分析化学选做作业--答案(中南大学)(共10页).doc
精选优质文档-倾情为你奉上课程名称学习中心： 专 业： 分析化学 学 号： 姓 名： 习题答案：一： 名词解释： 1.滴定分析法：将一种已知准确浓度的试剂溶液（即标准溶液）由滴定管滴加到被测物质的溶液中，直到两者按照一定的化学方程式所表示的计量关系完全反应为 止，然后根据滴定反应的化学计量关系，标定溶液的浓度和体积用量，计算出被测组分的含量，这种定量分析的方法称为滴定分析法。 2.滴定：在用滴定分析法进行定量分析时，先将被测定物质的溶液置于一定的容器中（通常为锥形瓶），在适宜的条件，再另一种标准溶液通过滴定管逐滴地加到容器里，直到两者完全反应为止。这样的操作过程称为滴定。 3.标准溶液（滴定剂）：已知准确浓度的试剂溶液。 4.标定：将不具备基准物质条件的这类物质配制成近似于所需浓度的溶液，然后利用该物质与某基准物质或另一种标准之间的反应来确定其准确浓度，这一操作过程称为标定。 5.化学计量点：当滴入的标准溶液与被测定的物质按照一定的化学计量关系完全反为止，称反应达到了化学计量点。 6.滴定终点：滴定进行至指示剂的颜色发生突变时而终，此时称为滴定终点。 7.滴定误差：滴定终点与化学计量点往往并不相同，由此引起测定结果的误差称为终点误差，又称滴定误差。 8.指示剂：为了便于观察滴定终点而加入的化学试剂。 9.分布系数：某达到平衡的体系中，某一组分的一种型体的平衡浓度占总浓度的分数。 10.基准物质：能用于直接配制标准溶液的化学试剂称为基准物质。二、简答题： 1.用强碱滴定酸的滴定曲线中，其滴定突跃范围大少的影响因素有哪些？答：用强碱滴定弱酸的滴定曲线中，其突跃范围大小的影响因素有两个，一个是酸的起始浓度，起始浓度越大，突跃范围越大；另一个是与酸的强度有关，即其Ka越小，突跃范围越小。在一般情况下，只有当CKa10-8时，才能有较明显的突跃范围以便选择指示剂进行滴定分析。2.络合反应中，加入缓冲溶液对条件稳定常数的影响结果？答：EDTA作为络合剂，反应进行时，酸度提高，加入缓冲溶液可以控制溶液的酸度，条件稳定常数不会减小，反应完全。同时，有些缓冲溶液会和金属离子络合，络合效应系数增大，条件稳定常数减小。3.对于标定高锰酸钾浓度的反应，在不添加任何催化剂的情况下，反应进行的快慢程度如何，并解释原因？ 答：开始时的反应速度比较慢，随着滴定剂的不断加入，引起生成物Mn2+（催化剂）的浓度逐渐增多，反应速度逐渐加快，随后由于反应物的浓度愈来愈低，反应速度又逐渐降低4.配制Na2S2O3溶液时，要用新煮沸的冷蒸馏水并在溶液中加入少量Na2CO3，其作用是什么？答：新煮沸是为除去蒸馏水中溶解的空气中的CO2和杀死细菌，因为H2CO3可促使Na2S2O3分解；Na2S2O3+H2CO3=NaHCO3+NaHSO3+S；加NaCO3和H2CO3生成NaHCO3，使溶液呈现弱碱性，以抑制细菌生长，从而使Na2S2O3分解受到抑制。5.什么叫沉淀滴定法？沉淀滴定法所用的沉淀反应必须具备哪些条件？答：沉淀滴定法是以沉淀反应为基础的一种滴定分析方法。6.影响沉淀溶解度的主要因素？ 答：同离子效应、盐效应、酸效应、络合效应。三、论述题： 1.试比较酸碱滴定、络合滴定和氧化还原滴定的滴定曲线，说明它们共性和特性。答：酸碱滴定、配位滴定和氧化还原滴定的滴定曲线共性是：1）在滴定剂不足0.1%和过量0.1%时，三种滴定曲线均能形成突跃；2）均是利用滴定曲线的突跃，提供选择指示剂的依据。其特性是：酸碱滴定曲线是溶液的pH值为纵坐标，配位滴定的滴定曲线以pM为纵坐标，而氧化还原滴定曲线是以E值为纵坐标，其横坐标均是加入2.简述沉淀的形成过程，形成沉淀的类型与哪些因素有关？