Аналитическая химия: репетиционные тесты РГУПС

РОСЖЕЛДОР
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Ростовский государственный университет путей сообщения»
(ФГБОУ ВПО РГУПС)
С.А. Воляник, М.А. Савенкова, Ю.Ф. Мигаль
РЕПЕТИЦИОННЫЕ ТЕСТЫ
ПО АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ
И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИМ
МЕТОДАМ АНАЛИЗА
Учебное пособие
Ростов-на-Дону
2011
УДК 54(07) + 06
Воляник, С.А.
Репетиционные тесты по аналитической химии и физико-химическим методам анализа : учебное пособие / С.А. Воляник, М.А. Савенкова, Ю.Ф. Мигаль ;
Рост. гос. ун-т путей сообщения. – Ростов н/Д, 2011. – 92 с. Библиогр. : 10 назв.
Учебное пособие составлено в соответствии с программой по аналитической химии и физико-химическим методам анализа для специальности «Инженерная защита окружающей среды» и предназначено для подготовки студентов
этой специальности к тестовой аттестации.
В учебном пособии в краткой и доступной форме рассмотрены демонстрационные варианты тестов по основным разделам теории качественного и
количественного анализа, алгоритмы решения тестовых заданий, а также репетиционные тесты, которые позволят студентам самостоятельно подготовиться и
успешно сдать тест-экзамен.
Рецензенты: зав. кафедрой химии и экологии, д-р техн. наук, профессор
А.Н. Королев (ТИ ЮФУ в г. Таганроге);
канд. техн. наук, доц. Г.Н. Соколова (РГУПС)
© Ростовский государственный университет
путей сообщения, 2011
2
ВВЕДЕНИЕ
Тестовые задания, предложенные для самостоятельной работы студентов,
разделены на основные темы, составляющие общий курс «Аналитическая химия и физико-химические методы анализа», который включает в себя:
– аналитические свойства веществ, типы и характеристики аналитических
реакций, виды анализа, методы разделения и концентрирования веществ;
– качественный анализ: систематический и дробный, групповые реагенты,
качественный анализ катионов и анионов;
– количественный анализ: весовой и объёмный;
– физико-химические и физические методы анализа
В каждом из приведённых разделов содержатся демонстрационные тестовые задания, решение которых сопровождается пояснением основных понятий
и законов, необходимых для правильного поиска верного ответа. Разнообразен
уровень тестовых заданий: от простого «узнавания» до трудоёмких многоуровневых тестов, в которых требуются не только знания теоретических основ курса, но и умения быстрых расчётов, установления правильных, соответственных
логических выводов и написания верных ответов.
Сложный для усвоения теоретический материал представлен в настоящем
пособии в виде таблиц и схем. Словарь терминов и понятий, а также перечень
рекомендуемой литературы облегчат студентам самоподготовку к тестированию и углублённому изучению данного курса.
3
Раздел I. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ
Аналитическая химия – это наука о методах и средствах определения
химического состава веществ и материалов.
Главное содержание теории химических методов анализа составляет химическая реакция – средство получения информации о химическом составе
вещества, используемая для целей качественного и количественного анализа.
Аналитическими называются химические реакции, которые сопровождаются
каким-либо внешним эффектом (изменением окраски, выпадением осадка, выделением газа и т. д.) и служат для разделения, обнаружения и количественного
определения элементов, ионов, молекул. Важное значение имеют тип аналитической реакции, условия и способы её проведения.
Таблица 1
Аналитические реакции и требования к ним
Тип аналитических
Требования к аналитиче-
Условия проведения
реакций
ским реакциям
аналитических реакций
1 Кислотно-основное
1 Реакции должны про- 1 Соблюдение pH среды.
взаимодействие
текать быстро, количе- 2 Наличие достаточной
2 Редокс-реакция
ственно стехиометрично
для обнаружения кон-
3 Реакция комплексооб- 2 Реакции должны быть центрации ионов.
разования
необратимыми
4 Реакция осаждения
3
3 Температурный режим
Реакции должны со-
провождаться
аналити-
ческим эффектом (изменение окраски, выпадение осадка, выделение
газа и т. д.)
4 Реакции должны иметь
высокую
чувствитель-
ность и специфичность
4
Большинство аналитических реакций – избирательные (селективные),
т. к. в ходе этих реакций имеют место схожие аналитические эффекты для нескольких ионов.
Специфическими называются реакции, позволяющие обнаружить данный
ион в присутствии других ионов.
Чувствительность аналитических реакций описывается следующими понятиями.
Таблица 2
Основные характеристики аналитических реакций
Название
Характеристика
Минимальная
Показывает, при какой предельно минимальной кон-
концентрация
центрации определяемого иона в растворе данная реакция ещё возможна для обнаружения в определённом
объёме исследуемого раствора
Открываемый
Наименьшая масса определяемого иона, которая может
минимум
быть обнаружена с помощью данной реакции в
наименьшем объёме исследуемого раствора
Предельное
Наибольшее разбавление раствора, содержащего 1 г
разбавление
определяемого иона, при котором ещё заметна данная
реакция (выпадение осадка, выделение газа, изменение
окраски)
Демо-тест 1
Чувствительность аналитической реакции тем больше, чем…
а) меньше открываемый минимум;
б) больше открываемый минимум;
в) меньше минимальная концентрация;
г) больше предельное разбавление;
д) меньше предельное разбавление.
5
Чувствительность – одно из важнейших требований к аналитическим реакциям – можно повысить, если увеличить концентрацию определяемого иона,
например: выпариванием сильноразбавленного раствора, изменением температуры, pH среды раствора. Но, конечно, чем меньше масса определяемого иона,
а следовательно, ниже определяемая минимальная концентрация иона в растворе, тем чувствительнее реакция. Т. к. с разбавлением раствора концентрация
иона уменьшается, то чувствительность такой реакции также будет повышаться. Вывод: верными являются ответы: а), в), г).
Кислотно-основные, или протолитические, реакции – это реакции между кислотами и основаниями. Согласно теории Бренстеда – Лоури (1923 г.)
кислоты способны отдавать протон, являясь донорами протонов. Это могут
быть как молекулы, так и ионы:
HClO4 ⇆H+ + ClO4–
NH4+ ⇆ H+ + NH3
H2PO4 ⇆H+ + HPO 4
2–
Основания – вещества, способные присоединять протоны (акцепторы
протонов):
СlO4– + H+ ⇆ HClO4
OH– + H+ ⇆ H2O
NH3 + H+ ⇆ NH4–
HPO42– + H+ ⇆ H2PO4–
По положению теории Бренстеда – Лоури при взаимодействии кислоты и
основания (реакция протолиза) образуются сопряжённые кислотно-основные
пары:
Кислота 1 + Основание 1 = Кислота 2 + Основание 2
Например: HClO4 + H2O ⇆ H3O+ + ClO4–
6
Демо-тест 2
Согласно теории Бренстеда – Лоури CH3COOH (разб.), H2SO4, HCl являются растворителями:
а) протогенными;
б) протофильными;
в) апротонными;
д) амфипротными.
Молекулярные жидкости классифицируют по способности принимать
или отдавать протоны следующим образом (табл. 3).
Таблица 3
Классификация растворителей
№
Тип растворителя
Характер
Примеры
п/п
1
Протогенный
Кислотный
HF, HSO4
2
Амфипротный
Как кислотный,
H2O
так и основной
3
Протофильный
Основной
Тетраметилмочевина,
амины
4
Апротонный
Нейтральный
Ацетонитрил, бензол
Приведённые кислоты являются протогенными растворителями, т. к. способны отдавать протон. Вывод: верный ответ а).
Внешние факторы, влияющие на силу протолитов, определяются характером среды, условиями проведения реакции (ионная сила растворителя, температура и т. д.).
Ионная сила рассчитывается:
I=
1
 C1 Z 12  C2 Z 22   C n Z n2 ,

2
где I – ионная сила;
7
С1, С2, … Сn – молярные концентрации присутствующих в растворителе
ионов;
Z1, Z2, … Zn – заряды ионов.
Буферная система – это раствор, состоящий из слабой кислоты (или основания) и её (его) соли, pH которого не изменяется при разбавлении водой или
добавлении небольших количеств сильных кислот или оснований.
Например: CH3COOH + CH3COONa – ацетатный буфер (pH ≈ 4,74);
NaH2PO4 + Na2HPO4 – фосфатный буфер (pH ≈ 6,6);
NaHCO3 + Na2CO3 – карбонатный буфер (pH ≈ 9,93).
Буферная ёмкость (П) определяется числом молей эквивалентов сильной кислоты или основания, добавление которых изменяет pH буферной системы на единицу:
П= 
C
.
pH
Согласно теории кислот и оснований Льюиса кислоты – вещества, способные присоединять пару неподеленных электронов от основания, а основания
– вещества, способные отдавать неподеленную электронную пару.
Например: Cl3Br + : NH3 = Cl3Br : NH3
O3S + : OH2 = O3S : OH2.
Как видно из примера, в качестве кислоты выступают молекулы BCl3 и
SO3, а в качестве оснований – молекулы аммиака и воды.
Редокс-реакции сопровождаются изменением степеней окисления реагирующих веществ вследствие переноса электронов от восстановителя (отдаёт
электроны) к окислителю (принимает электроны). При окислении степень
окисления повышается, при восстановлении – понижается.
Например: K2Mn+6O4 + 8HCl– = 2KCl + Mn+2Cl2 + Cl 02 + 4H2O
MnO4 + 8H+ + 4ē → Mn+2 + 4H2O – восстановление
2–
(MnO 4 – окислитель)
8
2Cl– – 2ē → Cl 02 – окисление (Cl– – восстановитель).
Интенсивность присоединения или отдачи электронов различными ионами (молекулами) определяется окислительно-восстановительным (редокс) потенциалом. Величину реального редокс-потенциала рассчитывают по уравнению Нернста:
0,059 Ох
ед
,
Е = Е0 +
b
n
Red 
а
где Е – реальный (равновесный редокс-потенциал, В);
Е0 – стандартный редокс-потенциал, В;
n – число электронов, участвующих в полуреакции;
[Ox], [Red] – равновесные концентрации окисленной и восстановленной
форм, моль/л;
а, b – стехиометрические коэффициенты.
Константа равновесия связана со стандартными редокс-потенциалами
окислителя и восстановителя:


0
n Eox0 – E red
.
lgK =
0,059
Демо-тест 3
Величина формального редокс-потенциала системы NO3– + 2H+ + 1ē →
→ NO2 + H2O при pH = 1 равна … В (E 0NO  2H ↛ NO 2  H 2O = 0,81 В):

3
а) 1,032;
б) 0,928;
в) 0,692;
г) 0,810.
9
Формальным называют потенциал полуреакции окисленной и восстановленной форм, равный 1 моль/л, а концентрации посторонних ионов известны.
Формальный редокс-потенциал в данном случае рассчитывается по формуле:
Е red/ox = Ered / ox 
0
 
2
0,059
ед H 
n
(концентрация ионов водорода в квадрате, т. к. в уравнении полуреакции стехиометрический коэффициент перед [H+] равен двум).
Е red/ox = 0,81+
0,059
ед 0,12 = 0,81 – 2·0,059 =0,81 –0,118 = 0,692 В.
1
Вывод: верный ответ в).
Реакции комплексообразования – химические реакции, в которых в качестве
реагентов
участвуют
комплексные
соединения
(например,
Na3[CO(No3)3]) или образуются комплексные соединения (например, комплекс
ализарина с катионом алюминия).
Согласно координационной теории А. Вернера (1893 г.) комплексные
(координационные) соединения – это сложные молекулы, состоящие из центрального атома (комплексообразователя) и лигандного окружения и имеющие
внешнюю и внутреннюю сферы. Центральный атом – чаще всего катион металла. Лигандами могут являться:
–
– анионы (например, NO 3 , CN–, Cl– );
– молекулы (например, H2O, NH3), а также циклоообразующие (хелатирующие и макроциклические) комплексные соединения.
В комплексе Na2Pb[Сu(NO2)6] внутренняя сфера [Cu(NO2)6]4–, централь–
ный ион – Cu+2, лиганды – NO 2 , ионы внешней сферы – Na+1, Pb+2.
10
Демо-тест 4
Общая константа нестойкости [Сu(NO2)6]4– имеет вид:
CuNO   NO ;

а) Кн =
3–
CuNO   
2 5
–
2
4–
2 6
Cu 2   NO 2– 
;
4–
б) Кн =
Cu  NO 2 6 
6
Cu 2   NO2– 
;
4–
в) Кн = 

Cu NO 
   2 6  
 Cu  NO     NO –  3
2 3  
2
 

.
г) Кн =
 Cu  NO   4– 
2 6
 

Применяя закон действующих масс, общая константа нестойкости комплексного иона [Сu(NO2)6]4– имеет вид:
6
Cu 2   NO2– 
,
4–
Кн = 

Cu NO 
   2 6  
так как полная диссоциация комплексного иона идёт по уравнению
–
[Cu(NO2)6]4– ⇄ Cu2+ + 6NO 2 .
Чем больше константа нестойкости, тем легче проходит процесс диссоциации комплексного иона.
Вывод: верный ответ в).
Реакции осаждения сопровождаются образованием новой твёрдой фазы –
осадка и широко используются в качественном и количественном анализе. Фаза представляет собой часть системы, отделённую от других частей поверхностностью раздела. В результате процессов осаждения и растворения между
осадком и его растворенной частью наступает динамическое равновесие:
11
осадок ↔ раствор.
Произведением растворимости (ПР) малорастворимого электролита
называется произведение концентрации (активности) ионов насыщенного раствора при постоянной температуре и давлении. ПР – величина постоянная при
заданной температуре.
AmBn ⇄ mAn+ + nBm–
ПP AmBn = [An+]m ·[Bm–]n,
где [An+], [Bm–] – равновесные концентрации ионов малорастворимого вещества
в растворе.
Чем меньше величина ПР, тем менее растворимо данное соединение.
Растворимостью (Р) малорастворимого соединения называют концентрацию его ионов в растворе над осадком и рассчитывают в г/л.
Осадок малорастворимого вещества образуется только в том случае, когда произведение концентрации его ионов в растворе превышает величину произведения растворимости этого соединения.
Таблица 4
Условия образования и растворения осадка
Соотношение П и ПР*
Характеристика раствора
Состояние твёрдой фазы
П < ПР
Не насыщен
Растворяется
П = ПР
Насыщен
Равновесие с раствором
П > ПР
Перенасыщен
Осаждается

