Химия(2 сем) - Основные образовательные программы ТюмГУ

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
«УТВЕРЖДАЮ»:
Проректор по учебной работе
_________________________/Волосникова Л.М./
"_____"__________________2011 г.
ХИМИЯ
Учебно-методический комплекс. Рабочая программа
для студентов специальности 250203.65 «Садово-парковое и ландшафтное
строительство»
(форма обучения – очная)
«ПОДГОТОВЛЕНО К ИЗДАНИЮ»:
Авторы работы________/Кремлева Т.А./_______/Морозова Н.В./________/Фефилов Н.Н./
"_____"__________________2011 г.
Рассмотрено на заседании кафедры органической и экологической химии «___»_______
2011 г протокол № ___.
Соответствует требованиям к содержанию, структуре и оформлению.
«РЕКОМЕНДОВАНО К ЭЛЕКТРОННОМУ ИЗДАНИЮ»:
Объем ___ стр.
Зав. кафедрой_______________________/Паничев С.А./
"_____"__________________2011 г.
Рассмотрено на заседании УМК ИМЕНИТ, департамента биологии
«24» сентября 2011г. протокол № 1.
Соответствует ГОС ВПО и учебному плану образовательной программы.
«СОГЛАСОВАНО»:
Председатель УМК ИМЕНИТ___________________/Фролова О.В./
" 24 " сентября 2011 г.
«СОГЛАСОВАНО»:
Зав. методическим отделом УМУ___________________/Федорова С.И../
"_____"__________________2011 г.
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИМЕНИТ
Кафедра органической и экологической химии
Кремлева Т.А., Морозова Н.В., Фефилов Н.Н.
ХИМИЯ
Учебно-методический комплекс. Рабочая программа
для студентов специальности 250203.65
«Садово-парковое и ландшафтное строительство»
форма обучения – очная
Тюменский государственный университет
2011
Т.А. Кремлева, Н.В. Морозова, Н.Н. Фефилов. Химия. Учебнометодический комплекс. Рабочая программа для студентов специальности
250203.65 «Садово-парковое и ландшафтное строительство», форма обучения –
очная. Тюмень, 2011, 24 стр.
Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями ГОС ВПО
с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению и профилю подготовки.
Рабочая программа дисциплины опубликована на сайте ТюмГУ: Химия.
[электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.umk2.utmn.ru., свободный.
Рекомендовано к изданию кафедрой органической и экологической химии.
Утверждено проректором по учебной работе Тюменского государственного университета.
ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР: Паничев С.А. - заведующий кафедрой органической и экологической химии, д.п.н., профессор
© Тюменский государственный университет, 2011.
© Т.А. Кремлева, Н.В. Морозова, Н.Н. Фефилов, 2011.
I. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
НАЗНАЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Дисциплина "Аналитическая химия" входит в цикл математических и естественнонаучных дисциплин (ЕН ) рабочего учебного плана по специальности
250203.65 «Садово-парковое и ландшафтное строительство»
ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОБУЧЕНИЯ
Главная цель курса - повышение профессионального уровня подготавливаемых специалистов-биологов, углубление их общехимической подготовки, в
которую существенный вклад вносит курс аналитической химии, расширение
научного кругозора, арсенала практических умений в результате освоения современных аналитических методов, углубляющих и дополняющих методы
биологии при решении практических задач.
МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЕ СВЯЗИ
В информационном и логическом планах дисциплина "Аналитическая химия" последовательно развивает вводный курс "Общая химия", и, в свою очередь, служит методологической основой при изучении спецдисциплин.
ЛОГИКА И МЕТОДЫ ДИДАКТИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
Курс "Аналитическая химия" преподается в течение одного семестра и
осуществляется посредством двух типов занятий: лекционный курс, в котором
рассматриваются методы количественного анализа, принятые в классической
аналитической химии, и современные методы инструментального анализа;
курс лабораторных занятий, в ходе которых студенты овладевают навыками
практического проведения аналитических работ, знакомятся с современными
инструментальными методами анализа.
КРИТЕРИИ УСПЕШНОСТИ ОВЛАДЕНИЯ КУРСОМ
 Студент, успешно освоивший курс:
 знаком с основными понятиями современной аналитической химии,
 может грамотно составить схему проведения анализа биологических и
(или) природных объектов,
 может самостоятельно изучать и использовать научную, учебную и
справочную химическую литературу, способен к самообразованию в основных
областях теоретической и экспериментальной химии,
 умеет пользоваться химическими справочниками.
ФОРМЫ И МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ
Текущий контроль осуществляется посредством рейтинговой системы, в
соответствии с ПОЛОЖЕНИЕМ от 31.03.2008 г.).
Для проведения текущего контроля предусмотрены:
 контрольные опросы на лекциях;
 выполнение лабораторных работ с оформлением отчетов;
 контрольные вопросы по результатам практических занятий.
По результатам работы студента в конце семестра ставится зачет.
Требования ГОС (приказ №101 ЕН/бак от 04.02.2010 г.)
к содержанию дисциплины
Согласно требованиям ГОС студенты, обучающиеся на биологическом
факультете специальности 250203.65 «Садово-парковое и ландшафтное строительство» должны знать основы аналитической химии, основные способы
идентификации и анализа веществ.
II. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
1. Тематический план изучения дисциплины
№
1
2
3
4
5
Наименование темы
Общие вопросы
аналитической химии
Количественный химический
анализ
Качественный химический
анализ
Инструментальные методы
анализа
Метрологические основы
аналитической химии
ИТОГО
Лекции
Лабораторные
работы
Индивидуальная
и самостоятельная
работа
2
4
10
6
8
12
2
4
12
5
12
20
2
4
10
17
32
64
2. Балльная оценка текущей успеваемости студента
Вид работы или
Максимальное
Тема
Неделя контроля успеколичество
(вопросы для самоподготовки)
ваемости
баллов
МОДУЛЬ № 1
25
Техника безопасности на занятиях
по аналитической химии. Посуда
1
Вводное занятие лабораторного практикума. Ос4
новные приемы работы в аналитической лаборатории.
Стандартизация раствора гидрокЛабораторная
3
сида натрия, определение содерработа № 1
(выполнение –
жания соляной кислоты в раство(индивидуальная)
1, отчет – 2)
ре.
Титриметрический метод анализа.
2
Стандартные растворы, устаноСеминар № 1
3
вочные вещества. Способы титрования. Решение задач.
Контрольная ра- Способы выражения концентра3
бота № 1 (доции
растворов.
Кислотно-
машняя)
3
4
5
6
основное титрование.
Окислительно-восстановительные
реакции. Рабочие растворы, опреСеминар № 2
деляемые и установочные вещества в редоксиметрии. Перманганатометрия.
Лабораторная
Стандартизация раствора перманработа № 2
ганата калия, определение содер(индивидуальная) жания Fe (II) в растворе.
Составление уравнений окислиКонтрольная рательно-восстановительных реакбота №2 (доций. Редоксиметрическое титромашняя)
вание.
Лекции
Посещение лекционных занятий
МОДУЛЬ № 2
Качественный анализ и способы
его осуществления. Аналитические реакции, их типы. Условия
Семинар № 3
проведения реакций. Классификация катионов и анионов. Решение задач.
Лабораторная
Аналитические реакции катионов
работа № 3
и анионов I аналитической груп(разделение по
пы.
группам)
Классификация ЭХМА. Потенциометрия. Электрохимическая
ячейка. Индикаторные электроды,
Семинар № 4
электроды сравнения. Потенциометрическое титрование. Решение
задач.
Лабораторная
Определение активности нитратработа № 4
/фторид-ионов методом ПП; стан(разделение по дартизация раствора гидроксида
группам)
натрия по HCl методом ПТ.
Контрольная раПотенциометрические и кондукбота № 3
тометрические методы анализа.
(домашняя)
Кондуктометрия. КондуктометСеминар № 5
рическое титрование. Решение задач.
Лабораторная
Определение содержания водоработа № 5
растворимых солей в почве мето-
3
3
(выполнение –
1, отчет – 2)
3
3
35
3
6
(выполнение –
2, отчет – 4)
3
5
(выполнение –
2, отчет – 3)
5
3
5
(выполнение –
7
(разделение по дом ПК; стандартизация раствора 2, отчет – 3)
группам)
хлорида бария методом КТ.
Лекции
Посещение лекционных занятий
5
МОДУЛЬ № 3
40
СМА. Молекулярная абсорбционная спектроскопия. Основной заСеминар № 6
кон светопоглощения. Количе3
ственный фотометрический анализ.
Лабораторная
Определение содержания Fe (III)
3
работа № 6
методом прямой фотометрии в (выполнение –
(разделение по
кислой или щелочной среде.
1, отчет – 2)
группам)
Контрольная работа № 4
Абсорбционная спектроскопия.
4
(домашняя)
Итоговое
тестирование
Лекции
9
Зачетное
занятие
ИТОГО БАЛЛОВ
Дисциплина «Аналитическая химия»
20
Посещение лекционных занятий
5
-
5
100
3. Содержание учебных тем
Тема 1. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ
Предмет аналитической химии, её цели и задачи. Значение аналитической химии в развитии других наук и народном хозяйстве. Структура аналитической химии, классификация составляющих её разделов и направлений. Место аналитической химии в системе наук. Аналитический контроль в службе
охраны природы, биологии и медицине.
Тема 2. ХИМИЧЕСКИЙ КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ
Задачи количественного анализа в биологии. Методы количественного
анализа: химические (титриметрические и гравиметрические). Выражение результатов анализа.
ТИТРИМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ. Общие сведения о титриметрическом
анализе. Его применение в анализе биологических объектов. Классификация
методов.
КИСЛОТНО-ОСНОВНОЕ РАВНОВЕСИЕ. Понятие кислоты, основания,
амфолита, сопряжённой кислотно-основной пары с позиций теории Бренстеда
– Лоури. Вычисление рН в растворах кислот, оснований, солей. Буферные растворы.
КИСЛОТНО-ОСНОВНОЕ ТИТРОВАНИЕ. Вычисление рН в различные
моменты титрования. Кривые титрования сильных и слабых кислот и оснований. Приготовление рабочих растворов кислоты и щелочи. Первичные стандарты для установления концентрации кислоты. Практическое применение метода кислотно-основного титрования. Определение смесей кислот, смеси гидроксида и карбоната натрия, анализ некоторых других объектов.
ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНОЕ РАВНОВЕСИЕ. Возникновение электродного потенциала. Окислительно-восстановительная пара. Математическое выражение окислительно-восстановительного потенциала. Уравнение Нернста. Направление реакций окисления-восстановления. Примеры окислительно-восстановительных процессов в биологических системах.
ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНОЕ ТИТРОВАНИЕ. Перманганатометрия. Общая характеристика метода. Приготовление, хранение, установка титра рабочего раствора. Определение некоторых веществ перманганатометрическим методом. Иодометрия. Общая характеристика метода. Определение окислителей и восстановителей. Условия проведения иодометрических
определений.
