大学分析化学试题和答案.docx
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大学分析化学试题和答案
试卷一
一. 填空(每空1分。
共35分)
1.写出下列各体系的质子条件式:
(1) c1(mol/L)NH4H2PO4 [H+]+[H3PO4]=[OH-]+[NH3]+[HPO42-]+2[PO43-]
(2) c1(mol/L)NaAc+c2(mol/L)H3BO3 [H+]+[HAc]=[H2BO3-]+[OH-]
2.符合朗伯-比尔定律的有色溶液,当有色物质的浓度增大时,其最大吸收波长 不变,透射比 减小 。
3.检验两组结果是否存在显著性差异采用 t 检验法,检验两组数据的精密度是否存在显著性差异采用 F 检验法。
4.二元弱酸H2B,已知pH=1.92时,δH2B=δHB-;pH=6.22时δHB-=δB2-,则H2B的pKa1= 1.92 ,pKa2= 6.22 。
5.已知ϕΦ(Fe3+/Fe2+)=0.68V,ϕΦ(Ce4+/Ce3+)=1.44V,则在1mol/LH2SO4溶液中用0.1000mol/LCe4+滴定0.1000mol/LFe2+,当滴定分数为0.5时的电位为 0.68V,化学计量点电位为 1.06V ,电位突跃范围是 0.86-1.26V 。
6.以二甲酚橙(XO)为指示剂在六亚甲基四胺缓冲溶液中用Zn2+滴定EDTA,终点时溶液颜色由___黄______变为____红______。
7.某溶液含Fe3+10mg,用等体积的有机溶剂萃取一次后,该溶液中剩余0.1mg,则Fe3+在两相中的分配比= 99:
1 。
8.容量分析法中滴定方式有 直接滴定,反滴定,置换滴定和间接滴定
9.I2与Na2S2O3的反应式为 I2+2S2O32-=2I-+S4O62- 。
10.以波长为横坐标,吸光度为纵坐标,测量某物质对不同波长光的吸收程度,所获得的曲线称谓 吸收光谱曲线;光吸收最大处的波长叫做 最大吸收波长,可用符号 λmax表示。
11.紫外可见分光光度计主要由 光源, 单色器 , 吸收池 , 检测部分四部分组成.
12.桑德尔灵敏度以符号 S 表示,等于 M/ε ;桑德尔灵敏度与溶液浓度 有 关,与波长 无 关。
13.在纸色谱分离中, 水 是固定相。
14..定量分析过程包括:
采样与制样,(称样);样品分解;分离与测定;结果计算和数据处理
二、简答题(每小题4分,共20分,答在所留空白处)
1. 什么是基准物质?
什么是标准溶液?
答:
能用于直接配制或标定标准溶液的物质;是一种已知准确浓度的的溶液。
2. 分别简单阐述酸碱滴定指示剂,络合滴定指示剂,氧化还原滴定指示剂和沉淀滴定指示剂指示滴定终点的原理.
答:
酸碱指示剂变色是随着酸度的变化,指示剂结合或离解出H+,结构发生变化,从而发生颜色改变;络合指示剂与金属离子络合前后颜色不同,游离的试剂为一种颜色,与金属离子形成络合物又一种颜色;氧化还原指示剂变色分为几种情况:
一种是随氧化还原电位变化的试剂,在氧化态和还原态,结构不同,各有不同颜色,如二苯胺磺酸钠,还原态无色,氧化态紫红色;另一种自身指示剂,如高锰酸钾;还有显色指示剂如I2,与淀粉显兰色。
沉淀滴定指示剂,是根据溶度积大小,在化学计量点被测物质沉淀基本完全后,指示剂与被测离子形成有色沉淀或有色络合物指示终点。
还有吸附指示剂,吸附在沉淀表面后发生颜色变化
3. 在进行络合滴定时,为什么要加入缓冲溶液控制滴定体系保持一定的pH?
答:
络合滴定过程中,随着络合物的生成,不断有H+释放出,使体系酸度增大,会降低络合物的条件稳定常数,使滴定突跃减小;也会使指示剂变色范围改变,导致测定误差大。
所以,要加入缓冲溶液控制溶液pH;还用于控制金属离子的水解。
4. 吸光光度法中测量条件的选择应注意哪几点?
