Ю.А. Золотов - Основы аналитической химии (задачи и вопросы) (PDF) (1109656), страница 38
Текст из файла (страница 38)
Реиение. По величинам потенциалов, измеренных в растворы 1 и 2, вьиислам велвчины сопи в йвэао, необходимые дла вспользовавиа УРавневиа Никольского з О,М9 эг!эзив Е=сопэг+ 18(аг-+йенв а . '). гг- ио, По даниела для раствора 1 100 =совы+5918(0,01 ' 0,88) находим, что сопи= -21,3 мВ.
По данным дла раствора 2 вычислим И~®ит 93= — 21,3 — 5918(001 084+Ффедэкэ (001.04ээ ], АфЯ~э 0047. И находам актввиость ионов Г в растворе 3 60= -21,3-5918(ав-+0,047(0,02) 1, аг- =0,035 М. 1/2 Пример 9. Потевцинт Мй-селектнввого электрода в 1,0 1О з М М8С1э при 30 С равен 20мВ, а в растворе, содериапим1,0 10 ' М М8С)э и 1,0 10 ' М КС(,22мВ. Вычнслвте лемеатк, пренебрегая волной сапой. Регалия. Запишем уравнение Никольского с учетом того, что при ЗО С лля дзухзарядиого катиона предлогарвфмвческий коэффвциеит равен 30 мВ Е=сопзг+ 3018(амв* +Амз кок').
Найдем велвчиву сопзг по данным задачи при отсутствии в растворе посторопнкх ионов 20=сапа! ЬЗО)80,001; сопка= 11О мВ. 214 Находам лзмьтд по значению потенциала а РаствоРе, содеРнацем воны Мйз+ н К+, 22 110+3018(1.10-з+~~01з). /лмьтк 17.10-з Прамер 10. Потенцвал Г-селехтивного электрола, погруненного а 25,0 мл пробы (25'С) измеинлск от 105 до 80 мВ прв добаэлевии 1,00 мл 5,0 10 з М Нар.
Сколько мвллатреммов фтора содерзцпск в пробе, если нэаестио, что крутизна электродной фуикцви на 3 мВ ване теоретической. Моч. масс (Г) !9,0. Рехмзем. Прв вспользоеанви метода добааок садернавве определяемого компонента с учетом разбазлевнх рассчитывают по формуле Р У„„и„ с,=с 10 Р„+)У, Р„+1' где !м — объем стандартного раствора; (г„— объем пробы; ОЕ-Ез — Е, (Е! — потенцвал электрода до ваедевнк добавки, Ед — потенцвал элехтрода после нхедеввк добавки); Я вЂ” крутизна электродной функции.
По условию ыдача кругвзаа электродной функции Г-селеитивного электрода ва 3 мВ вике теоретической, т. е. при 25 С составляет 56 мВ 1 г' гцм 25~ с„=0,05 — ~10 — — / =1,05 10 з М, 26~ 26,/ юг=1,05 10 з.19 25 О 50 мт Тот не результат моюю подучвть, решал свстему ю двух уравнений: 105 =сопи! — 56!8 с,„ 1 '0,05\ 80=сола! — 5618 с,+ (, 26 с„1,05 10 зМ мт 0:,50мг Пример 11.
Для определенна Кь амана КННз аэмерили ЭДС ячейка Нз(1 атм), РЦКННг(5,4. 10 з М), КХНзС!(7,5 10 з МЩСВЭ При 25 С ЭДС равна 0,481 В. Рассчитайте аелачвну константы асноава>сти амина. Решение. Вспомним, по Е =Е,— Е,. В данном случае катод СВЭ, следовательно, Е,=О,ОО В, а Е, — 0,481 В. На аноде протекает реакция Нг — е ю 2Н Запишем уравнение Нервста 0,059 Еа=лзн'Лг + !8азн. =00 — 0059 рН. 2 По условию задаче -048! = -0,059 РН, 215 следовательво, в исследуемом растворе рН 8,15 в РОН 5,85. Запишем ураввевие югслотао-освоавой реакции с участием Кг/нэ К)ЦНэ+НэО М КННэ++ОН и вырюкевие дла ковставтм его освоввости Кь Кь=(КННэ ](ОН-АУКНИ,] «э =рон — )8(к1чнэ ]Дкннэ] = = 5,85 — 18(0,0750/0,0540) = 5,85 — 0,14 5,71, следоаательио Кь=1.95'10 е. Пример 12.
