ПӘннің ОҚУ-Әдістемелік кешені «Электрохимиялық анализ әдістері» пәні

Алынған нәтижелер бойынша V - pH и V - ∆pH/∆V координаталарында титрлеу қисығын тұрғызады. Сол қисық бойынша шыны электроды потенциалының секірмесіне сәйкес эквивалент нүктені анықтайды. Титрлеу қисығы мынадай болуы керек:

мұнда, V – титрлеуге кеткен қышқыл көлемі.

N – НСl ерітіндісінің нормальдігі.

Э – анализденетін негіздің эквиваленттік массасы.

2Cu²⁺ + 4I^- = Cu₂I₂ + I₂

I₂ + 2S₂O₃^2- = 2I^-+ S₄O₆^2-

Бұл әдіс арқылы мыстың өте аз мөлшерін (10^-3 мг) анықтауға болады. Реостатқа +0,53 В потенциал мәнін қойып, платина және хлоркүміс электродтарын ерітіндіге салады. Платина электродында иод тотықсызданады.

Жұмысты орындау.

Амперометриялық құралда барлық бөліктері дұрыс қосылып тұрғанын тексереді.

Титрлеу стаканына 10 мл мыс (11) ерітіндісін құйып, 25 мл күкірт қышқылын қосады, электродтарды салып, тізбекті қосады. Сол кезде катодта мыстың тотығуы жүреді. Гальванометр стрелкасы бір жаққа қарай бұрылады.

0,3-0,5 г калий иодидін салып, магнит араластырғышты қосады. Бұл кезде диффузиялық тоқ бірден азайып, гальванометр нольді көрсетеді. Бұл жағдай мыс ионының толық иодидпен Cu₂I₂ қосылысын бергенін көрсетеді. Бұдан соң бос иодтың бөлінуі байқалады, тоқ күші өсе бастайды, тоқ күші максимумға келгенде ерітіндіде иод толық бөлініп бітеді. Тағы да 2-5 минут реакция аяқталғынын тосып, титрлеуді бастайды.

Тиосульфат ерітіндісінен 1 мл қосып, ерітіндіні араластырып отырып, тоқ күшін жазып отырады. Титрлеу соңында тоқ күші өзгеріссіз қалады.

V, мл
I, мА

q = V * N * m_эCu m_эCu = 63.64 г/ моль

Титрлеуді екі рет жүргізеді.

СУДЫҢ ЖАЛПЫ КЕРМЕКТІГІН АНЫҚТАУ.
Әдіс комплексон III-пен сәйкес катиондардың әрекеттесуі нәтижесінде кальций және магний комплексонаттарының түзілуіне негізделген. Титрлеуді аммонийлі буфер ерітіндісі ортасында (рН=10) жүргізеді. Анықтауға алюминий иондары бөгет болмайды, егер олардың концентрациясы 20 мг/дм³ аспаса, және темір (III) иондары, егер концентрациясы 100мг/дм³ аспаса.

Жұмыс мақсаты – комплексонометриялық әдіс бойынша кондуктометриялық титрлеу дағдысын игеру.
Аппаратура, химиялық ыдыстар, реактивтер:

1. 
   Кондуктометриялық титрлеуге арналған құрылғы.
   
2. 
   25 см³ көлемді бюретка.
   
3. 
   10 см³ көлемді тамшуыр.
   
4. 
   Аммонийлі буфер ерітіндісі.
   
5. 
   Комплексон III ерітіндісі C (½ Н₂Na₂R) = 0.05 моль/дм³.
   

Электрлік ұяшыққа тамшуырмен 2-ден 10 см³-қа дейін су енгізеді (су кермектігіне байланысты). 0,5 см³ аммонийлі буфер ерітіндісін және 50 см³-ге дистилденген су қосады. Буфер ерітіндісін судың біраз мөлшерін құйғаннан кейін барып қосады, себебі суда магний тұздары көп болса, тұнба түзіледі (магний гидроксиді). Алынған ерітіндіні электрлік ұяшыққа енгізіп, комплексона III ерітіндісімен титрлейді.

