). Разложение пробы с применением концентрированных серной и азотной кислот, пероксида водорода и других окислителей относят к «мокрому» спо- собу разложения пробы. В присутствии катализаторов (CuSO 4 , HgSO 4 и др.) разложение кислотами органических материалов ускоряется. Сжигание про- бы или сплавление её с карбонатами и нитратами относится к «сухому» спо- собу разложения образцов. 8. Возможные источники ошибок при отборе проб: 1. потеря летучих продуктов; 2. адсорбция определяемых компонентов на поверхностях емкостей для отбора и хранения проб; 61 3. химические реакции; 4. нет верного ответа. Ответ: 1,2,3 – При изменении температуры возможны потери летучих компонентов (ртуть, вода, таллий и др.). Определяемые компоненты могут адсорбироваться на поверхностях емкостей, в которых находятся пробы, что приводит к значительным потерям вещества и соответственно к увеличению погрешности анализа. В процессе отбора и хранения проб, определяемые ве- щества могут участвовать в химических реакциях, изменяющих состав ана- лизируемого объекта. Например, наблюдаются значительные потери серы, железа(II) в результате их окисления. 9. Различают такие виды проб: 1. предварительная; 2. генеральная; 3. лабораторная; 4. универсальная. Ответ: 2,3 – Проба – это небольшая часть анализируемого объекта. Средний состав и свойства пробы должны быть идентичны среднему составу и свойствам исследуемого объекта. Основные виды проб – генеральная или первичная, лабораторная и анализируемая. Из объекта исследования отбира- ют генеральную пробу массой 1-50 кг. Затем из генеральной пробы берут ла- бораторную пробу (от 25г до 1 кг). Лабораторную пробу делят на 3 части: первая часть для предварительных исследований, вторая часть для арбитраж- ных анализов и третья - анализируемая проба. 10. Измельчение (гомогенизация) проб проводится: 1. в мельницах; 2. в ступках; 3. при нагревании на водяной бане; 4. нет верного ответа. Ответ: 1,2 - Пробы твердого вещества измельчают различными спосо- бами: крупные куски пробы разбивают в дробильных машинах и мельницах различной конструкции. При использовании фарфоровых, агатовых ступок с пестиками добиваются тонкого измельчения проб. 11. Для растворения металлов применяют: 1. хлороводородную кислоту; 2. концентрированную серную кислоту; 3. царскую водку; 4. диметилформамид. Ответ: 1,2,3 – Хлороводородная и серная кислоты часто применяются для растворения металлов и оксидов металлов. Например, в концентрирован- ной серной кислоте растворяют сурьму, олово. Царская водка – это смесь азотной и хлороводородной кислот (1:3), применяется для растворения золо- та, платины, палладия, сульфидных руд и др. 62 12. Растворение сульфидов металлов в кислотах: 1. сопровождается протеканием окислительно-восстановительных реак- ций; 2. происходит без изменения степени окисления элементов; 3. происходит с выделением SO 2 и SO 3 ; 4. нет верного ответа. Ответ: 1,2 – Растворение сульфидов некоторых элементов происходит без изменения степени окисления элементов ZnS+2HCl→ZnCl 2 +H 2 S↑ Растворение сульфидов висмута, ртути и других элементов сопровождается протеканием окислительно-восстановительных реакций Bi 2 S 3 +8HNO 3 →2Bi(NO 3 ) 3 +3S↓+2NO↑+4H 2 O 3HgS+2HNO 3 +12HCl→3H 2 [HgCl 4 ]+3S↓+2NO↑+4H 2 O. При растворении сульфидов в кислотах-окислителях сульфид-ионы окисляются, как правило, до серы. 13. Способы минерализации делят на: 1. «мокрые»; 2. «сухие»; 3. универсальные; 4. нет верного ответа. Ответ: 1,2- При минерализации происходит разрушение органических веществ с выделением неорганических компонентов в виде ионов, оксидов и других соединений. При «мокрой» минерализации чаще применяют кислоты- окислители (серная, азотная кислоты) и другие окислители. К способам «сухой» минерализации относятся простое сжигание про- бы, сплавление объекта исследования с карбонатами и нитратами, а также другие способы. 