ЭДС гальааввчесаого элемевта Нэ(1атм), Рг]НА(0,150 М), г/ал(0,250 М)1! СВЭ раааа 0,310. Расоштейте велвчвву К, НА. Рекламе. Дла реакцви, протекающей ва авода, Нэ — 2еаг2Н лавашем ураавевие Нервста 0,059 ]Н+]э Ее 1ф~+дг + — 18 — =0,00 — 0,059 РН, рве по условию задача Е -0,310 В, следовательво, 0,059 рН =0,310 и рН 5,25. Поскольку Е, =(Н+КА ]/]НА], то РК,=РН вЂ” 18(А ]/]НА]=525 — 18(0250/0150) 503 а К,=935 10 '.
Пример 13. ЭДС гальвавического элемевта Нэ(1атм1РГ)(н+(а=1Д]НХ(1,0 10 ' М), А8Х(вас)~лй раева 0,281 В при 25 С. Рассчитайте величину Ксэ„л. Рплевие. Ивтересуюшаа аас реакции протекает ва катоде, поэтому превле всего рассчитаем потевцаал катода 0,281=Е;Е,=Е,— 0,0; Е =0,281 В. Реакциа ва катоде А8Х+ е ю Ай+ Х предстаалкет собой сочетаиие полуреакциа Ай'+еМА8(йса ./ — -0799 В) и реакции обраэоаавва А8Х Л8 +Х- ~Л8Хэ 216 ковсгввту равновесия которой Л~ =ел .а»- и вулис рассчитать. записываем ураааевие Нерасга Ке Ке Е бел ч~ +О 05918 а„я.
=0 799-ЬО 05918 — = 0,799+ 0 05918 (Х Ь»- Рассчвтаем ионную силу раствора 1,0 '10 * М, в который погруиев катод /=1/2(0,1 1'+О,1.1')=О,1 М. Коэффициеат акгвввости одвозарядвого иона Х при 1=0,1 М равен 0,81 (см. Нд ч)). Находим величиау К," для А8Х (Е,-й~„ч )/0,059-18К,/(Х-)7,-.
(0,281-0,799)/О 059 18 Ке/(0,1 0,81), 18К,"= — 9,86 и 7~=1,39'1О ю. Пример 14. ЗДС гальвааического элемеата СВЭ1Н81.г(2,5 10 эМ), )чаЦ5,0 10 'М)1Н8 лра 25'С раева 0,605 В. Рассчитагпе велвчиву Й лля комплекса На).г (йене"!не =0,850 В). Рааеше. Для полуреакцив Н81.г+2е*г На+21., протекаквцей ва катоде, запишем УРаввевие НеРвста, вспсльзУЯ величивУ Ьен„*.т 0,059 1 0,059 0,059 Е.=Ф,*.д,+ 18 — ь — !81/(Чг+ 1 (н 1.,). Фг Потевциал катода по условвю задачи рааса 0,605 В, поэтому 0605 085 — 0029Я18/!г) — 0029518(ООЯг+О 029518(2,5 ' 10 з). Следовательво, 0,0295.!8/)г О:,245 Ь0,075 — 0,075, 18//э=0,245/0,0295 = 8,44; !8/)г= 2,75 10е 3ВДВь)И 1. Рассчитайте потенциал серебряного электрода в растворе с активностью иодид-ионов, равной единице, и насыщенном Ая1. Ответ: — 0,15 В.
