Методические указания к проведению итоговой контрольной работы по дисциплине "Аналитическая химия " для студентов специальности 08.02.04 "Водоснабжение и водоотведение"

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

ДОНЕЦКОЙ НАРОДНОЙ РЕСПУБЛИКИ

ГПОУ «ДОНЕЦКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕХНИКУМ»

УТВЕРЖДАЮ:

Зам. директора по УР

___________________ В.И. Якубенко

« ____» ___________________ 2016 г.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению итоговой контрольной работы по дисциплине

«АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ» для студентов

специальности 08.02.04 «Водоснабжение и водоотведение»

Донецк - 2016

Методические указания для выполнения контрольной работы дисциплины «Аналитическая химия» разработана на основе государственного образовательного стандарта среднего профессионального образования по специальности 08.02.04 «Водоснабжение и водоотведение», утвержденного приказом Министерства образования и науки ДНР от 24 августа 2015 г. № 416, зарегистрированного в Министерстве юстиции ДНР от 01.09.2015 г. № 435.

Организация - разработчик: ГПОУ «Донецкий политехнический техникум»

Разработчик:

Логвинов Александр Валериевич, преподаватель аналитической химии, специалист высшей квалификационной категории.

Одобрены и рекомендованы

с целью практического применения

цикловой комиссией физико - химических дисциплин

протокол № 1 от «_31_»__августа______2016 г.

Председатель ЦК__________ А. В. Логвинов

Описание процедуры проведения итоговой контрольной работы

Итоговая контрольная работа по дисциплине «Аналитическая химия» проводится в соответствии с рабочей программой по вопросам, согласованным с ПЦК и утвержденным заместителем директора по УР.

В билете – 1 теоретический вопрос и 1 практическое задание (задача).

На выполнение работы студенту отводится до 40 минут.

Обучающийся предъявляет ответы в письменной форме, решение задачи представляется в письменном виде с устными комментариями (пояснениями).

Эталоны ответов

на устные вопросы:

1. Титриметрический анализ. Титрование. Расчеты в титриметрическом анализе.

Принцип титриметрического анализа: титриметрические методы анализа основаны на регистрации массы реагента, расходуемого на реакцию с определяемым веществом.

В основе проведения объёмного анализа лежит закон эквивалентов:

химические элементы и их соединения вступают в химические реакции друг с другом в строго определенных массовых количествах, соответствующих их химическим эквивалентам:

m₁ Э₁

── = ──

m₂ Э₂

Реагент (титрант) добавляют к анализируемому раствору либо в твердом виде (порошок, таблетки, бумага, пропитанная реагентом), либо чаще всего в виде раствора с точно известной концентрацией реагента. Можно измерять массу израсходованного титранта, взвешивая сосуд с исследуемым раствором и добав­ляемым реагентом (гравиметрическое титрование), или объем титранта, пошедший на титрование. В последнем случае массу титранта выражают через его объем по формулам:

M = TV и Т=С_нЭ/1000,

где: T— титр раствора титранта, г/см³;

V— объем раствора титранта, см³;

С_н — нормальная концентрация раствора титранта, моль/дм ;

Э — эквивалент титранта, г/моль.

Титрант добавляют к точно отмеренному объему анализируемого раствора небольшими порциями. После добавления каждой новой порции титранта в системе, описываемой уравнением химической реакции, устанавливается равновесие, например:

nА + mВ ↔ А_nВ_m,

где А — анализируемое вещество;

В — титрант;

n, m — стехиометрические коэффициенты.

По мере протекания реакции равновесные концентрации определяемого вещества и титранта уменьшаются, а равновесные концентрации продуктов реакции увеличиваются. Когда будет израсходовано количество титранта, эквивалентное количеству титруемого вещества, реакция закончится. Этот момент называется точкой эквивалентности, которая описывается соотношением:

H₁V₁=H₂V₂

В точке эквивалентности произведение нормальности первого раствора на его объём равен произведению нормальности второго раствора на его объём. На практике фиксируют точку конца реакции, которая с какой-то степенью приближения соответствует точке эквивалентности. В химических методах анализа ее фиксируют визуально по заметному аналитическому эффекту (изменению окраски раствора, выпадению осадка), вызываемому каким-либо из исходных соединений, продуктов реакции или специально введенных в систему веществ — индикаторов. В физико-химических методах анализа конечную точку определяют по резкому изменению измеряемого физического параметра — рН, потенциала, электрической проводимости и т. д.

Преимущества титриметрических методов анализа: быстрота определения и простота используемого оборудования, что особенно удобно при проведении серийных анализов. Порог чувствительности этих методов порядка 10^-3 моль/дм³, или 0,10%; правильность ~0,5% (отн.). Эти цифры зависят от чувствительности применяемых индикаторов и концентрации реагирующих растворов.

