Специальности 351100 «Товароведение и экспертиза товаров

(в сфере производства и обращения сельскохозяйственного сырья

и продовольственных товаров)»

Киров 2005

ББК 24. 4я73

УДК 543 (075.8)

К 65

Печатается по решению редакционно-издательского совета Кировской государственной медицинской академии, протокол №

Контрольная работа по аналитической химии для студентов заочного отделения специальности 351100 «Товароведение и экспертиза товаров (в сфере производства и обращения сельскохозяйственного сырья и продовольственных товаров)» / Сост. к.х.н., доцент Сырчина Н.В. – Киров.- КГМА.-2006.

Содержание контрольной работы разработано в соответствии с требованиями по химии ГОС ВПО специальности 351100 «Товароведение и экспертиза товаров в сфере производства и обращения сельскохозяйственного сырья и продовольственных товаров». Учебно-методическое пособие содержит вопросы и задачи контрольной работы по аналитической химии, а также дидактический материал для ее выполнения. Пособие предназначено для студентов заочной формы обучения факультета Экспертизы и товароведения. Основная цель пособия – повышение эффективности самостоятельной работы студентов в межсессионный период.

Рецензенты:

А.А. Косых, д.м.н., профессор (КГМА)

О.Ю. Попова, кандидат химических наук, доцент (КГМА)

Требования к оформлению и представлению

контрольной работы на проверку …………………………………….. 4

Варианты контрольной работы …………………………………………4

Введение ………………………………………………………………… 5

1. Растворы

1.1 Способы выражения растворенного вещества в растворе ……… 7

2. Качественный анализ ………………………………………………16

2.1 Принципы качественного анализа ……………………………... 16

2.2 Кислотно-щелочная система анализа катионов ……………… 17

2.3 Анализ анионов ………………………………………………… 19

2.4 Чувствительность аналитических реакций ……………………..20

3. Количественный анализ ………………………………………….. 21

3.1 Гравиметрический анализ ……………………………………… 22

3.1.1 Сущность гравиметрического анализа ……………………… 22

3.1.2 Типы гравиметрических определений ………………………. 23

3.1.3 Теория осаждения …………………………………………….. 24

3.1.4 Операции гравиметрического анализа ………………………. 31

3.1.5 Расчеты в гравиметрическом анализе ………………………...38

3.2 Титриметрический анализ ……………………………………… 40

3.2.1 Характеристика титриметрического анализа ……………...…40

3.2.2 Реакции, используемые в титриметрическом анализе ……… 41

3.2.3 Классификация методов титриметрии ………………………. 42

3.2.4. Титр. Расчеты в титриметрии ………………………………... 44

3.2.5. Стандартные растворы. Фиксаналы …………………………. 47

3.2.6 Схема титриметрического определения ………………………48

3.2.7 Установка точки эквивалентности …………………………… 49

3.2.8 Кислотно-основное титрование ………………………………..50

3.2.9 Вычисление концентраций (активностей) ионов Н⁺ и ОН^–.

Определение рН и рОН растворов электролитов ………….............54

3.2.10 Окислительно-восстановительное титрование ……………. 56

3.2.11 Методы осаждения ……………………………………………. 57

3.2.12 Комплексонометрия …………………………………………...58

Справочные материалы ……………………………………………….60

Список использованной литературы …………………………………61

Требования к оформлению и представлению контрольной

Работы на проверку

· Контрольную работу выполняйте в тонкой тетради в клеточку.

· Решение каждой задачи оформляйте на отдельном листе или странице в соответствии с принятыми требованиями (Дано. Решение. Ответ).

· Перед решением обязательно приводите полный текст задачи и указывайте ее номер по методическому руководству.

· Обязательно укажите номер вашей зачетной книжки и номер варианта контрольной работы. Последняя цифра номера зачетной книжки должна совпадать с номером вашего варианта. Номера задач всех вариантов приведены в таблице 1.

· Выполненную контрольную работу следует сдать в деканат ФЭТ (К. Маркса 112 корпус 3, каб. 107) до начала сессии.

Если при выполнении контрольной работы у вас возникнут затруднения, обратитесь за консультацией к ведущему преподавателю на кафедру товароведения и экспертизы.

Индивидуальные консультации проводятся по соответствующему расписанию или по договоренности в удобное для вас время бесплатно.

Варианты контрольной работы

Вариант	Номера заданий
0	1	11	21	31	41	51	61	71	81	91	101	111	121	131	141
1	2	12	22	32	42	52	62	72	82	92	102	112	122	132	142
2	3	13	23	33	43	53	63	73	83	93	103	113	123	133	143
3	4	14	24	34	44	54	64	74	84	94	104	114	124	134	144
4	5	15	25	35	45	55	65	75	85	95	105	115	125	135	145
5	6	16	26	36	46	56	66	76	86	96	106	116	126	136	146
6	7	17	27	37	47	57	67	77	87	97	107	117	127	137	147
7	8	18	28	38	48	58	68	78	88	98	108	118	128	138	148
8	9	19	29	39	49	59	69	79	89	99	109	119	129	139	149
9	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100	110	120	130	140	150

ВВЕДЕНИЕ

Аналитическая химия – это наука о методах анализа веществ.