П – произведение концентраций ионов малорастворимого вещества, ПР – его произведений растворимости.
Демо-тест 5
Растворимость CaCrO4 в воде равна … г/л (ПР CaCrO 4 = 7,1·10–4, М CaCrO 4 =
= 156 г/моль).
12
а) 2,60·10–2;
б) 7,10·10–4;
в) 4,15·10–2;
г) 4,15.
–4
Р CaCrO 4 = ПР CaCrO 4 = 7,110 = 2,66·10–2
моль
.
л
Т. к. М CaCrO 4 = 156 г/моль, следовательно, Р CaCrO 4 = 2,6·10–2 ·156 = 4,15 г/л.
Вывод: верный ответ г).
Таблица 5
Виды качественного химического анализа
Название метода
Элементный
Сущность метода
Примеры
Какие элементы входят в Определение наличия тяжёсостав анализируемого объ- лых металлов в сточных водах
екта
Изотопный
Определение
изотопов
в Определение
дейтерирован-
смесях при исследовании ной воды в обычной воде
искусственных элементов
Молекулярный
Определение молекул хи- Определение в воздухе азота,
мических соединений в га- СО2, озона
зовых смесях
Структурно-
Определение функциональ- Определение –СООН,
групповой
ных групп органических со- –NH2, –SH и проч. групп в
единений
синтетических
органических
молекулах
Фазовый
Определение наличия от- Определение содержания угдельных фаз в твёрдых объ- лерода в сплавах в виде угля и
ектах
карбидов железа
13
Анализ химического соединения (и его составных частей: молекул, группировок атомов, ионов) возможен благодаря совокупности присущих ему
свойств (физических, физико-химических и химических). Важнейшими аналитическими свойствами веществ являются:
– агрегатное состояние (характеристики: температура затвердевания, температура плавления, температура кипения, температура возгонки, плотность, показатель преломления);
– цвет (причины возникновения окраски);
– растворимость;
– химические свойства (кислотно-основные, окислительно-восстановительные и т. д.).
Появление и изменение окраски веществ в ходе химической реакции является важнейшим аналитическим признаком, особенно в качественном анализе.
Цвет органических молекул обусловлен наличием хромофорных групп (несущих
цвет) и ауксохромных групп (усиливающих цвет).
Таблица 6
Виды хромофорных и ауксохромных групп
Название группы
Хромофоры
Примеры
–N = N– – азогруппа
>С = N– – азометиновая группа
>С = NH – карбаминовая группа
–NO2 – нитрогруппа
–NO – нитрозогруппа
Ауксохромы
–OH, –NH2, –SH, –OCH3, –NHCH3, –N(CH3)2, –COCH3
Демо-тест 6
Ауксохромными группами являются … :
а) –SH;
б) –N = N–;
14
в) >С = N–;
г) –NHCH3;
д) –OH;
е) >С = NH.
Вывод: верные ответы а), г), д).
Методы разделения и концентрирования веществ используются для:
1) устранения мешающего влияния компонента путём физического или
химического отделения его от определяемого вещества;
2) повышения отношения концентрации (или количества) микрокомпонентов к концентрации (или количеству) макрокомпонентов.
Методы разделения перечислены в таблице 7.
Таблица 7
Методы разделения
Название метода
Сущность метода
Осаждение
В основе метода лежит различие в растворимости соединений определяемого
и мешающего компонентов
Экстракция
Основан на разделении веществ, при
котором определяемое вещество извлекают из водного раствора с помощью
органического растворителя, не смешивающегося с водой
Хроматография
Основан на фазовом разделении смесей
на отдельные компоненты с помощью
адсорбции
Осаждение считают полным, если в исходном растворе после выделения
осадка остаётся не более 0,1 % массы определяемого компонента.
15
Механизмами осаждения (захвата осадком посторонних ионов, которые
сами по себе в данных условиях не осаждаются) являются:
– адсорбция;
– химическое соосаждение;
– изоморфное соосаждение;
– окклюзия.
В экстракции, как методе распределения вещества между двумя несмешивающимися жидкостями, экстрагентами называются различные органические
растворители (углеводороды, галогенпроизводные, высшие спирты, эфиры), экстрактом – вещества, извлечённые в фазу органического растворителя.
Константа распределения (Кд) для разбавленных растворов рассчитывается
следующим образом:
S A о 
Ao ,
,
Кд =
Aв или Кд = S A в 
где [А]о, S Aо  – концентрация и растворимость вещества А в органической фазе;
[А]в, S Aв  – концентрация и растворимость вещества А в водное фазе.
Коэффициент распределения (Д) зависит от pH, условий экстракции и
рассчитывается следующим образом:
Д=
C A о 
C A в 
,
где C A о  , C Aв  – общие концентрации всех форм вещества А в органической и
водной фазах.
Коэффициент распределения (Д) связан с константой распределения (К д)
и константой диссоциации (Ка) по формуле:
Д=
 
К д  H  в 
H в   К а
.
Степень извлечения R (%) показывает долю проэкстрагированного количества вещества от его общего количества:
16
R=
Co  Vo
Co  Vo  Cв  Vв
·100 %,
где Со, Св – концентрации вещества в органической и водной фазах;
Vo, Vв – объёмы органической и водной фаз.
Степень извлечения зависит от коэффициента распределения и соотношения объёмов водной и органической фаз:
R=
100  Д
,
Д 1




1


,
n
R = 100 1 –


V

Д о  1 

  Vв  
где n – количество повторных стадий экстракции.
Демо-тест 7
Степень извлечения кобальта из 20 мл его водного раствора двумя порциями по 10 мл изоамилового спирта равна … % (коэффициент распределения равен 5,2):
а) 83,9;
б) 90,1;
в) 92,3;
г) 96,4.
Степень извлечения R связана с коэффициентом распределения по формуле:








1
1




,
1–
n  = 100 
2  = 92,3.
R = 100 1 –
 Vо



10


Д
 1 
5,2
 1 




20 в
 Vв
 

 
Вывод: верный ответ в).
17
Физико-химический метод разделения веществ, основанный на распределении компонентов между двумя фазами (подвижной и неподвижной), называется хроматографией.
Подвижная фаза, вводимая в слой неподвижной фазы, называется элюентом.
Подвижная фаза, выходящая из хроматографической колонки, называется
элюатом.
Таблица 8
Хроматографические методы и их сущность
Название метода
Сущность метода
Адсорбционный
Основан на различии в адсорбируемости веществ твёрдым сорбентом
Распределительный
Основан на различии в растворимости разделяемых веществ в неподвижной фазе или на
различии в растворимости веществ в подвижной и неподвижной фазах
Колоночный
Основан на разделении компонентов в специальных колонках
Тонкослойный
Основан на разделении компонентов смеси в
тонком слое сорбента
Ионообменный
Основан на различной способности веществ к
ионному обмену
Осадочный
Основан на образовании отличающихся по
растворимости осадков разделяемых веществ с
сорбентом
График, связывающий аналитический сигнал (высота пика) с объёмом газа-носителя (V) или времени его прохождения (t) через сорбционную колонку,
называется хроматограммой.
18
Основные характеристики колоночной хроматографии: время удержания и удерживаемый объём.
В основе ионообменной хроматографии лежит обратимый стехиометрический обмен ионов анализируемого раствора на подвижные ионы – противоионы сорбентов, называемых ионообменниками (ионитами). В качестве
ионитов используют природные или синтетические смолы, не растворимые в
воде высокомолекулярные кислоты и их соли, содержащие активные группы.
Схема катионного обмена:
–
–
RSO 3 H+ + M+ ⇄ RSO 3 M+ + H+
(катионит)


RNH 3 OH– + А– ⇄ RТР 3 А– + H–
(анионит)
Качественный анализ
Систематический метод анализа веществ основан на разделении ионов в
растворе на группы с помощью групповых реагентов и обнаружении в пределах
этих групп отдельных ионов с помощью характерных качественных реакций.
Дробный метод анализа основан на непосредственном определении данного
иона в исследуемом растворе с помощью качественной реакции в присутствии
мешающих ионов, действие которых устраняется (маскируется) определёнными приёмами.
Маскирование – это торможение или полное подавление химической реакции в присутствии веществ, способных изменить её направление или скорость. Различают термодинамическое и кинетическое маскирование. При термодинамическом маскировании создают условия, при которых условная константа реакции понижается до такой степени, что реакция идёт незначительно.
Кинетическое маскирование основано на увеличении разницы между скоростями реакции маскируемого и определяемого веществ с одним и тем же реагентом.
19
Групповые реагенты – это вещества, дающие схожие аналитические эффекты с несколькими ионами, принадлежащими к одной аналитической группе.
Таблица 9
Применяемые групповые реагенты в сероводородной, аммиачно-фосфатной
и кислотно-щелочной классификациях катионов
Номер
группы
Групповые реагенты
Сероводородная
Аммиачно-фосфатная
Кислотно-щелочная
классификация
классификация
классификация
I
–
–
–
II
Раствор (NH4)2CO3
Раствор (NH4)2HPO4
Раствор H2SO4
в аммиачном буфере
в водном аммиаке
(pH ≈ 9,2 )
(25 %)***
Раствор (NH4)2S
Раствор (NH4)2HPO4,
(pH = 7–9)*
фосфаты растворимы
III
Раствор HCl
в водном аммиаке
IV
Раствор H2S,
Раствор HNO3
сутствии H2O2
pH = 0,5 (HCl)**
V
Раствор HCl
Раствор NaOH в при-
Раствор HCl
Водный раствор
аммиака (NH4OH)
–
VI
–
Водный раствор
аммиака (NH4OH)
Примечание:
* – катионы Al3+, Cr3+ осаждаются в виде гидроксидов, а катионы Zn2+, Mn2+, Fe2+, Fe3+,
Co2+, Ni2+ осаждаются в виде сульфидов;
** – сульфиды катионов Cu2+, Cd2+, Hg2+, Bi2+ не растворяются в растворе сульфида
натрия Na2S и в растворе полисульфида аммония (NH4)2Sn, а сульфиды катионов Sn2+, Sn4+,
Sb3+, Sb5+, As3+, As5+ растворяются в растворе сульфида натрия или полисульфида аммония;
*** – фосфаты катионов Li+, Mg2+, Ca2+, Sr2+, Ba2+, Mn2+, Fe2+ растворяются в растворе
уксусной кислоты CH3COOH, а фосфаты катионов Al3+, Bi3+, Cr3+, Fe3+ не растворяются в растворе уксусной кислоты.
20
Для разделения катионов наиболее известны сероводородная (сульфидная), аммиачно-фосфатная и кислотно-щелочная (кислотно-основная) схемы
анализа.
Таблица 10
Сопоставление групп катионов в сероводородной, аммиачно-фосфатной
и кислотно-щелочной аналитических классификациях катионов
Номер
группы
I
Катионы
Сероводородная
Аммиачно-фосфатная
Кислотно-щелочная
классификация
классификация
классификация

NH 4 , Li+, Na+, K+,


NH 4 , Na+, K+
NH 4 , Na+, K+, (Mg2+)
Li+, Mg2+, Ca2+, Sr2+,
Ca2+, Sr2+, Ba2+
Mg2+
II
Ca2+, Sr2+, Ba2+
Ba2+, Mn2+, Fe2+, Al3+,
Bi3+, Cr3+, Fe3+
III
IV
Al3+, Cr3+, Zn2+, Mn2+,
Cu2+, Zn2+, Cd2+, Hg2+,
Ag+, Hg+, Pb2+
Fe2+, Fe3+, Co2+, Ni2+
Co2+, Ni2+
Cu2+, Cd2+, Hg2+, Bi3+,
Sn2+, Sn4+, Sb3+, Sb5+,
Zn2+, Al3+, Sn2+, Sn4+,
Sn2+, Sn4+, Sb3+, Sb5+,
As3+, As5+
Cr3+
As3+, As5+
V
2
Ag+, Hg 2 , Pb2+
2
Ag+, Hg 2 , Pb2+
Sb3+, Sb5+, Bi3+, Mn2+,
Fe2+, Fe3+
VI
–
–
Co2+, Ni2+, Cu2+, Cd2+,
Hg2+, (Mg2+)
Примечание: нумерация групп в различных источниках литературы может различаться.
21
Таблица 11
Качественные реакции на катионы
Катион
Реактив
Признак реакции
Кобальтинитрит
K+
натрия Жидкий кристаллический осадок
Na3[CO(NO2)6] в нейтральной или K2Na[CO(NO2)6]
уксуснокислой среде
Гидроаратрат натрия (NaHC4H4O6) в Белый
мелкокристаллический
нейтральной среде при охлаждении осадок гидроартрата калия
раствора
Действие на пламя
Фиолетовое окрашивание, видимое через кобальтовое стекло или
индиговую призму
Na+
Ацетат уранила UO2(CH3COO)2 в Зеленовато-жёлтый кристалличеуксуснокислой среде
Дигидроантомонат
ский осадок двойной соли
калия
в Белый кристаллический осадок
нейтральной или слабощелочной дигидроантомоната натрия
среде

NH 4
Действие на пламя
Жёлтое окрашивание
Едкая щёлочь и нагревание
Выделяется аммиак, который обнаруживают по посинению лакмусовой бумаги или по почернению
фильтровальной
бумаги,
смоченной раствором ртути (I)
Реактив Несслера (смесь растворов Красно-бурый осадок NH2HgI3
комплексной соли K2[HgI4] и KOH)
Mg2+
Гидрофосфат натрия (Na2HPO4) в Белый кристаллический осадок
присутствии хлорида и гидроксида двойной соли MgNH4PO4
аммония(NH4Cl и NH4OH)
22
Продолжение табл. 11
Катион
Ba2+
Реактив
Признак реакции
Хромат калия (K2CrO4) в уксуно- Светло-жёлтый осадок хромата бакислой среде или дихромат калия рия
(K2Cr2O7)
Действие на пламя
Ca2+
Жёлто-зелёное окрашивание
Оксалат аммония (NH4)2C2O4 в Белый кристаллический осадок
уксуснокислой среде
Действие на пламя
Al3+
Кирпично-красное окрашивание
Ализарин красный S в слабокис- Красный осадок или красное окралой среде при отсутствии катио- шивание
нов железа (III)
Едкая щёлочь в избытке, хлорид Белый осадок гидроксида алюмиаммония (кипячение)
Fe3+
ния
Ферроцианид калия K4[Fe(CN)6], Тёмно-синий осадок ферроцианида
или жёлтая кровяная соль в сла- железа (II) – берлинская лазурь
бокислом растворе
Роданид калия (KSCN) или рода- Кроваво-красно окрашивание роданид аммония (NH4SCN)
Fe2+
Zn2+
нида железа
Феррицианид калия K3[Fe(CN)6, Тёмно-синий осадок феррицианида
или красная кровяная соль
железа (II) – турнбулева синь
Сероводород (H2S) при pH = 2,5
Белый осадок
23
Ag+
Белый осадок, растворимый в ам-
HCl
миаке, при подкислении аммиачного раствора снова выпадает осадок.
При добавлении к аммиачному раствору хлорида серебра и йодида калия выпадает светло-жёлтый осадок
йодида серебра
Окончание табл. 11
Катион
Pb2+
Реактив
Признак реакции
Йодид калия (KI)
Жёлтый осадок йодида свинца, растворимый в горячей воде. При
охлаждении вновь выпадают золотисто-жёлтые кристаллы
Серная кислота (H2SO4)
Белый осадок, растворимый в щёлочи
Cu2+
Избыток аммиака
Раствор тёмно-синего цвета - аммиакат меди
Жёлтая кровяная соль и соляная Кроваво-красный осадок
кислота (HCl)
Sn2+
Хлорид ртути (II) HgCl2
Серый или чёрный осадок
Классификация анионов по аналитическим группам
Анионы классифицируют:
– по отношению к реактивам AgNO3, BaCl2;
– по окислительно-восстановительным свойствам.
Таблица 12
Взаимодействие BaCl2 и AgNO3 с отдельными анионами
Анионы
Реактивы
BaCl2
AgNO3
24
без подкисле-
при подкисле-
без подкисления
при подкислении
ния
нии
CL–
–
–
белый осадок AgCl
белый осадок AgCl
Br–
–
–
желтоватый осадок
желтоватый осадок
AgBr
AgBr
светло-жёлтый оса-
светло-жёлтый оса-
док AgI
док AgI
Первая группа
–
I–
–
Окончание табл. 12
Анионы
Реактивы
BaCl2
без подкисления
AgNO3
при подкислении
без подкисления
при подкислении
–
–
Вторая группа
SO 24–
белый
осадок белый
BaSO4
BaSO4
белый
CO 32 –
осадок
осадок
–
белый
BaСO3
–
осадок
–
Ag2CO3
белый
PO 34–
осадок
осадок
–
жёлтый
BaHPO4
Ag3PO4
Третья группа
–
NO 3–
–
–
–
Таблица 13
Классификация анионов по окислительно-восстановительным свойствам
Анионы
Первая группа.
Групповой реактив
Характеристика группы
KI в кислой среде
Выделяют свободный йод
Анионы-окислители:
I2 из KI при окислении 2н
раствором H2SO4
–
NO 3 , MNO 4– , CrO 24 – , NO 2– , O 22 –
Вторая группа.
в
KMnO4
25
кислой Обесцвечивает 0,1н рас-
Анионы-восстановители:
среде
твор KMnO4 при подкис-
Cl–, Br–, S2–, SO 3 , С2O 24 –
лении 2н раствором H2SO4
Третья группа:
В условиях анализа не
2–
SO 24 – , CO 32 – , PO 34– , CH3COO–,
–
участвуют в окислительно-восстановительных ре-
2–
SiO 3
акциях
Таблица 14
Качественные реакции на анионы
Анион
Cl–
Br–
Реактив
Признак реакции
Нитрат серебра в азотно- Белый осадок хлорида серебра, раскислой среде
творимый в избытке аммиака
Хлорная вода
Окисление бромид-иона до свободного брома, который окрашивает
органический растворитель в жёлтый цвет
I–
Хлорная вода или нитрат Окисление йодид-иона до свободкалия
ного йода, который окрашивает
крахмал в синий цвет, а органический
растворитель
в
красно-
фиолетовый
CO 32 –
Разбавленные кислоты
Выделение оксида углерода (IV),
обнаруживается по помутнению известковой воды
SO 24 –
Хлорид бария
Белый осадок, не растворимый в
азотной кислоте
PO 34–
Магнезиальная
смесь Белый осадок
(MgCL2 + NH4OH + NH4CL)
26
–
NO 3
Дифениламин
Синее окрашивание
Органические реагенты в химическом анализе

2-Нитрозо-β-нафтал C10H6(NO)OH (реактив Ильинского) приме-
няют для обнаружения ионов кобальта, образующего пурпурно-красный осадок
внутри комплексного соединения Co[C10H6(NO)O]3, нерастворимый в соляной и
азотной кислотах.

