- •В.И. Вершинин, т.В. Антонова, с.В. Усова
- •По аналитической химии
- •Часть 1
- •Издание ОмГу Омск 1998
- •1. Введение для преподавателей
- •2. Правила безопасной работы в лаборатории аналитической химии
- •3. Правила взвешивания на двухчашечных демпферных аналитических весах 2
- •4. Оформление отчетов по лабораторным работам
- •5. Лабораторные работы по химическим методам анализа
- •5.1. Гравиметрическое определение железа Методические указания к лабораторной работе № 1
- •5.2. Аргентометрическое определение галогенидов Методические указания к лабораторной работе № 2
- •А. Стандартизация раствора AgNOз
- •Б. Титрование по методу Мора
- •В. Титрование по методу Фаянса
- •Г. Титрование по методу Фольгарда
- •Д. Выполнение контрольной задачи
- •5.3. Кислотно-основное титрование сильных электролитов Методические указания к лабораторной работе № 3
- •А. Приготовление раствора нCl и его стандартизация методом пипетирования
- •Б. Приготовление раствора NаOh, стандартизация его методом отдельных навесок
- •В. Проверка правильности стандартизации растворов нСl и NaOh
- •5.4. Кислотно - основное титрование слабых электролитов Методические указания к лабораторной работе № 4
- •А. Определение концентрации ледяной уксусной кислоты
- •Б. Определение концентрации водного раствора аммиака
- •В. Определение содержаний карбоната и бикарбоната натрия в их смеси
- •Г. Раздельное определение соляной и борной кислот в смеси. Метод замещения
- •Д. Определение содержания аммонийного азота в солях аммония
- •5.5. Кислотно - основное титрование в неводных средах Методические указания к лабораторной работе № 5
- •Краткие теоретические сведения
- •А. Стандартизация раствора нСlO4в сн3соон
- •Б. Определение концентрации анилина
- •В. Определение состава смеси ацетата и хлорида натрия
- •5.6. Комплексонометрическое титрование Методические указания к лабораторной работе № 6
- •А. Стандартизация рабочего раствора комплексона III по фиксаналу MgSo4
- •Б. Способы установления конечной точки титрования
- •В. Определение общей и кальциевой жесткости воды
- •Г. Способы проведения комплексонометрических титрований
- •Сравнение результатов при титровании разными способами
- •Д. Комплексонометрическое титрование многокомпонентных систем
- •5.7. Перманганатометрическое титрование Методические указания к лабораторной работе № 7
- •А. Стандартизация раствора kMnO4
- •Б. Определение содержания Fe (II) в соли Мора
- •5.8. Хроматометрическое титрование Методические указания к лабораторной работе № 8
- •А. Приготовление рабочего раствора. Прямое титрование восстановителей
- •Б. Определение неустойчивых восстановителей (SnCi2) по методу замещения
- •В. Определение окислителей по методу обратного титрования
- •5.9. Иодометрия Методические указания к лабораторной работе № 9
- •А. Стандартизация рабочего раствора иода
- •Б. Определение концентрации раствора Na2so3методом обратного титрования
- •В. Определение концентрации ионов меди (II) по способу замещения
- •Г. Иодометрическое определение кислот
- •Д. Определение концентрации перекиси водорода по методу замещения
- •6. Материалы для подготовки к практическим занятиям
- •6.1. Правила записи исходных данных и расчет результатов. Использование констант
- •Практическое занятие № 1
- •Оценка погрешности результатов расчета и правила их записи.
- •Примеры решения типовых задач
- •Контрольные вопросы
- •6.2. Расчет гетерогенного равновесия “осадок - раствор” Практическое занятие № 2 Теоретические сведения
- •Расчет возможности осаждения при добавлении реагента-осадителя.
