Общие методические указания.
Изучение ФХМА углубляет знания студентов, полученные при изучении разделов качественного и колочественного методов анализа и дает новые представления о высокочувствительных методах анализа.
Курс ФХМА состоит из двух разделов:
А) Теоретические вопросы;
Б) лабораторный практикум.
Рекомендуется следующий порядок освоения курса:
1) Самостоятельная работа с учебниками и учебными пособиями;
2) Выполнение контрольной работы, представляющей собой ряд теоретических вопросов и задач;
3) Отработка лабораторного практикума;
4) Сдача экзамена.
Контрольная работа должна быть написана чернилами, разборчиво и аккуратно или напечатана, решение задач и ответы на вопросы следует мотивировать, в тетради необходимо оставить поля для замечаний рецензента, страницы тетради пронумеровать. В конце работы должен быть приведен список использованной литературы.
В контрольную работу включите задачу из каждого раздела, номер которой совпадает с Вашим номером в списке группы.
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
Раздел 1. Математическая обработка результатов анализа.
1. Что такое доверительный интервал и доверительная вероятность (надежность) результата анализа? Как находят коэффициент Стьюдента для данных условий задачи?
2. Произведите указанные вычисления, выражая каждое число, в том числе и результат, правильном числом значащих цифр:
3,5*0,1563/(35,07*0,562) 5,735*0,565/(26,40*6,8164)
25,67*0,1123/(1,02*0,553) 5,34*542/(0,543*54,0)
3. Произведите сложение и вычитание указанных в каждой строке чисел, выразив каждое из них, включая результаты, правильным числом значащих цифр:
А)12,69+356,7+1,344
Б)0,0025+0,0025+0,1045
В)0,444+5,63+54,3+542,0
Г)1,642+0,283+2,85
Д)107,96+23,45-2,24
Е)6,83*10-2+6,53*10-3
4. Три повторных анализа образца хлорида дали среднее значение содержание хлорида 72,10% и стандартные отклонения 0,40%, определить доверительный интервал (доверительные границы), в котором могут находиться результаты отдельного определения при доверительной вероятности Р=0,95. (Указания: применить критерий Стьюдента для малых выборок).
5. Что такое абсолютная и относительная ошибка измерения? Приведите примеры.
6. Рассчитайте абсолютную и относительную систематическую погрешность при приготовлении следующих растворов: а) 250,0 мл раствора K2Cr2O7, c (1/6K2Cr2O7)=0.0500M.Погрешность калибровки колбы + 0,2мл, погрешность взвешивания +0,2мг; б) 200,0мл раствора Na2C2O4, c(1/2 Na2C2O4)= 0.0500M. Погрешность калибровки колбы +0,2мл, погрешность взвешивания +0,2мг (Р=0,95).
7. При титровании 5 порций по 10мл одного и того же раствора израсходованы следующие объемы кислоты (мл):2,35; 2,66; 2,83; 2,65;2,96. Определите «промахи» с помощью Q-теста.
8. Имеется ли промах в результатах, полученных потенциометрическим методом при определении нитратов в картофеле (мг/кг продукта): 80, 100, 75, 90, 85? (Р=0,95)
9. Какого рода ошибки опыта Вам известны? Чем обусловлены и как устраняются ошибки различного рода?
10. При анализа свинца в пищевых продуктах атомно-абсорбционным методом получены следующие результаты, мг/кг: 5,5; 5,4; 5,6; 5,7; 5,6; 5,4. Имеется ли промах в результах анализа? (Р=0,95)
11. По данным спектрального анализа пробы при 4 параллельных определениях найдено содержание примесей W=0,36% (среднее), среднее квадратичное отклонение равно при этом 0,018%. Найти доверительные границы результата при доверительной вероятности Р=0,95 (Указания: применить критерий Стьюдента для малых выборок).