答:
测量波长选具有最大光吸收,干扰最小;吸光度读数在0.2-0.8范围,最好接近0.4343;选择适当参比溶液。
5.分析化学中常用的分离和富集方法有哪些?
(回答不能少于8种方法)
答:
蒸馏,挥发,萃取,沉淀,离子交换,薄层色谱,纸色谱,电泳,毛细管电泳,气浮分离法,超临界流体萃取,反相分配色谱,超临界流体色谱;膜分离;固相微萃取等
三、分析方法设计(共15分,写在答题纸上)
1.设计测定含有中性杂质的Na2CO3与Na3PO4混合物中二组分质量分数的分析方案。
用简单流程表明主要步骤、滴定剂、指示剂、结果计算公式。
(7分)
答:
Na2CO3+Na3PO4
│甲基橙为指示剂
↓用标准HCl滴定,消耗V1(mL)
H2CO3+NaH2PO4
│煮沸除尽CO2
│百里酚酞为指示剂
│用标准NaOH滴定,消耗V2(mL)
↓
Na2HPO4
c(NaOH)V2M(Na3PO4)
w(Na3PO4)=────────────×100%
m样
(c(HCl)V1-2c(NaOH)V2)M(Na2CO3)
w(Na2CO3)=─────────────────────×100%
2m样
2.某矿样溶液含有Fe3+,Al3+,Ca2+,Mg2+,Mn2+,Cr3+,Cu2+,Co3+,Ni2+等离子,其中铁,铝,钙,镁等含量较高,而锰,铬,铜,镍属万分之一级含量。
用学过的知识试设计分离、测定它们的分析方法,(用简单流程方框图表达,并尽可能写出分离方法和测定方法及条件和所用的主要试剂与用途)。
答:
除去标准答案外,下列情况也可以:
1.用草酸沉淀钙,重量法,2.用8-羟基喹啉沉淀分离,重量法测定铝3.铜试剂萃取光度测定铜,4.氧化Mn2+为MnO42-
(1)在铵盐存在下,用氨水调节矿样溶液pH为8-9,高价金属离子Fe3+,Al3+沉淀;Cr3+,Cu2+,Co3+,Ni2+氨络合物和Ca2+,Mg2+存在溶液中;Mn2+部分沉淀。
使分离。
→
(2)过滤,沉淀用浓盐酸酸溶解,定容,取一定体积,用SnCl2还原Fe3+为Fe2+,过量SnCl2用高汞氧化,在1-2mol/L硫酸-磷酸混酸中,用K2Cr2O7标准溶液氧化还原滴定,二苯胺磺酸钠为指示剂。
测定Fe3+。
→计算结果
(3)分取含有Fe3+,Al3+的试液一定体积,调到pH5-6,,加入过量EDTA,XO(二甲酚橙)为指示剂,Zn标准溶液返滴测定Al3+。
→计算结果
(4)取含有Cr3+,Cu2+,Co3+,Ni2+氨络合物和Ca2+,Mg2+溶液一定体积,在pH=10的氨性缓冲溶液中,铬黑T为指示剂,EDTA络合滴定Ca2+,Mg2+。
。
→计算结果(5)再取含有Cr3+,Cu2+,Co3+,Ni2+氨络合物和Ca2+,Mg2+溶液一定体积,pH9的氨性缓冲溶液中,丁二肟显色,光度法测定。
同条件作工作曲线。
→计算结果
四.计算(共40分,写在答题纸上)
1.称取含KBr和KI的混合试样1.000g,溶解并定容至200mL后,作如下测定:
(1) 移取50.00mL试液,在近中性条件下,以溴水充分处理,此时I-量转变为IO3-。
将溴驱尽,加入过量KI溶液,酸化,生成的I2采用淀粉指示剂,以0.1000mol/LNa2S2O3溶液滴定至终点时,消耗30.00mL。
(2) 另取50.00mL试液,用H2SO4酸化,加入足量K2Cr2O7溶液处理,将生成的I2和Br2蒸馏并收集在含有过量KI的弱酸性溶液中,待反应完全后,以0.1000mol/LNa2S2O3溶液滴定其中的I2至终点时,消耗15.00mL。
计算混合试样中KI和KBr的质量分数。
[Mr(KI)=166.0,Mr(KBr)=119.0]
解:
(1)1KI
1IO3-
3I2
6S2O32-(5分)
1
──×0.1000×30.00×166.0
6
w(KI)=───────────────×100%=33.20%
50.00
1.000×───×1000
200.0
(2)2KI
1I2
2Na2S2O3
2KBr
1Br2
1I2
2Na2S2O3
n(KBr)=0.1000×15.00-1/6×0.1000×30.00=1.000(mmol)
1.000×119.0
w(KBr)=────────────×100%=47.60%
50.00
1.000×────×1000
200.0
2.在pH=10.00的氨性溶液中,以铬黑T(EBT)为指示剂,用0.020mol·L-1EDTA滴定0.20mol·L-1Ca2+溶液,若事先向Ca2+溶液中加入了0.010mol·L-1Mg2+-EDTA(即为含0.20mol·L-1Ca2+和0.010mol·L-1Mg2+-EDTA的混合溶液),则终点误差为多少?