14. При минерализации анализируемого объекта проводят: 1. растворение объекта в 2 М CH 3 COOH; 2. разложение объекта под действием концентрированных серной и азот- ной кислот; 3. растворение объекта в этаноле; 4. растворение объекта в воде. Ответ: 2 – Минерализация исследуемого объекта – это разрушение ор- ганических веществ под действием кислот–окислителей (HNO 3 , H 2 SO 4 , HNO 3 +H 2 SO 4 ; HNO 3 +H 2 SO 4 +HClO 4 ) и других окислителей (H 2 O 2 , KClO 3 ). 63 3.3. Методы разделения и концентрирования 15. В качестве коллекторов используют: 1. сульфиды; 2. гидроксиды; 3. нитраты; 4. пероксиды. Ответ: 1,2 – В качестве коллекторов (носителей) применяют малорас- творимые соединения, которые захватывают определяемые компоненты и не соосаждают мешающие компоненты. К таким соединениям относятся неко- торые сульфиды, гидроксиды, фосфаты. Например, при определении цирко- ния в качестве коллектора применяют гидроксиды алюминия или железа(III). Гидроксид железа(III) применяется в качестве коллектора при определении редкоземельных элементов. 16. К органическим коллекторам относятся: 1. малорастворимые ионные ассоциаты; 2. хелаты и индифферентные органические соединения; 3. ацетаты; 4. нет верного ответа. Ответ: 1,2 – При взаимодействии органического катиона (кристалли- ческий фиолетовый или метиленовый синий) и аниона (тиоцианаты или ио- диды микроэлементов) образуются малорастворимые ионные ассоциаты, со- держащие микроэлементы и выпадающие в осадок. Индифферентные коллекторы применяют вместе с органическими реа- гентами, содержащими функционально-аналитические группировки на опре- деляемые микроэлементы. Образующиеся хелаты металлов захватываются коллектором. Органические коллекторы имеют определенные преимущества перед неорганическими коллекторами: селективность и простота обработки. Осадок отделяют, сжигают и золу растворяют в кислоте. 17. С целью маскирования мешающих ионов применяют: 1. фториды; 2. тиосульфаты; 3. нитраты; 4. все ответы правильные. Ответ: 1,2 – Фторид-ионы с ионами железа(III) образуют прочный бесцветный комплекс [FeF 6 ] 3- . При обнаружении ионов кобальта(II) в присут- ствии ионов железа(III) в раствор прибавляют фторид-ионы. В этом случае ионы кобальта(II) с тиоцианатом аммония образуют окрашенный комплекс. Тиосульфат-ионы восстанавливают ионы меди(II) до ионов меди(I), что по- зволяет определять ионы цинка с помощью ЭДТА в присутствии ионов меди. 18. При маскировании посторонних веществ используют реакции: 1. комплексообразования; 64 2. окисления-восстановления; 3. кислотно-основные; 4. нет верного ответа. Ответ: 1,2 – Для маскирования ионов железа(III) применяют реакции образования прочных бесцветных фторидных, оксалатных, тартратных ком- плексов. В присутствии восстановителей (аскорбиновая кислота и др.) окра- шенные ионы железа(III) переходят в бесцветные ионы железа(II). 19. К методам концентрирования и разделения относятся: 1. экстракция; 2. сорбция; 3. соосаждение; 4. нет верного ответа. Ответ: 1,2,3 – К основным методам разделения и концентрирования относятся экстракция, сорбция, соосаждение, хроматография, дистилляция и др. Методы разделения и концентрирования применяются в случае необхо- димости определения малых количеств веществ, а также при анализе много- компонентных объектов. Выделение и концентрирование может быть груп- повым (выделяется несколько компонентов). В случае применения таких фи- зико-химических методов определения, как рентгено-флуоресцентный, атом- но-эмиссионный, проводится групповое концентрирование. 