Химический анализ направлен на получение опытным путем данных о качественном и количественном составе вещества.

В зависимости от задач и методов различают качественный и количественный анализ. Цель качественного анализа – определение элементного или изотопного состава вещества. Цель количественного анализа – установление количественного соотношения составных компонентов вещества.

Аналитическая химия имеет большое практическое значение. В настоящее время вопросы контроля состояния окружающей среды, безопасности продовольственных и непродовольственных товаров становятся вопросами выживания человечества и сохранения живой природы. Решение этих вопросов невозможно без самого широкого использования аналитических методов. В условиях производства химический контроль применяется в таких сферах, как:

· определение качества сырья;

· контроль отдельных стадий производственного процесса;

· установление качества выпускаемой продукции;

· анализ отходов производства с целью осуществления их оптимальной утилизации;

· выполнение природоохранных мероприятий.

Надежный аналитический контроль во многих случаях обеспечивает предотвращение аварий, повышение рентабельности производства, высокое качество выпускаемой продукции, охрану здоровья человека.

Изучение основ аналитической химии является важнейшим элементом профессиональной подготовки товароведа-эксперта. Свободное владение теоретическими представлениями аналитики, навыки выполнения качественного и химического анализа, умение выполнять соответствующие расчеты выступают в качестве необходимого условия успешного изучения таких предметов, как товароведение и экспертиза однородных групп товаров, методы оценки качества, экспертиза продовольственных товаров, таможенная экспертиза и др.

В таблице 1 представлена структура изучения курса аналитической химии студентами заочного отделения ФЭТ.

Таблица 1 - Структура курса аналитической химии

	Этап	Цель	Число часов	Форма отчетности
Самостоятельная работа	Аудиторная работа
	Вводные лекции	Сформировать начальные представления о целях, задачах и теоретических основах предмета. Познакомить с содержанием контрольной работы и с требованиями к ее выполнению.			Конспекты лекций
	Самостоятельная работа: изучение теоретического материала согласно программе. Выполнение контрольной работы	Изучение теоретических основ аналитической химии. Приобретение и отработка навыков выполнения химических расчетов. Формирование навыков работы со справочной литературой.			Контрольная работа
	Лабораторный практикум	Закрепление теоретических знаний. Формирование умений и навыков проведения количественного и качественного анализа.			Протоколы выполнения лабораторных работ
	Индивидуальные консультации	Методическая помощь в выполнении контрольной работы и в самостоятельном изучении теоретического материала		0,25 часа
	Зачет	Систематизация полученных знаний. Контроль качества приобретенных знаний и умений			Результаты зачета

РАСТВОРЫ

1.1 СПОСОБЫ ВЫРАЖЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ РАСТВОРЕННОГО

ВЕЩЕСТВА В РАСТВОРЕ

Растворы имеют первостепенное значение в практике современного химического анализа.

Важнейшей характеристикой любого раствора служит содержание в нем растворенного вещества. Существуют различные способы численного выражения содержания растворенного вещества в растворе. Ниже приведены наиболее употребляемые в аналитической химии способы.

Массовая доля растворенного вещества – отношение массы данного вещества в растворе к общей массе раствора.

w (Х) = m (X) / m, (1)

где w (Х) – массовая доля вещества Х; m (X) – масса вещества Х; m – общая масса раствора (сумма масс растворенного вещества и растворителя).

Массовая доля – безразмерная величина, ее выражают в долях единицы или в процентах.

Например, массовая доля раствора соли, содержащего 50г соли в 500г раствора равна 0,1 или 10%.

Содержание растворенного вещества можно выразить размерными величинами – концентрациями.

Концентрацией раствора называется содержание растворенного вещества в определенной массе или в определенном объеме раствора или растворителя.

Молярная концентрация (молярность) -отношение количества растворенного вещества (моль) к объему раствора (л).

С_м(Х) = n(Х)/ V, (2)

где С_м(Х) - молярная концентрация вещества Х (моль/л); n(Х) - количество растворенного вещества Х (моль); V- объем раствора (л).

Для определения количества вещества нужно массу вещества m (г) разделить на молярную массу этого вещества М (г/моль):

n(Х) = m/M,

подставляя это значение в формулу (1), получаем следующее выражение:

С_м(Х) = m/(М×V), (3)

Размерность С_м: моль/л.

Выражение моль/л обычно заменяют символом «М»

Например, С_м= 1,5 М или С_м= 1,5 моль/л.

В химических расчетах часто используют такой способ выражения концентрации растворов, как молярная концентрация эквивалентов (старое название - нормальность).

Обозначение: С_экв или «н».

Размерность: моль_экв/л.

Обозначение «экв.» показывает, что в качестве растворенных частиц рассматриваются эквиваленты вещества.

