仪器分析原理(何金兰版)习题与解答(2)(6)

2020-04-03 11:32

C6H5OH + 3Br2 → Br3C6H2OH↓ + 3HBr

已知:t=8min20s=500s,i=15.0mA=0.015A ∴ Q=it=500×0.15(C)

m?M0.015?500?94.11Q??0.012g/100ml?0.12g/LnF6?96500注意:这里电子转移数n=6!电流用安培(A),时间用秒(S),电量用库仑(C)

26 用库仑滴定测定某有机酸的摩尔质量,溶解0.0231g纯净试样于乙醇-水混合溶剂中,

以电解产生的OH进行滴定,通过恒定电流0.0472A,经过402秒到达终点。计算有机酸的摩尔质量。

解:消耗电量 Q=it=0.0472×402

被测物质是酸时,电极反应为:2H2O+2e→2OH-+H2 , 这里n=2, 产生的OH-的摩尔数=m/M= Q/2F

∴有机酸的摩尔质量=质量/摩尔数

=(0.0231×96485 × 2 )/ (0.0472×402) =234.94(g/mol)

27 极谱分析和伏安分析法是特殊情况下的电解法。请简述其特点。

答:伏安法是一种特殊的电解方法,极谱法是伏安法的特例。由工作电极、参比电极和试

液组成电解池,根据电解过程中的电极电位~电流曲线进行分析。它使用的工作电极表面很小,试液中分析物的浓度也很小,电解过程造成较明显的浓差极化,使工作电极成为极化电极。电极表面可以周期性更新。伏安法可以使用表面积固定的悬汞、石墨、铂等工作电极。参比电极采用面积比较大、不易极化的电极。

28 名词解释:

极谱极限电流,扩散电流,迁移电流,残余电流,充电电流,极谱极大,氧波。 答:极谱极限电流:当电解池电流的大小仅决定于溶液离子浓度C,不随电位增加而增加

时,其电流到达最大值,此时电流称为极限扩散电流。

扩散电流:由扩散力决定的扩散电流,其大小与该离子在电极附近的浓度梯度成正比。

迁移电流:由电场力决定的迁移电流,其大小决定该电极附近的浓度梯度成正比。 残余电流:当外加电压未达到被测离子的分解电压之前,就有微小的电流通过电解池,

这种电流称为残余电流。

充电电流:在滴汞电极随着汞滴周期性的生长和滴落,电容在形成的过程中充电,汞

滴下落将电荷带走。于是有一定量的电流通过,形成了连续不断的残余电流,这种电流又叫充电电流。

极谱极大:在进行极谱分析测定时,当外加电压使滴汞电极电位到达被测离子的析出

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电位之后,极谱电流随外加电压增高而迅速上升到极大值,随后才回到扩散电流的正常值。极谱波上出现这种比扩散电流大得多的畸峰,称为极谱极大,它的存在影响扩散电流和半波电位的准确测量。

氧波:在室温下,空气中的氧在水溶液中的溶解度约为10–4mol · L1。溶解在溶液中

的氧能在滴汞电极上还原产生氧波。

29 尤考维奇方程的数学表达式是什么?指出各符号的意义。 答:见p337。

30 简述极谱波方程及方程中?1/2的意义,?1/2有什么特点?有什么用途? 答:综合极谱波方程为???1/2?RT(id)c?icln,式中?12是一特定的值,称为金属离nFi?(id)a子极谱波的半波电位。对于一个特定的体系,在一定实验条件下,它只取决于金属离子的

性质,而与其浓度无关,可以用作极谱定性分析的依据。

31 如何运用金属配合物可逆极谱波方程求配合物的配位数和解离常数? 答;

32 在0.10mol/LKCl溶液中,Pb2+离子的浓度为2.0x10-3mol/L,极谱分析得到Pb2+的扩

散电流为20μA,所用毛细管的m2/3·t1/6为250mg2/3·s1/6。极谱分析的电极反应为Pb2+ + 2e→Pb。计算Pb2+离子在此溶液中的扩散系数。 解:用公式 id = 607nD1/2m2/3 · t1/6C

