4月工业分析与检验练习题库与答案

4月工业分析与检验练习题库与答案一、选择题1.下列哪种方法不属于工业分析中的化学分析法（）A.重量分析法B.比色分析法C.电位滴定法D.气相色谱法答案：D。化学分析法是以物质的化学反应为基础的分析方法，包括重量分析法、容量分析法（如电位滴定法）等；比色分析法也属于化学分析中的光度分析。而气相色谱法是一种仪器分析方法，利用物质在固定相和流动相之间的分配系数差异进行分离和分析。2.用酸碱滴定法测定工业纯碱中碳酸钠的含量，应选用的指示剂是（）A.酚酞B.甲基橙C.铬黑TD.淀粉答案：B。用酸碱滴定法测定工业纯碱中碳酸钠含量时，通常用盐酸滴定，反应分两步进行，第一步生成碳酸氢钠，第二步碳酸氢钠继续与盐酸反应生成二氧化碳和水。用甲基橙作指示剂，变色范围在pH3.14.4，能指示第二步反应的终点。酚酞变色范围在pH8.210.0，只能指示第一步反应终点。铬黑T是络合滴定中用于测定金属离子的指示剂，淀粉是碘量法中的指示剂。3.下列关于重量分析中沉淀洗涤的说法，错误的是（）A.洗涤的目的是除去沉淀表面吸附的杂质和母液B.洗涤液的选择应根据沉淀的性质而定C.为了减少沉淀的溶解损失，洗涤液的用量越多越好D.洗涤时应遵循“少量多次”的原则答案：C。重量分析中沉淀洗涤的目的是除去沉淀表面吸附的杂质和母液，A正确；洗涤液的选择要考虑沉淀的性质，如对于溶解度较小的晶形沉淀，可用稀的沉淀剂作洗涤液，B正确；洗涤时遵循“少量多次”原则可以提高洗涤效率，D正确。但洗涤液用量过多会增加沉淀的溶解损失，C错误。4.在分光光度法中，下列哪种因素会影响吸光度的测量结果（）A.溶液的温度B.比色皿的厚度C.入射光的波长D.以上都是答案：D。溶液的温度会影响物质的吸光系数和分子的热运动等，从而影响吸光度；比色皿的厚度改变了光程，根据朗伯比尔定律A=εbc（A为吸光度，ε为吸光系数，b为光程，c为溶液浓度），光程变化会使吸光度改变；入射光的波长不同，物质的吸光系数也不同，吸光度会随之变化。所以以上因素都会影响吸光度的测量结果。5.用EDTA滴定金属离子M时，若要求相对误差小于0.1%，则滴定的酸度条件必须满足（）A.lg（cMK'MY）≥6B.lg（cMKMY）≥6C.lg（cMK'MY）≥8D.lg（cMKMY）≥8答案：A。在络合滴定中，用EDTA滴定金属离子M时，若要求相对误差小于0.1%，需满足lg（cMK'MY）≥6，其中cM为金属离子的初始浓度，K'MY为条件稳定常数。二、填空题1.工业分析的任务是研究各种工业物料的______、______和______。答案：化学组成、含量、分析方法。工业分析主要就是对工业物料进行全面的分析，确定其化学组成成分，各成分的含量以及选择合适的分析方法来完成这些分析工作。2.酸碱滴定法中，根据滴定剂和被测物质的不同，可分为______滴定法、______滴定法、______滴定法和______滴定法。答案：强酸强碱、强酸弱碱、强碱弱酸、多元酸（碱）。这是根据酸碱的强弱以及是否为多元酸碱等情况对酸碱滴定法进行的分类。例如用盐酸滴定氢氧化钠是强酸强碱滴定；用盐酸滴定氨水是强酸弱碱滴定；用氢氧化钠滴定醋酸是强碱弱酸滴定；用氢氧化钠滴定磷酸是多元酸滴定。3.重量分析中，沉淀按其物理性质可分为______沉淀和______沉淀，其中______沉淀的颗粒较大。答案：晶形、无定形、晶形。晶形沉淀的内部离子或分子排列规则，颗粒较大，结构紧密；无定形沉淀的颗粒较小，结构疏松。4.分光光度法中，朗伯比尔定律的数学表达式为______，其中A表示______，ε表示______，b表示______，c表示______。答案：A=εbc、吸光度、吸光系数、光程、溶液浓度。朗伯比尔定律描述了物质对光的吸收程度与溶液浓度和光程之间的关系，是分光光度法的理论基础。5.络合滴定中，金属指示剂必须具备的条件之一是指示剂与金属离子形成的络合物的稳定性要______EDTA与金属离子形成的络合物的稳定性。答案：小于。只有当指示剂与金属离子形成的络合物的稳定性小于EDTA与金属离子形成的络合物的稳定性时，在滴定过程中，EDTA才能夺取与指示剂络合的金属离子，使指示剂游离出来，从而发生颜色变化，指示滴定终点。三、简答题1.简述工业分析的特点。