РАВНОВЕСИЕ В РАСТВОРАХ КОМПЛЕКСНЫХ СОЕДИНЕНИЙ.
Комплексные соединения и их характеристики. Влияние комплексообразования на растворимость осадков, кислотно-основное равновесие, окислительновосстановительный потенциал, стабилизацию неустойчивых степеней окисления элементов. Использование комплексных соединений для обнаружения,
маскирования, разделения, концентрирования и определения.
КОМЛЕКСОНОМЕТРИЧЕСКОЕ ТИТРОВАНИЕ. Комплексоны. Использование их в качестве органических лигандов. Особенности комплексонов как
лигандов. Вид кривых титрования в методе комплексонометрии. Влияние различных факторов на ход титрования (побочные реакции металла и лиганда).
Индикаторы, применяющиеся в комплексонометрии.
ГРАВИМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ. Сущность гравиметрического анализа. Границы его применимости. Метод отгонки. Прямые и косвенные методы.
Требования к осаждаемой и гравиметрической формам. Схема образования
осадков. Условия получения кристаллических и аморфных осадков. Условия
получения чистых осадков. Примеры гравиметрических определений.
Тема 3 . КАЧЕСТВЕННЫЙ ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
Основные принципы качественного анализа. Техника выполнения качественных определений. Типы аналитических химических реакций. Условия
проведения аналитических реакций. Аналитические реакции основных групп
катионов и анионов.
Тема 4 . ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА
Классификация инструментальных методов. Физико-химические и физические метода анализа. Электрохимические методы анализа (прямые и косвенные). Хроматография.
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА. Общие вопросы. Электрохимическая ячейка. Индикаторные электроды, электроды сравнения. Равновесные и неравновесные электрохимические системы. Потенциометрия (прямая и косвенная).
Хроматографические методы анализа. Сущность хроматографического
разделения компонентов смеси. Подвижная и неподвижная фазы, коэффициент
распределения, время удерживания. Классификация хроматографических методов анализа.
Спектроскопические методы анализа. Общие положения. Классификация
спектроскопических методов. Молекулярная абсорбционная спектроскопия в
видимой области. Основные законы светопоглощения. Причины несоблюдения
законов поглощения излучений. Точность измерений в спектрофотометрическом методе. Принципиальная схема спектрофотометра. Методы измерения
поглощения излучений и расчета концентраций веществ в растворах. Способы
увеличения точности фотометрических определений. Дифференциальная фотометрия.
Тема 5. МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ
Погрешности анализа (систематические и случайные). Правильность и
воспроизводимость. Исключение результатов. Доверительный интервал при
заданной доверительной вероятности. Характеристики чувствительности методов анализа: предел обнаружения, нижняя и верхняя границы определяемых
результатов.
III. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ТИПОВЫЕ ЗАДАЧИ
Метод нейтрализации
Сущность метода нейтрализации. Вид кривых титрования в методе
нейтрализации. Понятия «конечной точки титрования» (КТТ), «точка эквивалентности» (ТЭ), «показатель титрования» (рТ), «интервал перехода окраски
индикатора».
2.
Рабочие растворы, определяемые вещества и установочные вещества,
требования к ним. Понятия «молярная концентрация эквивалента» (нормальность), «молярная концентрация» (молярность), титр, массовая доля.
3.
Сущность методов титрования (прямое, обратное, заместителя). Расчеты,
применяемые в данных методах.
4.
Понятия «эквивалент вещества». Способы определения эквивалентов в
реакциях кислотно-основного титрования. Расставить коэффициенты и определить эквиваленты кислот, оснований и солей в следующих реакциях:
1.
5.
6.
7.
8.
H2SO4 + Ca(OH)2 = CaSO4 + H2O
Ca(OH)2 + HCl = CaOHCl + HCl
Al(OH)3 + H2SO4 = Al2(SO4)3 + H2O
H2SO4 + NaCl = NaHSO4 + HCl
Na2CO3 + HCl = NaHCO3 + NaCl
Na2CO3 + HCl = Na2CO3 + NaCl
Чему равны молярная концентрация эквивалента и титр раствора азотной
кислоты, если на титрование 20,00 см3 ее расходовано 15,00 см3 0,1200 н. раствора гидроксида натрия.
Рассчитайте навеску карбоната натрия, если на титрование израсходовано 20,10 см3 0,1000 н. раствора серной кислоты.
Навеску неизвестного вещества массой 2,000 г растворили в мерной колбе вместимостью 100,0 см3. На титрование 25,00 см3 расходовано 20,00 см3
0,4455 М раствора HCl. Определите, что входило в состав анализируемого вещества: KOH или NaOH.
Какая масса Na2CO3 содержится в растворе, если на нейтрализацию до
NaHCO3 израсходовано 21,40 см3 раствора HCl (Т(HCl) = 0,002789)?
Метод редоксиметрии
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Какие реакции называются окислительно-восстановительными реакциями. Какое уравнение используют для расчета потенциала окислительновосстановительной системы?
Вид кривых титрования в методе редоксиметриии. Рабочие растворы,
определяемые вещества и установочные вещества в редоксиметрии. Выбор индикаторов.
Что представляют собой окислительно-восстановительные индикаторы?
Какой химический процесс является причиной изменения их окраски?
Допишите и расставьте коэффициенты в уравнениях окислительновосстановительных реакций, используя ионно-электронный метод. Какие ионы
или молекулы являются окислителями и восстановителями в данных процессах. Определите факторы эквивалентности окислителей и восстановителей.