(已知pH=10.00时
,
;
,
,
,
)
解:
根据题意:
lgK’CaY=10.7-0.45=10.25, lgK’MgY=8.7-0.45=8.25,
lgK’CaIn=5.4-1.6=3.8, lgK’MgIn=7.0-1.6=5.4,
pMgep=lgK’MgIn=5.4, [Mg2+]=10-5.4,
[Y]=[MgY]/K’MgY[Mg2+]=0.010/(2×108.25×10-5.4)=5×10-5.85;
[Ca2+]ep=[CaY]/K’CaY[Y]=0.020/(2×1010.25×5×10-5.85)=2×10-7.4.
Et=([Y’]-[Ca2+]-[Mg2+])/cCasp×100%
=(5×10-5.85-2×10-7.4-10-5.4)/0.010×100%=0.03%
3.25ml溶液中含有2.5μgPb2+,用5.0ml二苯硫腙三氯甲烷溶液萃取,萃取率约为100%,然后在波长520nm,1cm比色皿,进行测量,测得透光率为0.445,求摩尔吸光系数和桑德尔灵敏度。
(MPb=207.2)
解:
根据A=-lgT,求A=-lg0.445=0.352
根据题意2.5μgPb进入5.0ml氯仿中,其浓度为:
该萃取法的摩尔吸光系数为
=1.46×105(L·mol-1·cm-1)
桑德尔灵敏度
S=M/ε=207.2/(1.46×105)=0.0014μg•cm-2
4.某矿石含铜约0.12%,用双环己酮草酰二腙显色光度法测定。
试样溶解后转入100ml容量瓶中,在适宜条件下显色,定容.用1cm比色皿,在波长600nm测定吸光度,要求测量误差最小,应该称取试样多少克?
ε=1.68×104(L·mol-1·cm-1),MCu=63.5)
解:
根据光度测量误差公式可知:
当吸光度A=0.434时,误差最小,
已知b=1,ε=1.68×104,根据A=εbc
c=A/εb=0.434/(1.68×104×1)
=2.58×10-5(mol/L)(5分)
100ml有色溶液中Cu的含量为
m=cVM=2.58×10-5×100×10-3×63.5
=1.64×10-4(g)
已知某矿含铜约0.12%,则应称取试样质量为:
(1.64×10-4/ms)×100=0.12ms=0.14g
试卷二
一. 填空
1.定量分析过程包括 取样 , 试样分解 ,
分离测定 和 分析结果计算及评价 四个步骤。
2.根据有效数字计算规则计算:
1.683+37.42⨯7.33÷21.4-0.056= 14.4 。
3.某酸H2A的水溶液中,若δH2A为0.28,δHA-=5δA2-,那么δA2-为0.12 。
4.含有Zn2+和Al3+的酸性缓冲溶液,欲在pH=5~5.5的条件下,用EDTA标准溶液滴定其中的Zn2+,加入一定量六亚甲基四胺的作用是 控制酸度;加入NH4F的作用是 消除Al3+干扰,起掩蔽作用 。
5.NaOH滴定HCl时,浓度增大10倍,则滴定曲线突跃范围增大2 个pH单位;若为滴定H3PO4,则突跃范围增大0 个pH单位.