答：在难溶化合物的过饱和溶液中，构晶离子互相碰撞而形成晶核，其他构晶离子向晶核扩散并吸附于晶核（异相成核则为外来杂质微粒）之上，便逐渐成长为晶体。形成沉淀的类型大体可分为三类：晶体沉淀、凝乳状沉淀和无定形沉淀。若溶液的相对过饱和度小时，沉淀速度很慢，沉淀主要是异相成核过程，从而可得到较大的 沉淀颗粒，即晶体沉淀。若溶液的相对过饱和度大时，沉淀速度快，沉淀是异相成核与均相成核同时进行，从而可得到较小的沉淀颗粒，即凝乳状沉淀或无定形沉 淀。3.什么是法扬司法？简述法扬司法的原理，并指出使用此法的条件。什么是佛尔哈德法？以直接滴定法为例简述佛尔哈德法的原理。答：用铁铵矾做指示剂的银量法称为佛尔哈德法。直接滴定法中，在含有Ag+的酸性溶液中，以作铁铵矾作指示剂，用NH4SCN(或KSCN,NaSCN)标准溶液滴定，溶液中首先析出AgSCN沉淀。当Ag+定量沉淀后，过量的SCN-与Fe3+生成红色络合物，即为终点。滴定反应和指示剂的反应分别为 Ag+ SCN- = Ag SCN （白色） Ksp=1.0×10-12 Fe3+ SCN-= Fe SCN (红色) K=1384.用强碱滴定酸的滴定曲线中，其滴定突跃范围大少的影响因素有哪些？答：用强碱滴定弱酸的滴定曲线中，其突跃范围大小的影响因素有两个，一个是酸的起始浓度，起始浓度越大，突跃范围越大；另一个是与酸的强度有关，即其Ka越小，突跃范围越小。在一般情况下，只有当CKa10-8时，才能有较明显的突跃范围以便选择指示剂进行滴定分析。四： 分析题：1. 在Al3+、Zn2+、Mg2+共存的酸性溶液中欲测定Mg2+,试拟出分析方案。分析方案一：（1） 酸性介质中加入三乙醇胺，加NH3-NH4Cl调pH = 10，掩蔽Al3+；（1） 碱性介质中加入KCN,掩蔽Zn2+；（2） 以铬黑T为指示剂,由EDTA滴定至紫红蓝。消耗EDTA体积为V. 分析方案二：（1） 取一定体积的待测液， 用六次甲基四胺调pH =55.5, 加入NaF掩蔽Al3+, 以二甲酚橙为指示剂，EDTA滴至紫红亮黄，消耗体积V1.( Zn + Y ZnY )（2） 另取一定体积的待测液，用NH3-NH4Cl调pH =10, 加NaF掩蔽Al3+, 以铬黑T为指示剂，EDTA滴至紫红蓝，消耗体积V2.（ Zn + Y ZnY, Mg + Y MgY ） 2. 以2.0×10-2 mol.L-1 EDTA 滴定25.00 ml同浓度的Cd2+溶液，在加入24.95 ml至25.05 ml EDTA时，pM值改变了3.6个单位，问滴定是在什么酸度下进行？（ lgK = 16.5 ）解法一：化学计量点前：Cd2+ = ×2.0×10-2 = 2.0×10-5 pM = 4.70化学计量点后：Y = ×2.0×10-2 = 2.0×10-5 pM = 4.70 + 3.6 = 8.3 , MY 1.0×10-2 KMY= = = 1011.0 lgaY(H) = lgKMY-lgKMY= 16.5-11.0 = 5.5 , 查表得 pH = 5.6解法二：Et =(24.95-25.00)/25.00 = -0.002 = -0.2% Et =(25.05-25.00)/25.00 = +0.002 = +0.2% DpM = pMep - pMsp =3.6/2 =1.8 Et = = = = 1011.0 lgaY(H) = lgKMY - lgKMY= 16.5 - 11.0 = 5.5 , 查表得 pH = 5.6解法三：化学计量点前：Cd2+ = ×2.0×10-2 = 2.0×10-5 pM =4.70 化学计量点时： pMsp = 4.70 + 3.6/2 = 6.5 据pMsp=( lgKMY+ pCsp )/2 ， 得lgKMY= 2pMsp - pCsp = 2×6.5 - 2.0 = 11.0 lgaY(H) = lgKMY-lgKMY= 16.5 - 11.0 = 5.5 , 查表得 pH = 5.63用HCl中和Na2CO3溶液至pH = 10.05和pH = 6.00时，溶液中各有哪些型体？