Спектроскопические методы анализа

1. Рассчитайте минимальное содержание циркония (%), которое можно определить люминесцентным методом в виде комплекса с морином, пользуясь следующими данными: 1) навеску массой 1.000 г перевели в 250.0 мл раствора; 2) максимальной величине регистрируемого фототока, равной 250 мкА, отвечает концентрация циркония 0.1 мкг/мл;
3) минимальная величина фототока, регистрируемая микроамперметром, равна 1 мкА.

2.Относительная оптическая плотность моносульфосалицилатного комплекса железа при l=510 нм в кювете l =5.00 см равна 0.225. Раствор сравнения содержал 0.050 мг железа в объеме 50.00 мл. Определите концентрацию железа (мг/л) в растворе, если молярный коэффициент поглощения комплекса при l=510 нм равен e = 1.8×10³ л×моль^-1×см^-1.

3. Навеску урановой руды 0.1500 г растворили и после соответствующей обработки раствор разбавили водой до 100.00 мл. Интенсивность флуоресценции раствора составила 60.0 у.е. После добавления к 20.00 мл этого раствора 5.0 мкг урана интенсивность флуоресценции увеличилась до 110.0 у.е. Определить массовую долю урана (w,%), считая, что интенсивность флуоресценции пропорциональна концентрации урана, а интенсивность флуоресценции контрольного опыта эквивалентна флуоресценции 1 мкг урана. Какое количество урана (кг) содержится в 1 т руды?

4. Для определения натрия в стекле три его навески по 0.1000 г растворили в смеси H₂SO₄ и HF, растворы упарили, остатки обработали разбавленной HCl и перенесли в мерные колбы объемом 250.00 мл. Во вторую и третью колбы добавили, соответственно, 10.00 и 20.00 мл стандартного раствора натрия (c =250.0 мкг/мл). Растворы разбавили водой до метки и фотометрировали в пламени светильный газ-воздух. Получены следующие результаты:

раствор I, у.е.

1 17.0

2 26.0

3 35.0

Определите массовую долю (%) натрия в стекле.

5.Молярный коэффициент поглощения салициловой кислоты в форме H₂A при 320 нм равен 1.70^.10³, а в форме HA - 7.50^.10². Насыщенный водный раствор салициловой кислоты при рН 3.3 имеет оптическую плотность 0.492 при 320 нм (l=0.25 мм). Рассчитайте молекулярную растворимость салициловой кислоты, если показатели констант ее кислотной диссоциации равны рК_a1 =2.97, рК_a2 =13.4.

6.При определении кадмия в сточных водах к анализируемому раствору добавляют девятикратный объем органического реагента L с концентрацией 1.00×10^–3М и измеряют поглощение образующегося комплекса в кюветах l =1.00 см при l=610 нм. Поглощение раствора, приготовленного смешением раствора соли кадмия, содержащего 2.81 мкг металла в 1 мл, и раствора реагента, оказалось равным 0.150. Поглощение раствора реагента при l=610 нм равно 0.040. Рассчитайте молярные коэффициенты поглощения комплекса кадмия и органического реагента при указанной длине волны.

7.Рассчитайте константу равновесия реакции

AuBr₄^- + 2 Au + 2 Br^- = 3 AuBr₂^-

по спектрофотометрическим результатам измерения (l=1 см), если:

1) после достижения равновесия оптическая плотность раствора при 382 нм равна 0.445;

2) исходные концентрации AuBr₄^- и HBr равны 1.23^.10^-3 и 0.4 М;

3) раствор AuBr₄^- с концентрацией 8.5^.10^{-5 М в 0.4 М HBr при 382 нм}

имеет оптическую плотность 0.410;

4) раствор AuBr₂^- при 382 нм не поглощает.

 

Электрохимические методы анализа

Потенциометрия

1. При каком потенциале катода (относительно НКЭ) концентрация HgBr₄^2– снизится до 1×10^‑6 М, если до начала электролиза раствор содержал 0,01 М Hg²⁺ и 0,25 М KBr?

= 0,854 В; E_НКЭ = 0,242 В; b₄ = 4,4×10²¹, t = 25° C.

2. ЭДС гальванического элемента

H₂(1атм.), Pt ½ HA (0,150 M), NaA (0,250 M) ½½ СВЭ

при 20° С равна 0,310 В. Рассчитайте величину К_а {HA}.

3. Напишите уравнение для зависимости потенциала стеклянного электрода от pH и рассчитайте значение потенциала в буферном растворе с pH 5,0 относительно хлоридсеребряного электрода сравнения.

const = 0,350 B, = 0,222 В, t = 25° C.

4. Величина равна 3^.10^-3. Рассчитайте допустимую концентрацию натрия, при которой погрешность определения 1^.10^{-4 М не превышает 1%.}

5. Потенциал Ca-селективного электрода в 20,00 мл пробы при 30° С равен 20 мВ. После добавки 0,20 мл 0,1000 М раствора Ca²⁺ он стал равным 35 мВ. Крутизна электродной функции на 2 мВ ниже теоретической. Сколько мг кальция содержится в пробе? Мол.масса Ca 40,08.

6. Потенциал F-селективного электрода в 0,01 М NaF при 25° С равен
100 мВ, а в растворе, содержащем 0,01 М NaF и 0,01 М Na₂SiO₃, 93 мВ. Вычислите , пренебрегая ионной силой.

1. По результатам измерения потенциала Mg-селективного электрода в растворах 1, 2 и 3 и данным, приведенным в таблице, рассчитайте активность ионов магния в растворе 3. Все измерения проведены при температуре 25° C.