12. При определении нитратов в арбузах методом прямой потенциометрии получены следующие результаты (мкг/г): 0,28; 0,27; 0,25; 0,32; 0,26. Рассчитайте среднее значение и его доверительный интервал (Р=0,95).
13. При определении хрома в сточных водах красильного производства спектрофотометрическим методом получены следующие результаты, (мкг/г): 0,25; 0,36; 0,29; 0,33. Рассчитайте среднее значение и его доверительный интервал (Р=0,95).
14. Можно ли утверждать на основании результатов анализа стандартных образцов стали, что методика имеет погрешность, если содержание никеля по паспорту составляет 0,27%, а данные анализа следующие, %: 0,26; 0,27; 0,30; 0,26; 0,40; 0,28; 0,29?
15. Как определить правильность и воспроизводимость химического анализа? Приведите примеры.
16. Для полярографического определения кобальта построена градуировочная зависимость:
ХСо , мкг/мл………………0,1 0,2 0,3 0,5 0,8 1,0
У, мм (высота волны)……14 22 37 51 77 110
Рассчитайте параметры градуировочной зависимости У=а +bx, укажите доверительные интервалы (Р=0,95).
17. Принятое значение содержания хлорида в стандартном образце 36,64% и стандартное отклонение 0,03 из трех определений. Определить, имеется ли систематическая ошибка в использованном методе анализа. (Указание: применить критерий Стьюдента при Р=0,95)
18. В образце сплава определили содержание цинка гравиметрическим (I) и атомно-эмиссионным (II) методами. Получены следующие результаты (%):
I – 15,25; 15,33; 15,16; 15,24 II – 15,9; 15,7; 16,6; 16,6; 14,8; 15,9
Можно ли утверждать, что различаются: а) воспроизводимости методик; б) результаты определения цинка?
19. Содержание марганца в четырех образцах ферромарганца по результатам анализов составляет (%): 1) 21,34; 21,32; 21,31; 21,35; 2)34,45; 34,41; 34,42; 34,43; 3) 50,17; 50,14; 50,13; 50,16; 4) 65,57; 65,56; 65,59; 65,50. Вычислить стандартное отклонение в определении содержания марганца.
20. При определении кадмия в образце полярографическим и экстракционно фотометрическим методами получили следующие результаты (%∙10-3): 1) 1,25; 1,26; 1,28; 2) 1,10; 1,25; 1,35. Значимо ли различается точность использованных методов?
Общие методические указания.
Изучение ФХМА углубляет знания студентов, полученные при изучении разделов качественного и колочественного методов анализа и дает новые представления о высокочувствительных методах анализа.
Курс ФХМА состоит из двух разделов:
А) Теоретические вопросы;
Б) лабораторный практикум.
Рекомендуется следующий порядок освоения курса:
1) Самостоятельная работа с учебниками и учебными пособиями;
2) Выполнение контрольной работы, представляющей собой ряд теоретических вопросов и задач;
3) Отработка лабораторного практикума;
4) Сдача экзамена.
Контрольная работа должна быть написана чернилами, разборчиво и аккуратно или напечатана, решение задач и ответы на вопросы следует мотивировать, в тетради необходимо оставить поля для замечаний рецензента, страницы тетради пронумеровать. В конце работы должен быть приведен список использованной литературы.
В контрольную работу включите задачу из каждого раздела, номер которой совпадает с Вашим номером в списке группы.
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
Раздел 1. Математическая обработка результатов анализа.
1. Что такое доверительный интервал и доверительная вероятность (надежность) результата анализа? Как находят коэффициент Стьюдента для данных условий задачи?