2. Рассчитайте потенциал стеклянного электрода (сопя!=0,350 В) в растворе с рН 5,0 относительно»лорндсеребряного электрода сравнения. Ответ: — 0,167 В. 217 3. Рассчитайте потенциал медного электрода в растворе, васы щенном СиАх и содержащем 1,0'10 ~ М ХаА; К~=1,7'10 '~. От вет: — 0,01 В. 4. Рассчитайте теоретический потенциал платинового электрода в растворе, содержащем 0,2 М Ре(И1) и 0,1 М Ре(И): а) относительно СВЭ; б) относительно НКЭ. Коэффициенты активности принять равнымн единице, ~=25'С, Енкэ — — 0,242 В относительно СВЭ. От вет: а) 0,788 В; б) 0,546 В. 5.
ЭДС гальванического элемента НКЭ 1 БСХ (Х,М),СпЯСХ(нас.)~Сп при 25'С равна 0,076 В. Напишите уравнение, связывающее величину ЭДС и рБСХ и рассчитайте рБСХ. Ответ: 8,2. 6. Потенциал платинового электрода в растворе, содержащем УО"„УОх+ и 1,0 1О ' М НС1, равен 0,640 В относительно НКЭ, Рассчитайте соотношение (УО,+ИУО~+); Евкэ — — 0,242 В. Ответ: 100: 1.
7. Сколько процентов Сд(11) останется в растворе в виде Со(ХН,)4 + по окончании электролиза при — 0,880 В (относительно СВЭ), если исходная концентрация О1(11) 1,0 !О х М, а концентрация ХНз 1 М? Ответ 2 10 в'/~о 8. Рассчитайте концентрации Хп(И), Ге(И) и РЬ(И), при которых погрешность определения 1,0 10 4 М Са(И) с помощью Са-селективного электрода не превышает а) 1,0'А, б) 10,0'4.
Величины й~;„= 3,2; 0,80 и 0,63 для М =Хп(И), Ре(И) и РЬ(И) соответственно. Ответ: ) а) 3,7 10 7 М Хп(И), 1,2 1О в М Ре(П), 1,6 10 в М РЬ(И); б) 3,1 10 в М Хп(И), 1,25 10 ~ М Ре(И), 1,2 10 ~ М РЬ(И). 9. Потенциал стеклянного электрода в буферном растворе с РН 4,00 равен 0,209 В при 25'С. В растворах с неизвестными рН потенциал был равным: а) 0,301 В; б) 0,070 В. Каков рН растворов а и б? Ответ: а) 5,56; б) 1,67.
10. ЭДС ячейки из свинцового анода в 2„0 10 з М растворе КВг с рН 8,00, насыщенном РЬОНВг, и СВЭ равна 0,303 В. Схематически изобразите ячейку и рассчитайте К, РЬОНВг. Ответ: 1,26'10 '~ 11. ЭДС гальванического элемента Хп!ХлХ4~ (6,0 10 М),Х (1,5'10 ) М)1!СВЭ равна 1,072 В. Рассчитайте ф4 ХпХ,х, приняв температуру равной 25'С, а коэффициенты активности равными единице.
Ответ: 4 6'10~х 12. В 50,0 мл раствора, содержащего следы РЬ(И), погрузил« свинец-селективный электрод, потенциал которого равен -0,471 В (НКЭ). После добавки 5,0 мл 0,0200 М раствора РЬ(И) потенциал г~в стал — 0,449 В. Какова концентрация (М) свинца в растворе? Ответ: 4,08 10 4 М. 13. Из приведенных данных (25'С) рассчитайте активность ионов кальция в растворе 3. Ответ: ас,* =0,1020 М. 14. Потенциал Р-селективного электрода в 1,0 '10 ~ М 1чаР пры 25'С равен 100 мЗ, а в растворе, содержащем 1,0'10 ~ М 1чаР и 1,0'10 ~ М Ха,8!Оь 93 мВ.