工业分析具有以下特点：分析对象的复杂性：工业物料种类繁多，成分复杂，可能包含多种元素、化合物以及不同的相态和结构。例如矿石中可能含有多种金属元素和非金属元素，且其存在形式多样。分析方法的多样性：为了满足不同分析对象和分析要求，需要采用多种分析方法。包括化学分析法（如重量分析、容量分析）和仪器分析法（如光谱分析、色谱分析等）。不同方法各有优缺点和适用范围，需要根据具体情况选择合适的方法。分析结果的准确性和可靠性要求高：工业分析的结果直接关系到工业生产的质量控制、产品性能评估以及资源利用等方面。不准确的分析结果可能导致生产过程出现问题，产品质量不合格，造成经济损失。因此，对分析结果的准确性和可靠性有较高要求。分析速度的要求：在工业生产中，为了及时指导生产过程，需要快速得到分析结果。例如在钢铁生产中，需要快速分析钢水中各种元素的含量，以便及时调整生产工艺。因此，一些快速分析方法在工业分析中得到广泛应用。大量样品的分析：工业生产通常是大规模的，需要对大量的样品进行分析。这就要求分析方法具有较高的效率，能够在较短时间内完成大量样品的分析。2.简述酸碱滴定中指示剂的选择原则。酸碱滴定中指示剂的选择原则如下：指示剂的变色范围应部分或全部落在滴定突跃范围内：滴定突跃是指在滴定过程中，化学计量点前后溶液pH值的急剧变化范围。只有指示剂的变色范围落在滴定突跃范围内，才能准确指示滴定终点。例如用0.1000mol/LNaOH滴定0.1000mol/LHCl，滴定突跃范围是pH4.309.70，甲基橙变色范围是pH3.14.4，部分落在滴定突跃范围内，可以选用；酚酞变色范围是pH8.210.0，也部分落在滴定突跃范围内，同样可以选用。指示剂的变色要明显、灵敏：指示剂在变色时颜色变化要明显，易于观察和判断。这样可以减少滴定误差，提高分析结果的准确性。例如酚酞由无色变为红色或由红色变为无色的变化比较明显，容易观察。指示剂的化学稳定性要好：指示剂在滴定过程中应具有良好的化学稳定性，不与滴定剂、被测物质或其他共存物质发生化学反应，以免影响指示剂的变色性能和滴定结果。3.简述重量分析中沉淀的形成过程。重量分析中沉淀的形成过程主要包括以下两个阶段：晶核的形成：当溶液中构晶离子的浓度乘积超过该条件下沉淀的溶度积时，离子会相互碰撞形成微小的聚集体，称为晶核。晶核的形成有两种方式：均相成核：溶液中构晶离子通过离子间的静电引力和化学键作用，自发地形成晶核。例如在沉淀BaSO₄时，当溶液中Ba²⁺和SO₄²⁻浓度足够大时，它们会相互结合形成BaSO₄的微小晶核。异相成核：溶液中的杂质、尘埃等外来颗粒提供了晶核形成的表面，构晶离子在这些表面上吸附、聚集形成晶核。异相成核在沉淀形成过程中往往起着重要作用。沉淀颗粒的成长：晶核形成后，溶液中的构晶离子会继续向晶核表面扩散并沉积，使晶核逐渐长大形成沉淀颗粒。沉淀颗粒的成长方式有两种：定向成长：构晶离子按照一定的晶体结构规律在晶核表面定向排列，使沉淀颗粒逐渐长大形成晶形沉淀。例如生成的BaSO₄沉淀，如果条件合适，会以定向成长的方式形成颗粒较大的晶形沉淀。聚集成长：晶核之间相互碰撞、聚集形成较大的聚集体，这种成长方式形成的沉淀颗粒通常较小，结构疏松，为无定形沉淀。例如Fe(OH)₃沉淀，往往以聚集成长的方式形成无定形沉淀。4.简述分光光度法的基本原理。分光光度法的基本原理基于物质对光的吸收特性。当一束平行的单色光通过含有吸光物质的溶液时，一部分光被溶液吸收，一部分光透过溶液。根据朗伯比尔定律，溶液对光的吸收程度与溶液浓度和光程成正比，其数学表达式为A=εbc。其中A为吸光度，表示溶液对光的吸收程度；ε为吸光系数，它是物质的特性常数，与物质的性质、入射光的波长等因素有关；b为光程，即光在溶液中通过的距离，通常为比色皿的厚度；c为溶液中吸光物质的浓度。在分光光度法中，首先选择合适的波长的单色光作为入射光，然后测量溶液的吸光度。通过测量一系列已知浓度的标准溶液的吸光度，绘制吸光度浓度标准曲线。再测量未知溶液的吸光度，根据标准曲线就可以确定未知溶液中吸光物质的浓度。5.简述络合滴定中提高选择性的方法。络合滴定中提高选择性的方法主要有以下几种：控制溶液的酸度：不同金属离子与EDTA形成络合物的稳定性受溶液酸度的影响不同。通过控制溶液的酸度，可以使某些金属离子能够被准确滴定，而其他金属离子不与EDTA发生反应或反应不完全。