Задачи по химии (стр. 5 из 8)

Для построения градуировочного графика готовят несколько р-ров с конц-ми меньше, чем р-ра сравнения и столько же ст. р-ров с конц-ми больше, чем р-ров сравнения. Для расчётного способа используются теже формулы в зависимости от того в какую область попала А_х.

5.Сущность потенциометрического анализ. Электроды первого, второго рода, окислительно-восстановительные. Примеры. Уравнение Нернста.

Потенциометрический метод анализа основан на зависимости потенциала от содержания в-ва. Эта зависимость выражается уравнением Нернста: Е=Е⁰+0,059/n*lgС,

RT/nF*ln=0.059, зависит от температуры.

Для ПА нужно составить электрохимическую ячейку из двух электродов: индикаторный и сравнения. Индикаторный – эл-д, потенциал которого зависит от конц-ии определённых ионов. Сравнительный – эл-д, потенциал которого не зависит от состава р-ра. Все эл-ды подразделяются на эл-ды первого рода, второго рода и о-в. Первого рода – металл опущенный в р-р его соли (Сu/CuSO₄, Zn/ZnSO₄). Е_I=Е⁰_Ме0/Ме_n₊+0,059/n*lgС_Ме.

Второго рода – металл покрытый его трудно растворимой солью и опущенный в р-р с тем же анионом (хлорсеребряный, каломельный). Ag/AgCl, KCl – хлорсеребряный эл-д.

Е_II=E⁰-0.059/n*lgС_Cl_-, зависит от аниона внутреннего р-ра.

Окислительно-восстановительные – пластинка инертного Ме, опущенная в р-р, где имеются окислительная и восстановительная формы (платиновый). Pt/Fe²⁺;Fe³⁺. Индикаторный эл-д выбирается либо по типу реакции либо от природы ан-ого в-ва.

Е_о-в=Е⁰_Fe_2+/_Fe₃₊+0,059/1*lgС, окислительной формы/восстановительной формы.

6.Индикаторные электроды в потенциометрии. Классификация. Примеры. Уравнение Нернста. Выбор индикаторных электродов. Примеры. Электроды сравнения.

RT/nF*ln=0.059, зависит от температуры.

Индикаторный – эл-д, потенциал которого зависит от конц-ии определённых ионов. Подразделяются на металлические и ионоселективные. Пример. Окислительно-восстановительные – пластинка инертного Ме, опущенная в р-р, где имеются окислительная и восстановительная формы (платиновый). Pt/Fe²⁺;Fe³⁺. Индикаторный эл-д выбирается либо по типу реакции либо от природы ан-мого в-ва.Е_о-в=Е⁰_Fe_2+/_Fe₃₊+0,059/1*lgС, окислительной формы/восстановительной формы.

Ионоселективные (мембранные) эл-ды, в основе которых лежат ионообменные процессы, протекающие на границе мембран с р-ром электролита. Они подразделяются на эл-ды со стеклянной, твёрдой и с жидкой мембраной.

Стеклянный эл-д. (смотри вопрос 7).

Эл-д с твёрдой мембраной. Например, фторид селективный. Его мембрана состоит из моно кристалла лантан фтор 3 LaF₃. 1- пластинка LaF₃ (мембрана); 2- внутренний ст. р-р NaF+NaCl; 3- внутренний эл-д сравнения. Е=Е⁰-0,059/n*lgC_F_-.

Эл-д с жидкой мембраной. Например, нитратный эл-д. жидкая мембрана – это р-р электродно - активного в-ва в органическом растворителе, не смешивающимся с водой. Органическая и водная фазы отделены полупроницаемой инертной мембраной. Недостаток: короткое время жизни эл-да.

7.Стеклянный ионоселективный эл-д. Устройство. Уравнение Нернста. Особенности. Измерение рН р-ров со стеклянным и хлорсеребряным эл-дом.

Стеклянный эл-д – индикаторный эл-д, его потенциал зависит от конц-ии ионов Н⁺ в р-ре. Е=Е⁰+0,059/n*lgC_Н+, рН=-lgС_Н+, -рН=lgС_Н+; n=1, Е=Е⁰-0,059рН.

Поэтому используется для определения кислотности (рН). Мембрана (шарик) такого эл-да изготовлена из специального стекла, содержащего Na₂O, СаО, SiO₂.

Если стек-ый эл-д длительное время выдержать в воде, то на обеих поверхностях мембраны образуется тонкий слой 10^-4мм гидротированного геля. Все пустоты занимаются ионами Н⁺, вытеснившими находившиеся там ионы Na⁺, таким образом потенциал эл-да зависит от конц-ии ионов Н⁺. 1- стеклянная мембрана, 2- внутренний р-р HCl, 3- серебряная проволока. В последнее время разработано большое кол-во различных стеклянных мембран, в состав которых введены другие в-ва (Ва, Li и т.д.) поэтому с помощью таких стеклянных эл-дов можно измерять не только ионы Н⁺, но и Na⁺, К⁺, NH₄⁺, Li⁺, Ag⁺, РЗМ.