α-Диметилглиоксим (реактив Чугаева) применяют для обнаруже-
ния не только иона Ni2+, но также ионов Fe2+ и Pd2+, с которыми он образует кристаллические яркоокрашенные осадки.

Дифенилтиокарбазон (дитизон) C6H5NH·NHCSN. NC6H5 – один из
часто применяемых реактивов на катионы третьей аналитической группы, а также на все другие катионы, осаждаемые сероводородом.

Рубеановодородная кислота (NHCSN)2 даёт с ионом Cu2+ зелёно-
чёрный осадок, с ионом Ni2+ – тёмно-фиолетовый, а с ионом Co2+ – жёлтобурый.

Дипикриламин [C6H2(NO2)3]NH (реактив Полуэктова) образует с
ионом K+ мелкокристаллический оранжево-красный осадок.

8-Оксихинолин C9H6NOH из аммиачных растворов солей магния
выделяет зеленовато-жёлтый кристаллический осадок Mg(C9H6NO)2. Является
также реактивом на большое число других ионов.

Ализарин C14H6)2(OH)2 даёт с гидроксидом алюминия малораство-
римое соединение ярко-красного цвета, называемое «алюминиевым лаком».

Бензидин C12H8(NH2)2, окисляясь ионами хрома (VI) или марганца
(VII), даёт соединения синего цвета.

–
Дифениламин (C6H5)2NH окисляется ионами NO 3 с образованием
продукта интенсивно синего цвета. Аналогично действуют на него некоторые
другие окислители.
27

Стильбазо C26H26O10N6S2 является реактивом на катион алюминия, с
которым при pH 5,5 даёт розовую окраску (предложен В.И. Кузнецовым).

Арсеназо C16H11O11N2S2AsNa2 даёт с катионом алюминия и некото-
рыми другими ионами фиолетовое окрашивание различных оттенков (предложен
В.И. Кузнецовым).

Диэтилдитиофосфорная кислота (C2H5O)2 – реактив, предложен-
ный А.И. Бусевым для выполнения цветных реакций на катионы меди, висмута и
ряда других металлов.

Диэтилдитиокарбаминат натрия (C2H5)2NCS2Na используется как
реагент на катионы меди (II) и никеля (II).

Магнезон ИРЕА C16H10O5N2SCINa в присутствии катионов магния
изменяет сине-фиолетовую окраску на ярко-красную (при pH 9,8–11,2).

Родамин Б C24H21N2O3Cl в присутствии хлоридного комплекса
сурьмы (V) изменяет розовую окраску на синюю или фиолетовую.

Нитрон (C6H5)3CN4CH из уксуснокислых растворов осаждает нит-
рат-ион в виде игольчатых кристаллов.
Существуют две группы методов количественного анализа: химические и
физико-химические. К химическим методам количественного анализа относятся
гравиметрия (весовой метод) и титриметрия (объёмный метод).
Гравиметрическим анализом называют метод, основанный на точном
измерении массы определяемого компонента пробы, выделенного в виде соединения определённого состава.
Последовательность проведения гравиметрического анализа:
отбор средней пробы → взвешивание навески → растворение навески →
→ осаждение определяемого вещества осадителем → отделение осадка
фильтрованием → промывание осадка → прокаливание осадка → взвешивание
гравиметрической формы → вычисление результата.
Расчёт содержания определяемого компонента в пробе осуществляется по
формуле:
28
ω % 
mF
 100,
a
где m – масса прокалённого осадка, г;
F – аналитический множитель;
a – масса навески исследуемой пробы, г.
Аналитический множитель – соотношение молекулярной (атомной) массы определяемого вещества (элемента) к молекулярной массе прокалённого
осадка (весовой формы).
Демо-тест 8
Аналитический множитель F при определении Ba в виде BaSO4 равен …
(A(Ba) = 137, A (S) = 32, A (О) = 16).
а) 0,3875;
б) 0,5887;
в) 0,6409;
г) 0,8352.
Аналитический фактор F при гравиметрическом определении бария в виде
сульфата бария вычисляется по формуле:
F
A Ba 
137
137


 0,5887.
M BaSO4 137  32  4  16 233
Вывод: верный ответ б).
Демо-тест 9
Содержание хлора в образце технического хлорида натрия, при гравиметрическом анализе 2,0000 г которого с помощью AgNO3 получили 4,6880 г весовой формы AgCl, составляет … % (A(Cl) = 35,5, A(Ag) = 108).
а) 98,73;
б) 64,54;
в) 28,95;
г) 57,98.
29
Содержание хлора рассчитывается по формуле:
ωCl  %  
mF
4,6880  0,2474  100
 100 
 57,98.
a
2,000
Масса навески NaCl a = 2,0000 г.
Масса весовой формы AgCl m = 4,6880.
F
ACl 
35,5
35,5


 0,2474.
A AgCl  108  35,5 143,5
Вывод: верный ответ г).
Демо-тест 10
Объём 0,25М раствора (NH4)2C2O4, необходимого для полного осаждения
Ca2+ из раствора, содержащего 0,7700 г Ca(NO3)2, равен … мл. (Для полного осаждения взять 1,5-кратный избыток осадителя, M (NH ) C O = 124, M Ca(NO ) = 164.)
4 2 2
4
3 2
а) 21,3;
б) 42,6;
в) 12,2;
г) 26,4.
Расчёт объёма осадителя оксалата аммония (0,25M (NH4)2C2O4) производится исходя из уравнения реакции:
Ca(NO3)2 + (NH4)2C2O4 → CaC2O4↓ + 2NH4NO3
164 г Ca(NO3)2 – 124 NH4NO3
0,7700 г Ca(NO3)2 – х NH4NO3
х=
0,7700 124
 0,5822 г.
164
Расчёт объёма 0,25М (NH4)2С2O4.
В 1000 мл 0,25М раствора (NH4)2C2O4 содержится 0,25 · 164 г вещества.
В х мл 0,25М раствора (NH4)2C2O4 содержится 0,5822 г вещества.
х=
0,5822  1000
 14,2 (мл).
0,25 164
Взяв 1,5 избыток, получаем:
30
V( NH 4 )2 C 2 O4  1,5  14, 2  21,3 мл.
Вывод: верный ответ а).
Титриметрический метод анализа основан на измерении объёма раствора
титранта, затраченного на реакцию с определяемым веществом. Титрантом
(стандартным раствором) называется раствор реагента с точно известной концентрацией.
Титрированием называют процесс постепенного добавления небольших
порций титранта к исследуемому раствору. Момент реакции, при котором количество добавленного титранта эквивалентно количеству определяемого вещества
в исследуемом растворе, называется точкой эквивалентности.
Точку эквивалентности фиксируют визуально (по изменению окраски) индикатора, добавленного в анализируемый раствор, или инструментально (по резкому изменению физико-химического параметра: потенциала индикаторного
электрода, электропроводности раствора, оптической плотности и т. д.).
В основе расчётов в титриметрии лежит закон эквивалентов, согласно которому вещества реагируют между собой прямо пропорционально их химическим эквивалентам.
Пусть а моль вещества А взаимодействует c b моль вещества B:
аА + вВ → продукты.
Факторы эквивалентности fэкв(А) и fэкв(B) рассчитываются следующим образом:
f экв(А) = a / b и f экв(В ) = b / a.
CN( A )  V ( A)  CN( B )  V( B ) ,
где C N( A ) C N( B ) – нормальные концентрации растворов А и В;
V(A), V(B) – объёмы растворов А и В.
Титр – число граммов растворённого вещества, содержащегося в 1 мл раствора, – рассчитывается по формуле:
31
Т(В) 
СN  M ( B )  f экв ( B )
mB
 (B)
.
V( В )
1000
Титр связан с нормальной концентрацией титранта В:
СN( В ) 
T( B )  1000
М ( B )  f экв ( В )
,
где М(В) – молекулярная масса эквивалента вещества В.
m(A) = С N( B ) · V(B) · M(A) · fэкв(А).
Для перерасчёта из моль в моль:
СN( B )  V( B )  M ( A)  f экв( A) Vобщ

,
m(A) =
1000
Va
где
Vобщ
– называется фактором разбавления.
Va
Этот фактор используют, когда для титрования берут не весь объём анализируемого раствора А (Vобщ), а только его часть (Vа), называемую аликвотой.
Если известен титр В, то получается:
m( A) 
T( B )  V ( B )  M ( A)  f экв( А) Vобщ

.
М ( В )  f экв( В )
Va
При серийных анализах полезно знать титр по определяемому веществу
ТВ/А, который показывает, с какой массой (г) анализируемого вещества А реагирует 1 см3 титранта В:
ТВ/А =
СN( B )  V( B )  M ( A)  f экв( A)
1000

T( B )  M ( A)  f экв( A)
M ( B )  f экв( B )
.
Демо-тест 11
Титр Т (H SO /NaOH) равен … , если NaOH титруют 0,5н раствором серной кис2
4
лоты (M(NaOH) = 40).
32
а) 0,02000;
б) 0,01000;
в) 0,01250;
г) 0,04000.
Т (H SO /NaOH) =
2
СN( H SO )  M NaOH  f экв NaOH
2
4
1000
4

0,5  40  2
 0, 01000 г/мл.
1000
fэкв(NaOH) = 2 (т. к. NaOH и H2SO4 реагируют 2 : 1).
Вывод: верный ответ г).
Демо-тест 12
В 500 мл раствора H2SO4 на титрование 25 мл которого затрачено 26,15
мл 0,1н раствора NaOH ,содержится … г серной кислоты (M H SO = 98):
2
4
а) 2,5627;
б) 0,1281;
в)5,1254;
г) 2,9614.
Масса H2SO4 рассчитывается по формуле:
CN( NaOH )  V ( NaOH)  M (H2SO4 )  f экв(H2SO4 ) Vобщ

