By Lidia Mixailovna1

Аналитическая химия. Билеты к экзамену.

Экзаменационный билет №1

1. Предмет и задачи аналитической химии. Её значение в подготовке технологов общественного питания.

Аналити́ческая хи́мия — раздел химии, изучающий химический состав и структуру веществ. Предмет её как науки — совершенствование существующих и разработка новых методов анализа, их практическое применение, исследование теоретических основ аналитических методов. Аналитическая химия подразделяется нeкачественный анализ, нацеленный на определение того, что или какие вещества, в какой форме находится в образце, и количественный анализ, нацеленный на определение сколько данного вещества (элементов, ионов, молекулярных форм и др.) находится в образце.

2. Методы и задачи качественного анализа.

Качественный анализ — совокупность химических, физико-химических и физических методов, применяемых для обнаружения элементов, радикалов и соединений, входящих в состав анализируемого вещества или смеси веществ. В качественном анализе используют легко выполнимые, характерные химические реакции, при которых наблюдается появление или исчезновение окрашивания, выделение или растворение осадка, образование газа и др. Реакции должны быть как можно более селективны и высокочувствительны. Качественный анализ в водных растворах основан на ионных реакциях и позволяет обнаружить катионы или анионы. Основоположником качественного анализа считается Р.Бойль, который ввёл представление о химических элементах как о неразлагаемых основных частях сложных веществ и систематизировал все известные в его время качественные реакции.

3. Определить молекулярную концентрацию 20% раствора серной кислоты.

Экзаменационный билет №2

1. Периодический закон Д.И. Менделеева. Характеристика свойств атомов и ионов элементов, исходя из положения их в периодической системе.

Cвойства химического элемента объединяют все без исключения его характеристики в состоянии свободных атомов или ионов, гидратированных или сольватированных, в состоянии простого вещества, а также формы и свойства образуемых им многочисленных соединений. Но обычно под свойствами химического элемента подразумевают, во-первых, свойства его свободных атомов и, во-вторых, свойства простого вещества. Большинство этих свойств проявляет явную периодическую зависимость от атомных номеров химических элементов^/

2. Аналитические свойства веществ и аналитические реакции. Химические реактивы.

Процессы, протекающие в химическом веществе, или в смесях различных веществ, представляют собой химические реакции. При протекании химических реакций всегда образуются новые вещества.

В сущности это процесс изменения структуры молекулы. В результате реакции количество атомов в молекуле может увеличиваться (синтез), уменьшаться (разложение) или оставаться постоянным (изомеризация, перегруппировка). В ходе реакции изменяются связи между атомами и порядок размещения атомов в молекулах.Химические реакции выявляют и характеризуют химические свойства данного вещества.

3. Составить управление ОВР

H₂S+KMnO₄+H₂SO₄→

Для определения какого вида иона используется данная реакция? Каков её аналитический эффект?

Экзаменационный билет №3

1. Теория растворов в аналитической химии. Типы и свойства растворителей. Способы выражения концентрации растворов.

Между соединениями и растворами отсутствует граница — процесс растворения определяют химические силы, которые и приводят к образованию конкретных соединений.

Растворитель (от латинского solvere, "ослабить") - жидкое , твёрдое или газообразное вещество, способное растворять другие твёрдые, жидкие или газообразные вещества, которые растворяются в определённом объёме растворителя при заданной температуре. Обычно используются как органические растворители в химчистках (например, тетрахлорэтилен), как растворители (например, толуол, скипидар), для удаления лаков и клея (ацетон, метиловый, этилацетат), в моющих средствах (цитрусовые терпены), в парфюмерии (этанол) и в химическом синтезе.

Массовая доля — отношение массы растворённого вещества к массе раствора. Массовая доля измеряется в долях единицы или в процентах.

,

где:

• m₁ — масса растворённого вещества, г ;

• m — общая масса раствора, г .

Объёмная доля — отношение объёма растворённого вещества к объёму раствора. Объёмная доля измеряется в долях единицы или в процентах.

,

где:

• V₁ — объём растворённого вещества, л;

• V — общий объём раствора, л.

Молярная концентрация — количество растворённого вещества (число молей) в единице объёма раствора. Молярная концентрация в системе СИ измеряется в моль/м³, однако на практике её гораздо чаще выражают в моль/л или ммоль/л. Также распространено выражение в «молярности». Возможно другое обозначение молярной концентрации   , которое принято обозначать М. Так, раствор с концентрацией 0,5 моль/л называют 0,5-молярным. Примечание: единица «моль» не склоняется по падежам. После цифры пишут «моль», подобно тому, как после цифры пишут «см», «кг» и т. д.