Устаревшее понятие «нормальность» до сих пор в силу привычки используется в практической деятельности экспертных лабораторий довольно широко, поэтому чтобы избежать путаницы, будем использовать понятия «нормальность» и «молярная концентрация эквивалентов» как синонимы.

Молярная концентрация эквивалентов – это отношение количества вещества эквивалентов к объему раствора.

н = n _экв(Х)/ V, (4)

где н - молярная концентрация эквивалентов вещества Х (нормальность); n_экв(Х) – количество эквивалентов вещества Х (моль); V- объем раствора (л).

Эквивалентомназывается некая реальная или условная частица вещества, которая в кислотно – основной реакции эквивалентна (равносильна) одному иону водорода или в окислительно - восстановительной реакции – одному электрону. Для других типов реакций эквиваленты определяются исходя из стехиометрических коэффициентов в уравнении реакции. Так как эквиваленты веществ могут иметь разное значение в зависимости от того, в какой реакции участвует данное вещество, было введено понятие «фактор эквивалентности» f. Фактор эквивалентности – безразмерная величина, равная единице или части единицы (1/z). Число z называют числом эквивалентности. Без указания конкретной реакции понятие «эквивалент» не имеет смысла, так как эквивалент вещества может иметь различное значение в разных реакциях.

Например:

1) H₃PО₄ + 3КОН = К₃РО₄ + 3Н₂О

2) H₃PО₄ + 2КОН = К₂НРО₄ + 2Н₂О

3) H₃PО₄ + КОН = КН₂РО₄ + Н₂О

В первом случае эквивалент фосфорной кислоты составляет (1/3 H₃PО₄), во втором – (1/2 H₃PО₄), в третьем (1 H₃PО₄)

Обычно фактор эквивалентности кислоты принимают равным 1/N (N - основность кислоты, соответствует числу ионов водорода в молекуле кислоты); фактор эквивалентности основания – 1/M (M - кислотность основания, соответствует числу групп ОН); фактор эквивалентности соли – 1/(B×n) (B - валентность атомов металла, n – число атомов металла в формуле соли).

Фактор эквивалентности вещества в окислительно-восстановительной реакции определяется по формуле:

f = 1/n, (5)

где n – число принятых или отданных частицей вещества электронов.

Молярной массой эквивалентов М_экввещества называют массу одного моля эквивалентов этого вещества, равную произведению фактора эквивалентности на молярную массу этого вещества.

М_экв= f × М (моль/л) (6)

Для определения количества вещества эквивалентов нужно массу вещества m разделить на молярную массу эквивалентов этого вещества М_экв.

n_экв. = m / М_экв, или n_экв. = m ×z / M

В таблице 2 рассмотрены конкретные примеры эквивалентов различных веществ.

Таблица 2 – Примеры эквивалентов веществ.

Уравнение реакции	Формула вещества	Фактор эквивалентности (f)	Эквивалентное число (z)	Молярная масса вещества (М г/моль)	Молярная масса эквивалентов (М_экв г/моль)
РЕАКЦИИ ИОННОГО ОБМЕНА
H₂SO₄+ 2NaOH = Na₂SO₄+ 2H₂O	H₂O
H₂SO₄	1/2
NaOH
Na₂SO₄	1/2
2HCl + Ca(OH)₂ = CaCl₂ = 2H₂O	H₂O
HCl			36,5	36,5
Ca(OH)₂	1/2
CaCl₂	1/2			55,5
Al₂ (SO₄)₃+ 3BaCl₂= 2AlCl₃ +3BaSO₄	Al₂ (SO₄)₃	1/6
BaCl₂	1/2
AlCl₃	1/3		133,5	44,5
BaSO₄	1/2			116,5
ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ
2KmnO₄ + 10FeSO₄+ 8H₂SO₄=5Fe₂(SO₄)₃+ mnSO₄+ K₂SO₄+ 8H₂O mnO₄^-+ 8H⁺ + 5е = mn^2-+ 4H₂O Fe²⁺- е = Fe³⁺	KmnO₄	1/5			31,6
Fe SO₄

Для характеристики состава растворов иногда используют величину, которая получила название «растворимость».

Растворимость вещества измеряется концентрацией его насыщенного раствора. Обычно растворимость твердых веществ и жидкостей выражают значением коэффициента растворимости, т. е. массой вещества, растворяющегося при данных условиях в 100 г растворителя с образованием насыщенного раствора. Растворимость вещества зависит от температуры и некоторых других факторов.

Например, растворимость AgCl при 25^оС равна 1,25^.10^-5 моль/л.

Коэффициент растворимости KNO₃ при 60^оС составляет 110г в 100г воды.

Растворимость малорастворимых веществ в чистой воде можно рассчитать, исходя из справочных данных о произведении растворимости (ПР).

Например, ПР (AgCl) = 1,8 ^. 10^-10

Поскольку ПР (AgCl) определяется соотношением [Ag⁺] ^. [Cl^-], то

[Ag⁺] = [Cl^-] = [AgCl] = √1,8 ^. 10^-10 = 1,34^. 10^-5