mH SO 
=
1000
Va
2
4
=
0,1  26,15  98  0,5 500

 2,5627 г.
1000
25
Вывод: верный ответ а).
В титриметрическом методе можно использовать любую аналитическую
реакцию (кислотно-основное взаимодействие, комплексообразование, редоксреакцию, реакцию осаждения).
Таблица 15
Примеры титрантов и индикаторов в различных методах титрования
Метод титрования
Примеры титрантов
Инициаторные системы
1 Кислотно-основное
Сильная кислота
Метилоранж
33
титрование
(H2SO4, HCl, HNO3)
Фенолфталеин
Сильное основание
Лакмус
(KOH, NaOH)
2 Комплексометрическое
ЭДТА
Эриохром чёрный Т
титрование
Мурексид
3 Редоксометрическое
титрование
KMnO4
–
I2
Крахмал
Na2S2O3 · 5H2O
Окончание табл. 15
4 Осадительное титрова-
AgNO3
ние
Фиксирование конечной
точки титрования по методам Гей-Люссака, Мора, Фольгарда, Фаянса
Физико-химические методы анализа (ФХМА) основаны на проведении
химических реакций, конец которых определяется по изменению какого-либо
свойства анализируемого вещества с помощью приборов. Поэтому они ещё
называются инструментальными. В аналитической практике используются
также и физические инструментальные методы анализа (радиометрические,
масс-спектрометрические, ЭПР, ЯМР и др.).
Спектрометрические методы анализа основаны на взаимодействии
электромагнитного излучения с веществом. К ним относятся:
– эмиссионный спектральный анализ, основанный на изучении спектров
излучения, или эмиссионных спектров, различных веществ;
– абсорбционный спектральный анализ, основанный на изучении спектров
поглощения анализируемых веществ. К нему относятся:
1) спектрофотометрия (изучает поглощение анализируемым веществом света с определённой длиной волны);
2) фотометрия (изучает поглощение анализируемым веществом нестрого монохроматического света);
34
3) колориметрия (изучает поглощение света окрашенными растворами в видимой области спектра);
4) нефелометрия (изучает интенсивность света, рассеянного твёрдыми частицами суспензий);
5) турбидиметрия (измерение количества света, поглощённого неокрашенными суспензиями);
– люминесцентная спектроскопия, основанная на изучении свечения исследуемого объекта, возникающего под действием УФ-лучей.
Электрохимические методы анализа основаны на изучении и использовании процессов, протекающих на поверхности электрода или в приэлектродном
пространстве.
Аналитическим сигналом в этих методах является электрический параметр
(потенциал, сила тока, электропроводность), который зависит от концентрации
определяемого вещества.
Различают прямые и косвенные электрохимические методы. В прямых
методах используют зависимость электрического параметра от концентрации, в
косвенных – этот параметр измеряют для нахождения конечной точки титрования (точки эквивалентности) определяемого компонента титрантом.
Таблица 16
Классификация электрохимических методов
Название электрохимического
Основан на измерении параметра
метода
(обозначение, ед. измерения)
1 Потенциометрия
Потенциал индикаторного электрода Е, В
2 Кондуктометрия
Удельная электропроводность раствора χ
(каппа), См ∙ см
3 Электрогравиметрия
Масса вещества, выделившегося на электроде
при электролизе m, г
4 Кулонометрия
Количество электричества, прошедшее через
систему, Q, кл
5 Вольтамперометрия (поляро- Сила тока I, мкА (ток поляризации ртутного
35
графия)
катода)
Хроматография – физико-химический метод разделения компонентов
сложных смесей газов, жидкостей или растворённых веществ, основанный на
использовании сорбционных процессов в динамических условиях.
Хроматографические методы классифицируются по различным характеристикам (табл. 17).
Таблица 17
Классификация хроматографических методов
Характеристика
Классификация
1 По агрегатному состоянию разделяе- – газовая;
мой смеси
–жидкостная;
–газожидкостная
2 По механизму разделения
– адсорбционная;
– распределительная;
– ионообменная;
– осадочная;
– окислительно-восстановительная;
– адсорбционно-комплексообразовательная
3 По форме проведения процесса
– колоночная;
– капиллярная;
– плоскостная (бумажная, тонкослойная, мембранная)
Таблица 18
Законы, лежащие в основе некоторых физико-химических методов анализа
Уравнение закона Бугера – Ламберта – Бера
36
Y
lg 0  εl  c
Y
Уравнение молекулярной рефракции
R
Уравнение Ильковича
 n2 – 1  M
 n2  2  d
2
3
1
2
1
6
I д  605nd  m  t  c
Уравнение Фарадея
m
Уравнение для расчёта электропроводности
M a
nF
d  x
s
d
Окончание табл. 18
Уравнение для расчёта удерживаемого объёма
Уравнение для расчёта коэффициента удерживания
Уравнение для расчёта высоты, эквивалентной
теоретической тарелке
37
VR  F  tR
R
L / tR
L / tm
H
L
N
Раздел II. РЕПЕТИЦИОННЫЕ ТЕСТЫ
2.1 Аналитические свойства веществ
2.1.1 Физические и химические свойства веществ
1 К физическим свойствам веществ относятся … .
а) агрегатное состояние;
б) кислотно-основные свойства;
в) окислительно-восстановительные;
г) цвет;
д) показатель преломления.
2 Фазовый переход характеризуется … .
а) температурой плавления;
б) температурой кипения;
в) температурой вспышки;
г) температурой возгонки.
3 В точке М вещество находится в агрегатном состоянии … .
а) жидком;
б) твердом;
в) газообразном;
г) плазменном.
4 Температура кипения зависит от … .
а) давления
б) цвета вещества
в) степени чистоты вещества
г) показателя преломления
5 Цвет вещества, воспринимаемый глазом, обусловлен … .
а) взаимодействием электромагнитных колебаний с молекулами вещества;
б) избирательным поглощением и отражением веществом световой энергии
определенной длины волны;
в) воздействием светового потока, прошедшего через вещество или отраженного от него, на сетчатку глаза;
г) нет верного ответа.
38
6 Характеристиками агрегатного состояния, используемыми в аналитических
целях, являются … .
а) плотность;
б) температура затвердевания;
в) показатель преломления;
г) цвет.
7 Появление или изменение окраски неорганических и органических веществ
обусловлены … .
а) степенью окисления;
б) ионизацией молекул при изменении рН среды;
в) наличием хромофорных групп в молекулах;
г) нет верного ответа.
8 Ион марганца (II) водной среде имеет … окраску.
а) фиолетово-малиновую;
б) желтую;
в) красно-оранжевую;
г) не имеет окраски.
9 Цвет органических молекул обусловлен наличием хромофорных групп:
а) CH3 ;
NH
б)
в) NO2 ;
г) С3Н7.
C
;
10 Максимальная концентрация растворенного вещества в определенном объёме растворителя или раствора при данной температуре называется … этого вещества.
11 Соответствие концентрации и её сущности:
а) массовая доля; 1) количество граммов растворенного вещества в 1 мл раствора;
б) молярная;
2) количество моль растворенного вещества в 1 л раствора;
в) нормальная; 3) количество граммов растворенного вещества в 100 г раствора;
г) титр.
4) количество моль-эквивалентов растворенного вещества в 1 л
раствора.
12 При растворении вещество подвергается ряду физико-химических процессов:
а) электролизу;
б) диффузии;
в) диссоциации;
г) сольватации;
д) адсорбции.
39
13 К протофильным растворителям относятся молекулярные жидкости … .
а) бензол;
б) серная кислота;
в) тетраметилмочевина;
г) вода.
14 К амфипротным растворителям относятся молекулярные жидкости … .
а) метанол;
б) ацетонитрил;
в) ледяная уксусная кислота;
г) вода.
15 Обменные реакции между составными частями растворителя и растворенного вещества, приводящие к образованию слабодиссоциирующих или малорастворимых соединений, называются … .
16 Сильные окислители … .
а) NO 3– ;
б) Cr2O 72– ;
в) I– ;
г) MnO 4– ;
д) S2–;
е) BrO 3– .
17 Сильные восстановители … .
а) NO 3– ;
б) Cr2O 72– ;
в) I–;
г) MnO 4– ;
д) S2–;
е) BrO 3– .
18 Наибольшей окислительной способностью обладает ион … .
а) Cs+;
б) Cd+;
в) Y+3;
г) Ge+4;
д) V+5.
19 Справедливо утверждение: «С увеличением положительных зарядов ионов в
периодах слева направо возрастают … и …»:
а) прочность комплексных соединений;
б) восстановительные свойства ионов;
40
в) атомные радиусы;
г) окислительные свойства ионов.
20 Основной характер оксидов и гидроксидов металлов усиливается в ряду … .
а) Cs+, Cd+, Y+3, Ce+4;
б) Cs+, Rb+, K+, Na+;
в) Mg+2, Ca+2, Sr+2, Ba+2;
г) Cu+2, Zn+2, Ga+3, Ge+4.
2.2 Аналитические реакции
2.2.1 Общие характеристики аналитических реакций
1 Требования к аналитическим реакциям … .
а) протекать быстро;
б) быть обратимой;
в) сопровождаться выпадением осадка, изменением окраски, выделением газа;
г) быть необратимой;
д) протекать при любых значениях рН;
е) быть высокочувствительной.
2 Наименьшая масса определяемого иона, которая может быть обнаружена с
помощью данной реакции в наименьшем объеме исследуемого раствора называется … .
а) минимальной концентрацией;
б) отрываемым минимумом;
в) предельным разбавлением;
г) минимальным разбавлением.
3 Минимальной концентрацией, отрываемым минимумом и пределом разбавления характеризуется … аналитической реакции:
а) специфичность;
б) селективность;
в) чувствительность;
г) среди ответов нет верного.
4 Условия проведения аналитических реакций … .
а) соблюдение температурного режима;
б) соблюдение рН среды;
в) необратимость;
г) продолжительность во времени;
д) высокие концентрации реагирующих веществ;
е) наличие внешних эффектов.
41
5 Аналитическая реакция, позволяющая обнаружить ион в присутствии других
ионов, называется … .
а) селективной реакцией;
б) групповой реакцией;
в) специфической реакцией;
г) среди ответов нет верного.
6 Реакция, в ходе которой несколько одновременно присутствующих ионов дают сходные внешние эффекты, называется … .
а) высокочувствительной;
б) специфической;
в) селективной;
г) среди ответов нет верного.
2.2.2 Кислотно-основные реакции
1 Согласно протолитической теории Бренстеда – Лоури кислота является ……..
а) акцептором протонов;
б) донором протонов;
в) и донором, и акцептором протонов;
г) нет верного ответа.
2 Вода выполняет роль кислоты в реакции … .
а) H2O + HF  F- + H3O+;
б) H2O + H2SO4  H3O+ + HSO 4– ;
в) H2O + NH3  H3O+ + HSO 4– ;
г) H2O + CH3COOH  CH3COO- + H3O+.
3 Согласно теории Льюиса основание является … .
а) акцептором пары электронов;
б) донором пары электронов;
в) и донором и акцептором электронной пары;
г) нет правильного ответа.
4 Соответствие кислоты и сопряженного с ней основания по теории Бренстеда
– Лоури … .
а) H3O+;
1) OH–;
5) NH3.
+
–
б) NH4 ;
2) CH3COO ;
в) CH3COOH;
3) H2O;
г) HClO4;
4) ClO 4– ;
5 Согласно теории Льюиса BCl3 является … .
а) основанием;
42
б) кислотой;
в) донором электронной пары;
г) акцептором электронной пары.
6 Ионная сила 0,05н раствора HCl равна … .
а) 0,05;
б) 0,01;
в) 0,1;
г) 0,2.
7 Ионная сила 0,01М раствора нитрата кальция равна ... .
а) 0,01;
б) 0,02;
в) 0,03;
г) 0,05.
8 Ионная сила 0,0164 М раствора сульфата калия равна … .
а) 0,01;
б) 0,05;
в) 0,02;
г) 0,03.
9 Водородный показатель 0,05н раствора соляной кислоты равен … ( f H  0,84 )
а) 1,5;
б) 1,2;
в) 1,4;
г) 2,0.
10 Водородный показатель 0,01М раствора гидроксида аммония равен
( f ОH  0,89 ).
а) 5,4;
б) 9,3;
в) 10,5;
г) 11,2.
11 Раствор, содержащий протолитически равновесную систему, способную
поддерживать постоянное значение рН при разбавлении или добавлении небольших количеств кислоты или щелочи, – это … раствор.
12 Буферный раствор – это … .
а) CH3COOK + CH3COONa;
б) NH4OH + NH4Cl;
в) NH4OH + HCl;
г) H3PO4 + NH4Cl.
43
13 Число моль-эквивалентов сильной кислоты или щелочи, которые нужно добавить к одному литру буферного раствора, чтобы изменить величину рН на
единицу, – называется … .
а) буферной системой;
б) концентрацией буферного раствора;
в) буферной емкостью;
г) буферным коэффициентом.
14 Буферная ёмкость рассчитывается по формуле … .
С
а) П  
;
рН
Скип.
б) П  2,3
;
рН
в) П   рН ;
г) П 
Скисл.
 lg[H 3  ] .
Ссоли
15 Согласно теории Бренстеда – Лоури вода является … растворителем.
а) протогенным;
б) апротонным;
в) амфипротным;
г) протофильным.
2.2.3 Редокс-реакции
1 В реакции SnCl2 + 2FeCl3  SnCl4 + 2FeCl2 FeCl3 является … .
2 В редокс-реакциях азот в молекуле аммиака является … .
3 В редокс-реакциях галогены в молекулах галогеноводородов являются … .
4 Реальный редокс-потенциал рассчитывается по уравнениям:
G 0
0
а) E 
;
nF
RT
0
ln C Me ;
б) E  E 
nF
a
RT aox
0
ln
в) E  E 
;
nF aгев d
0, 059 [OX ]a
lg
г) E  E 
.
n
[ Red ]в
0
44
5 Величина реального редокс-потенциала системы MnO 4– + 8H+ + 5e = Mn+2 +
+ 4H2O при рН = 1 равна … В (EMnO-4 8H 5e / Mn 2  4H2O  1,51 B).
0
а) 1,59;
б) 1,42;
в) 1,15;
г) 1,85.
6 Формальный редокс-потенциал системы NO-2 + 2H+ + e  NO + H2O при рН = 1
0
равен … ( ENO-2  2H  e/NO+H2O  1, 202 B).
а) 0,96;
б) 1,02;
в) 1,08;
г) 1,16.
7 Величина реального редокс-потенциала системы MnO 4– + 8H+ +5e = Mn+2 +
0
+ 4H2O при рН=5 равна ………В ( EMnO- 8H 5e / Mn 2  4H O  1,51 B).
4
2
а) 1,14;
б) 1,64;
в) 1,24;
г) 1,04.

8 Формальный редокс-потенциал полуреакции SO2–
4  4H  2e  H 2SO3 +H 2 O
0
при рН = 1 равен … В ( ESO  4H  2 e/H SO +H O  0,17 B).
24

2
3
2
а) 0,05;
б) 0,12;
в) 0,07;
г) 0,03.
9 Окислить Fe(II) до Fe(III) можно галогеном … ( EFe3 / Fe2  0, 77 B).
0
0
а) F2 ( EF2 /2F  2, 77 B);
б) Cl2 ( ECl2 /2Cl-  1,36 B);
0
в) Br2 ( EBr2 /2Br-  1, 09 B);
0
г) I2
( EI0 /2I–  0,54 B).
2
10 Логарифм константы равновесия реакции 2SO 32– + 2NO 3– + 4H+ = 2SO 2–
+
4
0
0
2NO + 2H2O равен … ( E2SO2- +4H+ /H SO +H O  0,17 B, ENO- +4H+ /NO+2H O = +0,96 B).
4
2
3
2
3
а) 70,35;
б) 74,24;
45
2
в) 80,34;
г) 82,15.
11 Наибольшего значения реальный редокс-потенциал системы
Cr2O 72– + 14H+ + 6e = 2Cr+3 + 7H2O
достигнет при значении рН, равном … .
а) 0,5;
б) 2;
в) 5;
г) 10.
12 Логарифм константы равновесия реакции 2MnO 4– + 5HNO2 + H+  2Mn+2 +
5NO 3– + 3H2O равен … ( EMnO4– /Mn +2  1,51 B, ΕNO3- /NO2  0,81 B).
0
0
а) 60,12;
б) 59,32;
в) 48,54;
г) 27,15.
2.2.4 Реакции комплексообразования
1 В соединении Na3[Co(NO2)6]:
а) Na+;
1) ион-комплексообразователь;
+3
б) Co ;
2) лиганд;
–
в) NO 2 ;
3) ион внешней сферы;
3г) [Co(NO2)6] .
4) внутренняя сфера.
2 К анионным комплексам относятся ………
а) [Cu(NH3)4]2+;
б) [Ni(CO)4];
в) [Zn(CN)4]2–;
г) [Ni(H2O)4]2+;
д) [Pt(NH3)2Cl2];
е) [Co(NO2)6]3–.
3 К аква-комплексам относятся … .
а) [PtCl3(NH3)3]Br;
б) [Cu(H2O)4]SO4;
в) [Zn(NH3)4]Cl2;
г) K2[PtCl4].
4 Общая константа нестойкости Fe(SCN)3 имеет вид … .
а) K Fe(SCN) 
3
[Fe(SCN)3 ]
;
[Fe +3 ][SCN – ]3
46
[Fe+3 ][SCN- ]2
б)  Fe(SCN)3 
;
[Fe(SCN)+2 ]
в) Κ Fe(SCN)3 =
[Fe+3 ][SCN – ]3
[Fe(SCN)3 ]
[Fe+3 (SCN)2+ ][SCN – ]
г) Κ Fe(SCN)3 =
.
[Fe(SCN)+2 ]
5 Наиболее устойчивый комплекс образует ЭДТА с катионом … (МУ – константа устойчивости комплекса).
(β МУ = 1,35  1016 ) ;
а) Al+3;
б) Ca+2;
(β МУ = 3,72  1010 ) ;
в) Cu+2;
(β МУ = 6,31  1018 ) ;
г) Mg+2.
(β МУ  1,32 109 ) .
6 Наиболее устойчивый аммиачный комплекс – это … (1 – константа устойчивости по первой ступени)
а) Cd(NH3 )42+ (β1 = 3,24  102 ) ;
б) Co(NH3 )6 (β1 = 97,7) ;
в) Cu(NH3 )42+ (β1 = 9,77  103 ) ;
2+
2+
г) Ni(NH3 )6
(β1 =4,68  102 ) .
7 Общая константа устойчивости комплекса [PbI4]2- равна … (ступенчатые кон3
4
станты устойчивости: β1 = 18,2; β 2 = 1,41  10 ; β3 = 8; β 4 = 2,95  10 ) .
а) 8,12  10 ;
б) 6, 29  1012 ;
в) 4,45  108 ;
г) 6,14  1010.
10
8 Общая константа нестойкости комплекса [Cd(CN)4]2 равна … (ступенчатые
константы нестойкости: k1  6, 6  106 , k2  3,8  105 , k3  4,8 105 , k4  6, 4  104 ) .
а) 7,76  1018 ;
б) 8,86  1016 ;
в) 7,70  1020 ;
19
г) 2,16  10 .
9 Наиболее устойчивым является комплекс … (kнест. – константы нестойкости
комплексов).
47

а) Ag(NH 3 ) 2 ;
–
(kнест.  5,89  108 );
б) Ag(CN) 2 ;
(kнест.  1  1021 ) ;
в) Ag(SCN)3–
4 ;
(kнест.  7, 75  1033 );
3–
г) AgCl4 .
(kнест.  3,43  1019 ).
10 Катионными комплексами являются … .
а) [Pt(NH3)2]Cl2;
б) [Ag(NH3)2]Cl;
в) K4[Fe(CN)6];
г) [Ni(CO4)];
д) [Al(H2O)6]Cl3;
е) Na2[HgCl4].
2.2.5 Реакции осаждения
1 Произведение растворимости Ag2Cr2O7 … .