其主要组分是什么？当中和至pH < 4.0时，主要组分是什么？答： H2CO3的pKa1 = 6.38 pKa2 = 10.25 pH d(H2CO3) d(HCO3-) d(CO32-) 主要型体 6.00 0.706 0.294 2×10-5 H2CO3 + HCO3- 10.50 3×10-5 0.360 0.640 HCO3- + CO32- 4.00 0.996 4.2×10-3 2×10-9 H2CO34有一混合酸液，可能为HCl、H3PO4或H2PO4-，或为其混合物，今用NaOH溶液滴定，以甲基橙为指试剂，消耗NaOH体积为V1；继续加入酚酞指示剂，再用NaOH溶液滴定，又消耗NaOH体积为V2 。在下列情况时，溶液各有哪些物质组成：（1） V1 > 0 , V2 = 0 ； （2） V1 = 0 , V2 > 0 ； （3） V1 = V2 ；（4） V1 > V2 , V2 > 0 ； （5） V1 < V2 , V1 > 0 。 解： H3PO4 (甲基橙) H2PO4- （酚酞）HPO42- （V1 = V2）HCl (甲基橙) NaCl （酚酞）NaCl答：(1) HCl (2) H2PO4- (3) H3PO4 (4) HCl + H3PO4 (5) H3PO4 + H2PO4-五： 计算题1用2.0×10-2 mol.L-1 EDTA 滴定2.0×10-2 mol.L-1的Pb2+和0.20 mol.L-1 Mg2+混合液中的Pb2+,以二甲酚橙为指示剂，求：( lgK = 18.0，lgK = 8.7 )（1）能否准确滴定Pb2+?（2）滴定的适宜酸度范围？（3）最佳酸度?（4）若在pH = 4.30进行滴定，终点误差为多少？终点时，Mg2+被滴定的百分数是多少？解：（1） = - + = 18.0 - 8.7 - 1.0 = 8.3 > 6 ， 能准确滴定。 （2） = 1 + = 1 + (0.20/2)×108.7 = 107.7分步滴定在达到最大时，允许的最大酸效应系数 = lg = 7.7 查表得：pH低 = 4.5pH高限为金属离子不能发生水解的最高pH值， 滴定开始前= 2.0×10-2（mol.L-1）OH- = = = 9.99×10-8pH高 = 7.0适宜酸度范围：pH = 4.57.0（1） 适宜的酸度范围内， 和为定值。最佳酸度由指示剂决定。 = - = 18.0 - 7.7 = 10.3 = ( + )/2 = (10.3+2.0)/2 = 6.2为使终点误差最小 = 查指示剂（二甲酚橙）的- pH 表，得pH佳 = 4.5（2） 查表得 pH = 4.3时： = 5.6, lg= 8.0 = + - 1 = 108.0 + 107.7 - 1 = 108.2 = - lg = 18.0 - 8.2 = 9.8 = ( + )/2 = (9.8 + 2.0)/2 = 5.9= - = 5.6 - 5.9 = -0.3Et = = = -1.9×10-4 = -0.02%（5） = = 10-14.4(mol.L-1) = = 10-5.7 =0.0002%2. 2某溶液含有0.10 mol.L-1 HCl与0.050 mol.L-1 NH4Cl 。若用0.10 mol.L-1 NaOH进行滴定至pH = 7.00 , 问：（1） 化学计量点的pH = ? , 终点误差为多少？