6.对于实验数据中的异常值的取舍,通常可根据 4d法 、 Q检验法和 Grubbs法 方法来判断。
7.莫尔法与佛尔哈德法的指示剂分别为铬酸钾(K2CrO4)、铁铵钒(NH4Fe(SO4)2)。
8.紫外可见分光光度计由 光源,单色器, 样品池(比色皿)和 检测及读出装置 四部分组成.
9.检验两组结果是否存在显著性差异采用 t 检验法,检验两组数据的精密度是否存在显著性差异采用 F 检验法。
10.吸光物质的摩尔吸光系数与溶液的pH无 关,与波长有 关。
11.以波长为横坐标,吸光度为纵坐标,测量某物质对不同波长光的吸收程度,所获得的曲线称谓吸收光谱曲线;光吸收最大处的波长叫做最大吸收波长,可用符号λmax表示。
12.光度法测定某物质,若有干扰,应根据 吸收最大 和干扰最小 原则选择波长。
二. 简答和名词解释(每题2分,共16分,答在试卷纸上)
1.什么是准确度?
什么是精密度?
答:
准确度指分析结果与真值的接近程度。
精密度指平行测定分析结果间的靠近程度。
2.用K2Cr2O7溶液滴定Fe2+试液时,常向溶液中加入H3PO4,为什么?
答:
降低Fe3+/Fe2+电对的电极电位,减少终点误差;消除Fe3+的黄色。
3.已知滴定管的读数标准偏差为0.01mL,若滴定时耗去30.00mL溶液,则该溶液体积的相对标准偏差为多少?
答:
0.046%或0.067%
4写出浓度为cmol/L(NH4)2CO3溶液的质子条件式。
答:
[NH3]+[OH-]=[H+]+[HCO3-]+2[H2CO3]
5.摩尔吸光系数
答:
A=kbc中浓度c用mol/L时,k即为摩尔吸光系数,表示浓度为1mol/L,溶液厚度为1cm的溶液的吸光度。
6.下图是薄层色谱分离物质的色谱图,根据图写出Rf值计算式。
答:
Rf=a/b
7.光度分析中,当浓度较高时,工作曲线逐渐偏离直线,这是什么原因?
答:
单色光不纯,介质不均匀
8.在螯合物萃取体系中,影响液-液萃取分离的因素有哪些?
答:
pH值,萃取平衡常数,萃取剂浓度
三. 回答问题(每题4分,共24分,答在试卷纸上)
1.为满足重量分析的要求,晶型沉淀的沉淀条件是什么,并简述其原因。
答:
稀(降低CQ,降低相对过饱和度)、热溶液(提高s,降低相对过饱和度)、搅拌下缓慢加入沉淀剂(防止局部过浓)、陈化(大及完整晶粒);利用Vonweimarn公式解释。
2已知lgKCuY=18.8,lgKCaY=10.7,lgKCu-PAN=16,试说明为何可以CuY-PAN为指示剂,指示Ca的滴定?
答:
CuY+PAN+Ca→CuPAN+CaY
CuPAN+Y→CuY+PAN
到化学计量点时发生置换反应,CuPAN变为PAN显色指示终点。
3.质子化氨基乙酸的pKa1和pKa2分别为2.3和9.6,能否用NaOH滴定氨基乙酸,为什么?
答:
不行,氨基乙酸的pKa=9.6小于7。
4.利用显色剂显色络合反应分光光度法测定无机离子时,影响显色反应的因素有哪些?
答:
溶液酸度,显色剂用量,显色时间,温度,溶剂。
5.在721型吸光光度计上读数刻度示意图如下:
问:
(1)图中的字母T、A分别代表什么?
(2)图中上面的刻度代表什么?
下面的刻度代表什么?
(3)下面的刻度为什么不均匀?
答:
(1)T透过率,A吸光度;
(2)上面代表T透过率,下面代表,A吸光度;(3)由于A与T间为A=-logT
6.分析化学中常用的分离和富集方法有哪些?