∴D?(33

202?92

)?1.0?10(cm/s)。 ?33607?2?250?2.0?10?10在溶液样品中测定Pb的极谱波,在m=2.50mg·s-1和t=3.40s条件下,所测定的扩散电流为6.7μA,调整毛细管的高度使t=4.00s,相应的m=2.60m·s-1。求新条件下Pb的扩散电流为多少? 解:用公式 id = 607nD1/2m2/3 · t1/6C 因为浓度不变

id,1 /id,2= (607nD1/2m2/3 · t1/6C)1/(607nD1/2m2/3 · t1/6C)2

∴ id =(2.6/2.5)2/3(4/3.4)1/6×6.7×10-6

=(1.04)2/3×(1.176)1/6×6.7×10-6=7.1μA

34 Pb(Ⅱ)在3mol·L-1盐酸溶液中还原,所产生极谱波的半波电位为-0.46V,在滴来电

极电位为-0.70V时(已完全浓差极化)测得下列各溶液的电流值为:

溶液 电流/?A (1) 6mol·L-1HCl25.00ml,稀至50.00ml 0.15 (2) 6mol·L-1HCl25.00ml,加试液10.00ml,稀至50.00ml 1.23 (3) 6mol·L-1HCl25.00ml,加1×10-3mol·L-1Pb2+标准溶液

5.00ml,稀至50.00ml 0.94 计算试液中的铅含量(mg/ml),在本实验中能采用哪些方法除氧?

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解:50ml的空白~0.15?A, 10Cx ~1.23?A 5×10-3mol/L~0.94?A

∴Cx =(1.23-0.15)/(0.94-0.15)×5×10-3mol/L

=6.84×10-3mol/L=0.142 mg/ml。

35 在0.10mol/LNaClO4溶液中,Zn的半波电位φ1/2为0.998v(vs.SCE),当加入乙二胺使其浓度为0.04mol/L后,φ1/2为-1.309v,在0.10mol/LNaClO4和1.96mol/LNaClO4的乙二胺溶液中Zn的半波电位φ1/2为-1.45v。问Zn与乙二胺配合物的化学式和其解离常数为多少? 解:这里已知n=2,和两不同体系(配体浓度不同)下的半波电位,

求配位数p和解离常数Kd,可以列出联立方程:

0.0590.059lgK?plg0.0422

0.0590.059?1.45?0.998?lgK?plg1.9622?1.309?0.998?解之:p=2.78≈3,lgK=-82.39 ∴Kd=4.0×10-83

2?稳定常数K稳= 0.25×1083 配合物的化学式 Zn(en)3

36 极谱催化波有哪几种类型,简述各类催化电极反应过程。

答:与电极反应平行进行的化学反应,通常能显著地提高极谱电流,这类极谱波称为极谱催化波。极谱催化波主要分为两类:(1) 氧化还原反应型催化波;(2) 催化氢波。此外,生成吸附性配合物,也可以增大极谱电流,提高测定灵敏度,这类极谱波称为配合物吸附波。 37 普通极谱的局限性是什么?单扫描极谱、交流极谱、方波极谱和脉冲极谱有什么改进? 答:

38 简述溶出伏安法的原理及其特点。 答:见p350

39 在0.10mol/LNaOH溶液中,用阴极溶出伏安法测定S2-,以悬汞电极为工作电极,在

-0.40v时电解富集,然后溶出。(1)请分别写出富集和溶出的电极反应式;(2)画出它的溶出伏安曲线。

CH17

1 色谱图上的色谱峰流出曲线能说明什么问题?

答:可以说明1)色谱峰数目可说明样品所含有的组分数;2)根据峰的位置可以对组分定性;3)根据高或峰面积可以定量;4)可以进行柱效和分离度的计算。

2 在色谱分析中,实验室之间可通用的定性参数是什么?

答:实验室之间可通用的定性参数是相对保留值。因为相对保留值只与柱温及固定相性质有关,一旦温度和固定相选定,则相对保留值一定,可广泛用作定性的依据。

23

3 在色谱峰流出曲线上,两峰之间的距离决定于相应两组份在两相间的分配系数还是扩

散速度?为什么?