（2） NH4Cl被滴定的百分数有多大？（3） 若用酸碱滴定法滴定各自的含量，应如何进行？ 解：（1） 化学计量点时：体系为NH4Cl, pKa = 14.00-4.75 = 9.25 CSP·Ka = 0.025×10-9.25 > 20KW , CSP/Ka = 0.025/10-9.25 > 500 H+sp = = 3.75×10-6, pHsp = 5.43 pHep = 7.00, 终点在化学计量点之后，体系为NH4Cl+NaOH(或NH4+NH3) PBE：H+ =OH-CNaOH+NH3, 过量的NaOH：CNaOH = OH-H+NH3 pH = 7.00 H+ = OH- CNaOH = NH3 = CNH3·dNH3 Et = = = = 2.8×10-3 0.3%（2）= = = 5.59×10-3 = 0.56%（3） 测HCl 因为NH4+ pKa=9.25,所以可在NH4+存在下以NaOH滴定HCl.指示剂选用甲基红。 cHCl=(c·V1)NaOH/V样 测NH4Cl在上述滴至终点的溶液中加入甲醛，发生如下反应：NH4+ + 6HCHO = (CH2)6N4H+ + 3H+ + 6H2O终点产物：(CH2)6N4 , OH- = =3.7×10-6 , pH = 8.57，选用酚酞作指示剂。 NH4Cl = (c·V2)NaOH/V样3. 用蒸馏法测定N的含量时，已知生成2 mmol的NH3，被60 mL 2%( W/V) H3BO3溶液所吸收，试求：（3） 吸收后溶液的pH = ?（4） 若用0.05 mol.L-1 HCl进行滴定，pHep = ? 该选用何种指示剂？解：（1）解法一：吸收后溶液组成为H3BO3+NH3, 属于“弱酸+弱碱”体系，可按两性物质的H+计算式计算。 = 0.32(mol.L-1)= 0.033(mol.L-1) PBE：H+ + NH4+ = H2BO3- + OH- = 10-9.24×0.32 >20KW , = 0.033/10-9.25 >20可忽略分子中的KW 和分母中的1， （H3BO3=cH3BO3·dH3BO3, NH3=cNH3·dNH3 ） 解二次方程得：pH = 8.25解法二：吸收后溶液组成为：NH4H2BO3(Cb)+H3BO3(Ca) ( 属于缓冲体系 ) Cb = 0.033(mol.L-1), Ca = 0.32 - 0.033 = 0.287(mol.L-1) 以H2BO3- 和NH4+ 为零水准, PBE: H+H3BO3- Ca = NH3+OH- 以H3BO3 和NH4+ 为零水准, PBE: H+ = H2BO3- Cb + NH3+OH- H3BO3 = Ca - H+ + OH- + NH3 H2BO3- = Cb + H+ - OH- + NH3 = Ca ,Cb >> H+,OH- 将 H3BO3=CH3BO3·dH3BO3, NH3=CNH3·dNH3 代入上式，解二次方程得： pH = 8.25( 若忽略NH3的影响, pH = 8.30 )（2）HCl滴定至化学计量点时生成NH4Cl+H3BO3 ( “弱酸+弱酸” 体系)VHCl = CNH3·VNH3/CHCl = 0.33×60/0.05 = 40(mL)Vsp = VHCl + VNH3 = 100(mL)CNH4+ = 2(mmol)/100(mL) = 0.020(moL.L-1)CH3BO3 = 0.32×60/100 = 0.19(mol.L-1)PBE：H+=OH-+NH3+H2BO3- (酸性溶液OH-可忽略) = （分母中的和可忽略） = = 1.1×10-5 pH = 4.96 ， 可选甲基红作指示剂专心-专注-专业