(回答不能少于8种方法)
答:
沉淀,蒸馏,萃取,纸层析,薄层色谱,气相色谱,液相色谱,气浮分选法,离子交换等
四. 计算题(每题8分,共32分,答在试卷纸上)
1. 计算pH=4.0,含有0.1000mol/L的草酸溶液和0.0100mol/LEDTA的溶液中CaC2O4的溶解度(KspCaC2O4=2.0⨯10-9,lgKCaY=10.69,草酸的解离常数为pKa1=1.23,pKa2=4.19,pH=4.0时lgαY(H)=8.44)
答案:
αCa=1+KcaY[Y]=1+KCaYcY/αY(H)=2.78
α草酸=1+β1[H+]+β2[H+]2=2.55
Ksp’=KspαCaα草酸=1.42×10-8
S=Ksp’/C草酸=1.42×10-7mol/L
2. 称取0.2357gSb2S3试样,让其燃烧,产生的SO2用FeCl3溶液吸收.然后用0.002000mol.L-1KMnO4溶液滴定溶液中生成的Fe2+,消耗KMnO430.20mL,求试样中Sb的质量分数.(已知Mr(Sb)=121.7g.mol-1)
答案:
1Sb2S3—2Sb—3S—6Fe2+—6/5KMnO4
nSb=2×5/6×0.002000×30.20=0.1007mmol
Sb%=(0.1007/1000)×121.7/0.2357×100%=5.20%
3. 在pH=5.0的缓冲溶液中,以二甲酚橙(XO)为指示剂,用0.020mol/LEDTA滴定浓度均为0.020mol/L的Cd2+和Zn2+混合溶液中的Zn2+,加入过量的KI,使其终点时的[I-]=1.0mol/L。
试通过计算判断Cd2+是否产生干扰?
能否用XO作指示剂准确滴定Zn2+?
(已知pH=5.0时,lgK'CdIn=4.5,lgK'ZnIn=4.8;CdI42-的lgβ1~lgβ4为2.10,3.43,4.49,5.41;lgKZnY=16.5,lgKCdY=16.64。
要求TE≤0.3%,∆pM=±0.2。
)
答案:
(1)αCd(I)=1+102.1+103.43+104.49+105.41=105.46
[Cd2+]sp=0.010/105.46 =10–7.46mol/L pCdsp=7.46,
因为此时, [Cd2+]sp<<[Cd2+]ep,故Cd2+被掩蔽,不与XO显色,因而不产生干扰,可以滴定Zn2+.
(2)αY(Cd) =1+1016.64⨯10–7.46=109.18,
αY =αY(Cd) +αY(H)–1= 109.18,
lgK'ZnY=16.5–9.18=7.32
pZnsp=1/2(7.32+2.0)=4.66,∆pZn=4.8–4.66=0.14
可以用XO作指示剂准确滴定Zn2+
4. 某矿石含铜约0.12%,用双环己酮草酰二腙显色光度法测定。
试样溶解后转入100ml容量瓶中,在适宜条件下显色,定容.用1cm比色皿,在波长600nm测定吸光度,要求测量误差最小,应该称取试样多少克?
ε=1.68×104(L·mol-1·cm-1),Mr(Cu)=63.5g.mol-1)
答案:
根据光度测量误差公式可知:
当吸光度A=0.434时,误差最小,
已知b=1,ε=1.68×104,根据A=εbc
c=A/εb=0.434/(1.68×104×1)
=2.58×10-5(mol/L)
100ml有色溶液中Cu的含量为
m=cVM=2.58×10-5×100×10-3×63.5
=1.64×10-4(g)
已知某矿含铜约0.12%,则应称取试样质量为:
(1.64×10-4/ms)×100=0.12
ms=0.14g
试卷三
一、选择题
以下说法错误的是----------------------------------------------( A)
(A)摩尔吸光系数e随浓度增大而增大
(B)吸光度A随浓度增大而增大
(C)透射比T随浓度增大而减小
(D)透射比T随比色皿加厚而减小
2. 某一NaOH和Na2CO3混合液,用HCl溶液滴定,以酚酞为指示剂,耗去HClV1(mL),继以甲基橙为指示剂继续滴定,又耗去HClV2(mL),则V1与V2的关系是( D )
(A)V1=V2 (B)V1=2V2 (C)2V2=V2 (D)V1>V2
3. 当两电对的电子转移数均为1时,为使反应完全度达到99.9%,两电对的条件电位至少相差---------------------------( D)
(A)0.09V (B)0.18V (C)0.27V (D)0.36V
4. 用NaOH标准溶液测定FeCl3溶液中的游离HCl时,Fe3+将产生沉淀而引起干扰,可消除其干扰的物质是---------------------------------( B )
(A)Na2H2Y (B)CaY2- (C)柠檬酸
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