- •Примеры решения типовых задач
- •Контрольные вопросы
- •6.3. Расчеты протолитических равновесий Практическое занятие № 3
- •Теоретические сведения
- •Примеры расчетов
- •Контрольные вопросы
- •6.4. Расчеты равновесий комплексообразования Практическое занятие № 4 Теоретические сведения
- •Расчет концентрации свободных ионов металла в отсутствие избытка лиганда
- •Расчеты закомплексованности и маскирования при введении избытка лиганда
- •Определение степени образования различных комплексов в их смеси
- •Примеры решения типовых задач
- •Контрольные вопросы
- •6.5. Расчет результатов титриметрического анализа Практическое занятие № 5 Теоретические сведения
- •Расчет результатов прямого или заместительного титрования
- •Расчет результатов обратного титрования
- •Другие способы расчета
- •Точность результатов титриметрического анализа
- •Примеры решения типовых задач
- •Контрольные вопросы
- •6.6. Статистическая обработка данных. Вычисление и использование доверительных интервалов Практическое занятие № 6 Теоретические сведения
- •Примеры типовых расчетов
- •Контрольные вопросы
- •7. Задачи для самостоятельного решения
- •7.1. Типовые задачи Запись и оценка точности исходных данных
- •Расчеты, связанные с растворимостью осадков
- •Расчеты, связанные с процессом протолиза
- •Расчеты, связанные с равновесием комплексообразования
- •Расчет результатов в титриметрическом анализе
- •Статистическая обработка результатов
- •7.2. Нетрадиционные задачи
- •8. Методические указания для самостоятельной работы на пэвм с применением расчетных программ
- •Справочные материалы (приложения)
- •Коэффициенты активности ионов [8]
- •Свойства некоторых протолитических растворителей
- •Константы кислотности некоторых кислотно-основных пар (кислотные константы)
- •Мольная доля наиболее депротонированных форм вещества HnR (например, анионов Rn-)
- •Закомплексованность металлов с некоторыми маскирующими реагентами-лигандами при разной концентрации l (без учета рН)
- •Критерии отбраковки грубых промахов а) значения q-теста для разных уровней значимости
- •Б) критические значения максимального относительного отклонения [16]
- •Коэффициенты Стьюдента для некоторых уровней значимости
- •Значения критерия Фишера а) для уровня значимости 0,05:
- •Литература
- •Содержание
- •Часть 1
- •В.И. Вершинин, т.В. Антонова, с.В. Усова
- •По аналитической химии
- •Часть 1
Примеры решения типовых задач
1. Из бюретки на 25 мл с ценой деления 0,1 мл отмерили ровно восемь миллилитров раствора. Как правильно записать отмеренный объем: 8 мл; 8,0 мл; 8,00 мл ? Как записать тот же объем, если для отмеривания раствора использовали цилиндр с ценой деления 1 мл ?
Решение. Запись 8,00 мл, указывающая на абсолютную погрешность порядка 0,01 мл, совершенно неправильна. Так как цена деления бюретки равна 0,1 мл, абсолютная погрешность не может быть меньше. Если считать, что абсолютная погрешность соответствует цене деления, то правильный ответ при измерении объема бюреткой - 8,0 мл. При записи результата как «8 мл» мы, скорее всего, зря потеряем точность измерения, подобное округление не рекомендуется. А вот при измерении того же объема цилиндром эта запись будет совершенно верной.
2. С помощью той же бюретки, что и в предыдущем примере, ведут титрование, надеясь определить концентрацию некоторого вещества с относительной погрешностью в 0,01 %. Возможно ли это?
Решение. Будем считать, что абсолютная погрешность соответствует цене деления бюретки - 0,1 мл. Если будет израсходован весь объем бюретки (25,0 мл), то относительная погрешность окажется равной 0,4%; измерить же объем раствора точнее, т.е. с относительной погрешностью 0,1% (а тем более 0,01%!) при использовании данной бюретки нельзя. Нам не удастся снизить относительную погрешность до требуемой величины и в том случае, если мы будем с помощью этой бюретки отмерять объемы, большие 25 мл, поскольку повторное заполнение бюретки приведет к соответствующему увеличению абсолютной погрешности.
Поскольку нельзя измерить с требуемой точностью объем титранта, не удастся добиться и желаемой точности определения концентрации. Дело в том, что концентрацию находят, умножая объем титранта на другие величины, а при умножении величин относительные погрешности складываются; т.е. относительная погрешность произведения не может быть меньше погрешности сомножителя.
3. Расставьте несколько величин в порядке возрастания точности их измерения: 0,002 м3; 920; 2100; 8100г; 2,10 мл; 2100,0; 2,0·105 мин.
Решение. Поскольку величины имеют разную размерность, а некоторые из них безразмерны, то мы можем сравнивать их только по относительной погрешности, считая, что все величины записаны правильно. Вместо расчета относительной погрешности можно просто подсчитать число значащих цифр. Для большей наглядности составим таблицу.