Вычислите lф~о,*-, приняв 1=0. Ответ: 0,031. 15. В растворе (25,0 мл) с неизвестным содержанием ыонов меди потеыциал Сп-селектывного электрода при 25'С равен 190 мВ. После добавки 0,50 мл 0,1500 М раствора Сцз+ он вырос до 205 мВ. Известно, что крутизна электродной функции электрода на 3 мВ ниже теоретической. Сколько мг Сц содержится в растворе? Мол. масса (Си) 63,55. Ответ: 1,74 мг.
16. Для определения Р в зубной пасте из навески 0,2000 г фтор извлекли 50,00 мл 1 М КХО, и разбавили водой до 100,0 мл. При 25'С потенциал Р-селективного электрода, погруженного в 25,00 мл этого раствора, равен — 155,3 мВ. После добавки 0,10 мл раствора, содержащего 0,5 мг/мл Р, потенциал электрода стал равен — 176,2 мВ.
Рассчитайте массовую долю (%) фтора. Ответ: 0,08%. Вопросы 1 Что такое равновесный потенциал? 2. Для каких окислительно-восстановительных систем применимо уравнение Нернста? 3. В каком режиме должна работать электрохымическая ячейка лри ызмерении равновесного потенциала? 4.
Укажите знаки электродов в гальваническом элементе и напя!лите уравнение для ЭДС гальванического элемента. 5. Что такое концентрационный элемент? Как вычисляют ЭДС такого элемента? 2!9 6. Опишите принцип работы хлоридсеребряного и насыщенног„ каломельного электродов сравнения. 7. Какие индикаторные электроды используют в прямой потец циометрии? 8.
Каковы отличия металлических индикаторных электродо~ 1 рода от мембранных электродов? Назовите металлы, пригодны~ для изготовления индикаторных электродов. 9. Что такое потенциал жидкостного соединения? Почему его важно свести к минимуму при прямых потенциометрических изме рениях? Как это можно сделать? 10. Для приведенных ниже жидкостных границ: а) 0,01 М НС! ~0,1 НС1; б) 0,1 М КС! ~ 0,1 М НС1; в) 0,1 М НС! 0 05 М ХНф!ЦОз укажите направление движения ионов и заряды по обе стороны границы. 11.
Почему величина потенциала жидкостного соединения не так существенна в случае потенциометрического титрования? 12. Как устроен мембранный (ионоселектнвный) электрод? 13. Что означает термин «полупроницаемая мембранав? 14. Какие типы мембран применяют для изготовления ноноселективных электродов? 15. Что такое электродноактивное вещество? Приведите примеры. 16. Как объяснить электрическую проводимость кристаллических, жидких и стеклянных мембран? 17.
Какие характеристики ионоселективного электрода входят в уравнение Никольского? Есть ли квкие-то отличия при записи этого уравнения для электрода селекгивного к катионам и электрода селективного к авионам? 10. Что означает термин «электродная функцияв? Что такое крутизна электродной функции и от чего она зависит? Поясните графически на примере Са- и Е-селективных электродов. 19. Что такое потенциометрическнй коэффициент селективностн? Что он характеризует? 20. Какие методы оценки коэффициентов селективности известны? Почему чаще используют метод смешанных растворов? 21. Будет ли электрод с мембраной из 1.абаз реагировать на ионы лантана также, как и на фторид ион? Почему? 22.
Почему фторид-селективный электрод выполняет фторилную функцию в ограниченном интервале рН? Ответ поясните уравнениями реакций. 23. Почему рН-чувствительной является только хорошо вымоченная стеклянная мембрана? 24. Почему результаты измерения рН в снльношелочных рас творах занижены? Для создания каких электродов использовал" этот факт? 25. Почему стеклянный электрод дает неправильные результаты лри измерении РН в сильнокислых растворах? Какой электрод можно использовать в этой ситуации вместо стеклянного? 26.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