2. Произведите указанные вычисления, выражая каждое число, в том числе и результат, правильном числом значащих цифр:
3,5*0,1563/(35,07*0,562) 5,735*0,565/(26,40*6,8164)
25,67*0,1123/(1,02*0,553) 5,34*542/(0,543*54,0)
3. Произведите сложение и вычитание указанных в каждой строке чисел, выразив каждое из них, включая результаты, правильным числом значащих цифр:
А)12,69+356,7+1,344
Б)0,0025+0,0025+0,1045
В)0,444+5,63+54,3+542,0
Г)1,642+0,283+2,85
Д)107,96+23,45-2,24
Е)6,83*10-2+6,53*10-3
4. Три повторных анализа образца хлорида дали среднее значение содержание хлорида 72,10% и стандартные отклонения 0,40%, определить доверительный интервал (доверительные границы), в котором могут находиться результаты отдельного определения при доверительной вероятности Р=0,95. (Указания: применить критерий Стьюдента для малых выборок).
5. Что такое абсолютная и относительная ошибка измерения? Приведите примеры.
6. Рассчитайте абсолютную и относительную систематическую погрешность при приготовлении следующих растворов: а) 250,0 мл раствора K2Cr2O7, c (1/6K2Cr2O7)=0.0500M.Погрешность калибровки колбы + 0,2мл, погрешность взвешивания +0,2мг; б) 200,0мл раствора Na2C2O4, c(1/2 Na2C2O4)= 0.0500M. Погрешность калибровки колбы +0,2мл, погрешность взвешивания +0,2мг (Р=0,95).
7. При титровании 5 порций по 10мл одного и того же раствора израсходованы следующие объемы кислоты (мл):2,35; 2,66; 2,83; 2,65;2,96. Определите «промахи» с помощью Q-теста.
8. Имеется ли промах в результатах, полученных потенциометрическим методом при определении нитратов в картофеле (мг/кг продукта): 80, 100, 75, 90, 85? (Р=0,95)
9. Какого рода ошибки опыта Вам известны? Чем обусловлены и как устраняются ошибки различного рода?
10. При анализа свинца в пищевых продуктах атомно-абсорбционным методом получены следующие результаты, мг/кг: 5,5; 5,4; 5,6; 5,7; 5,6; 5,4. Имеется ли промах в результах анализа? (Р=0,95)
11. По данным спектрального анализа пробы при 4 параллельных определениях найдено содержание примесей W=0,36% (среднее), среднее квадратичное отклонение равно при этом 0,018%. Найти доверительные границы результата при доверительной вероятности Р=0,95 (Указания: применить критерий Стьюдента для малых выборок).
12. При определении нитратов в арбузах методом прямой потенциометрии получены следующие результаты (мкг/г): 0,28; 0,27; 0,25; 0,32; 0,26. Рассчитайте среднее значение и его доверительный интервал (Р=0,95).
13. При определении хрома в сточных водах красильного производства спектрофотометрическим методом получены следующие результаты, (мкг/г): 0,25; 0,36; 0,29; 0,33. Рассчитайте среднее значение и его доверительный интервал (Р=0,95).
14. Можно ли утверждать на основании результатов анализа стандартных образцов стали, что методика имеет погрешность, если содержание никеля по паспорту составляет 0,27%, а данные анализа следующие, %: 0,26; 0,27; 0,30; 0,26; 0,40; 0,28; 0,29?
15. Как определить правильность и воспроизводимость химического анализа? Приведите примеры.
16. Для полярографического определения кобальта построена градуировочная зависимость:
ХСо , мкг/мл………………0,1 0,2 0,3 0,5 0,8 1,0
У, мм (высота волны)……14 22 37 51 77 110
Рассчитайте параметры градуировочной зависимости У=а +bx, укажите доверительные интервалы (Р=0,95).
17. Принятое значение содержания хлорида в стандартном образце 36,64% и стандартное отклонение 0,03 из трех определений. Определить, имеется ли систематическая ошибка в использованном методе анализа. (Указание: применить критерий Стьюдента при Р=0,95)
18. В образце сплава определили содержание цинка гравиметрическим (I) и атомно-эмиссионным (II) методами. Получены следующие результаты (%):
I – 15,25; 15,33; 15,16; 15,24 II – 15,9; 15,7; 16,6; 16,6; 14,8; 15,9
Можно ли утверждать, что различаются: а) воспроизводимости методик; б) результаты определения цинка?