Титрлеу қисығын æ – V_{титранта} координаталарында тұрғызады. Графиктегі сынық бойынша титрлеуге кеткен комплексон III ерітіндісінің көлемін табады.
Есептеу.

Су кермектігін (Ж, моль/дм³) мына формуламен есептейді:

мұнда, V₁ – титрлеуге кеткен комплексон III ерітіндісінің көлемі, см³; К – С ( ½ Н₂Na₂R) = 0,05 моль/дм³ комплексона III ерітіндісі үшін түзету коэффициенті; V₂ – зерттеуге алынған су көлемі, см³.

VKOH

æ, См/см

Жұмыс орындау алдында студент сол жұмыстың әдістемелік нұсқауларыды дұрыс оқып, қажетті оқулықтармен танысып, осы жұмысқа байланысты барлық сұрақтарына дұрыс жауап беру керек.

Тәжірибеге қатысты ыдыстарды, лабораториялық құралдарды лаборанттан алады, жұмыс аяқталған соң қайта лаборантқа өткізеді.

Жұмыстың есебін әр студент мына көрсетілген нұсқа бойынша өткізеді.

Күні «____» _____________ 200 _ ж. Жұмыс № ______________

Жұмыстың атауы: _______________________________________

_______________________________________________________

Жұмыс мақсаты: ________________________________________

_______________________________________________________

Тапсырма_______________________________________________

Негізгі құралдар (аты, типі, суреті, кестесі, негізгі құралдардың қысқаша түсініктемесі) ___________________________________

_______________________________________________________

________________________________________________

________________________________________________

Физико-химиялық процесс (әдіс, қандай физико-химиялық процеске негізделген, химиялық реакциялар теңдеуі т.б.)

Есептеулер (таблицалар, формулалар, графиктер т.б.) _______

________________________________________________

Қорытынды

Оқулық

Студент (фамилиясы, аты, тобы)

1. 
   Потенциометриялық анализ әдісі неге негізделген?
   
2. 
   Нернст теңдеуі қандай тәуелдікті көрсетеді? Оған кірген бірліктердің мәндерін түсіндіріндер.
   
3. 
   І-және ІІ-текті электродтар түрлері. Мысал келтіріңдер.
   
4. 
   Индикаторлық және салыстырмалы электродтардың атқаратын функциялары қандай және оларға талаптар қойылады?
   
5. 
   рН анықтау үшін қандай индикаторлық электродтар қолданылады?
   
6. 
   Шыны электрод құрылысын, оның артыќшылыќтары мен кемшіліктері туралы айтыңдар.
   
7. 
   Егер 10,00 мл сірке қышқылын 0,1м КОН титрлегенде мынадай нәтижелер алынған болса,
   

РН 5,22 5,71 6,04 8,79 11,22 11,56

I вариант: V(KOH), мл 10,00 13,00 14,00 15,00 15,00 16,00

РН 5,05 5,56 5,88 8,82 11,29 11,58

РН-V және ΔрН/ΔV- V координаталарында потенциометриялық титрлеу қисықтарын сызып, сірке қышқылының концентрациясын анықтандар.

(жауабы: 1) 12,01г/л 2) 9,01 г/л

8. 
   Калий тұзынын стандартты ерітіндісіндегі калий концентрациясына тәуелді электродтың потенциалын хлоркүміс электродына қатысты өлшегенде мыңадай мәндер алынған:
   

Е,мв 100 46 7,00 60,0

Осы мәндерін пайдаланып Е-С(К⁺ ) координатасында градуирлік график құрылған.

Массасы 0,2000 г калий бар үлгіні суда ерітіп, көлемін V мл жеткізген соң Е_х өлшенеді.