,

где:

• ν — количество растворённого вещества, моль;

• V — общий объём раствора, л.

Нормальная концентрация — количество эквивалентов данного вещества в 1 литре раствора. Нормальную концентрацию выражают в моль-экв/л или г-экв/л (имеется в виду моль эквивалентов). Для записи концентрации таких растворов используют сокращения «н» или «N». Например, раствор содержащий 0,1 моль-экв/л, называют децинормальным и записывают как 0,1 н.

,

где:

• ν — количество растворённого вещества, моль;

• V — общий объём раствора, л;

• z — число эквивалентности (фактор эквивалентности  )

Мольная доля — отношение количества молей данного компонента к общему количеству молей всех компонентов. Мольную долю выражают в долях единицы.

,

где:

• ν_i — количество i-го компонента, моль;

• n — число компонентов;

Моляльность — количество растворённого вещества (число молей) в 1000 г растворителя. Измеряется в молях на кг, также распространено выражение в «моляльности». Так, раствор с концентрацией 0,5 моль/кг называют 0,5-мольным.

,

где:

• ν — количество растворённого вещества, моль;

• m₂ — масса растворителя, кг.

Титр раствора — масса растворённого вещества в 1 мл раствора.

,

где:

• m₁ — масса растворённого вещества, г;

• V — общий объём раствора, мл;

2. Классификация катионов и анионов. Первая аналитическая группа катионов. Качественная реакция на катионы данной группы.

См. таблица

3. Определить рН раствора азотной кислоты, если ее концентрация 0,05 ^моль/_л при условии 100% диссоциации.

Экзаменационный билет №4

1. Кислоты и основания с точной зрения ТЭД. Протолитическая теория кислот и оснований.

-----------------

2. Общая характеристика катионов второй аналитической группы, групповой реактив. Частные реакции на катион Ag⁺.

См. таблица

3. Определить произведение растворимости хлорида свинца, если в 2л воды растворяется 1,16 г соли.

Экзаменационный билет №5

1. Водные растворы солей, кислот и оснований. Гидролиз солей. Определение рН в растворах.

Водный раствор — разновидность раствора, в которой растворителем служит вода. Будучи превосходным растворителем, именно вода используется для приготовлению большинства растворов в химии.

Вещества, которые плохо растворяются в воде, называют гидрофобными ('боящимися воды'), а хорошо в ней растворяющиеся —гидрофильными ('любящими воду'). Примером типичного гидрофильного соединения может служить хлорид натрия (поваренная соль).

Если вещество образует водный раствор, который хорошо проводит электрический ток, то он называется сильным электролитом; в противном случае — слабым. Сильные электролиты в растворе почти полностью распадаются на ионы (α→1), а слабые практически не распадаются (α→0).

Вещества, растворяющиеся в воде, но не распадающиеся на ионы (то есть находящие в растворе в молекулярном состоянии), называются неэлектролитами (пример — сахар).

При выполнении расчётов в уравнениях реакций, где взаимодействует один или несколько водных растворов, часто необходимо знать молярную концентрацию растворимого вещества.

2. Общая характеристика катионов 111 аналитической группы. Содержание в продуктах питания. Частные реакции на катионы Ca²⁺.

См. таблица

3. Написать уравнение реакции растворения гидроксила меди (11) в аммиаке. Что наблюдается при этом? Дать название полученному соединению.

Экзаменационный билет №6

1. Теория ОВР. Составление электронного баланса. Применение ОВР в качественном анализе.

В процессе окислительно-восстановительной реакции восстановитель отдаёт электроны, то есть окисляется; окислитель присоединяет электроны, то естьвосстанавливается. Причём любая окислительно-восстановительная реакция представляет собой единство двух противоположных превращений — окисления и восстановления, происходящих одновременно и без отрыва одного от другого.

Межмолекулярные — реакции, в которых окисляющиеся и восстанавливающиеся атомы находятся в молекулах разных веществ, например:

Н₂S + Cl₂ → S + 2HCl

Внутримолекулярные — реакции, в которых окисляющиеся и восстанавливающиеся атомы находятся в молекулах одного и того же вещества, например:

2H₂O → 2H₂ + O₂

Диспропорционирование (самоокисление-самовосстановление) — реакции, в которых один и тот же элемент выступает и как окислитель, и как восстановитель, например:

Cl₂ + H₂O → HClO + HCl

Репропорционирование (конпропорционирование) — реакции, в которых из двух различных степеней окисления одного и того же элемента получается одна степень окисления, например:

NH₄NO₃ → N₂O + 2H₂O

2. Общая характеристика катионов 4 аналитической группы. Групповой реактив. Частные реакции на катионы Zn²⁺.