В паре с хлорсеребряным эл-дом стеклянный эл-д используют при измерении рН р-ра (титруем). Используется рН метр.

RT/nF*ln=0.059, зависит от температуры.

8.Потенциометрическое титрование. Сущность метода. Кривые титрования. Способы определения точки экв-ти. Потенциометрическое титрование в методе нейтрализации: измерение рН и потенциала стеклянного эл-да, кривые титрования. Потенциометрическое титрование в методе о-в, изменение потенциала индикаторного эл-да. Кривые титрования.

RT/nF*ln=0.059, зависит от температуры.

Потенциометрический метод анализа делится на прямую (ионометрию) потенциометрию и косвенную – потенциометрическое титрование. Разновидность титриметрического метода (бюретка, титрант), в котором точка экв-ти устанавливается не визуально (не по индикатору), а по прибору. Анализируемый р-р титруем и при этом замеряем по прибору значение потенциала. График зависимости от Vтитранта Е=f(V_титр).

Иногда по интегральной кривой точку экв-ти определить сложно, тогда строят дифференциальную прямую.

В методе нейтрализации строится график зависимости рН=f(V_титр), кривые выглядят также.

Для титрования используем индикаторный эл-д (стеклянный), а хлорсеребряный как сравнение.

О-в строим Е=f(V_титр), график такой же, эл-д платиновый, сравнение – хлорсеребряный.

9.Сущность электролиза. Химические поцессы при электролизе. Объединённый закон электролиза. Выход по току.

При электролизе р-ра в-во разлагается под действием эл. тока на эл-дах происходит выделение составных частей электролита или водорода и кислорода из воды. Выделение Ме на катоде зависит от их стандартных потенциалов (Е⁰):

1.если в-во в ряду напряжений находится до алюминия включительно:

К=2Н₂О+2е→Н₂⁺+2ОН^-

2.если Ме стоит в интервале отAl до Н то: К= Zn²⁺+2e→Zn⁰, 2Н₂О→Н₂+2ОН^-.

3.если в-во стоит после Н, то: К=Cu²⁺+2e→Cu⁰.

На аноде.1.Если анион является остатком без кислородной кислоты, то он и будет реагировать: А 2Cl^—2e→Cl₂. 2.Если анион является остатком кислорода, содержащей кислоты SO₄^2-, NO₃, РО₄, тогда: А 2Н₂О-4е→4Н₂⁺+2О₂. 3.Если гидроксид ион:

А 4ОН-4е→2Н₂О+О₂.

Согласно законам Фарадея масса электрохимически окисленного или восст-ого в-ва равна: m=M*Q/nF, где Q – кол-во электричества равное I*t. m=MIt/nF.

10.Кулонометрическое титрование, сущность метода. Ячейка для КТ, устройство. Реакция электрогенерирования титранта. Визуальные и инструментальные способы индикации точки экв-ти. Определение времени титрования. Вычисление результатов анализа.

Кулонометрия основана на измерении кол-ва электричества, затраченного на электропревращение определяемого в-ва (прямая кулонометрия) или на получение титранта, реагирующего с определяемым в-вом (косвенная кулонометрия).

m=M*Q/nF, где Q – кол-во электричества равное I*t, n – число эл-нов, участвующих в превращении; F – постоянная Фарадея, 965000Кл/моль.

Метод прямой кулонометрии применяют для определения только электроактивного в-ва, поскольку он основан на непосредственном электропревращении этого в-ва. Измерение можно проводить либо при постоянной силе тока, либо при постоянном потенциале рабочего эл-да. Косвенная кулонометрия (кулонометрическое титрование) применяется чаще, так как этот вариант пригоден для определения и электроактивных, и электронеактивных в-в. Титрант для кулонометрического титрования получают на рабочем или генераторном эл-де из вспомогательного реагента (например, в результате окисления I^- до I₂), из растворителя (например, в результате восст-ия воды до ОН^- ионов), материал электрода (например, в результате ок-ия Ag до Ag⁺). По мере образования титрант вступает в реакцию с анализируемым в-вом, например, титрант I₂ взаимодействует с тиосульфатом натрия по реакции: 2Na₂S₂O₃+I₂→Na₂S₄O₆+2NaI.

Для установления конечной точки титрования используются визуальные и инструментальные методы (потенциометрия, амперометрия). Сила тока должна быть постоянной в течение электролиза. Массу определяемого в-ва рассчитывают по формуле: m=M*Q/nF, где Q – кол-во электричества равное I*t, то Кл=А*с; m=MIt/nF, где I – сила тока, А; t – время электролиза, с.

Ячейка для КТ содержит рабочий эл-д и вспомогательный, отделённый от рабочего полупроницаемой мембраной (пористое стекло, целлофановая плёнка). Обычно его помещают в сосуд с пористым дном, внутрь которого заливается подходящий электролит (KCl,KSO₄). Это в случае применения визуального способа индикации т.э. Если используют инструментальные способы индикации, например, потенциометрический, то, кроме рабочего эл-да, в анализируемый р-р опускают ещё два эл-да – индикаторный и сравнения.