Вариант 1 2 3 4

V, мл 100,0 250,0 500,0 1000

Е_х, мВ 60,0 34,0 10,0 30,0

Жауабы: 1) 34,80% 2) 27.47% 3) 19.55% 4) 6.94%

9. 
   Анализдейтін ерітіндіні өлшегіш колбасында 100,0 мл сұйылтып, 20,00 мл аликвотын 0,1н NaOH-пен титрлегенде алынған мәндер
   

V(NaOH) 1,50 1,80 1,90 1,95 2,00 2,05 2,10

pH 2,04 2,05 2,26 2,64 6,98 10,53 10,65

вариант 2

V(NaOH) 1,30 1,50 1,60 1,65 1,70 1,74 1,80

pH 1,78 3,03 3,34 3,64 6,98 10,36 10,65

жауабы: 1) 36.5мг 2) 31.0мг

10. 
    Е- V және ΔЕ/ΔV- V координаталарында потенциометриялық титрлеу қисықтарын сызып, MgBr – концентрациясын (г/л) анықтаңдар, егер оның 20,00 мл аликвотын 0,1Н (MgNO₃)₂ тирлегенде, мына мәндер алынса:
    

Е,Мв 501 526 552 570 704 757

Жауабы: 9,21г/л

11. 
    5мл натрий гидроксидін потенциометриялық титрлегенде эквиваленттік нүктеде 0,1Н HCl 10,5мл жұмсалған. Анализденетін ерітіндіде (г/л) қанша NaOH бар?
    
12. 
    0,2Н сірке қышқылын (К= 1,85:10^-5) рН-ын анықтандар.
    
13. 
    Егер 20,00мл күміс нитратын потенциометрлік тирлеуге 21,64мл 0,05н натрий хлориды жұмсалса, 1л ерітіндіде қанша грамм күміс бар.
    
14. 
    Комплекс түзуші ионының ерітіндіде болуы электрод потенциалына қалай әсер етеді?
    
15. 
    Егер 15мл анқталатын заттар ерітіндісіне бірінші эквиваленттік нүктеде 6,8мл, ал екінші эвиваленттік нүктеде 9,4мл 0,1н күмыс нитраты жұмсалса, ерітіндіде неше грамм хлор, неше грамм иод бар?
    
16. 
    Техникалық натрий гидроксидінің 0,3251г үлгісін 100мл өлшегіш колбада ерітікен, оның 25,00мл потенциометрлік тирлеуге 18,80мл 0,1HCl жұмсалса, үлгідегі натрий гидроксидінің проценттік мөлшері қанша?
    
17. 
    0,5950г үлгіні ерітіп, темірді екі валентті күйіне дейін тотықсыздандырып, көлемін 100мл жеткізген. Оның 10,00 мл потенциометриялық титрлеуге титрі 0,002857 калий бихроматының 12,65мл жұмсалған. үлгідегі темірдің проценттік мөлшерін анықтандар.
    
18. 
    Вольтамперметрлік қисықтан Е_1/2 қалай анықталады? Кадмий үшін Е_1/2 мына орталарда 1м KCl және 1м NH₃ бірдей ме? Егер CdSO₄ концентрациясын азайтса, диффузиялық тоқ қалай өзгереді?
    
19. 
    Вольтамперометрияда неге тоқ күші шекті мәнге жетеді? Оның мәні қандай факторларға тәуелді?
    
20. 
    Висмут (111) ЭДТА ерітіндісімен титрлегенде, Е= - 0,2 В тек катодта висмут (111) тотықсызданады, амперометрлік титрлеу қисығын сызыңдар.
    
21. 
    Магнийді оксихинолинмен титрлегенде алынатын амперометрлік титрлеу қисығын сызыңдар, егер тек титрант катодта тотықсызданатын болса.
    
22. 
    Ќорғасынды (11) дихроматпен титрлегенде, Е= - 0,8 В катодта қорғасын да, тирант та тотықсызданады. Амперометрлік титрлеу қисығын сызыңдар.
    