На задачу:

При анализе 2,0222 г сплава получено 1,3435 г Fe₂O₃. Определить процентное содержание железа в сплаве.

Решение:

Определим молярные массы Fe₂O₃ и Fe:

М_Fe = 56 г/моль; М_Fe2O3 = 160 г/моль.

Составим пропорцию для определения содержания железа в 1,3435 г оксида железа Fe₂O₃:

В 160 г/моль Fe₂O₃ содержится 56 г/моль Fe

В 1,3435 г Fe₂O₃ содержится Х г Fe

Отсюда находим

Для определения процентного содержания железа в сплаве составим пропорцию:

В 2,0222 г сплава содержится 0,4702 г железа

В 100 г сплава содержится У железа

Отсюда процентное содержание железа в сплаве:

Критерии оценки

- оценка «отлично»:

ответ показывает прочные знания темы по курсу, последовательность и достоверность ответа, выделены узловые учебные элементы, в которых заключена сущность вопроса;

в логических рассуждениях и в математических действиях нет ошибок, обоснованы все логические шаги решения, получен верный ответ;

- оценка «хорошо»:

ответ показывает достаточно глубокие знания темы по курсу, допустимы незначительные недочеты в изложении материала, правильная последовательность изложения, соблюдена терминология, ответы на поставленные вопросы раскрыты в объеме 75 %;

в решении задачи допущено не более двух несущественных ошибок, получен верный ответ;

- оценка «удовлетворительно»:

ответ показывает, что изучаемый материал недостаточно усвоен, отсутствует последовательность и логика изложения, отвечает с наводящими вопросами, не используются термины, объем ответов содержит от 70-50 % изученного материала;

задача не решена; допущены существенные ошибки в логических рассуждениях; студент (студентка) умеет различать физические величины, единицы измерения по определенной теме; осуществляет простейшие математические действия;

- оценка «неудовлетворительно»:

допущены серьезные ошибки в изложении изученного материала, отсутствует ответ на поставленный вопрос, не отвечает на наводящие вопросы, не владеет элементарными характеристиками и понятиями по теме курса;

задача не решена; студент (студентка) не умеет различать физические величины, единицы измерения по определенной теме, не осуществляет простейшие математические действия.

Теоретическая часть

1. Предмет аналитической химии. Методы анализа. Качественный и количественный анализ.

1. Роль химического контроля производства, развитие его связи с научно-техническим прогрессом.

2. Использование методов аналитической химии при анализе природных и сточных вод и в технологии очистки воды.

3. Основные законы и понятия химии. Закон постоянства состава. Закон сохранения массы вещества.

4. Атомная и молярная масса. Понятие „моль” и „грамм-моль”.

5. Строение атома. Электроны и электронные оболочки.

6. Зависимость свойств элементов от строения электронной оболочки.

7. Степень окисления атомов. Валентность элемента. Валентность постоянная и переменная.

8. Типы химической связи.

9. Закон действующих масс. Формулировка и практическое применение.

10. Химическое равновесие. Смещение химического равновесия. Принцип Ле-Шателье.

11. Электролитическая диссоциация. Степень электролитической диссоциации. Сильные и слабые электролиты.

12. Понятие „эквивалент”. Определение эквивалента различных классов веществ.

13. Понятие „грамм-эквивалент”. Определение грамм-эквивалентов различных веществ.

14. Определение „электролитическая диссоциация”. Электролитическая диссоциация солей , кислот и оснований.

15. Диссоциация воды. Водородный и гидроксидный показатель. Ионное произведение воды.

16. Гидролиз солей, образованных кислотами и основаниями различной силы.

17. Растворимость веществ. Вещества растворимые, малорастворимые и нерастворимые.

18. Произведение растворимости. Условие образования и растворения осадка.

19. Комплексные соединения в химическом анализе.

20. Порядок составления окислительно-восстановительных реакций и их электронных балансов.

21. Качественные реакции как реакции между ионами. Условия выполнения аналитических реакций.

22. Классификация катионов по кислотно-щелочному методу. Групповые реагенты.

23. Общая характеристика катионов 1 группы. Растворимость их солей.

24. Качественные реакции ионов калия, натрия и аммония.

25. Качественная характеристика катионов III аналитической группы. Действие на катионы серной кислоты.

26. Качественные реакции ионов железа II и железа III .

27. Качественные реакции на анионы сульфата, карбоната.

28. Анализ сухой соли. Открытие катиона. Установление формулы соли.

29. Задачи количественного анализа. Лабораторное оборудование в количественном анализе.

30. Порядок проведения гравиметрического анализа. Показать на конкретном примере.

31. Конструкция весов. Порядок работы на весах.

32. Титриметрический анализ. Титрование. Расчеты в титриметрическом анализе.

33. Метод нейтрализации. Кривые титрования. Индикаторы, применяемые в методе нейтрализации.