Результат измерения |
Абсолютная погрешность |
Относительная погрешность, % |
Число значащих цифр |
0,002 м3 |
0,001 м3 |
50 |
1 |
920 |
10 |
1 |
2 |
2100 |
1 |
0,05 |
4 |
8100 г |
1 г |
0,01 |
4 |
2,10 мл |
0,01 мл |
0,5 |
3 |
2100,0 |
0,1 |
0,005 |
5 |
2,0·105мин |
0,1·105мин |
0,5 |
2 |
Следовательно, ряд должен быть составлен так: 0,002 м3; 2,0·105мин; 920; 2,10 мл; 2100; 8100 г; 2100,0.
4. Масса анализируемого вещества определена на технических весах, она равна 25,6 г, а затем отобрали и взвесили на аналитических весах часть этой пробы: 0,2665 г. Вычислить оставшуюся массу пробы.
Решение. С точки зрения арифметики результат вычисления равен 25,3335 г. В этом случае получится, что точность наших знаний о массе пробы резко повысилась за счет арифметической операции, а это невозможно. Правильный результат - 25,3 г - получается путем округления. Тот же результат получится, если от 25,6 г отнять заранее округленную до десятых долей грамма массу отобранной части пробы, т.е. 0,3 г. В результате вычитания десятичных знаков столько же, сколько их в исходных данных, т.е. примерно та же абсолютная погрешность.
5.Масса тигля до прокаливания - 20,6473 г, после - 20,6420 г. Какова масса потерь при прокаливании, с какой относительной погрешностью она определена?
Решение.Масса потерь равна 20,6473 г - 20,6420 г = 0,0053 г, т.е. 5,3 мг. Относительная погрешность результата - около 2%, она гораздо больше, чем у исходных масс, хотя абсолютная погрешность примерно та же - 0,0001 г. Обратите внимание на этот пример:при сложении и вычитании число значащих цифр в результате может уменьшаться (или увеличиваться) по сравнению с исходными данными.
6. Масса жидкости 28,34 г, ее объем- 8,4 мл. Рассчитать плотность.
Решение.Для того чтобы найти плотность, надо разделить массу на объем. В результате деления надо оставить только две значащих цифры, как и в менее точном измерении объема. Отсюда 28,34 г : 8,4 мл = 3,4 г/мл. Нельзя просто переписывать результат, полученный на шкале микрокалькулятора, округление до необходимого количества значащих цифр обязательно!
7. Концентрация ионов водорода в растворе равна 2 М. Чему равен рН этого раствора (без учета коэффициентов активности)?
Решение. Так как рН =- lg[H+], а [Н+]=2, то следует взять логарифм этого числа. По микрокалькулятору он равен 0,30102999, по четырехзначным таблицам - 0,3010, по логарифмической линейке - 0,30. С учетом вышеизложенного правила lg2 надо округлить до одной значащей цифры, следовательно, рН = -0,3.
8.В справочнике указано значение константы ионизации (кислотной константы) синильной кислоты 5,0· 10-10,чему равен ее показатель?
Решение.По калькулятору логарифм вышеуказанного числа равен -9,3010299; следовательно, показатель равен 9,3010299. Округляем, оставляядвецифры в мантиссе (после запятой): рК = 9,30.
Пользуясь четырехзначными таблицами логарифмов, можно найти показатель несколько иначе: рК = m - lg n = 10 - lg 5,0 (10 - 0,70 = 9, 30. В последнем действии число 10 известно совершенно точно, число значащих цифр или десятичных знаков в подобных величинах вообще не учитывают!
Независимо от способа логарифмирования, в показателе константы после запятой (в мантиссе) оставляют столько значащих цифр, сколько их было в самой константе. Не следует считать, что рКасинильной кислоты составляет 9,3; отбрасывать ноль во втором знаке после запятой было бы грубой потерей точности.
9. Оцените погрешность, с которой в справочнике [8] указано значение константы устойчивости комплексного соединения бария с 8-оксихинолином.
Решение.В справочнике дана не константа, а ее логарифм, равный 2,07. Так как в мантиссе логарифма имелось две значащих цифры, столько же их будет в самой константе. Это соответствует диапазону относительной погрешности от 1 до 10 %.
Можно провести и более точный расчет. По калькулятору сама константа (антилогарифм) равна 117,48976. Но так как в мантиссе логарифма имелось две значащих цифры, значение константы также округляем до двух значащих цифр, тогда К = 1,2· 102. Относительная погрешность этой величины равна единице последнего разряда, деленной на само число (0,1/1,2), что составляет около 8 %.