См. тетрадь

3. Написать уравнение гидролиза солей Na₂CO₃ и AlCl₃.

By Lidia Mixailovna2

Экзаменационный билет №7

1. Амфотерность. Амфотерные оксиды и гидроксиды. Свойства. Применение в качественном анализе.

Амфоте́рность (от др.-греч. (ἀμφότεροι — «двойственный», «обоюдный») — способность некоторых соединений проявлять в зависимости от условий как кислотные, так и осно́вные свойства.

Амфотерны гидроксиды таких элементов главных подгрупп, как бор, алюминий, галлий, мышьяк, сурьма, селен и др., таких элементов побочных подгрупп как хром, цинк, молибден, вольфрам и многих других. Обычно в химическом поведении гидроксидов преобладает или кислотный, или основный характер^[2].

2. Аналитические реакции. Требования к ним.

3. Определить степень диссоциации 0,05 раствора фосфорной кислоты, если рН раствора - 2. Диссоциация кислоты протекает по 1 ступени.

Экзаменационный билет №8

1. Растворы. Вода как растворитель. Ионное произведение воды. Водные растворы электролитов.

Раство́р — гомогенная (однородная) смесь, состоящая из частиц растворённого вещества, растворителя и продуктов их взаимодействия.

Раствор — однофазная система переменного состава, состоящая из двух или более компонентов. Растворы — гомогенные (однородные) системы, то есть каждый из компонентов распределён в массе другого в виде молекул, атомов или ионов^[1].

Растворитель — компонент, агрегатное состояние которого не изменяется при образовании раствора. В случае же растворов, образующихся при смешении газа с газом, жидкости с жидкостью, твёрдого вещества с твёрдым, растворителем считается компонент, количество которого в растворе преобладает.

Электролиты - вещества, проводящие в расплавах или водных растворах электрический ток. В расплавах или водных растворах они диссоциируют на ионы. Неэлектролиты - вещества, водные растворы и расплавы которых не проводят электрический ток, так как их молекулы не диссоциируют на ионы. Электролиты при растворении в подходящих растворителях (вода, другие полярные растворители) диссоциируют на ионы. Сильное физико-химическое взаимодействие при растворении приводит к сильному изменению свойств раствора (химическая теория растворов).

2. Аналитическая классификация анионов. Первая аналитическая группа анионов. Качественные реакции на галогенид - ионы.

См. таблица

3. Гравиметрическим анализом установлено, что содержание оксида кальция в известняке 0,3248г. Масса навески известняка 0,5015. Определить массу кальция и массовую долю кальция в известняке.

Экзаменационный билет №9

1. Комплексообразование в аналитической химии. Применение комплексных соединений в качественном анализе.

координационные (комплексные) соединения – это соединения, существующие как в кристаллическом состоянии, так и в растворах, особенностями которых являются наличие центрального иона или атома-акцептора электронов, окруженного лигандами-донорами электронов. Лиганды способны отщепляться от центрального атома по гетеролитическому типу (так подчеркивается акцепторный характер центрального атома и донорный характер лигандов, хотя не исключен и т. наз.  -донорный характер центрального атома и  -акцепторный характер лигандов).

2. Качественный анализ смеси катионов 4 аналитической группы. Качественные реакции на ионы Cr³⁺ и A³⁺. В чем сходство этих ионов.

См. таблица и записи к ней

3. Составить управление ОВР

Cr₂(SO₄)₃+KMnO₄+H₂O→

Для определения какого иона используется данная реакция. Каков ее аналитический эффект?

Экзаменационный билет №10

1. Количественный анализ сущность методы. Точность вычислений.

Количественный анализ — совокупность методов аналитической химии для определения количества (содержания) элементов (ионов), радикалов, функциональных групп, соединений или фаз в анализируемом объекте. Количественный анализ позволяет установить элементный и молекулярный состав исследуемого объекта или содержание отдельных его компонентов.

В зависимости от объекта исследования различают неорганический и органический анализ. В свою очередь их разделяют на элементарный анализ, задача которого — установить, в каком количестве содержатся элементы (ионы) в анализируемом объекте, на молекулярный и функциональный анализы, дающие ответ о количественном содержании радикалов, соединений, а также функциональных групп атомов в анализируемом объекте.

Классическими методами количественного анализа являются гравиметрический (весовой) анализ и титриметрический (объемный) анализ. (разбирались на уроке)

2. 11 Аналитическая группа реакции сульфат и сульфит - анионов.