23. 
    Градуирлік график сызу үшін мыстың төрт стандартыныњ полярограммасын жазған да, толқын биіктігін өлшеген:
    

h,мм 9,0 17,5 16,2 35,0

Массасы m жез үлгісін ерітіп 50,00мл өлшегіш колбаларда сұйытқан. Егер үлгілірдегі мыс полярогрммада толқын биіктерді мына мәндерге тең болса, оның массалық үлесі қанша екенін есептеңдер.

Вариант 1 2 3

M, г 0,0690 0,1000 0,1200

h,мм 11,0 18,0 23,0

Жауабы:1) 44.93% 2) 52.00% 3) 55.00%

24. 
    Амперометриялық тирлеу ќондырѓысыныњ схемасын көрсетіңдер.
    
25. 
    Неге амперометрлік титрлеу индифферентті электролит-фон қатысында жүреді?
    
26. 
    Ерітінді кедергісін, электр өткізгішітігін есептейтін формулаларды жазыңдар.
    
27. 
    Меншікті электр өткізгішітің, электр өткізгішітің концентрацияға тәуелдігінің қисықтарын сызыңдар.
    
28. 
    Тұз қышқылын натрий гидроксидімен кондуктометрлік тирлегенде қандай қисық алынады?
    
29. 
    Барий хлоридің натрий сульфатымен; күміс нитратын барий хлоридімен; сірке қышқылы мен тұз қышқылын қоспасын натрий гидроксидімен тирлегенде алынатын кондуктометрлік қисықтарын сызыңдар.
    
30. 
    Кондуктометрлік тирлегенде қолданылатын схеманы көрсетіңдер.
    
31. 
    Кондуктометрлік анализ әдісің негізгі неде? Ерітіндідегі иондардың ќозѓалѓыштыѓы қандай факторларға байланысты?
    
32. 
    Кондуктометрлік титрлеу әдісі қандай тәуелділікке а)тоқ күші- титрант көлемі, б) эквиваленттік электр өткізгіштік - анықталатын зат концентрациясы; в)меншікті өткізгіштік - титрант көлемі; г) анықталатын ион жылғыштығы оның концентрациясы негізделген?
    
33. 
    а)қышқыл-негізді әрекеттесу; б) тұнбаға түсу; в) комплекс түзу реакцияларын қолданѓандағы кондуктометрлік титрлеу қисықтыры қандай?
    
34. 
    Ќай ерітіндіні а) HCl+H₂SO₄; б)HCl+CH₃COOH; в) H₂SO₄+CuSO₄; г)H₂SO₄+Na₂SO₄ натрий гидроксидімен кондуктометрлік титрлеп, екі компонентті де анықтауға болады?
    
35. 
    50,00мл NaOH пен NH₃ қоспасын 0.01 М HCl титрлегенде, мынадай мәндер алынған
    

*, N 1 ерітінді 6,30 5,41 4,52 3,62 3.71 4.79 6.93 15.13

*, N 2 ерітінді 5.68 4.46 3.20 - 3.00 3.84 5.50 14.55

*, N 3 ерітінді 6.60 5.98 5.30 4.68 4.05 - 5.70 16.20

Титрлеу қисықтырын сызып, NaOH пен NH₃ концентрацияларын анықтандар. Жауабы: 1)0.02800 NaOH; 0.01363 г/л 2) 0,02400г/л NaOH; 0,01669 г/л; 3) 0,0400г/л NaOH; 0,008852г/л
3.2. Тест тапсырмалары
1-вариант

1. 0,1М күміс нитраты ерітіндісіндегі күміс электродының потенциалын есепте, егер E⁰_Ag/Ah⁺=+0.8в.