KCl + KMnO4 + H2SO4 = MnSO4 + Cl2 + …
KMnO4 + Na2SO3 + H2O =
K2Cr2O7 + 6KI + 7H2SO4 = Cr2(SO4)3 + …
Сколько процентов железа содержится в железной проволоке, если после
растворения 0,1400 г ее в серной кислоте без доступа воздуха на титрование
полученного раствора израсходовано 24,85 см3 0,1000 н. раствора перманганата
калия?
Для установки титра тиосульфата натрия была взята навеска 0,1125 г меди (х.ч.), раствор которой обработали KI, как при иодометрическом определении меди. Выделившийся иод оттитровали исследуемым раствором тиосульфата, которого израсходовано 18,99 см3. вычислите титр, молярную концентра-
цию и молярную концентрацию эквивалента тиосульфата натрия в этом растворе.
Качественный анализ
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Способы осуществления качественного анализа. Понятия «аналитическая
реакция» и «аналитический признак».
Аналитические реакции, применяемые в качественном анализе. Типы
аналитических реакций. Предел обнаружения. Условия проведения реакций.
Приведите пример группового реактива второй аналитической группы
катионов. Назовите аналитический признак. Напишите молекулярные и ионномолекулярные уравнения реакций соответствующих катионов.
Приведите пример группового реактива третьей аналитической группы
катионов. Назовите аналитический признак. Напишите молекулярные и ионномолекулярные уравнения реакций соответствующих катионов.
Распределите следующие анионы по аналитическим группам: S2–, SO42,
CO32–, Cl–, NO3–, CrO42–, PO43–, Br–. Для каждой группы предложите групповой
реактив. Напишите молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций
соответствующих анионов.
Предложите схему следующих ионов: K+, Ag+, SO4–, Cl–. Назовите аналитический признак. Напишите молекулярные и ионно-молекулярные уравнения
реакций.
Предложите схему следующих ионов: Fe2+, Hg2+, PO43–, NO2–.
Предложите схему следующих ионов: Zn2+, Cu2+, I–, CO32–.
Предложите схему следующих ионов: Mn2+, Ca2+, CH3COO–, S2–.
Электрохимические методы анализа
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Сущность метода потенциометрического титрования. Определяемые вещества и рабочие растворы. Кривые титрования. Методы расчета конечной
точки титрования.
Электроды, используемые в потенциометрическом титровании. Строение
и принцип действия электродов.
Сущность метода прямой потенциометрии. Электроды, применяемые в
методах прямой потенциометрии.
Способы определения концентрации ионов в методе прямой потенциометрии.
Сущность методов прямой кондуктометрии. Область применения прямой
кондуктометрии.
Сущность метода кондуктометрического титрования. Определяемые вещества, титранты в кондуктометрическом титровании. Кривые кондуктометрического титрования.
Понятия электрической проводимости, удельной электрической проводимости и эквивалентной электрической проводимости.
8.
В стандартных растворах соли калия с концентрацией С(К+) были измерены электродные потенциалы калий селективного электрода относительно
хлоридсеребряного электрода и получены следующие данные:
С(К+), моль/л
Е, мВ
1,0∙10-1
100
1,0∙10-2
46,0
1,0∙10-3
-7,00
1,0∙10-4
-60,00
По этим данным построили градуировочный график в координатах Е –
рС(К ).
Навеску образца массой 0,2000 г, содержащего калий, растворили в воде,
и объем довели до 100,0 мл. Затем измерили электродный потенциал калийселективного электрода Ех = 60,0 мВ. Вычислить массовую долю калия в образце.
9.
Кондуктометрия. Анализируемую смесь НСl и СН3СООН поместили в
мерную колбу вместимостью 50,00 мл и довели водой до метки. При титровании 10,00 мл раствора 0,1 М NaOH (К=1,104) получили следующие результаты:
+
V(NаОН),
7,00 8,00 9,00 10,00 11,00 12,00 13,00 14,00 15,00 16,00
мл
æ·103,
2,50 2,20 1,90 1,93 1,96 2,00 2,20 2,50 2,85 3,20
См
Построить кривую титрования и определить массу (г/л) НСl и СН3СООН
в исходном растворе.
10.
В стандартных растворах соли калия с концентрацией С(К+) были измерены электродные потенциалы калий селективного электрода относительно
хлоридсеребряного электрода и получены следующие данные:
С(К+), моль/л
Е, мВ
1,0∙10-1
100
1,0∙10-2
46,0
1,0∙10-3
-7,00
1,0∙10-4
-60,00
По этим данным построили градуировочный график в координатах Е –
рС(К ).
Навеску образца массой 0,2000 г, содержащего калий, растворили в воде
и объем довели до 250,0 мл. Затем измерили электродный потенциал калийселективного электрода Ех = 3,0 мВ. Вычислить массовую долю калия в образце.
11.
Анализируемую смесь НСl и СН3СООН поместили в мерную колбу вместимостью 50,00 мл и довели водой до метки. При титровании 10,00 мл раствора 0,1 М NaOH (К=1,104) получили следующие результаты:
V(NаОН),
7,00 8,00 9,00 10,00 11,00 12,00 13,00 14,00 15,00 16,00
мл
æ·103,
2,62 2,35 2,08 1,96 2,00 2,03 2,06 2,38 2,74 3,10
См
+
Построить кривую титрования и определить массу (г/л) НСl и СН3СООН
в исходном растворе.
Фотометрические методы анализа
Фотометрический метод анализа. Спектр поглощения вещества.
Основной закон светопоглощения Бугера-Ламберта-Бера. Отклонения от
закона Бугера-Ламберта-Бера.