См. таблица

3. Определить концентрацию азотной кислоты после разбавления 50 мл 30% раствора (Р=1,2 ^г/мл).

Экзаменационный билет №11

Метод осаждения

Навеску анализируемого вещества растворяют в воде или другом растворителе и осаждают определяемый элемент реактивом в виде малорастворимого соединения. Полученный осадок отфильтровывают, промывают, высушивают, прокаливают и взвешивают. Зная массу осадка, вычисляют содержание определяемого элемента в массовых долях или процентах от взятой навески.

Поскольку осаждённое вещество может не соответствовать тому, что получается после прокаливания, различают осаждаемую и гравиметрическую форму осадка.

Например: CaCl₂ + (NH₄)₂C₂O₃ = CaC₂O₃ + 2(NH₄)Cl

где CaC₂O₃ будет являться осаждаемой формой, так как при прокаливании он изменяет свой состав:

CaC₂O₃ = CaO + CO₂↑ + CO↑

Метод выделения

Основан на выделении определяемого компонента из анализируемого вещества и его точном взвешивании. Например определение золы в твердом топливе.

Метод отгонки

В этом методе определяемый компонент выделяют в виде летучего соединения действием кислоты или высокой температуры. Возможны различные варианты этого метода:

• определяемый компонент выделяют в виде летучего соединения и поглощают поглотителем. Расчёт ведут по изменению массы поглотителя

• отгоняемое вещество отгоняют и отгон (дистиллят) взвешивают

• вещество взвешивают, совершают отгон и вновь взвешивают. Расчёт производят по уменьшению массы навески.

Экзаменационный билет №12

2) Качественная реакция на фосфат-анион PO₄^3-. При добавлении к раствору фосфата раствор соли серебра выпадает желтый осадок фосфата серебра (I) Ag₃PO₄: 3Ag⁺ + PO₄^3- -----> Ag₃PO₄↓  Аналогична реакция и к дигидрофосфат-аниону H₂PO₄^-.

1) Общая характеристика анионов второй группы

К о второй аналитической группе анионов относятся хлорид-ион С1^-

бромид-ион Вг^- , иодид-ион I^-, и сульфид-ион S^2-

.

Эти анионы образуют с катионом Ag⁺ соли, нерастворимые в воде и

разбавленной азотной кислоте. Групповым реагентом на анионы второй группы

является нитрат серебра AgN0₃ в присут­ствии азотной кислоты HNO

₃. Хлорид бария BaCl₂ с анионами вто­рой группы осадков не

образует.

Обнаружение анионов второй группы

Предварительно опреде­ляют присутствие анионов второй группы. С этой целью к 2—3

кап­лям испытуемого раствора добавьте 3—4 капли 2 н ^.

раствора азот­ной кислоты HNO₃ и 2—3 капли раствора нитрата серебра

AgN0₃ — группового реагента. Выпадение осадка указывает на наличие

анионов второй аналитической группы. Если при этом осадок черного цвета, то что

говорит о присутствии сульфид-иона S^2-. Добившись полного осаждения,

осадок отцснтрифугируйте и промой­те его дистиллированной водой.

Растворение хлорида серебра и обнаружение хлорид-иона С1^-. Полученный

осадок, который может содержать AgCl, AgBr, Agi₂ и Ag₂S,

обработайте 1—2 мл 12-процентного раствора карбоната аммония (NН₄

)₂СО_з или таким же количеством реактива Фаургольта. При

этом хлорид серебра перейдет в раствор в виде комплексной соли

диаминоаргентахлорида [Ag (NН₃)₂С1]. Осадок отделите

цен­трифугированием. Центрифугат разделите на две части. К первой части

прибавьте несколько капель азотной кислоты, ко второй— иодида калия. Помутнение

раствора в первой и более интенсивное выпадение осадка во второй части

указывает на присутствие хло­рид-иона.

Растворение бромида и иодида серебра и обнаружение бромид-и иодид-ионов.

К осадку после отделения хлорид-иона добавьте 4—5 капель 2 н ^.

раствора серной кислоты Н₂SО₄, и небольшое коли­чество

цинковой пыли. Содержание пробирки нагрейте на водяной бане до полного

прекращения выделения газа. Осадок отцетрифугируйте (избыток цинка и свободное

cеребро). К центрифугату, содержащему бромид и иодид-ионы, добавьте несколько

капель хлорной воды и бензола. Смесь встряхните. По изменению окраски раствора

сделайте заключение о наличии бромид- и иодид-ионов.

Частные реакции анио­нов второй группы