А. +0,572

B. +0,201

C. –0,679

D. +0,741

E. –0,246

2. Қай электрод рН өлшеу үшін қолданады:

А. каломельді

B. стандартты сутекті

C. хингидронды

D. индикаторлық

E. І-ші текті электродтар

3. Мор тұзын калий перманганатымен титрлеу кезінде қай электрод индикаторлық электрод қызметін атқарады:

А. шыны

B. вольфрам

C. сутекті

D. темір

E. платина

4. Тұз қышқылын күйдіргіш натрмен потенциометриялық титрлеу кезінде индикаторлық электрод ретінде қай электрод пайдаланылады:

А. Шыны

B. Сынап

C. Платина

D. Хлоркуміс

E. Хингидронды

5. 18 ⁰С натрий хлоридінің эквивалентті электрөткізгіштігі 102 тең. Шексіз сұйылту кезіндегі натрий және хлор –иондарының қозғалғыштығы 43,2 және 65,5 тең. Диссоциация дәрежесін есепте.

А. 0,76

B. 0,94

D. 0,53

6. Шыны электродының кемшіліктері:

А. РН-ты 1-13 арасында өлшейді

B. Нәзік және фторид-ионға сезімтал

C. Тепе-теңдік тез орнайды

D. Фторид-ионннан басқа қоспаларға сезімтал емес

Е. А,С,D жауаптары дұрыс

7. Металдық электродтар басқаша қалай аталады:

А. Ион-селективті

B. ІІ текті

C. І текті

D. Мембраналық

Е. Салыстырмалы

8. Редокс-жұп ерітіндісіне батырылған платина электроды басқаша қалай аталады:

А. Ион-селективті

B. ІІ текті

C. І текті

D. Мембраналық

Е. Редокс

9. NaCl ерітіндісі электролизі кезінде катодта қандай зат бөлінеді:

А. Н₂

B. Na

D. O₂

Е. NaOH

10. Ni-аноды қатысында NiCl₂ ерітіндісі электролизі кезінде анодта қандай зат бөлінеді:

B. H₂

C. Cl₂

D. NiCl₂

Е. Анодтың еруі

11. Электролиз құбылысы қандай ток әсерінен жүреді:

А.Тұрақты ток

B. Айнымалы ток

C. Жиілігі 50Гц айнымалы ток

D. Жиілігі 1000Гц айнымалы ток

Е. Токсыз жүреді

12. Электролиз кезінде анодта қандай процесс жүреді:

А. ТТР

B. тотығу

D. электролиз

Е. Химиялық реакция

13. Қай элетрохимиялық әдістің селективтілігі ең төмен:

А. Потенциометрия

B. Вольтамперометрия

C. Кулонометрия

D. Кондуктометрия

Е. Электрогравиметрия

14. Қай элетрохимиялық әдіс ең селективті әдіс:

А. Потенциометрия

B. Вольтамперометрия

C. Кулонометрия

D. Кондуктометрия

Е. Электрогравиметрия

15. Н⁺ ионының 25⁰С –да қозғалғыштығы нешеге тең:

А. 100 B. 350 C. 300 D. 60 Е. 199

16. Кондукметриялық титрлеу қисығы қандай координатада салынады:

А.E-V B. χ-V C.I-V D.D-V Е.T-V

17. Кондуктометриялық титрлеу қандай жағдайда пайдаланады:

А. I=const B. E= const C. I айнымалы, 1000Гц

D. І айнымалы, 50Гц Е. І=0

18. Тура кулонометрия қандай жағдайда пайдаланады:

А. I=const B. E= const C. I айнымалы, 1000Гц

D. І айнымалы, 50Гц Е. І=0

19. Күштері әр түрлі екі қышқылды потенциометриялық титрлеудің дифференциалдық қисығында болады…

А.Екі секірме В. Бір секірме

С. Бір максимум D. Екі максимум Е. Үш максимум

20. Темір (ІІ) тұзын калий перманганатымен қышқылдық ортада потенциометриялық титрлеу қисығы қандай болады?

	г) Е рН

21. Потенциометриялық титрлеу қисықтарын не үшін салады?