19. Содержание марганца в четырех образцах ферромарганца по результатам анализов составляет (%): 1) 21,34; 21,32; 21,31; 21,35; 2)34,45; 34,41; 34,42; 34,43; 3) 50,17; 50,14; 50,13; 50,16; 4) 65,57; 65,56; 65,59; 65,50. Вычислить стандартное отклонение в определении содержания марганца.
20. При определении кадмия в образце полярографическим и экстракционно фотометрическим методами получили следующие результаты (%∙10-3): 1) 1,25; 1,26; 1,28; 2) 1,10; 1,25; 1,35. Значимо ли различается точность использованных методов?
Раздел II Эмиссионный спектральный атомно-абсорбционный, флуоресцентный методы анализа
1. Какова природа происхождения атомных эмиссионных спектров, почему атомные спектры имеют линейчатый характер?
2.Приведите примеры практического применения эмиссионного спектрального анализа. Какова чувствительность и точность анализа?
3. Вычислить длину волны λx, если на экране спектропроектора она удалена от первой линии железа на 1,5мм, а от второй - на 2,5мм. Длина волны первой линии железа соответствует 3042,66 Ǻ, а второй – 3045,80 Ǻ.
4. Порцию исследуемой воды объемом 25,00мл разбавили дистиллированной водой на 500мл и фотометрировали в пламени так же, как и стандартные растворы, приготовленные из CaCO3.
Результаты фотометрических определений приведены в таблице
| Параметры | Стандартные растворы | Образцы | |||||
| Концентрация Ионов кальция, [Ca+2] мг/л | 16,0 | 31,0 | 78,5 | 108,5 | - 32,0 | - 76,9 | - 101,8 |
Построить градуировочный график и определить концентрацию ионов кальция в исследуемой воде.
5. Два образца нефти (стандартный с содержанием ванадия 0,10% (масс.) и анализируемый) массой 1,0000 г разбавили в 10 раз метилизобутилкетоном и распылили в пламени атомно-абсорбционного спектрометра. Оптические плотности при длине волны линии ванадия составили 0,740 и 0,520 соответственно. Вычислите массовую долю (%) ванадия в анализируемом образце.
6. Рассчитайте массовую долю марганца в стали по измерениям почернения аналитических линий марганца (293,911нм) и железа (294,440нм) в спектрах анализируемой и трех стандартных проб:
w(Mn), %……………………..0,59 0,74 1,43 х
SMn……………………………0.89 1.07 1.31 1.09
SFe…………………………………………….0,76 0,80 0,72 0,75
7. Определить массовую долю (%) хрома в стали, если при фотометрировании по методу трех эталонов были получены следующие результаты:
w(Cr), %……………………..0,93 1.97 2.34 х
S……………………………0.23 0.60 0.71 0.44
8. . Рассчитайте массовую долю никеля в стали, если при фотометрировании по методу трех эталонов были получены следующие результаты:
w(Ni), %……………………..1,86 3,80 10,23 х
SNi……………………………0.082 0,316 0,647 0,287
SFe……………………………………………0,062 0,066 0,047 0,067
9. Образец, содержащий 2,9674г цинка растворили в 100 мл кислоты и анализировали методом атомной абсорбции. Определить содержание цинка в исследуемом образце (%). Результаты исследований приведены в таблице.
| Параметры | Стандартные растворы цинка | Образец | |||||
| Концентрация Ионов цинка, [Zn+2] мг/л | 3.0 | 5.0 | 6.0 | 7.0 | |||
| Абсорбция | 0,30 | 0,54 | 0,67 | 0,79 | 0,37 | ||
10. Образец, содержащий 1,2456г натрия растворили в мерной колбе емкостью 100мл и раствор анализировали, используя линию натрия (590нм) методом атомной флуоресценции. Определить содержание натрия в исследуемом образце(мг/л). Результаты исследований приведены в таблице.