20. Количественными характеристиками разделения и концентрирования яв- ляются: 1. коэффициент распределения; 2. фактор пересчета; 3. степень извлечения; 4. константа растворимости. Ответ: 1,3 – Коэффициент распределения (D) соответствует отноше- нию общих молярных концентраций вещества в обеих фазах D=c орг /c вод Степень извлечения (R) - это отношение количества извлеченного (экс- трагированного) вещества к общему (начальному) количеству этого вещества в водном растворе: N 100 A R , где R – степень извлечения (экстракции) вещества, %; А – количество вещества (моль) в органической фазе; N – общее (начальное) количество вещества (моль) в водной фазе. 21. Основные термины, используемые в методе разделения и концентрирова- ния веществ, основанном на разделении вещества между двумя жидкостями: 1. экстракция; 2. реэкстракция; 3. коллектор; 4. диализ. 65 Ответ: 1,2 – Метод разделения и концентрирования веществ, основан- ный на распределении вещества между двумя несмешивающимися между собой жидкостями, называются экстракцией. Экстракт – это органическая фаза, отделенная от водной фазы и содержащая экстрагированное вещество. Реэкстракция – перевод вещества из органической фазы в водную фазу, а по- лученный при этом раствор называют реэкстрактом. 22. Константа распределения – это отношение: 1. общей молярной концентрации всех форм вещества в органической фа- зе к общей молярной концентрации всех форм вещества в водной фазе; 2. равновесной молярной концентрации определенной формы вещества в органической фазе к равновесной молярной концентрации этой формы в водной фазе; 3. общей молярной концентрации вещества к равновесной молярной кон- центрации вещества; 4. равновесной молярной концентрации определенной формы вещества к общей молярной концентрации этого вещества. Ответ: 2 – Количественными характеристиками экстракции являются константа распределения, коэффициент распределения, степень однократной экстракции и др. Константа распределения – это отношение молярной равно- весной концентрации определенной формы вещества в органической фазе к равновесной молярной концентрации этой формы в водной фазе. Отношение общей молярной концентрации всех форм вещества в органической фазе к общей молярной концентрации всех форм вещества в водной фазе – это ко- эффициент распределения. 23. Признаки, лежащие в основе классификации экстракционных процессов: 1. природа и свойства экстрагента; 2. способы осуществления экстракции; 3. время экстракции; 4. температурные условия. Ответ: 1,2 – Основными признаками, лежащими в основе экстракци- онных процессов, являются: природа и свойства экстрагента, тип экстраги- руемого соединения, способы осуществления экстракции. Различают два ти- па экстрагирующихся соединений: неионизированные соединения (8- оксихинолинаты, дитизонаты, диэтилдитиокарбаминаты и др.) и ионные ас- социаты (ассоциаты малахитового зеленого и анионов типа SbCl 6 , TlCl 4 и др.). Основные способы осуществления экстракции: периодическая, непре- рывная (исчерпывающая), противоточная экстракция. 24. Основные типы экстракционных реагентов: 1. кислотные; 2. основные; 3. нейтральные; 4. амфотерные. 