А. рН өлшеу үшін

В. Электрод потенциалын анықтау үшін

С. Эквиваленттік нүктедегі титрант көлемін табу үшін

D. Қышқылдар мен негіздердің ионизациялану константасын анықтау үшін

Е. Индикатор таңдау үшін

22. Натрий хлориді мен йодидінің қоспасын күміс нитратымен потенциометриялық титрлеуге не тән болады?

А.Интегралды титрлеу қисығында бір секірме болады

В. Дифференциалды титрлеу қисығында бір максимум болады

С. Интегралды титрлеу қисығында екі секірме болады

D. Қоспаны титрлеу мүмкін емес

Е. Титрант ретінде күміс нитратын пайдалануға болмайды

23. Аммоний гидроксиді мен натрий гидроксидінің қоспасын тұз қышқылымен титрлегенде қай зат бірінші титрленеді?

А. Натрий гидроксиді С. Бірге титрленеді

В. Аммоний гидроксиді D. Титрлеу мүмкін емес

24. Сынаманы генерацияланған ОН-иондармен титрлеуге ток күші 10мА болғанда 8,5мин уақыт жұмсалды. Сынамадағы тұз қышқылының мөлшерін (мг) анықта.

А. 1,93 С. 38,6

В. 3,86 D. 19,3

25. KМnO₄ затын кулонометриялық титрлеу кезінде қандай қателік жіберілген?

А. Анықтау тұрақты ток күшінде жүргізілген

В. Қосымша реагент ретінде FeSO₄ (H₂SO₄ қатысында) пайдаланылған

С. Мынадай электродтар қолданған: генераторлы – платина, көмекші – болат стержень

D. Эквиваленттік нүкте визуальды әдіспен анықталған

26. Амперостатикалық кулонометрияда ток күшін тұрақтандыратын аспап?

А. амперостат С. амперметр

В. кулонометр D. вольтметр

27. Кулонометриялық титрлеуде қандай реакциялар пайдаланылады?

А. Қышқылдық-негіздік

В. Тотығу-тотықсыздану

С. Тұндыру

D. Комплекс түзу

Е. Барлық аталған реакциялар

28. Сұйылту кезінде электролиттердің эквивалентті электрөткізгіштігі қалай өзгереді?

А. өзгермейді С. Кемиді

В. Артады D. Нольге ұмтылады

29. Кондуктометриялық титрлеудің визуальды титрлеумен салыстырғандағы артықшылығы.

А. Анализ дәлдігі жоғары

В. Титрлеуге бөтен иондар әсер етпейді

С. Түсті және лайлы ерітінділерді титрлеуге болады

D. Анализ экспрессті

30. Жоғары жиілікті титрлеудің кодуктометриялық титрлеумен салыстырғандағы артықшылығы.

А. Экспрестілігі С. Дәлдігі жоғары

В. Электродтар ерітіндімен жанаспайды D. Аппаратурасы қарапайым

31. Амперометриялық титрлеудің полярографиямен салыстырғандағы артықшылығы?

А. Анықтау шегі С. Талғамдылығы

В. Экспрестілігі D. Дәлдігі

32. Амперометриялық анализде не істейді?

А. Ерітіндінің электрөткізгіштігін өлшейді

В. Тепе-теңдіктік электродтық потенциалды өлшейді

С. Микроэлектрод поляризациясын бақылайды

D. Заттың электрохимиялық өзгерісіне жұмсалған электр мөлшерін өлшейді

33. Амперометриялық титрлеу әдісімен анықталатын концентрация интервалы (моль/дм³).

А. 10-10^-3 С. 10^-1-10^-2

В. 10^-4-10^-6 D. 10^-3-10^-4

34. Мыс ионын амперометриялыќ титрлеу кезінде титрант ќай зат:

А. Натрий тиосульфаты

B. Иод

C. Мыс ионы

Е. К‰кірт ќышќылы

35. Әрекеттесетін екі заттың да тотықсыздану потенциалындағы амперометриялық титрлеу қисығының түрін көрсет.

	V D. I