| Параметры | Стандартные растворы | Образец | ||||
| СNa, мг/л | 0,5 | 1,0 | 2,0 | 2,5 | 4,0 | - |
| Эмиссия флуоресценции |
11. Рассчитать процентное содержание марганца в стали методом трех эталонов по следующим данным сравнения спектральных линий марганца (λ=2939,11 Ǻ) и железа (λ=2944,40 Ǻ):
СMn (%)……………………….. 0,59 0,74 1,43 х
SMn……………………………..0,896 1,020 1,49 1,105
SFe………………………………0,764 0,748 0,763 0,760
12. При анализе алюминиевого сплава на содержание кремния по методу одного эталона получили почернение (S) линий гомологической пары в спектрах эталона (SSi =2.09 и SAl =0.37 при СSi = 0,95%) и анализируемого образца (SSi =0,86 и SAl =0,34). Определить процентное содержание кремния в образце, если S=0 при CSi = 0,45%.
13. Рассчитать процентное содержание хрома в стали методом трех эталонов по следующим данным сравнения спектральных линий хрома и железа:
СCr(%)……………………………0.50 1.23 4.17 x
SCr………………………………..0.07 0.29 0.36 0.73
SFe………………………………..0.27 0.15 0.27 0.33
14. При определении олова в бронзе для построения градуировочного графика были получены следующие результаты: Массовой доле ωSn = 10,2% соответствовала ΔS=0, массовой доле ωSn=5,25% соответствовала ΔS1= -0,52. Построить градуировочный график и определить массовую долю (%) олова в исследуемом образце, если ΔSx= -0,28.
15. Определить массовую долю (%) никеля в стали, если при фотометрировании по методу трех эталонов были получены следующие результаты:
| Параметр | Эталон | Анализируемый образец | ||
| ωNi, % ΔS | 0,56 0,054 | 1,42 0,44 | 1,97 0,60 | ? 0,23 |
16. Определить массовую долю (%) никеля в стали, если при фотометрировании по методу трех эталонов были получены следующие результаты:
| Параметр | Эталон | Анализируемый образец | ||
| ωNi, % SNi SFe | 1.86 0,082 0.062 | 3.80 0,316 0.066 | 10.23 0,647 0.047 | ? 0,287 0.067 |
17. Определить массовую долю (%) ванадия в стали, если при фотометрировании по методу трех эталонов были получены следующие результаты:
| Параметр | Эталон | Анализируемый образец | ||
| ωV, % SV SFe | 0.11 0,288 0.608 | 0.97 1.015 0.662 | 2.79 1.328 0.575 | ? 1.190 0.640 |
18. Определить массовую долю (%) вольфрама в стали, если при фотометрировании по методу трех эталонов были получены следующие результаты:
| Параметр | Эталон | Анализируемый образец | ||
| ωW, % SW SFe | 0.87 0,388 0.462 | 1.37 0.634 0.464 | 2.19 0.774 0.424 | ? 0.786 0.452 |
19. Определить массовую долю (%) меди в алюминии, если при фотометрировании по методу трех эталонов были получены следующие результаты:
| Параметр | Эталон | Анализируемый образец | ||
| ωCu, % SCu SAl | 0.25 0,25 0.42 | 0,80 0.54 0.44 | 1,20 0.61 0.41 | ? 0.41 0.45 |
20. Какие основные приемы работы используют в методе фотометрии пламени? Какие достоинства и недостатки имеет этот метод? Какие элементы определяют методом фотометрии пламени?
21.На чем основан качественный спектральный анализ? Какие спектральные приборы используются для проведения качественного анализа?
22. Какие линии называют последними? Как выполняют качественный спектральный анализ по «последним» линиям?