2
а)   [Ag ] [Cr2  7 ] ;
 2
2
б)   [Ag ] [Cr2  7 ] ;
в)   [Ag 2 Cr2 O 7 ] ;
г)  
[Ag  ]2
.
[Cr2  72 ]
2 Растворимость AgBr в моль/л равна … ( AgBr  5,3  10
13
).
а) 2,81  106 ;
6
б) 5,30  10 ;
в) 7,32  105 ;
г) 7,30  107 .
13
3 Растворимость AgBr в г/л равна … ( AgBr  5,3  10 ), A(Ag) = 108, A(Br) = 80)
4
а) 1,37  10 ;
4
б) 1,58  10 ;
7
в) 7,33  10 ;
г) 2,82  106 .
4 При смешении равных объемов 0,1М растворов нитрата свинца и хлорида
натрия произведение концентраций ионов образовавшегося осадка равна … .
а) 1,51 104 ;
48
б) 1,25 104
в) 2,50  105 ;
5
г) 1, 25  10 .
5 Осадок PbCl2 при произведении концентраций ионов свинца и хлорид-ионов,
5
равном 1, 25  104 , … ( PbCl2  1, 6  10 ) .
а) выпадает только при увеличение концентрации ионов свинца;
б) не выпадает;
в) выпадает только при увеличении концентраций хлорид-ионов;
г) выпадает.
6 Последовательность осаждения солей серебра из растворов, содержащих по
10–1моль/л ионов Cl–, CN–, SCN– и Br–…
( AgCl  1,78  1010 ,  AgCN  1, 4  106 ,  AgSCN  1  1012 ,  AgBr  5,3  1013 ) .
а) AgCl;
1)
б) AgCN;
2)
в) AgSCN;
3)
г) AgBr.
7 Растворимость солей бария увеличивается в последовательности … .
а) BaSO4 (  1,1  1010 );
1)
7
б) BaC2O4 (  1,1  10 );
2)
(  1,1109 );
(  1, 2  1010 ).
в) BaCO3
г) BaCrO4
3)
4)
8 Растворимость солей кальция уменьшается в последовательности … .
а) CaC2O4 (  2,3  109 );
1)
2
б) CaCrO4 (  2,3  10 );
2)
в) CaSO4 (  2,5  105 );
3)
9
г) CaCO3 (  3,8  10 ).
4)
9 Осаждение Mn(OH)2 из 0,1М раствора соли марганца начнётся при концен13
трации гидроксо-групп, равной … ( Mn(OH)2 )  1,9  10 .
6
а) 1,38  10 ;
12
б) 1,90  10 ;
в) 2, 76  106 ;
г) 2,81  1012.
49
10 Осаждение Mn(OH)2 при концентрации гидроксо-групп, равной 10–6, начнется при рН:
а) 7;
б) 12;
в) 8;
г) 9.
2.3 Виды анализа
2.3.1 Элементарный анализ
1 Анализ, показывающий, из каких элементов и какого их количества состоит
анализируемое вещество, называется ………
а) изотопным;
б) структурно-групповым;
в) молекулярным;
г) элементным.
2 Для аналитического контроля процесса напыления на поверхность монокристалла кремния тонкой пленки меди можно использовать метод … .
а) электронной спектроскопии;
б) газовой хроматографии;
в) потенциометрического титрования;
г) рефрактометрии.
3 Интенсивность линий спектра элемента зависит от … элемента в анализируемой пробе.
4 Качественное определение элемента в эмиссионном спектральном анализе
проводят по … .
а) длине волны спектральных линий;
б) интенсивности спектральных линий;
в) ширине спектральных линий;
г) плотности почернения спектральных линий.
5 По интенсивности полос в спектре калибровочной кривой определяют содержание отдельных элементов в … анализе.
2.3.2 Молекулярный анализ
1 Обнаружение и определение молекул химических соединений в анализируемом объекте – задача … анализа.
а) изотопного;
б) элементного;
50
в) молекулярного;
г) структурно-группового.
2 Определение наличия и содержания NH3 в воздухе – задача … анализа.
а) элементного;
б) молекулярного;
в) фазового;
г) структурного.
3 К молекулярному анализу относятся … .
а) хроматографическое определение в воздухе промзоны диоксида азота;
б) комплексонометрическое определение содержания солей кальция и магния в
воде;
в) определение концентрации элемента по интенсивности излучения в эмиссионном спектральном анализе;
г) определение обменной ёмкости катионита полягрофическим методом.
4 Масс-спектральный анализ, основанный на определении ионизированных
атомов, молекул и радикалов путем разделения потока ионов под действием
электрического и магнитного полей в зависимости от отношения массы к заряду, позволяет определить … .
а) ионы металлов в растворе;
б) чистоту органических растворителей;
в) состав комплексных соединений;
г) газы в металле.
5 Полосы в спектре поглощения молекулы характеризуются изменением энергий … .
а) энергией движения электронов;
б) энергией колебания атомов в молекуле;
в) энергией вращения молекулы;
г) нет верного ответа.
2.3.3 Фазовый анализ
1 Определение наличия и содержания отдельных фаз в анализируемом образце
– задача … анализа.
а) молекулярного;
б) фазового;
в) элементного;
г) структурного.
2 Определение содержания углерода в виде свободного углерода и карбидов
железа в стали осуществляется в … анализе.
51
3 К методам фазового анализа относятся … .
а) электрохимические методы избирательного растворения;
б) хроматография на бумаге;
в) титриметрический метод;
г) рентгеноструктурный метод.
4 Фазовый анализ широко применим при исследовании состава … .
а) газовых смесей;
б) сталей и сплавов;
в) растворов неорганических и органических веществ;
г) руд и шлаков.
5 Фазовый анализ позволяет количественно определить содержание … .
а) ароматических углеводородов в бензине каткрекинга;
б) солей кальция и магния в технологической воде;
в) фосфор, серу, углерод и их соединения в сталях;
г) ацетатных групп в поливинилацетате.
2.4 Методы разделения и концентрирования веществ
2.4.1 Осаждение
1 Метод разделения веществ, в котором происходит образование новой фазы –
осадка или малодиссоциирующего соединения, – это … .
2 Осаждение считается полным, если в исходном растворе после выделения
осадка остается … (% масс) определяемого компонента.
а) 0,01;
б) 0,05;
в) 0,1;
г) 0,5.
3 Степень разделения в методе осаждения зависит от … .
а) растворимости осаждаемого соединения;
б) времени осаждения;
в) рН раствора;
г) избытка реагента-осадителя;
д) природы образовавшегося осадка;
е) скорости осаждения.
4 Захват осадком (коллектором) посторонних ионов, которые сами по себе в
данных условиях осадков не образуют, называется … .
5 Механизмы соосаждения – это … .
52
а) адсорбция;
б) изоморфное соосаждение;
в) седименитация;
г) флотация;
д) окклюзия.
6 Захват ионов, полярных молекул и других примесей поверхностью образующегося осадка называется … .
7 Величина адсорбции зависит от … .
а) температуры;
б) природы адсорбируемых ионов;
в) давления;
г) концентрации адсорбируемых ионов.
8 Коллектором в соосаждении могут быть … .
а) гидроксид железа;
б) сульфид кадмия;
в) карбонат кальция;
г) -нафтол;
д) ни одно из перечисленных соединений.
9 Явление образования общей кристаллической решетки смешанных кристаллов двумя и более различными по составу веществами называется … .
а) изоморфным соосаждением;
б) химическим соосаждением;
в) окклюзией;
г) адсорбцией.
10 При пропускании через избыток раствора PbCl2 сероводорода вместе с PbS
соосаждается [PbCl]2S, что объясняется явлением … .
а) окклюзии;
б) химического соосаждения;
в) адсорбции;
г) изоморфного соосаждения.
2.4.2 Экстракция
1 Метод распределения вещества между двумя несмешивающимися жидкостями называется … .
2 Константа распределения равна … .
а) отношению концентраций всех форм вещества в органической и водной фазах;
53
б) отношению активностей одной и той же формы растворенного вещества в
органической и водной фазах;
в) отношению объёмов водной и органической фаз, содержащих исследуемое
вещество;
г) отношению растворимостей вещества в органической и водной фазах.
3 Степень извлечения (R) рассчитывается по формуле… .
C(0)
R