3.
Понятия «коэффициент пропускания» (Т) и «оптическая плотность» (А).
Пределы изменения этих величин и их взаимосвязь.
4.
Физический смысл молярного коэффициента поглощения. Факторы, влияющие на молярный коэффициент поглощения.
1.
2.
IV. ТЕСТ ДЛЯ САМОПОДГОТОВКИ СТУДЕНТОВ
1. Подробное описание анализа данного объекта с использованием выбранного
метода – это …
□ метод анализа;
□ методика анализа;
□ химический анализ;
□ физический анализ.
2. Установите соответствие:
1.  ( X ) 
m( X )
100%
mðàñò âî ðà
1. Молярная концентрация раствора
n( X )
Vðàñò âî ðà
2. Молярная концентрация эквивалента
раствора
2. C ( X ) 
C( X )  M ( X )
1000
n( f ( Х ))
4. С ( f экв ( Х ))  экв
Vраствора
3. T ( X ) 
3. Массовая доля вещества в растворе
4. Титр раствора
3. Физическая величина, функционально связанная с содержанием компонента,
– это …
□ аналитический сигнал;
□ качественный сигнал;
□ аналитический сигнал фона;
□ фоновый сигнал.
4. Установите соответствие:
1. Определяет, какие компоненты включает анализируе1. Качественный анализ
мый объект
2. Анализ изотопный, элемент2. Количественный анализ
ный (атомно-ионный), струк-
турно-групповой (функциональный), молекулярный, вещественный, фазовый
3. Дает сведения о количе3. Классификация по масштабу
ственном содержании всех или работы, объему или массе проотдельных компонентов
бы
4. Макро-, полумикро-, микро-, 4. Классификация, основанная
ультрамикро- и субмикрометона природе обнаруживаемых
ды
или определяемых частиц
5. Установите последовательность:
1. Подготовка пробы к анализу.
2. Выбор метода анализа.
3. Отбор пробы.
4. Расчет результатов анализа.
5. Получение и измерение аналитического сигнала.
6. Правильное положение глаз при определении объема раствора в бюретке .
1
2
3
7. Готовят растворением точного количества чистого химического вещества
известного стехиометрического состава в определенном объеме растворителя:
□ вторичный стандартный раствор;
□ первичный стандартный раствор;
□ как первичный, так и вторичный стандартный раствор;
□ третичный стандартный раствор.
8. Кривой титрования называется …
□ графическое изображение зависимости концентрации определяемого компонента или пропорционального ей свойства системы от значения рН титруемого
раствора;
□ графическое изображение зависимости концентрации определяемого компонента или пропорционального ей свойства системы от объема добавленного
титранта;
□ графическое изображение зависимости концентрации определяемого компонента или пропорционального ей свойства системы от времени;
□ графическое изображение зависимости концентрации определяемого компонента или пропорционального ей свойства системы от концентрации добавленного титранта.
9. Расчеты результатов определений в титриметрии основаны на законе …
□ кратных отношений;
□ действующих масс;
□ Авогадро;
□ эквивалентов.
10. Аликвота – это …
□ количество миллилитров добавленного из бюретки раствора;
□ количество капель добавленного из капельницы индикатора;
□ количество миллилитров отобранного пипеткой раствора;
□ количество миллилитров отобранного мензуркой;
□ количество миллилитров отобранного мерным цилиндром.
11. Колбу для титрования перед титрованием необходимо ополоснуть …
□ титрантом;
□ титруемым раствором;
□ титруемым раствором и высушить;
□ дистиллированной водой.
12. На практике титрование оканчивают …
□ в точке эквивалентности (т.э.);
□ в конечной точке титрования (к.т.т.);
□ после точки эквивалентности;
□ в начале скачка титрования;
□ в конце скачка титрования.
13. Название мерной посуды, изображенной на рисунке –
.
0
10
20
30
40
50
14. Объем (см3) 0,1000 н. раствора гидроксида натрия, необходимый для достижения точки эквивалентности при титровании 20,00 см3 0,1000 н. раствора
серной кислоты, равен
см3.
15. Кислотно-основные индикаторы – это …
□ слабые неорганические кислоты или основания, окраска которых изменяется
при изменении рН среды;
□ слабые органические кислоты или основания, окраска которых изменяется
при изменении рН среды;
□ сильные органические кислоты или основания, окраска которых изменяется
при изменении рН среды;
□ сильные неорганические кислоты или основания, окраска которых изменяется при изменении рН среды;
□ слабые органические кислоты или основания, окраска которых изменяется
при взаимодействии с титрантом.
16. Величина рН в точке эквивалентности равна 7, когда при титровании протекает химическая реакция …
□ NaOH + HNO3 = NaNO3 + H2O;
□ NaOH + HCl = NaCl + H2O;
□ H2SO3 + KOH = K2SO3 + H2O;
□ H2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + 2H2O.
17. Если рабочим раствором при титровании является раствор щелочи, то метод называют …
□ алкалиметрией;
□ ацидометрией;
□ алкалиметрией или ацидометрией;
□ кулонометрией.
18. При стандартизации раствора соляной кислоты в качестве установочного
вещества можно использовать …
□ хлорид натрия;
□ нитрат натрия;
□ карбонат натрия;
□ сульфат натрия.
19. Фактор эквивалентности карбоната натрия в реакции HNO3 + Na2CO3 =
NaHCO3 + NaNO3 равен
.