答:是由两组分的分配系数决定的。当两组分的分配比或分配系数相等时,则α?1,说明两组分的色谱峰重合。两组分的分配系数K相差越大,则分离得越好。因此,两组分具有不同的分配系数是色谱分离的先决条件。

4 反映色谱柱柱型特性的参数是:1)分配系数 2)分配比 3)相比 4)保留值 答:反映色谱柱柱型特性的参数是:相比。而分配系数、分配比、保留值都是热力学参数。

5 指出下列哪些参数的改变会引起相对保留值的增加,为什么?1) 柱长增加 2)相比

增加 3)降低柱温 4)降低流动相速度。

答:相比增加和降低柱温,都能使相对保留值的增加。因为相对保留值与柱温及固定相性质有关,与柱径、柱长、填充情况及流动相流速无关。

6 对某一组份来说。在一定的柱长下。色谱峰的宽窄主要决定于组份在色谱柱中的

1) 保留值 2)扩散速度 3)分配比 4)理论塔板数

答:主要决定于组份在色谱柱中的扩散速度。色谱峰的宽窄与动力学因素有关。

7 衡量色谱柱柱效能的指标是什么?衡量色谱柱选择性的指标是什么?

答:色谱柱的柱效主要通过塔板数来衡量,塔板数越多,表示色谱柱的分离能力越强;

衡量色谱柱选择性的指标是相对保留值。

8 柱效能和柱的分离度有什么区别和联系?

答:柱效能反映分离峰的宽窄,柱效高,分离峰的窄,才可能有好的分离度;柱效高是高分离度的前提。但是仅有高柱效,不能说明选择性好,但分离度则可以反映柱效和选择性两者。

9 在某气液色谱柱上组份A流出需15.0min, 组份B流出需25.0min,而不溶于固定相的

物质C流出需2.0min。问:

(1) 组份B相对于组份A的相对保留时间是多少? (2) 组份A相对于组份B的相对保留时间是多少? (3) 组份A在柱中的容量因子是多少?

解:1) r2,1?

tr'(B)tr'(A)?25.0?2.0?1.77

15.0?2.024

2) r1,2?tr'(A)tr'(B)?1/1.77?0.57

t'r15.0?2.0 3) kA???6.5

t02.010 在一根长3米的色谱柱上分离二组份,得到的调整保留时间分别为13 min和16 min,

而且后者的基线宽度为1 min。如果使二组份的分离度达1.5,应用多长的色谱柱? 解:柱长3米的分辨率R1=(16-13)/1=3 ,当分辨率R2=1.5时,其柱长L2应为:

(R1/R2)2 = L1/L2,即L2=L1/(R1/R2)2 = 3/(3/1.5)2=0.75m

11 有A、B两组份,其调整保留时间分别为62s和71.3s,要使A、B两组份完全分离,

所需要的有效塔板数是多少?如果有效塔板高度为0.2cm, 应用多长的色谱柱? 解:α=71.3/62 = 1.15,nef = 16×R2(

?21.152)?16?1.52()?2116 ??10.15柱长 = nef×H = 2116×0.2/100=4.232(m) 下面解法更好:

''4R?t'r24?1.5?71.3Ntr2?tr1() ∴N?'?∵ R?=46,∴nef =2116 471.3?62t'r2tr2?t'r1以下同上。

12 已知A、B两组份的分配系数分别为8.8和10,当它们通过相比β=90的填充柱时,能

否达到基本分离?为什么?(基本分离时的分离度为1) 解法1:α = K1/K2 =10/8.8 = 1.14, k1/β = 10/90 =0.11,

由基本分离方程可以推导出两组分基本分离时所需的理论塔板数为:

2nB?16RS(?21?kB21.1421?0.112)()?16?1()()??1kB1.14?10.11

?16?66.31?101.83?1.08?105因为计算出来的n值比较大,一般填充柱不可能达到, 所以上述条件下A、B不能分离。

解法2:∵K1=8.8,K2=10,∴α = 1.14~0.8,即α ≈1 由色谱分离方程 R?n??1k()() 可知:当?=1时,R=0,这时,无论怎样4?1?k25


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