;
а)
C(b )
б) R 
в) R 
C(0)
C(0)  C(b )
;
C(0)  V(0)
C(0)V(0)  C(b )  V(b )
г) R  1 –
 100;
1
1  (V(0) / V(b ) ) n
.
4 Степень извлечения кобальта из водного раствора изоамиловым спиртом равна … % (коэффициент распределения равен 5,8).
а) 85,3;
б) 82,5;
в) 93,4;
г) 99,2.
5 Константа распределения 2-нитрозо-1-нафтола равна … (растворимость его в
4
водной фазе равна 8, 4  10 М, а в хлороформе 9, 6  102 М ).
а) 142;
б) 83;
в) 114;
г) 87.
6 Коэффициент распределения фенола в системе «вода – октанол» равен 31.
Степень извлечения фенола из 100 мл водной фазы однократной экстракцией
25 мл октанола равна … %.
а) 89,5;
б) 80,2;
в) 88,6;
г) 92,3.
7 Степень извлечения выше при экстракции бензойной кислоты из 100 мл её
водного раствора … .
а) 50 мл бутилацетата;
б) двумя порциями бутилацетата по 25 мл;
54
в) четырьмя порциями бутилацетата по 12,5 мл;
г) пятью порциями бутилацетата по 10 мл.
8 Степень извлечения слабой органической кислоты из водного раствора равным объемом органического растворителя составила 83,9 %. Коэффициент распределения кислоты равен … .
а) 3,9;
б) 6,7;
в) 5,2;
г) 5,9.
9 Коэффициент распределения органической салициловой кислоты между равными объемами воды и хлороформа при рН = 3 равен … (константа распреде3
ления кислоты равна 3,25, константа диссоциации кислоты равна 1,5  10 ).
а) 2,5;
б) 2,3;
в) 1,1;
г) 1,3;
10 Константа распределения кислоты между равными объёмами воды и нитробензола равна 1103 , коэффициент распределения при рН = 6 равен 100. Константа диссоциации кислоты составляет … .
а) 9, 0  106 ;
8
б) 1, 0  10 ;
9
в) 1,3  10 ;
7
г) 8, 2  10 .
2.4.3 Хроматография
1 Физико-химический метод разделения веществ, основанный на распределении компонентов между двумя фазами – неподвижной и неподвижной, – называется … .
2 Графическое изображение распределения веществ в элюате называется … .
3 Соответствие между названием метода хроматографии и его сущностью:
а) распределительная; 1) основана на различии в размерах и формах молекул
разделяемых веществ;
б) адсорбционная;
2) основана на различии в растворимости разделяемых веществ в неподвижной фазе или на различии в растворимости веществ в подвижной и неподвижной жидких фазах;
в) ионообменная;
3) основана на различии в адсорбируемости веществ
твердым сорбентом;
55
г) эксклюзионная.
4) основана на различной способности веществ к ионному обмену.
4 Соответствие между названием метода хроматографии и его сущностью … .
а) осадочная;
1) основана на разделении компонентов смеси в тонком
слое сорбента;
б) адсорбционнокомплексообразовательная;
2) основана на разделении компонентов смеси в специальных колонках;
в) тонкослойная;
3) основана на образовании отличающихся по растворимости осадков разделяемых веществ с сорбентом;
г) колоночная.
4) основана на образовании координационных соединений
разной устойчивости в фазе или на поверхности сорбента.
5 Подвижная фаза, выходящая из колонки и содержащая разделённые компоненты, – это … .
а) элюент;
б) элюат;
в) электролит;
г) ионит.
6 Подвижная фаза, вводимая в слой неподвижной фазы, – это … .
а) элюент;
б) элюат;
в) электролит;
г) ионит.
7 Основные характеристики колоночной хроматографии:
а) время удерживания;
б) удерживаемый объем;
в) масса сорбента;
г) степень разделения;
д) природа сорбента.
8 Катионитом является … .
а) RNH3OH;
б) RSO3H;
в) RR/NHOH;
г) RR/R//N.
9 Количество ионов, поглощенных слоем ионита высотой 20 см и поперечного
сечения 1 см2 при скорости пропускания 0,5 дм3/ч, называется … .
а) статической обменной ёмкостью;
б) динамической обменной ёмкостью;
56
в) условной ёмкостью;
г) общей ёмкостью.
10 Коэффициент распределения в ионообменной хроматографии рассчитываетCТ  m
ся K p 
, где
Cж  V
а) СТ;
1) концентрация ионов в жидкой фазе;
б) Сж;
2) масса ионита;
в) m;
3) концентрация ионов в твердой фазе;
г) V.
4) объем подвижной фазы.
2.5 Качественный анализ
2.5.1 Систематический и дробный анализ
1 Влияние мешающих компонентов в многокомпонентных смесях можно
устранить … .
а) маскированием;
б) разделением;
в) выпариванием;
г) разбавлением.
2 Последовательность реакций обнаружения ионов, когда удалены мешающие
ионы, – это … .
а) предварительные испытания;
б) подготовка пробы к анализу;
в) проведение качественного анализа дробным методом;
г) проведение качественного анализа систематическим методом.
3 Метод анализа, основанный на применении специфических реакций, с помощью которых можно в любой последовательности обнаружить определяемые
ионы в отдельных пробах исследуемого раствора, – это … .
а) предварительные испытания;
б) подготовка проб к анализу;
в) проведение качественного анализа дробным методом;
г) проведение качественного анализа систематическим методом.
4 Образец переводят в растворенное состояние при … .
а) предварительных испытаниях;
б) подготовке пробы к анализу;
в) проведении качественного анализа дробным методом;
г) проведении систематического качественного анализа.
57
5 В предварительных испытаниях исследуют … .
а) цвет образца;
б) растворимость образца в различных растворителях;
в) действие специфических реагентов на образец;
г) действие групповых реагентов на образец;
д) поведение образца на внесение в пламя горелки;
е) цвет;
ж) однородность.
6 Торможение или полное подавление химической реакции в присутствии веществ, способных изменить её направление и скорость, называется … .
а) разделением;
б) маскированием;
в) устранением;
г) демаскированием.
7 На увеличении разницы между скоростями реакции маскируемого и определяемого веществ с одним и тем же реагентом основано … .
а) термодинамическое маскирование;
б) кинетическое маскирование;
в) кинетическое разделение;
г) демаскирование.
8 Основным приемом метода является:
а) систематический метод;
б) дробный метод.
1) разделение;
2) маскирование.
9 Для маскирования ионов Fe(III) при обнаружении Co(II) в виде комплекса
[ Co(SCN) n ]( n –2)– удобно использовать … .
а) NaF;
б) NaOH;
в) H2SO4;
г) KNO3.
10 Устранить мешающее влияние Fe(III), Al(III) при комплексонометрическом
титровании кальция и магния можно с помощью … .
а) раствора едкого натра;
б) триэтаноламина;
в) раствора роданида калия;
г) раствора гидроксида аммония.
58
2.5.2 Групповые реагенты
1 Групповым реагентом в аммиачно-фосфатной классификации катионов является … .
а) раствор (NH4)2CO3 в аммиачном буфере;
б) раствор H2S;
в) раствор (NH4)2HPO4 в водном растворе аммиака;
г) раствор NaOH в присутствии Н2О2.
2 Групповым реагентом в сероводородной классификации катионов является … .
а) раствор HNO3;
б) раствор (NH4)2S;
в) раствор NH4OH;
г) раствор (NH4)2HPO4.
3 Групповым реагентом в кислотно-основной классификации катионов является … .
а) раствор H2SO4;
б) раствор H2S;
в) раствор (NH4)2HPO4;
г) раствор (NH4)2S.
4 Групповым реагентом для группы катионов Ag+, Hg+, Pb+2 является водный
раствор … .
а) H2SO4;
б) HCl;
в) NaOH в присутствии Н2О2;
г) NH4OH.
5 Групповым реагентом для группы катионов Zn+, Al+3, Sn+4, Cr+3 является водный раствор … .
а) NaOH в присутствии Н2О2;
б) H2SO4;
в) HCl;
г) NH4Cl.
6 Групповым реагентом для группы катионов Co+2, Ni+2, Cu+2, Cd+2, Hg2+ является водный раствор … .
а) HCl;
б) H2SO4;
в) NH4OH;
г) HNO3.
7 Групповым реагентом на катионы Ca+2, Sr+2, Ba+2 является водный раствор … .
а) HCl;
59
б) NaOH;
в) NH4OH;
г) H2SO4.
8 Гидроксиды металлов амфотерны и растворимы в избытке щелочи … .
а) Na+, K+, NH+4;
б) Mg+2, Mn+2, Fe+2;
в) Ca+2, Sr+2, Ba+2;
г) Zn+2, Al+3, Cr+3.
9 Гидроксиды металлов растворяются в избытке аммиака с образованием комплексных соединений … .
а) Fe+3, Bi+3, Sb+3;
б) Ca+2, Sr+2, Ba+2;
в) Co+2, Ni+2, Cd+2;
г) Na+, K+, NH+4.
10 Гидроксиды металлов нерастворимы в избытке растворов едкого натра или
аммиака … .
а) Mg+2, Mn+2, Fe+2;
б) Zn+2, Al+3, Cr+3;
в) Co+2, Ni+2, Cu+2;
г) Na+, K+, NH+4.
11 Групповым реагентом на анионы SO42-, SO3-2, S2O32- является раствор … .
а) AgNO3;
б) NH4OH;
в) BaCl2;
г) NaOH.
12 Водным раствором AgNO3 осаждаются анионы … .
а) Cl–;
б) S2–;
в) NO 3– ;
г) Br –;
д) I –;
е) NO 2– ;
ж) CH3COO–.
13 Соли бария и серебра, растворимые в воде, – … .
а) нитраты;
б) карбонаты;
в) силикаты;
г) нитриты;
60
д) хлориды;
е) фосфаты;
ж) ацетаты.
14 Соли бария, нерастворимые в воде, – … .
а) BaSO4;
б) Ba3(PO4)2;
в) Ba(NO3)2;
г) BaCO3;
д) Ba(CH3COO)2;
е) BaCl2;
ж) BaSO3.
15 Осадки, полученные в реакциях, нерастворимы в разбавленной азотной кислоте:
а) Na2S + AgNO3  … ;
б) BaCl2 + AgNO3  … ;
в) Na2CO3 + AgNO3  … ;
г) K2SO3 + AgNO3  … .
2.5.3 Качественный анализ катионов
1 Осадок черного цвета образуется при взаимодействии катиона [Hg2]2+ с реагентом … .
а) SnCl2;
б) NaOH;
в) K2CrO4;
г) Cu (металлическая).
2 Катион серебра образует осадок красного цвета с реагентом … .
а) K2CrO4;
б) KOH;
в) HCl;
г) KBr.
3 Ярко-желтый осадок образуется при взаимодействии Pb+2 с реагентом … .
а) KI;
б) HNO3;
в) H2SO4;
г) дитидон.
4 Соответствие между определяемым катионом и реагентом:
а) Fe+2;
1) K4[Fe(CN)6];
+3
б) Fe ;
2) PbO2;
61
в) Mn+2;
г) Mg+2.
3) магнезон I;
4) K3[Fe(CN)6].
5 Соответствие между определяемым катионом и реагентом:
а) Cd+2;
1) диметилглиоксим;
+2;
б) Ni
2) CNS(NH2)2;
+2
в) Co ;
3) KCNS;
+2
г) Hg .
4) KI.
6 Ализарин С14Н6О2(ОН)2 образует в аммиачной среде с Al(OH)3 … .
1) труднорастворимое соединение ярко-красного цвета;
2) осадок ярко-синего цвета;
3) растворимое соединение голубой окраски;
4) бесцветный раствор с резким запахом аммиака.
7 Катионы металлов окрашивают пламя в соответствующий цвет:
а) калий;
1) оранжево-красный
б) кальций;
2) зелёный
в) натрий;
3) розово-фиолетовый
г) медь.
4) желтый
8 Соответствие между катионами и реактивами, используемыми для их обнаружения:
а) Ba+2;
1) (NH4)2C2O4
+2
б) Sr ;
2) K2Cr2O7
+2
в) Ca .
3) (NH4)2SO4
9 Диметилглиоксим (реактив Чугаева) в аммиачной среде образует розовокрасное соединение с катионом … .
а) магния;
б) цинка;
в) кальция;
г) никеля (II).
10 Катион Cd+2 образует желтый осадок при взаимодействии с … .
а) сероводородом;
б) хлоридом натрия;
в) трилоном Б;
г) азотной кислотой.
11 Катионы Cr+3 в щелочной среде можно обнаружить действием раствора … .
а) K2CO3;
б) NH4NO3;
в) Na2SO4;
г) H2O2.
62
12 Катион Zn+2 образует комплексное соединение красного цвета с … .
а) гексацланферратом (II) калия;
б) аммиаком;
в) дитизоном;
г) ЭДТА.
13 Темно-синий осадок комплексной соли, берлинская лазурь, образуется при
взаимодействии гексацианоферрата (II) калия с катионом … .
а) Fe+2;
б) Mn+2;
в) Fe+3;
г) Mg+2.
14 Красный осадок образуется при взаимодействии H2S с катионом … .
а) Fe+2;
б) Mn+2;
в) Bi+3;
г) Sb+3.
15 Зеленовато-желтые кристаллы с уранилацетатом образуют катионы … .
а) натрия;
б) калия;
в) аммония.
2.5.4 Качественный анализ анионов
1 Белый творожистый осадок при взаимодействии AgNO3 образуют анионы … .
а) Br–;
б) Cl –;
в) I –;
г) S2–.
2 Сульфид-ион образует с ионами серебра осадок … цвета.
а) черного;
б) белого;
в) красного;
г) желтого.
3 В азотной кислоте при нагревании растворяется осадок … .
а) AgCl;
б) AgBr;
в) AgI;
г) Ag2S.
63
4 При действии перманганата калия в кислой среде на хлорид-ионы образуется:
а) ClO–;
б) Cl2;
в) ClO 2– ;
г) ClO 3– .
5 При действии Pb(NO3)2 на анионы I аналитической группы осадок белого цвета образуется с … .
а) Cl –;
б) Br –;
в) I –;
г) S –2.
6 Фосфат-ионы образуют желтый осадок при взаимодействии с … .
а) BaCl2;
б) Pb(CH3COO)2;
в) AgNO3;
г) CaCl2.
7 Соответствие
между анионом и реагентом:
–
а) NO 2 ;
1) сульфаниловая кислота + 2 нафтиламин;
–
б) NO 3 ;
2) хлорид железа (III);
–
в) CH3COO ;
3) молибдат аммония;
3–
г) PO 4 .
4) дифениламин.
8 В соляной кислоте не растворяется осадок … .
а) BaSO3;
б) BaSO4;
в) BaCO3;
г) BaS2O3.
9 Желтый кристаллический осадок образуется при действии молибдата аммония (NH4)2MoO4 на … .
а) SO 2–
4 ;
б) SO 32– ;
в) CO 32– ;
г) PO 3–4 .
10 Осадок образуется при действии 2н раствора HCl на … .
а) NaSO4;
б) Na2CO3;
в) Na2SiO3;
г) Na2SO3.
64
11 Газ образуется при действии 2н раствора HCl на … .
а) Na2CO3;
б) Na2SO4;
в) Na2SiO3;
г) Na3PO4.
12 Перманганат калия обесцвечивается в кислой среде в присутствии … .
а) Na2SO4;
б) Na2CO3;
в) Na2SiO3;
г) Na2SO3.
13 Осадок черного цвета образуется при взаимодействии Pb(NO3)2 с … .
а) Cl–;
б) Br –;
в) I –;
г) S 2–.
14 К раствору, содержащему Br – и подкисленному 2н H2SO4, добавили небольшое количество хлорной воды. Появление бурой окраски свидетельствует о
выделении свободного … .
15 Хлорная вода окисляет иодид-ионы до элементного … .
2.6 Количественный анализ
2.6.1 Гравиметрия
1 Гравиметрия – метод количественного анализа, основанный на … .
а) точном измерении массы компонента пробы в виде прокаленного осадка известного состава;
б) точном измерении объема реагента, необходимого для осаждения определяемого компонента;
в) точном измерении массы реагента, необходимого для осаждения определяемого компонента;
г) точном измерении массы пробы, взятой для анализа.
2 Последовательность стадий гравиметрического анализа:
а) фильтрование полученной смеси для отделения осадка;
б) взвешивание полученного соединения;
в) прокаливание осадка для превращения в гравиметрическую форму;
г) осаждение определяемого вещества подобранным осадителем;
д) растворение навески.
65
3 Соответствие реагента анализируемому веществу в гравиметрии:
а) Ni+2;
1) HCl4
+3
б) Al ;
2) H2C2O4;
+1
в) Ag ;
3) 8-гидроксихинолин;
+2
г) Ca .
4) диметилглиоксим.
4 Содержание бария в пробе BaCl2 · 2Н2О массой 0,4225 г, если масса прокаленного осадка BaSO4 равна 0,4044 г (А(Ba) = 137, М(BaSO4) = 233), составляет
… % (с точностью до сотых долей).
5 Аналитический множитель F при определении Fe в виде Fe2O3 составляет …
(A(Fe) = 56, A(O) = 16).
а) 0,6994;
б) 0,3507;
в) 0,5000;
г) 0,1750.
6 Содержание Fe в пробе массой 0,4806 г, если масса прокаленного осадка
Fe2O3 равна 0,4624 г составляет … % (A(Fe) = 56, A(O) = 16) (с точностью до сотых долей).
7 Содержание Al в образце массой 0,5014 г составляет 26,35%. Масса прокаленного осадка Al2O3 равна … г (A(Al) = 27, A(O) = 16).
8 Аналитический множитель F при определении Cr в виде Cr2O3 равен … (A(Cr)
= 56, A(O) = 16).
9 При сливании равных объемов 1  105  растворов хлорида железа гидроксида
натрия
образуется
осадок,
т. к.
ионное
произведение
равно
38
( ПР Fe(OH)3  3,18  10 ) :
а) 6, 25  107 ;
13
б) 6, 25 10 ;
в) 6, 25  103 ;
г) 3,12  105.
10 Навеска BaCl2  2H 2O , взятая для получения осадка BaSO4 массой 0,2000 г,
равна … г (А(Ba) = 137, A(Cr) = 35,5, А(S) = 32, A(O) = 26).
11 Навеска CaCl2, взятая для получения осадка CaCO3 массой 0,1500 г, равна
… г (А(Сa) = 40, A(Cr) = 35,5, А(С) = 12, A(O) = 16).
66
12 Объем 2М раствора аммиака (ρ  0,9820 г/мл), взятого в 1,5-кратном избытке, необходимый для осаждения 0,7000 г Fe(NO3)3, равен … мл.
а) 4,3;
б) 6,5;
в) 8,2;
г) 3,5.
13 Навеска MgCl2  6H2O , взятая для определения в ней хлора осаждением AgNO3 в виде осадка AgCl массой 0,5212 г, равна … г (A(Mg) = 23, A(Ag) = 108,
A(Cl) = 35,5, A(O) = 16, A(H) = 1)
а) 0,3214;
б) 0,2107;
в) 0,4215;
г) 0,3699.
14 Массовую долю
ω
а) ω ;
б) а;
в) F;
г) в.
аF
, где
в
определяемого компонента рассчитывают по формуле
1) массовая доля;
2) масса осажденной формы;
3) масса навески;
4) гравиметрический фактор;
5) масса гравиметрической формы.
15 Объём 1М раствора H2SO4, необходимый для осаждения Ba+2, если навеска
BaCl2  2H 2O составляет 0,2500 г, равен … мл.
а) 2,0;
б) 1,5;
в) 3;
г) 1.
2.6.2 Титриметрия
1 Титриметрия – метод количественного анализа, основанный на … .
а) измерении количества титранта, израсходованного на реакцию с определяемым веществом;
б) измерении объема растворителя, израсходованного на растворение определяемого вещества;
в) измерении объёма растворителя, необходимого для полного растворения
навески определяемого вещества;
г) измерении рН раствора, полученного при растворении навески определяемого вещества в растворителе.
67
2 На графике представлена кривая титрования
а) сильной кислоты сильным основанием;
б) слабой кислоты сильным основанием;
в) сильного основания сильной кислотой;
г) слабого основания сильной кислотой.
3 Титрантом в редоксометрическом титровании является:
а) ЭДТА;
б) AgNO3;
в) CH3COOH;
г) KMnO4.
4 Раствор ЭДТА – титрант:
а) в ацидиметрии;
б) в комплексонометрии;
в) в алкалиметрии;
г) в аргенометрии.
5 Кривая титрования
а) сильного основания сильной кислотой;
б) слабого основания сильной кислотой;
в) сильной кислоты сильным основанием;
г) слабой кислоты сильным основанием.
6 Кислотно-основные индикаторы – это … .
а) дифениламин;
б) эриохром черный Т;
68
в) фенолфталеин;
г) лакмус.
7 При титровании 0,001н раствора ZnSO4 раствором ЭДТА той же концентрации (рН = 9,5) используют индикатор … .
а) эриохром черный Т;
б) дифенилбензидин;
в) метилоранж;
г) фенолфталеин.
8 Фактор эквивалентности тетрабората натрия в реакции Na2B4O7 + 2HCl +
+ 5H2O = 4B(OH)3 + 2NaCl равен … .
а) 1;
б) 1/2;
в) 1/5;
г) 2/5.
9 Факторы эквивалентности ионов CN– и MnO 4– в реакции CN– + 2MnO 4– +
–
+ 2OH– + 2OH– = 2MnO 2–
4 + CNO + H2O равны, соответственно:
а) 1/2 и 1;
б) 1 и 1/2;
в) 1/2 и 1/2;
г) 1 и 1.
10 Содержание NaCl (мг/мл) в растворе, на титрование 30,00 мл которого потребовалось 15,60 мл 0,1000 М раствора AgNO3, равно … (М(NaCl) = 58,44).
а) 4,12;
б) 2,52;
в) 3,04;
г) 3,75.
11 При титровании 0,01 М раствора HCl 0,01 М NaOH использовали фенолфталеин (рТ = 9,0). Погрешность титрования равна … .
а) 0,2;
б) –2;
в) 0,1;
г) –1.
12 Для титрования 0,3636 г глицина H2NCH2COOH в ледяной уксусной кислоте
потребуется … мл 0,1063М раствора HClO4 (M(H2NCH2COOH) = 75).
а) 45,61;
б) 44,28;
в) 46,12;
г) 42,67.
69
13 Нормальность раствора КОН, на титрование 20 мл которого пошло 18,7 мл
раствора HCl (Т HCl = 0,001432г/мл), равна … .
а) 0,03668;
б) 0,03562;
в) 0,01227;
г) 0,04415.
14 В 250 мл раствора хлорида натрия, на титрование 10 мл которого ушло 12,5
мл 0,05 н раствора AgNO3, содержится … г NaCl.
а) 0,8522;
б) 0,5412;
в) 0,8725;
г) 0,6415.
15 Титр Т (HCl/Na2CO3) равен …, если Т (HCl) = 0,03650 г/мл (M(HCl) = 36,5,
M(Na2CO3) = 106).
2.7 Физико-химические методы анализа
2.7.1 Оптические методы анализа
1 Методы, основанные на установлении взаимосвязи между составом анализируемого вещества и его оптическими свойствами, называются … методами.
а) оптическими;
б) электрохимическими;
в) хроматографическими;
г) тепловыми.
2 Соответствие оптического метода и изучаемого состава:
а) колориметрический;
1) способность атомов каждого элемента в определенных условиях испускать волны определенной длины
б) нефелометрический;
2) способность атомов поглощать излучение
определенной длины волны
в) рефрактометрический;
3) способность дисперсий твердых веществ рассеивать часть светового потока
г) эмиссионный.
4) способность молекул различных веществ поразному преломлять свет
3 Молекулярная рефракция рассчитывается:
(n 2  1) 
R 2
 , где
(n  2) d
70
а) n;
б) M;
в) d.
1) диаметр частиц
2) плотность
3) показатель преломления
4) молекулярная масса вещества
4 Согласно закону Бугера – Ламберта – Бера
I  I 0  10 ElC , где
а) I;
б) I0;
в) E;
г) l;
д) C.
1) молярный коэффициент светопоглощения
2) молярная концентрация раствора
3) интенсивность света, прошедшего через раствор
4) толщина слоя раствора
5) интенсивность падающего света
5 Десятичный логарифм отношения интенсивности падающего света к интенсивности света, прошедшего через раствор, называется … .
а) молярным коэффициентом светопоглощения;
б) диэлектрической проницаемостью;
в) оптической плотностью;
г) коэффициентом светорассеяния.
6 Определение концентрации суспензии осуществляют методом … .
а) колориметрии;
б) рефрактометрии;
в) турбидиметрии;
г) нефелометрии.
7 При значении оптической плотности раствора NiSO4 равном 0,6, его концентрация равна … моль/л.
2
а) 1  10 ;
б) 2  102 ;
в) 3  102 ;
г) 1,5  102.
8 В эмиссионном спектральном анализе можно определить металл в сплаве … .
а) качественно;
1) по наличию в спектре полосы
71
б) количественно.
2) по интенсивности полосы
9 Номер рабочего светофильтра в фотоколориметрическом анализе … .
10 Зависимость оптической плотности анализируемого раствора от концентрации … .
2.7.2 Электрохимические методы
1 К электрохимическим методам анализа относятся … .
а) кондуктометрия;
б) титриметрия;
в) кулонометрия;
г) полярография;
д) гравиметрия;
е) потенциометрия;
ж) спектрофотометрия.
2 Соответствие метода и измеряемого параметра:
а) полярография;
1) электродный потенциал
б) кондуктометрия;
2) количество электричества, израсходованного
на электролиз
72
в) кулонометрия;
г) потенциометрия;
3) электропроводность раствора
4) масса осадка, выделившегося на электроде
при электролизе
д) электрогравиметрия. 5) ток поляризации катода
3 В кондуктометрии электропроводность раствора зависит от … .
а) размеров электролитической ячейки;
б) концентрации электролита;
в) природы электролита;
г) объема электролита;
д) размеров и расположения электродов.
4 В формуле α  x 
а) ;
б) x;
в) S;
г) d.
S
d
1) расстояние между электродами
2) толщина электродов
3) удельная электропроводность
4) площадь электродов
5) электропроводность
6) степень электролитической диссоциации
5 Кривая кондуктометрического титрования BaCl2 стандартным раствором
Na2SO4:
6 В потенциометрии индикаторным электродом служит … .
а) ртутный;
б) стеклянный;
в) водородный;
г) хлорсеребряный.
7 Потенциал индикаторного электрода зависит от … .
73
а) рН раствора;
б) концентрации определяемых ионов;
в) температуры;
г) давления.
8 В уравнении Ильковича:
1
2
2
3
1
6
I g  605n д m  t  C
а) Ig;
1) скорость вытекания ртути из капилляра
б) n;
2) концентрация деполяризатора
в) д;
3) число электронов
г) m;
4) время жизни капли
д) t;
5) предельный диффузный ток
е) C.
6) коэффициент диффузии
9 В полярографии качественной характеристикой присутствующего иона металла в растворе является … .
а) высота полягрофической волны;
б) потенциал полуволны;
в) величина предельного тока;
г) число электронов участвующих в восстановлении иона металла.
10 Высота полягрофической волны, характеризующая предельный ток, прямо
пропорциональна … .
а) числу ионов различных металлов в растворе;
б) концентрации ионов металла в растворе;
в) числу электронов, участвующих в восстановлении ионов металла;
г) скорости диффузии ионов металла к поверхности ртутного катода.
11 Для количественных полягрофических определений используют … .
а) метод калибровочной кривой;
б) метод стандарта;
в) метод разбавления;
г) метод добавок.
12 Метод анализа, основанный на измерении количества электричества, затраченного на электродную реакцию, называется … .
а) кондуктометрией;
б) амперометрией;
в) потенциометрией;
г) кулонометрией.
13 В формуле объединенных законов Фарадея:
m
M Q
:
nF
74
а) m;
б) M;
в) Q;
г) n;
д) F.
1) число электронов, участвующих в реакции;
2) масса определяемого вещества;
3) постоянная Фарадея;
4) количество электричества;
5) молярная масса.
14 Масса цинка, выделявшегося на катоде в ходе кулонометрического анализа
при количестве пропущенного электричества 600 Кл, равна … г.
а) 0,1016;
б) 0,4064;
в) 0,2032;
г) 0,0508.
15 Равновесная концентрация равна … моль/л, если потенциал серебряного
электрода в растворе соли серебра составляет 0,434 В относительно СВЭ
0
( ЕAg+ /Ag  0, 799 B ).
7
а) 6,3  10 ;
б) 6,3  103 ;
в) 6,3  109 ;
5
г) 6,3  10 .
16 Для выделения 10 г меди из раствора CuSO4 при силе тока 10 А необходимо
затратить … Кл (выход по току 100 %).
4
а) 1,52  10 ;
б) 3,04  102 ;
в) 1,52  102 ;
г) 3,04  10 .
4
17 Концентрация раствора K2Cr2O7, на титрование 25 мл которого электрогенерированными ионами Fe (II) затрачено 1800 с при силе тока 200 mА, равна …
моль/л.
а) 0,0249;
б) 0,0498;
в) 0,1000;
г) 0,0025.
2.7.3 Хроматография
1 Отношение концентраций вещества в подвижной и неподвижной фазах в
хроматографическом анализе называется … .
а) коэффициентом удержания;
б) коэффициентом ёмкости;
в) коэффициентом распределения;
75
г) фактором разделения.
2 Сумма времени пребывания веществ в подвижной фазе и времени пребывания в неподвижной фазе называется … .
а) временем задержки;
б) временем удерживания;
в) временем разделения;
г) периодом адсорбции.
3 В уравнении:
VR  F  tR , где
а) VR;
1) время удерживания;
б) F;
2) удерживаемый объём;
в) tR.
3) объёмная скорость потока подвижной фазы.
4 В уравнении:
L / tR
R
, где
L / tm
а) R;
1) время пребывания вещества в подвижной фазе;
б) L;
2) длина колонки;
в) tR;
3) коэффициент удерживания;
г) tm.
4) время удерживания.
5 В формуле:
L
H ,
где
N
а) H;
1) высота, эквивалентная теоретической тарелке;
б) L;
2) число теоретических тарелок;
в) N.
3) длина колонки.
6 Соответствие названия и сущности метода количественного анализа в хроматографии
а) метод абсолютной калибровки; 1) введение в анализируемый образец известного количества стандартного соединения и
расчёт по полученной хроматограмме;
б) метод внутренней
2) построение градуировочного графика по
нормализации;
серии стандартных смесей;
в) метод внутреннего стандарта.
3) суммирование площадей пиков всех компонентов смеси на хроматограмме, принимая эту сумму за 100 % и проводя дальнейшие расчёты по коэффициенту чувствительности детектора к этим компонентам.
76
7 При пропускании раствора, содержащего ионы Ag+, Pb2+, Hg+2, через хроматографическую колонку с ионообменником, содержащим ионы I–, получены три
зоны, соответствующие ионам:
а) оранжево-красная;
1) AgI
б) светло-желтая;
2) PbI2
в) тёмно-желтая.
3) HgI2
8 Способы осуществления адсорбционной хроматографии:
а) фронтальная;
б) вытеснительная;
в) удерживающая;
г) элюентная.
9 Коэффициент распределения в распределительной хроматографии зависит от … .
а) размера хроматографической колонки;
б) природы анализируемого вещества;
в) температуры;
г) природы растворителя.
10 Реакция ионного обмена органических катионов:
–
+
–
+2
а) 2[(Al2 O3 )n  AlO2 ]Na + CoCl2 = [(Al2 O3 )n  AlO2 ] Co + 2NaCl;
+
–
+
–
б) 2[(Al2O3 ) n  AlO ]NO3 + KtAn = [(Al 2O3 ) n  AlO ] An + KtNO3 ;