20. Скачок на кривой кислотно-основного титрования – это …
□ область резкого изменения концентрации определяемого вещества;
□ область резкого изменения рН раствора;
□ область резкого изменения окраски раствора;
□ область на кривой титрования, где рН раствора изменяется незначительно.
21. Фактор эквивалентности иодида калия в реакции 2CuSO4 + 4KI = Cu2I2 +
2K2SO4 + I2 равен
.
22. Кривая окислительно-восстановительного титрования представляет собой
графическую зависимость…
□ рН раствора от объема добавленного титранта;
□ потенциала раствора от объема добавленного титранта;
□ показателя концентрации ионов металла от объема добавленного титранта;
□ показателя концентрации хлорид-ионов от объема добавленного титранта.
23. Окислительно-восстановительные индикаторы – это органические аналитические реагенты, которые изменяют свою окраску …
□ при определенном значении потенциала;
□ при образовании осадка с титрантом;
□ при изменении рН;
□ при образовании комплексного соединения с титруемыми ионами.
24. Раствором KMnO4 можно титровать …
□ только в кислой среде;
□ только в щелочной среде;
□ только в нейтральной среде;
□ в кислой, щелочной и нейтральной средах.
25. Окислитель – это …
□ частица, отдающая электроны;
□ частица, принимающая молекулы воды;
□ частица, принимающая электроны;
□ частица, отдающая ионы водорода Н+.
26. Перманганатометрия – это …
□ метод кислотно-основного титрования, в котором в качестве рабочего раствора используется раствор перманганата калия;
□ метод окислительно-восстановительного титрования, в котором в качестве
рабочего раствора используется раствор перманганата калия;
□ метод окислительно-восстановительного титрования, в котором перманганат
калия является восстановителем;
□ метод титрования в среде перманганата калия.
27. Зависимость окислительно-восстановительного потенциала от концентрации и температуры выражается уравнением …
□ Бугера-Ламберта-Бера;
□ Нернста;
□ Менделеева-Клапейрона;
□ Авогадро.
28. Аналитические реактивы – это химические вещества, предназначенные для
…
□ проведения химических опытов;
□ поддерживания постоянного значения рН растворов;
□ проведения аналитических химических реакций;
□ приготовления растворов.
29. Реакция, позволяющая обнаружить ион в присутствии других ионов, - это
…
□ селективная реакция;
□ селективная или специфическая реакция;
□ групповая реакция;
□ специфическая реакция.
30. Аналитическим сигналом в качественном анализе может быть …
□ изменение окраски раствора;
□ образование осадка;
□ точка эквивалентности;
□ окрашивание пламени;
□ исчезновение окраски раствора;
□ отсутствие изменения окраски индикатора;
□ скачок титрования.
31. При работе с пробой объемом 0,01-0,0 см3 и массой определяемого вещества 0,001-0,01 г используют …
□ макрометод;
□ ультрамикрометод;
□ микрометод;
□ полумикрометод.
32. К оптимальным условиям проведения качественного анализа относятся …
□ соблюдение рН среды;
□ реакция должна быть необратимой;
□ реакция должная протекать медленно;
□ наличие достаточной для обнаружения концентрации иона;
□ наличие внешнего эффекта;
□ температурный режим.
33. Основаны на использовании ионообменных или электрообменных процессов, протекающих на поверхности электродов или в приэлектродном пространстве …
□ потенциометрические методы анализа;
□ электрохимические методы анализа;
□ кондуктометрические методы анализа;
□ спектроскопические методы анализа.
34. Установите соответствие между основными узлами спектральных приборов
и их названиями:
Узел спектрального прибора
Название
1. Источник электромагнитно1. Графитовая печка
го излучения
2. Монохроматизатор
2. Регистрирующее устройство
3. Отделение для пробы
3. Дифракционная решетка
4. Лазер
4. Приемник излучения
5. Фотоэлектронный умножитель
35. Зависимость оптической плотности раствора от длины волны (частоты)
называется …
□ спектром отражения;
□ калибровочным графиком;
□ спектром поглощения;
□ кривой фотометрического титрования.
36. Кривая кондуктометрического титрования – это …
□ зависимость удельной электрической проводимости от времени;
□ зависимость удельной электрической проводимости от объема анализируемого вещества;
□ зависимость удельной электрической проводимости от объема добавленного
титранта;
□ зависимость силы тока от объема добавленного титранта.
37. К металлическим электродам относятся …
□ ионселективные электроды;
□ электроды I рода;
□ стеклянный электрод;
□ амальгамные электроды.
38. Оптическая плотность – это …
□ отношение пропускания раствора к толщине светопоглощающего слоя;
□ десятичный логарифм пропускания;
□ десятичный логарифм величины, обратной пропусканию;
□ натуральный логарифм пропускания.
39. Электродом сравнения является …
□ калийселективный электрод;
□ стеклянный электрод;
□ хлоридселективный электрод;
□ хлоридсеребряный электрод.
40. Установите соответствие между видом характеристики света и ее обозначением:
Вид характеристики электромагнитноХарактеристика электромагнитного
го излучения
излучения
1. λ
1. Волновая
2. Е
3. υ
2. Квантовая
4. υ’
V. ТЕМАТИКА ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
1.
Вводное занятие (4 ч).
Техника безопасности при проведении работ по аналитической химии,
правила работы со стеклянной посудой. Посуда лабораторного практикума:
мерная, вспомогательная.
Способы выражения концентрации: массовая доля, молярная концентрация, молярная концентрация эквивалента, титр, связь между ними. Фактор эквивалентности, определение фактора эквивалентности веществ в реакциях
нейтрализации, в окислительно-восстановительных процессах.
2.