34. Приготовление раствора щелочи. Выбрать оборудование, необходимое для приготовления раствора щелочи.

35. Приготовление рабочего раствора кислоты. Выбрать оборудование, необходимое для приготовления раствора кислоты.

36. Способы выражения концентрации вещества. Нормальность.

37. Способы выражения концентрации вещества. Процентная концентрация и титр раствора.

38. Перманганатометрия. Сущность метода. Зависимость величины эквивалента перманганата калия от условий проведения анализа.

39. Приготовление титрованного раствора перманганата калия.

40. Йодометрия. Сущность метода и химизм процессов в йодометрии.

41. Приготовление раствора йода и определение его концентрации по тиосульфату натрия.

42. Комплексонометрия. Сущность метода. Индикаторы в компексонометрии.

43. Жесткость воды. Порядок проведения анализа общей жесткости воды.

45. Сущность метода колориметрии. Метод стандартных серий.

46. Колориметрия. Вычисления в колориметрии. Применение колориметрии.

47. Хроматография. Сущность метода, применение хроматографии.

48. Проведение анализа методом распределительной хроматографии.

49.Спектрофотометрия. Сущность метода. Способы получения монохроматического светового потока.

50. Фотометр. Конструкция и принцип работы фотометра.

51. Подготовка фотометра к работе.

52. Выбор светофильтра для анализа вещества на фотометре.

53. Построение калибровочного графика для проведения анализа на фотометре.

54. Проведение анализа по определению содержания вещества на фотометре.

55. Электрометрический анализ. Конструкция и работа потенциометра.

56. Кондуктометрический анализ. Определение содержания вещества на кондуктометре.

57. Поляриметрический метод анализа. Сущность метода.

58. Поляриметр. Конструкция. Принцип работы поляриметра.

Практическая часть

Задача №1

Вычислить нормальность раствора H₂SO₄, если титр его равен 0,02446.

Задача №2

Нормальность раствора HCl равна 0,09798. Вычислить титр раствора.

Задача №3

Какую навеску KCl необходимо взять для приготовления 250 мл 0,05 н. раствора?

Задача №4

В 300 мл раствора содержится 6,5 г безводной соды. Вычислить нормальность раствора.

Задача №5

Вычислить титр 0,25 н. раствора Ca(OH)₂.

_. Задача №6

Вычислить титр децинормального раствора серной кислоты по NaHCO₃.

Задача №7

В 150 мл серной кислоты содержится 1,45 г H₂SO₄. Вычислить нормальность и молярность раствора.

Задача №8

Вычислить грамм-эквивалент Na₂B₄O₇·10H₂O.

Задача №9

Сколько граммов серной кислоты содержится в 1 литре 0,15 н. раствора?

Задача №10

Вычислить титр децинормального раствора Н₂С₂О₄.

Задача №11

Вычислить титр 0,15 н. раствора HCl по Na₂CO₃.

Задача №12

При анализе 2,0222 г сплава получено 1,3435 г Fe₂O₃. Определить процентное содержание железа в сплаве.

Задача №13

Навеска кварцевого песка составляет 0,8856 г. Анализом установлено, что содержание SiO₂ равно 0,5556 г. Определить процентное содержание SiO₂ и Si в пробе песка.

Задача №14

При анализе 3,0056 г медной руды получено, что содержание CuS равно 2,6767 г. Определить процентное содержание CuS и Cu в пробе руды.

Задача №15

Определить влажность навески песка, если масса навески до высушивания – 5,1055 г, после высушивания в сушильном шкафу – 4,8695 г.

Задача №16

При анализе 1,2324 г сплава получено 0,7575 г Al₂O₃. Определить процентное содержание алюминия в сплаве.

Задача №17

Навеска известняка составляет 1,0505 г. Анализом установлено, что содержание СаО равно 0,6265 г. Определить процентное содержание оксида кальция и кальция в пробе известняка.

Задача №18

Чему равен титр децинормального раствора HCl в граммах по NaOH?

Задача №19

Определите грамм-эквивалент серной кислоты в реакции нейтрализации. Запишите данную реакцию.

Задача №20

В 200 мл раствора щелочи содержится 2,55 г КОН. Вычислите молярность и нормальность раствора.

Задача № 21

При анализе 2,0325 г сплава получено 1,8584 г Al₂O₃. Определить процентное содержание оксида алюминия и алюминия в сплаве.

Задача № 22

Сколько граммов серной кислоты содержится в 1 литре 0,25 н. раствора?

Задача № 23

Нормальность раствора HCl равна 0,08586. Вычислить титр раствора.

Задача № 24

Определить влажность навески угля, если масса навески до высушивания – 5,0166 г, после высушивания в сушильном шкафу – 4,7673 г.

Задача № 25

Вычислить титр 0,25 н. раствора HCl по Na₂CO₃.