–

–
в) [ R  NH3 ] OH  KtAn = [ R  NH3 ] An + KtOH;
–
+
–
+
г) [R – SO3 ] H + KtAn = [R – SO3 ] Kt + HAn.
77
СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ И ПОНЯТИЙ
Основные теоретические положения аналитической химии
Активность иона – доля ионов вещества, которая проявляет себя в действии.
Аналитическая химия – наука об определении химического состава веществ и, отчасти, их химического строения.
Аналитический сигнал – физическая величина, функционально связанная
с содержанием компонента.
Буферная ёмкость – число моль-эквивалентов сильной кислоты или щёлочи, которые нужно добавить к 1 литру буферного раствора, чтобы изменить
величину pH на единицу.
Буферный раствор – раствор, содержащий протолитическую равновесную систему, способную поддерживать практически постоянное значение pH
при разбавлении небольших количеств кислоты или щёлочи.
Гидролиз солей – протолитический процесс взаимодействия ионов солей
с молекулами воды, в результате которого образуются малодиссоциирующие
молекулы или ионы.
Задачи аналитической химии как области знания: решение общих вопросов анализа (например, развитие его метрологии); разработка аналитических методов; решение конкретных задач анализа (например, создание аналитической химии пестицидов).
Закон действующих масс: скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ.
Ионная сила раствора – величина, которая зависит от концентраций и
зарядов всех ионов, находящихся в растворе, и является мерой электростатического взаимодействия между ними.
Истинные растворы – гомогенные системы с размером частиц на уровне
10–10–10–9 м.
78
Качественный анализ решает вопрос о том, какие компоненты включает
анализируемый объект.
Кислотными буферными системами называются растворы, содержащие
слабую кислоту донор протона) и соль этой кислоты (акцептор протона).
Количественный анализ даёт сведения о количественном содержании
всех или отдельных компонентов.
Коллоидные растворы – гетерогенные системы с размером частиц на
уровне 10–9–10–6 м.
Константа диссоциации электролита – отношение произведения концентраций ионов в растворе слабого электролита к концентрации его недиссоциированной части.
Концентрация раствора – величина, измеряемая количеством растворённого вещества в определённом объёме или масс раствора (иногда растворителя).
Концентрирование – операция (процесс), в результате которой повышается отношение концентрации или количества микрокомпонентов к концентрации или количеству макрокомпонента.
Коэффициент активности иона – показывает ,во сколько раз активность
иона отличается от его истинной концентрации в растворе сильного электролита.
Массовая доля – отношение массы растворённого вещества к массе раствора, умноженное на 100 %.
Метод анализа – достаточно универсальный и теоретически обоснованный способ определения состава безотносительно к определяемому компоненту
и (обычно) к анализируемому объекту.
Метод градуировочного графика: строится график в координатах «аналитический сигнал – содержание определяемого компонента с использованием
образцов сравнения с различным и точно известным содержанием исследуемого компонента», по которому находят искомое содержание компонента по градуировочному графику.
79
Метод контрольного опыта («холостого опыта»): через все стадии химического анализа проводится проба, не содержащая определяемого компонента.
Метод стандартов: измеряют величины аналитических сигналов в образце
сравнения с известным содержанием компонента и в анализируемой пробе.
Методика анализа – подробное описание анализа данного объекта с использованием выбранного метода.
Моляльная концентрация – отношение количества растворённого вещества к массе растворителя.
Молярная концентрация – отношение количества растворённого вещества
к объёму раствора.
Нормальность – число эквивалентов в 1 л раствора.
Основными буферными системами называются растворы, содержащие
слабое основание (акцептор протона) и соль этого основания (донор протона).
Разделение – операция (процесс), в результате которой компоненты, составляющие исходную смесь, отделяются один от другого.
Растворитель – компонент ,агрегатное состояние которого не изменяется
при образовании раствора (другой компонент – растворённое вещество).
Сильные электролиты – электролиты со степенью электролитической
диссоциации α > 0,7.
Слабые электролиты – электролиты со степенью электрической диссоциации α < 0,7.
Степень электролитической диссоциации (α) показывает отношение числа молекул, распавшихся на ионы, к общему числу растворённых молекул.
Титр – масса растворённого вещества (г) в 1 мл раствора.
Физические методы основаны на физических явлениях и процессах (взаимодействие вещества с потоком энергии).
Химические методы базируются на химических (в том числе электрохимических) реакциях.
Химический анализ – совокупность действий, которые имеют своей целью
получение информации о химическом составе объекта.
80
Электролитическая диссоциация – процесс распада вещества на ионы,
происходящий вследствие электростатического взаимодействия его с полярными
молекулами растворителя.
Электролиты – вещества, расплавы и растворы которых содержат подвижные ионы и проводят электрический ток.
Качественный химический анализ
Аммиачно-фосфатная схема – анализа катионов основана на различной
растворимости фосфатов и хлоридов металлов.
Вещественный анализ определяет, в какой форме присутствует интересующий нас компонент в анализируемом объекте и каково содержание этих
форм.
Групповые реактивы избирательно осаждают определённую группу ионов.
Демаскирование – перевод замаскированного вещества в форму, способную вступать в реакции, обычно свойственные ему.
Изотопный анализ – определение изотопного состава образца.
Качественный анализ – вид анализа, который ориентирован на выявление химического состава анализируемого образца: определение наличия тех или
иных катионов и анионов.
Кинетическое маскирование основано на увеличении разницы между
скоростями реакции маскируемого и определяемого веществ с одним и тем же
реагентом.
Кислотно-щелочная схема анализа катионов основана на различной растворимости хлоридов, сульфатов и гидроксидов катионов в минеральных кислотах, гидроксиде натрия и аммиаке.
Маскирование – торможение или полное подавление химической реакции
в присутствии веществ, способных изменить её направление и скорость.
Минимальная концентрация показывает, при какой предельно минимальной концентрации определяемого иона в растворе данная реакция ещё возможна для обнаружения в определённом объёме исследуемого раствора.
81
Молекулярный анализ – обнаружение и определение химических соединений.
Общий реактив позволяет выделить остаток смеси веществ, который подвергают дальнейшему разделению и анализу, используя различия в химических
свойствах.
Открываемый минимум – наименьшая масса определяемого иона, которая может быть обнаружена с помощью данной реакции в наименьшем объёме
исследуемого раствора.
Предельное разбавление – наибольшее разбавление раствора, содержащего 1 г определяемого иона, при котором ещё заметна данная реакция (выпадение осадка, выделение газа, изменение окраски).
Селективные (избирательные) реакции – реакции, в ходе которых имеют место сходные внешние эффекты не для присутствия одного иона, а нескольких ионов.
Сероводородная схема анализа катионов основана на различной растворимости сульфидов, хлоридов, гидроксидов и карбонатов металлов.
Специфической реакцией для определения иона считается реакция, позволяющая обнаружить его в присутствии других ионов.
Структурно-групповой анализ – определение функциональных групп органических соединений – карбоксильной, гидроксильной, аминной и др.
Термодинамическое маскирование – вид маскирования, при котором создают условия, когда условная константа реакции понижается до такой степени,
что реакция идёт незначительно.
Фазовый анализ – анализ включений в неоднородном объекте, например
в минералах.
Чувствительность реакции характеризуется минимальной концентрацией, открываемым минимумом и пределом разбавления.
Элементный анализ – определение элементного состава образца.
82
Количественный химический анализ
Активная кислотность – концентрация свободных катионов H+, имеющихся в растворе при данных условиях.
Алкалиметрия – метод кислотно-основного титрования, если стандартным раствором является раствор щёлочи.
Амфолиты – молекулы или ионы, способные как отдавать, так и присоединять протон, а следовательно, вступать в реакции, характерные как для кислот, так и для оснований.
Ауксохромы – группировки в соединениях, влияющие на окраску индикаторов.
Ацидиметрия – метод кислотно-основного титрования, если стандартным
раствором является раствор кислоты.
Водородный показатель – количественная характеристика кислотности
среды, равная отрицательному десятичному логарифму концентрации свободных ионов водорода в растворе: pH = –lg[H+].
Восстановитель – вещество, в состав которого входят атомы, отдающие
электроны, т. е. восстановитель – донор электронов.
Восстановление – процесс присоединения электронов атомом вещества,
сопровождающийся понижением степени его окисления.
Гидроксильный показатель – количественная характеристика кислотности среды, равная отрицательному десятичному логарифму концентрации свободных гироксид-ионов в растворе: pOH = –lg[OH–].
Гравиметрический анализ заключается в выделении вещества в чистом
виде и его взвешивании.
Закон эквивалентов: массы (объёмы) реагирующих веществ пропорциональны их эквивалентным массам (объёмам).
Индикаторная ошибка титрования – погрешность определения количества вещества методом титрования.
83
Ионное произведение воды К H 2 O – величина постоянная (при данной
температуре) для воды и любых водных растворов, равная произведению концентрации ионов водорода [H+] и гидроксид-ионов [OH–]. При 22 °С К H 2 O =
= [H+][OH–] = 1,82 ∙ 10–16 · 55,56 = 1,0 · 10–14.
Кислота – молекула или ион, способные отдавать катион водорода (протон).
Кислотно-основное титрование – метод титрования, в основе которого
лежит один из видов протолитического взаимодействия (реакции нейтрализации).
Кислотность основания определяется числом гидроксогрупп, которые
заменяются при реакции с кислотой.
Количественный химический анализ представляет собой измерение количества химических элементов или их соединений в исследуемом образце.
Комплексные соединения – устойчивые химические соединения сложного состава, в которых обязательно имеется хотя бы одна связь, возникшая по донорно-акцепторному механизму.
Комплексонометрическое титрование основано на реакции образования
прочных комплексных соединений ионов металлов с рядом комплексообразующих органических реактивов, называемых комплексонами.
Металлоиндикатором называют индикатор, изменяющий окраску в зависимости от концентрации иона металла.
Метод отдельных навесок заключается в том, что n навесок вещества,
взятых на аналитических весах, растворяют в небольших объёмах растворителя
и проводят титрование в каждом растворе.
Метод пипетирования заключается в титровании равных порций раствора, отбираемых пипеткой из мерной колбы определённого объёма, в которой
растворена навеска анализируемого вещества.
Область перехода – интервал значений pH, в пределах которой индикатор
изменяет свою окраску.
84
Обратное титрование – добавляют к определяемому веществу заведомый
избыток титранта, доводят реакцию до конца, а затем находят количество непрореагировавшего титранта титрованием его другим реагентом с известной концентрацией.
Общая кислотность – концентрация всех катионов Н+ (свободных и связанных), имеющихся в растворе.
Окисление – процесс отдачи электронов атомом вещества, сопровождающийся повышением степени его окисления.
Окислитель – вещество, в состав которого входят атомы, присоединяющие электроны, т. е. окислитель – акцептор электронов.
Окислительно-восстановительное титрование – метод титрования, в
основе которого лежат окислительно-восстановительные реакции.
Окислительно-восстановительные реакции – химические реакции, протекающие с изменением степени окисления атомов вследствие перераспределения электронов между ними.
Осадительное титрование – применение в титриметрическом анализе
титрантов, образующих осадки с определяемыми веществами.
Основание – молекула или ион, способные присоединять катион водорода
(протон).
Основность кислоты определяется числом протонов водорода, которое
отдаёт молекула кислоты при реакции с основанием.
Первичный стандартный раствор готовят растворением точного количества чистого химического вещества известного стехиометрического состава в
определённом объёме растворителя.
Произведение растворимости – константа равновесия между твёрдой фазой электролита и его ионами в растворе.
Протолитическое, или кислотно-основное, равновесие устанавливается в
результате конкуренции за протон (Н+) между основаниями взаимодействующих
сопряжённых кислотно-основных пар.
85
Прямое титрование – титрант непосредственно добавляется к титруемому веществу.
Реакции нейтрализации – протолитическое взаимодействие кислоты и
основания, в результате которого образуется соль и вода.
Сопряжённая кислота – частица, стремящаяся отдать протон, образовавшаяся в результате присоединения протона основанием.
Сопряжённое основание – частица, стремящаяся принять протон, образовавшаяся в результате потери протона кислотой.
Сопряжённую окислительно-восстановительную пару составляет совокупность окислителя (восстановителя) с продуктом его превращения, а её взаимопревращение является полуреакцией восстановления (окисления).
Сопряженные кислотно-основные пары – совокупность кислоты и её
сопряжённого основания или основания и его сопряжённой кислоты.
Стандартный восстановительный потенциал – количественная характеристика окислительно-восстановительных свойств данной сопряжённой окислительно-восстановительной пары при стандартных условиях.
Стандартный раствор – титрант с известной концентрацией.
Титриметрический анализ – совокупность объёмных методов количественного анализа, основанных на определении содержания вещества в растворе
неизвестной концентрации с помощью измеренного количества другого раствора, концентрация которого точно известна.
Фиксанал (стандарт-титр) – запаянная ампула, в которую помещено точно
0,1 моля вещества, которое при растворении в 1 л воды даёт 0,1 Н раствор.
Хелаты – устойчивые комплексы металлов с полидентными лигандами, в
которых центральный атом является компонентом циклической структуры.
Эквивалентной массой называется масса 1 эквивалента вещества
(г/моль).
Эквивалентный объём – объём, занимаемый при данных условиях 1 эквивалентом газообразного вещества.
86
Эквивалентом вещества называется такое количество вещества (моль),
которое соединяется с 1 молем атомов водорода или заменяют то же количество
атомов водорода в химических реакциях.
Физико-химические методы анализа
Адсорбционная хроматография основана на различии в адсорбируемости
веществ твёрдым сорбентом.
Адсорбционно-комплексообразовательная хроматография основана на
образовании координационных соединений разной устойчивости в фазе или на
поверхности сорбента.
Аффинная хроматография основана на специфических взаимодействиях,
характерных для некоторых биологических и биохимических процессов.
Воспроизводимость – параметр, на который влияют общие причины
(например, точность взвешивания) и стабильность работы аппаратуры.
Дифференциальные методы термометрии основаны на измерении разности температур.
Ионообменная хроматография основана на разной способности веществ
к ионному обмену.
Калориметрия (энтальпиметрия) – измерение температуры химических
реакций.
Колоночная хроматография – метод хроматографии, когда разделение
проводится в специальных колонках.
Кондуктометрическое титрование – метод кондуктометрии, при котором
в ячейку с электродами помещают анализируемый раствор, ячейку помещают на
магнитную мешалку и титруют.
Кондуктометрия использует измерение электрической проводимости растворов.
Осадочная хроматография основана на образовании отличающихся по
растворимости осадков разделяемых веществ с сорбентом.
87
Плоскостная хроматография – метод хроматографии, когда разделение
проводится на специальной бумаге (бумажная хроматография) или в тонком слое
сорбента (тонкослойная хроматография).
Потенциометрический метод анализа основан на измерении электродвижущей силы (ЭДС) обратимых гальванических элементов.
Правильность – адекватность отражения измеряемого свойства состава.
Прямая кондуктометрия – определение концентрации раствора по калибровочному графику.
Прямая потенциометрия (ионометрия) – непосредственное измерение
равновесного потенциал активности ионов в растворе.
Распределительная хроматография основана на различии в растворимости разделяемых веществ в неподвижной фазе (газожидкостная хроматография)
или на различии в растворимости веществ в подвижной и неподвижной жидких
фазах.
Селективность – высокая избирательность.
Спектроскопические методы анализа – физические методы, основанные
на взаимодействии электромагнитного излучения с веществом.
Физико-химические (инструментальные) методы анализа – методы,
использующие измерительную аппаратуру.
Хроматограмма – графическое изображение (часто получаемое с помощью самописца) распределения веществ в элюате.
Хроматография – физико-химический метод разделения веществ, основанный на распределении компонентов между двумя фазами – неподвижной и
подвижной.
Чувствительность определяется интенсивностью измеряемого физического свойства и чувствительностью детекторов сигнала в аппаратуре.
Эксклюзионная хроматография основана на различии в размерах и формах молекул разделяемых веществ.
88
Электрохимические методы анализа основаны на использовании ионообменных или электронообменных процессов, протекающих на поверхности
электрода или в приэлектродном пространстве.
Элюат – подвижная фаза, выходящая из колонки и содержащая разделённые компоненты в методе хроматографии.
Элюент – подвижная фаза, вводимая в слой неподвижной фазы в методе
хроматографии.
89
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1 Основы аналитической химии. Практическое руководство : учеб. пособие
для вузов / В.И. Фадеева, Т.Н. Шелехова, В.М. Иванов [и др.] ; под ред. Ю.А. Золотова. – М. : Высшая школа, 2001. – 463 с.
2 Основы аналитической химии : учебник для вузов : В 2 кн. Кн. 1. Общие
вопросы. Методы разделения / под ред. Ю.А. Золотова. – 2-е изд., перераб. и доп.
– М. : Высшая школа, 2000. – 351 с.
3 Основы аналитической химии : учебник для вузов : В 2 кн. Кн. 2. Методы
химического анализа / под ред. Ю.А. Золотова. – 2-е изд., перераб. и доп. – М. :
Высшая школа, 2000. – 494 с.
4 Васильев, В.П. Аналитическая химия : учебник для вузов : В 2 кн. Кн. 1.
Титриметрические и гравиметрические методы анализа / В.П. Васильев. – 4-е
изд. – М. : Дрофа, 2004. – 368 с.
5 Васильев, В.П. Аналитическая химия : учебник для вузов : В 2 кн. Кн. 2.
Физико-химические методы анализа / В.П. Васильев. – 4-е изд. – М. : Дрофа,
2004. – 384 с.
6 Васильев, В.П. Аналитическая химия : учебник для студ. вузов, обучающихся по химико-технологич. спец. : В 2 кн. Кн. 2. Физико-химические методы анализа / В.П. Васильев. –– 6-е изд. – М. : Дрофа, 2007. – 383 с.
7 Васильев, В.П. Аналитическая химия. Сборник вопросов, упражнений,
задач : пособие для вузов / В.П. Васильев. – 3-е изд. – М. : Дрофа, 2004. – 318 с.
8 Харитонов, Ю.Я. Аналитическая химия : В 2 кн. Кн. 1. Общие теоретические основы. Качественный анализ / Ю.Я. Харитонов. – 3-е изд. – М. : Высшая
школа, 2005. – 615 с.
9 Харитонов, Ю.Я. Аналитическая химия : В 2 кн. Кн. 2. Количественный
анализ. Физико-химические (инструментальные) методы анализа / Ю.Я. Харитонов. – 3-е изд., испр. – М. : Высшая школа, 2005. – 559 с.
10 Цитович, И.К. Курс аналитической химии : учебник / И.К. Цитович. –
8-е изд. – СПб. : Лань, 2004. – 496 с.
90
СОДЕРЖАНИЕ
Введение ......................................................................................................................... 3
Раздел I. Теоретические основы аналитической химии ........................................... 4
Демо-тест 1 .......................................................................................................... 5
Демо-тест 2 .......................................................................................................... 7
Демо-тест 3........................................................................................................... 9
Демо-тест 4 ........................................................................................................ 11
Демо-тест 5 ........................................................................................................ 12
Демо-тест 6 ........................................................................................................ 14
Демо-тест 7 ........................................................................................................ 17
Демо-тест 8 ........................................................................................................ 29
Демо-тест 9 ........................................................................................................ 29
Демо-тест 10 ...................................................................................................... 30
Демо-тест 11 ...................................................................................................... 32
Демо-тест 12 ...................................................................................................... 33
Раздел II. Репетиционные тесты ................................................................................ 38
2.1 Аналитические свойства веществ ............................................................. 38
2.2 Аналитические реакции ............................................................................. 41
2.3 Виды анализа ............................................................................................... 50
2.4 Методы разделения и концентрирования веществ ................................. 52
2.5 Качественный анализ ................................................................................. 57
2.6 Количественный анализ ............................................................................. 65
2.7 Физико-химические методы анализа ....................................................... 70
Словарь терминов и понятий ..................................................................................... 78
Библиографический список ....................................................................................... 90
91
Учебное издание
Воляник Светлана Алексеевна
Савенкова Мария Андреевна
Мигаль Юрий Фёдорович
РЕПЕТИЦИОННЫЕ ТЕСТЫ
ПО АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ
И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИМ
МЕТОДАМ АНАЛИЗА
Учебное пособие
Редактор Т.И. Исаева
Техническое редактирование и корректура Т.И. Исаевой
Подписано в печать 13.07.2011. Формат 60×84/16.
Бумага газетная. Ризография. Усл. печ. л. 5,3.
Уч.-изд. л. 5,06. Тираж
экз. Изд. № 121. Заказ №
.
Ростовский государственный университет путей сообщения.
Ризография ФГБОУ ВПО РГУПС.
__________________________________________________________________
Адрес университета: 344038, г. Ростов н/Д, пл. им. Ростовского Стрелкового
Полка Народного Ополчения, 2.
92