Количественный химический анализ (8 ч)
Титриметрический метод анализа, сущность, понятия: титрант, определяемое вещество, точка эквивалентности. Способы приготовления стандартных
растворов. Установочные вещества и требования к ним. Установка титра рабочего раствора (метод отдельных навесок и метод пипетирования). Расчеты при
установке титра рабочего раствора и выполнении титриметрического анализа.
Метод нейтрализации, рабочие растворы, установочные вещества, определяемые вещества. Расчеты в прямом титровании. Лабораторная работа №1
(алкалиметрия): установка титра раствора NaOH по щавелевой кислоте и определение содержания соляной кислоты в растворе.
Окислительно-восстановительные реакции в титриметрическом анализе.
Классификация методов по типу рабочего раствора. Лабораторная работа №2
(перманганатометрия): установка титра рабочего раствора и определение содержания железа (II) в растворе.
3.
Качественный химический анализ (4 ч).
Типы аналитических химических реакций. Условия проведения аналитических реакций. Аналитические реакции основных групп катионов и анионов.
Лабораторная работа № 3: Обнаружение катионов первой группы (литий, калий, натрий, аммоний) и анионов второй группы (хлориды, бромиды, иодиды,
сульфиды).
4.
Электрохимические методы анализа (8 ч).
Электрохимические методы анализа, ячейка для измерения потенциала,
индикаторный электрод, электрод сравнения, способы измерения потенциала.
Виды индикаторных электродов, устройство стеклянного электрода. Хлоридсеребрянный электрод сравнения. Потенциометрический метод анализа.
Лабораторная работа №4: прямая потенциометрия, определение содержания
нитрит-ионов методом градуировочного графика, измерение рН в буферных
растворах, в воде.
Кондуктометрический метод анализа, ограничения метода прямой кондуктометрии, сущность кондуктометрического титрования. Лабораторная работа №5: кондуктометрическое титрование смеси сильной и слабой кислот
(смесь соляной и борной кислот) или определение содержания солей в почвенной вытяжке методом прямой кондуктометрии.
5.
Хроматографические методы анализа (2 ч).
Сущность хроматографического разделения веществ, применение хроматографии для анализа биологических объектов. Классификация хроматографичеких методов анализа по типу подвижной и неподвижной фазы, по способу
взаимодействия разделяемых веществ с неподвижной фазой, по аппаратурному
оформлению. Колоночная жидкостно-адсорбционная хроматография.
Газовая хроматография. Принципиальная схема газового хроматографа.
Качественные и количественные характеристики хроматограммы.
6.
Физические методы анализа (6 ч).
Молекулярная абсорбционная спектрофотометрия в видимой области.
Взаимодействие молекул и ионов с электромагнитным излучением. Законы
светопоглощения, применение их в практике аналитической химии. Количественный анализ в фотометрии (метод градуировочного графика и метод добавок). Лабораторная работа №6: фотометрический анализ содержания железа
(II) в растворе в виде сульфосалицилатных комплексов в кислой или щелочной
среде.
7.
Метрологические аспекты (4 ч).
Основы статистической обработки результатов эксперимента. Критерии
сходимости, воспроизводимости. Оценка результатов на наличие промахов.
VI. ВОПРОСЫ К ЗАЧЕТУ.
1.
Аналитическая химия, как наука, ее объект, цели и задачи.
2.
Основные этапы развития аналитической химии. Значение аналитической химии в развитии других наук.
3.
Классификации методов анализа. Общая схема проведения анализа.
4.
Гравиметрический (весовой) метод анализа. Сущность, основные
понятия. Методы осаждения (схема проведения анализа) и отгонки (прямые и
косвенные).
5.
Расчеты в гравиметрическом методе анализа. Достоинства, недостатки и практическое применение гравиметрического метода анализа.
6.
Теоретические основы титриметрического анализа. Способы выражения концентрации растворов (массовая доля, молярная концентрация, молярная концентрация эквивалента, массовая концентрация, титр раствора, титр
раствора по определяемому компоненту, поправочный коэффициент к концентрации раствора) и взаимосвязь между ними.
7.
Классификация титриметрических методов анализа.
8.
Установочные (исходные) вещества и требования, предъявляемые к
ним.
9.
Методы определения содержания вещества в титриметрическом
анализе: 1) по способу титрования (прямое титрование, обратное титрование,
титрование заместителя), 2) по типу химических реакций (кислотно-основное,
окислительно-восстановительное и др.). Основные понятия: «объект анализа»,
«проба», «навеска», «определяемое вещество», «холостая проба».
10. Реакции кислотно-основного взаимодействия. Кислотно-основное
титрование (метод нейтрализации): сущность, рабочие растворы (ацидиметрия,
алкалиметрия), определяемые и установочные вещества.
11. Вид кривых титрования в методе нейтрализации. Скачок титрования. Величина скачка титрования и зависимость ее от различных факторов.
12. Кислотно-основные индикаторы. Понятия: «показатель титрования» (рТ), «интервал перехода окраски индикатора».
13. Комплексометрический метод анализа. Реакции комплексообразования. Основные характеристики комплексных соединений (комплексообразователь, координационное число, лиганды и их типы, дентантность). Хелаты,
правило Чугаева.
14. Устойчивость комплексных соединений. Константы устойчивости
комплексных соединений (ступенчатые и суммарные, условные). Константы
нестойкости комплексных соединений (ступенчатые и суммарные).
15. Комплексонометрический метод анализа (хелатометрия). Комплексоны и их особенности, как лигандов, побочные реакции, протекающие при
комплексонометрическом титровании, рабочие растворы, определяемые и
установочные вещества.