66 Ответ: 1,2,3 – В зависимости от кислотно-основных свойств различа- ют кислотные (катионнообменные), основные (анионообменные) и нейтраль- ные экстракционные реагенты. В качестве кислотных экстрагентов применя- ются хелатообразующие соединения (8-оксихинолин, диметилглиоксим, ди- тизон), фосфорорганические кислоты, сульфокислоты. К основным экстра- гентам относятся соли третичных аминов и четвертичных аммониевых осно- ваний и др. Нейтральные (координационные) экстрагенты – это эфиры фос- форной, фосфоновой кислот, сульфоксиды, диантипирилметан и др. 25. Экстракция применяется: 1. для разделения веществ; 2. для концентрирования; 3. при титриметрическом определении хлороводородной кислоты; 4. нет верного ответа. Ответ: 1,2 – Для разделения веществ применяются экстрагенты, изби- рательно экстрагирующие определяемые вещества. К избирательным экстра- гентам относятся дитизон, диэтилдитиокарбаматы. Эти экстрагенты избира- тельно экстрагируют элементы, проявляющие сродство к атомам серы (Hg, Bi, Pb и др.). Избирательная экстракция достигается при изменении условий экстракций (рН, подбор разбавителя, применение маскирующих веществ и другие условия). При экстракционном концентрировании микрокомпонентов объем органической фазы в несколько раз меньше объема водной фазы, что позволяет получать концентрат микроэлементов. Возможно получение кон- центрата микроэлементов в водной фазе при извлечении матрицы. Экстракция применяется также в гибридных методах анализа (экстрак- ционная фотометрия, экстракционная флуориметрия и др.). 26. Факторы, влияющие на процесс экстракции: 1. природа экстрагируемого вещества; 2. рН; 3. природа экстрагента; 4. нет верного ответа. Ответ: 1,2,3 – Природа экстрагируемого вещества и экстрагента, рН среды, температура, присутствие электролитов в водной фазе – основные факторы, влияющие на экстракцию. Состояние соединений, склонных к ки- слотно-основному взаимодействию, зависит от рН среды. Например, опти- мальное значение рН среды для экстракции слабых кислот соответствует рН=рК а -2, а для слабых оснований 2 рК рН ВН opt В зависимости от природы различают кислотные, основные и ней- тральные экстрагенты. Неполярные органические растворители лучше экстрагируют ней- тральные соединения, чем заряженные. Присутствие сильных электролитов может как повышать коэффициент распределения вещества (эффект высаливания), так и понижать (всаливание). 67 27. Основные количественные характеристики сорбции: 1. коэффициент распределения; 2. время сорбционного разделения и концентрирования; 3. степень извлечения; 4. нет верного ответа. Ответ: 1,3 – Коэффициент распределения и степень извлечения – ос- новные количественные характеристики сорбционного разделения и концен- трирования. Коэффициент распределения – это отношение молярной концен- трации вещества в фазе сорбента (с тв ) к молярной концентрации вещества в водной фазе (c вод ). D=c тв /c вод 28. Селективность сорбции зависит от: 1. рН раствора; 2. присутствие комплексообразователей; 3. времени; 4. нет верного ответа. Ответ: 1,2 – Селективность сорбции зависит не только от природы сорбента, но и от условий сорбции: рН раствора, состояние определяемого вещества в растворе, присутствие комплексообразователей, солевого фона. С помощью коэффициента разделения (К А/В ) оценивают селективность сорбен- та к разным веществам В А В / А D / D К Используя сорбенты с определенной хелатообразующей группой и из- меняя условия сорбции (рН, температура, введение комплексообразовате- лей), достигают высоких значений коэффициента разделения. 29. Константа экстракции используется: 1. для характеристики экстракционного равновесия; 2. для определения степени экстракции; 3. для расчета коэффициента разделения; 4. нет верного ответа. Ответ: 1 – Константу экстракции (К ех ) используют для характеристики экстракционного равновесия. 2 0 2 B 2 2 B 0 2 ex B ) 0 ( 2 0 2 2 B Dz H Pb H ) HDz ( Pb K H 2 ) HDz ( Pb Dz H 2 Pb Степень однократной экстракции (R) – это доля вещества, экстраги- руемая в органическую фазу за одну экстракцию. % 100 n n n R в о 0 , где «о» - органическая фаза; «в» - водная фаза. Коэффициент разделения характеризует эффективность разделения и соответствует отношению коэффициентов распределения двух веществ |