Раствор	c MgCl2	c KCl	E, мВ	I	g
	0,1	‑		0,3	Mg2+ 0,42
	0,01	0,1		0,16	K+ 0,805 Mg2+ 0,430
	?	0,09 (активность)		‑

 

Вольтамперометрия

1. Волна восстановления CrO₄^2– до Cr³⁺ имеет E_1/2 = –0,3 В, а волна восстановления Cr³⁺ до Cr(0) –1,4 В. На полярограмме сточной воды предельный ток при –0,7 В равен 10,5 мкА, а при –0,8 В, 42,0 мкА. Каково соотношение концентраций CrO₄^2–и Cr³⁺ в анализируемой воде (D_CrO42–= D_Cr(3+))? Нарисуйте полярограмму.

2. Предельный диффузионный ток в 2×10^‑3 М растворе Cd²⁺ равен 8,10 мкА. Из капилляра за 1 мин вытекает 15 капель ртути, а масса 25 капель равна 0,100 г. Рассчитайте коэффициент диффузии Cd²⁺ в этих условиях.

3. Предельный диффузионный ток восстановления 0,004 М TeO₃^2– на р.к.э равен 61,9 мкА. Масса 20 капель ртути, вытекающих за 63 с, равна 0,0945 г. Коэффициент диффузии TeO₃^2– 7,5×10^–6 см²с^–1. Используя эти данные, напишите уравнение электродной реакции.

4. Для определения свинца в производственных растворах использовали метод переменно-токовой полярографии. Высота пика свинца на полярогамме 75 мм. После добавки 0,5 мл стандартного раствора свинца высота пика возросла до 163 мм. Объем анализируемого раствора в ячейке 10,0 мл. На полярограмме фона (0,1 М KNO₃) наблюдается пик высотой 11 мм. Сколько мкг свинца содержится в 1 л раствора?

Мол. масса Pb 207,2.

Кулонометрия

1. На титрование 25,00 мл K₂Cr₂O₇ электрогенерированными ионами Fe²⁺ из Fe³⁺ затрачено 1800 с при силе тока 200 мА. Рассчитайте концентрацию K₂Cr₂O₇ (М). Напишите уравнения реакций титрования и генерации титранта.

2. На колбе с раствором стерлась надпись. Это мог быть раствор соли Mg²⁺ или Al³⁺ с концентрацией 30 мкг/мл. Из 5,0 мл раствора ион металла осадили 8-оксихинолином, осадок промыли, растворили в HCl и 8-оксихинолин оттитровали электрогенерированным Br₂, затратив
5 мин 22 с при I= 20 мА. Выход по току 100%. Какой это раствор?

Мол. масса: Al - 26,98; Mg - 24,32.

3. На титрование 8,10 мг I^‑ электрогенерированными ионами MnO₄^‑ затрачено 5 мин при силе тока 25 мА. Рассчитайте выход по току. Мол. масса I - 126,9.

4. Растворили 1,06 г руды, содержащей кадмий и при –0,95 В выделили его на ртутном катоде. За время электролиза в водородно-кислородном кулонометре выделилось 44,6 мл газа при 21,0°С и 773 мм рт.ст. Рассчитайте содержание (%) металла в руде.

 

Хроматографические методы анализа

1. На хроматограмме получены пики при 0,84 мин (неудерживаемый компонент A), при 10,60 мин (компонент B) и 11,08 мин (компонент C). Ширина пиков B и C соответствует 0,56 и 0,59 мин соответственно. Длина колонки - 28,3 см, объем стационарной фазы -12,3 мл, подвижной фазы - 17,6 мл. Рассчитайте: а) число теоретических тарелок колонки; б) высоту, эквивалентную теоретической тарелке, и укажите, что характеризует эта величина; в) коэффициент удерживания для компонентов B и C; г) коэффициенты распределения компонентов B и C; д) коэффициент селективности и разрешение пиков компонентов B и C. Нарисуйте хроматограмму.

2. При разделении на хроматографической колонке с объемом неподвижной фазы 1,5 мл и объемом удерживания неудерживаемого компонента 2,5 мл, соединения А и В имеют коэффициенты распределения 5,0 и 15,0 соответственно. Эффективность колонки - 20 теоретических тарелок. Рассчитайте, будет ли полным разделение веществ А и В. Какова должна быть эффективность колонки, чтобы получить 6s-разделение компонентов А и В?

3. Стандартные отклонения хроматографического пика, связанные с некоторыми факторами размывания, составляют 0,0041; 0,0011; 0,0091 и 0,0470 см. Вычислите: а) стандартное отклонение ширины пика;
б) эффективность колонки (Н, мкм) длиной 15 см; в) число теоретических тарелок, необходимое для 4s-разделения двух веществ, если коэффициент селективности равен 1,03.

4. Определите удерживаемый объем н-пентанола, если при 77°С и скорости потока газа-носителя 90 мл/мин на сорбенте Chromaton N AW DMCS, покрытом Carbowax 1500, получены следующие времена удерживания спиртов: метанол - 72,3 с; этанол - 126 с; бутанол - 509 с. Пик неудерживаемого компонента появляется на хроматограмме через
30 с.

5. Рассчитайте содержание (% масс.) гексана, гептана, октана и нонана в смеси по следующим данным:

Углеводород	гексан	гептан	октан	нонан
S, см2
Ki	0,70	0,72	0,75	0,80

2. Проведен газохроматографический анализ очищенного продукта на содержание толуола. В качестве внутреннего стандарта использовали трет-бутилбензол (трет-ББ). Вначале провели анализ стандартной смеси, содержащей по 0,050 % масс. толуола и трет-ББ, и получили хроматографические пики высотой 4,70 и 4.20 см соответственно. При анализе продукта ввели 0,045% масс. стандарта и получили хроматограмму, на которой высоты пиков толуола и трет-ББ составили 5.21 и 4.11 см соответственно. Каково содержание толуола (% масс.) в пробе?