16. Практическое применение и общая оценка комплексонометрического метода анализа.
17. Окислительно-восстановительные реакции. Окисление, восстановление, окислитель, восстановитель. Окислительно-восстановительный потенциал. Уравнение Нернста для расчета потенциала окислительновосстановительной системы. Стандартный окислительно-восстановительный
потенциал.
18. Перманганатометрия: сущность, рабочие растворы, определяемые
и установочные вещества, индикаторы. Явление автокатализа.
19. Иодометрия: сущность, рабочие растворы, определяемые и установочные вещества, индикаторы.
20. Способы осуществления качественного анализа. Понятия: «аналитическая реакция», «аналитический признак». Аналитические реакции, применяемые в качественном анализе, их типы. Требования, предъявляемые к аналитическим реакциям.
21. Классификации катионов и анионов на основные аналитические
группы. Анализ смесей. Групповые реактивы.
22. Электрохимические методы анализа. Классификация электрохимических методов анализа.
23. Потенциометрические методы анализа. Классификация потенциометрических методов анализа. Электродный потенциал. Уравнение Нернста.
Электрохимическая ячейка.
24. Прямая потенциометрия: сущность, ионселективные электроды,
электроды сравнения, уравнение Нернста для ионселективных электродов.
25. Способы определения содержания вещества (метод калибровочного графика, метод добавок, метод градуировки электрода) в методе прямой потенциометрии, расчеты.
26. Потенциометрическое титрование: сущность, рабочие растворы,
определяемые и установочные вещества, электроды, кривые потенциометрического титрования и способы нахождения конечной точки титрования, достоинства и недостатки метода.
27. Кондуктометрический метод анализа. Сущность метода, основные
понятия: «общая электрическая проводимость», «удельная электрическая проводимость растворов», «эквивалентная электрическая проводимость» растворов. Факторы, влияющие на электропроводность растворов. Зависимость электрической проводимости от концентрации раствора.
28. Прямая кондуктометрия: сущность, электроды. Расчет содержания
вещества в анализируемом объекте методом калибровочного графика. Достоинства, недостатки и применение метода прямой кондуктометрии.
29. Кондуктометрическое титрование: сущность, рабочие растворы,
определяемые и установочные вещества. Вид кривых кондуктометрического
титрования и нахождение конечной точки титрования. Достоинства, недостатки и применение метода кондуктометрического титрования.
30. Спектроскопические методы анализа, классификации. Основные
характеристики электромагнитного излучения. Шкала электромагнитных волн.
Структура атомных и молекулярных спектров.
31. Спектральные приборы и характеристики их основных узлов: источники электромагнитного излучения, отделения для пробы, монохроматизаторы, приемники излучения.
32. Молекулярная абсорбционная спектроскопия в видимой области
(фотометрия, спектрофотометрия). Основной закон светопоглощения БугераЛамберта-Бера. Понятия: «коэффициент пропускания», «оптическая плотность», «молярный коэффициент поглощения». Причины отклонения от основного закона светопоглощения.
33. Спектры поглощения. Принципиальная схема спектрофотометра:
источники света, монохроматизаторы, приемники света.
34. Качественный и количественный фотометрический анализ. Способы определения содержания вещества в анализируемом объекте (метод калибровочного графика, метод добавок (расчетный и графический), метод молярного коэффициента поглощения). Анализ смеси веществ. Закон аддитивности оптической плотности.
35. Практическое применение, достоинства и недостатки фотометрического метода анализа.
36. Хроматографический метод анализа, классификации. Виды хроматограмм. Качественные и количественные характеристики хроматограммы.
Виды хроматографии: тонкослойная (в закрепленном и незакрепленном слое),
газовая.
37. Атомная спектроскопия, классификация. Атомно-эмиссионная
спектроскопия. Атомные спектры и способы атомизации вещества (в пламени,
электротермическая атомизация). Пламенно-эмиссионная фотометрия (сущность, состав пламени, процессы, протекающие в пламени, схема пламенного
фотометра, способы определения содержания вещества в анализируемом объекте).
38. Атомно-абсорбционная спектроскопия: сущность, способы атомизации вещества, схема атомно-абсорбционного спектрофотометра, объекты
анализа и определяемые вещества, особенности, достоинства и недостатки метода.
VII. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
Основная
1. Аналитическая химия: учебник для студ. вузов, обуч. по хим.-технолог.
спец./ Владимир Павлович Васильев; В. П. Васильев. - 4-е изд., стер. -
Москва: Дрофа. - (Высшее образование). Кн. 1: Титриметрические и гравиметрический методы анализа. - 2004. - 368 с.
2. Аналитическая химия: учебник для студ. вузов, обуч. по хим.-технолог.
спец./ Владимир Павлович Васильев; В. П. Васильев. - 4-е изд., стер. Москва: Дрофа. - (Высшее образование). Кн. 2: Физико-химические методы анализа. - 2004. - 384 с.:
Дополнительная
1. Практикум по аналитической химии и физико-химическим методам анализа: учеб. пособие для студ. вузов/ И. В. Тикунова, Н. А. Шаповалов, А.
И. Артеменко. - Москва: Высшая школа, 2006. - 208 с.
2. Справочное руководство по аналитической химии и физико-химическим
методам анализа: учеб. пособие / И. В. Тикунова [и др.]. - Москва: Высшая школа, 2009. - 413 с.
 Тюменский государственный университет, 2011
 Т.А. Кремлева, Н.В. Морозова, Н.Н. Фефилов, 2011