例如在滴定Bi³⁺和Pb²⁺的混合溶液时，在pH=1的条件下，Bi³⁺能与EDTA定量络合，而Pb²⁺基本不反应，可先滴定Bi³⁺；然后调节pH=56，再滴定Pb²⁺。使用掩蔽剂：掩蔽剂可以与干扰离子形成稳定的络合物，使其不与EDTA反应，从而消除干扰。常用的掩蔽方法有络合掩蔽法、沉淀掩蔽法和氧化还原掩蔽法。络合掩蔽法：例如在测定Ca²⁺、Mg²⁺时，Fe³⁺、Al³⁺等会干扰测定，可加入三乙醇胺作为络合掩蔽剂，使其与Fe³⁺、Al³⁺形成稳定的络合物，消除干扰。沉淀掩蔽法：通过加入沉淀剂，使干扰离子形成沉淀而被掩蔽。例如在测定Ca²⁺时，Mg²⁺会干扰，可加入NaOH使Mg²⁺形成Mg(OH)₂沉淀，从而消除Mg²⁺的干扰。氧化还原掩蔽法：利用氧化还原反应改变干扰离子的价态，使其不与EDTA络合或形成的络合物稳定性降低。例如在滴定Bi³⁺、Fe³⁺混合溶液时，可加入抗坏血酸将Fe³⁺还原为Fe²⁺，由于Fe²⁺与EDTA形成的络合物稳定性比Fe³⁺与EDTA形成的络合物稳定性低很多，从而消除Fe³⁺的干扰。分离干扰离子：当以上方法无法有效消除干扰时，可以采用分离的方法将干扰离子与被测离子分离。常用的分离方法有沉淀分离、萃取分离、离子交换分离等。例如在分析复杂样品时，可先通过沉淀分离将某些干扰离子沉淀除去，然后再对被测离子进行滴定。四、计算题1.称取工业纯碱样品0.5000g，溶于水后，以甲基橙为指示剂，用0.2000mol/LHCl标准溶液滴定至终点，消耗HCl溶液22.50mL。计算该纯碱样品中Na₂CO₃的质量分数。（Na₂CO₃的摩尔质量为106.0g/mol）解：写出化学反应方程式：Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑根据化学计量关系可知，n(Na₂CO₃)=1/2n(HCl)计算n(HCl)：n(HCl)=c(HCl)×V(HCl)=0.2000mol/L×0.02250L=0.004500mol计算n(Na₂CO₃)：n(Na₂CO₃)=1/2×0.004500mol=0.002250mol计算m(Na₂CO₃)：m(Na₂CO₃)=n(Na₂CO₃)×M(Na₂CO₃)=0.002250mol×106.0g/mol=0.2385g计算Na₂CO₃的质量分数：w(Na₂CO₃)=m(Na₂CO₃)/m(样品)×100%=0.2385g/0.5000g×100%=47.70%2.用分光光度法测定某铁样品中铁的含量。称取0.5000g样品，经处理后配制成100mL溶液。吸取10.00mL该溶液于50mL容量瓶中，加入显色剂后定容。用1cm比色皿在510nm波长处测得吸光度为0.400。已知铁的吸光系数ε=1.1×10⁴L/(mol·cm)，计算该样品中铁的质量分数。（Fe的摩尔质量为55.85g/mol）解：根据朗伯比尔定律A=εbc，计算50mL容量瓶中溶液的铁离子浓度c：c=A/(εb)=0.400/(1.1×10⁴L/(mol·cm)×1cm)=3.64×10⁻⁵mol/L计算100mL溶液中铁的物质的量n：50mL溶液中n₁=c×V₁=3.64×10⁻⁵mol/L×0.050L=1.82×10⁻⁶mol100mL溶液中n=n₁×100mL/10.00mL=1.82×10⁻⁵mol计算铁的质量m：m=n×M(Fe)=1.82×10⁻⁵mol×55.85g/mol=1.02×10⁻³g计算样品中铁的质量分数w：w=m/m(样品)×100%=1.02×10⁻³g/0.5000g×100%=0.204%3.用EDTA滴定法测定水样中Ca²⁺和Mg²⁺的含量。取100.0mL水样，调节pH=10，以铬黑T为指示剂，用0.01000mol/LEDTA标准溶液滴定至终点，消耗25.00mL。另取100.0mL水样，加入NaOH溶液调节pH=12，使Mg²⁺形成Mg(OH)₂沉淀，以钙指示剂为指示剂，用0.01000mol/LEDTA标准溶液滴定至终点，消耗15.00mL。计算水样中Ca²⁺和Mg²⁺的含量（以mg/L表示）。（Ca的摩尔质量为40.08g/mol，Mg的摩尔质量为24.31g/mol）解：计算Ca²⁺的含量：