Общие материалы

Гравиметрический (весовой) анализ: Методические указания к изучению курса количественного химического анализа

смотреть PDF

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ЗДРАВООХРАНЕНИЮ И СОЦИАЛЬНОМУ РАЗВИТИЮ

 

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

 ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

 

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ

ХИМИКО-ФАРМАЦЕВТИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

 

 

ГРАВИМЕТРИЧЕСКИЙ (ВЕСОВОЙ) АНАЛИЗ

 

 

 

Методические указания

к изучению курса количественного

химического анализа

 

 

 

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2005

 

 

УДК 543.061

 

 

Рецензенты:

д-р фарм. наук, проф. Е.И.Саканян (СПХФА)

д-р хим. наук, проф. Г.К.Ивахнюк (СПТИ)

 

 

 

Гравиметрический (весовой) анализ: Методические указания к изучению курса количественного химического анализа /Сост. К.И.Яковлев, Г.М.Алексеева. - СПб.:Изд-во СПХФА, 2005.- 27 с.

 

 

ISBN5-8085-

 

Методические указания содержат краткое изложение теоретических основ гравиметрического метода анализа и рекомендации к рациональному выбору условий проведения анализа, правила пользования аналитическими весами. Разобраны примеры расчетов в гравиметрии. Приведены методики практического определения неорганических ионов, входящих в состав фармацевтических препаратов, остаточной золы, внешней (адсорбционной) и кристаллизационной воды. Имеются контрольные вопросы и задания для самостоятельной работы студентов.

Методические указания предназначены для отечественных и иностранных студентов фармацевтического факультета и факультета промышленной технологии лекарственных веществ СПХФА очной и заочной форм обучения.

 

 

 

Рекомендовано методической комиссией

фармацевтического факультета

 

ISBN 5-8085-

© Санкт-Петербургская государственная

химико-фармацевтическая академия, 2005

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Количественное определение вещества, основанное на точном измерении массы  компонента пробы, выделенного либо в элементарном виде, либо в виде соединения определенного и постоянного состава, называется гравиметрическим (весовым) методом анализа. В основе метода лежат законы сохранения массы и постоянства состава вещества.

Гравиметрический метод (гравиметрия)применяется при анализе многих веществ, том числе и фармацевтических препаратов, на содержание летучих компонентов, влаги, остаточной золы. Весовым методом может быть количественно определено содержание основного компонента в ряде лекарственных препаратов кальция (хлорид, лактат, глюконат и др.), цинка (цинк-инсулин, оксид и сульфат), железа (глицерофосфат, лактат, сахарат, аскорбинат, сульфат и др.), кобальта (цианкобламин, ферковен, коамид), сульфатах натрия, магния, хинина, атропина, канамицина, 8-окисихинолина, гидробромиде тиамина, гидрохлориде хинина и т.д. Широко применяют гравиметрию при анализе различного минерального и растительного сырья на содержание солей тяжелых металлов, входящих в его состав. Проведение таких определений регламентируется соответствующими фармакопейными статьями на лекарственные препараты и государственными стандартами (ГОСТами) на вещество и сырье. Гравиметрия – фармакопейный метод анализа.

Большое значение гравиметрический метод имеет при анализе промышленных отходов и сточных вод, а также при определении чистоты объектов окружающей среды.

Высокая точность (< 0,1%) и надежность гравиметрического анализа позволяют использовать его также и в качестве арбитражного метода для подтверждения результатов, полученных другими методами анализа, особенно при определении состава впервые синтезированных веществ.

Основным недостатком гравиметрического метода является длительность определений, которая в ряде случаев может достигать нескольких десятков часов, что практически исключает применение этого метода  для текущего технологического контроля производства и при проведении экспресс-анализа. Невысокая селективность весового анализа требует предварительного химического разделения с целью выделения определяемого компонента в индивидуальном виде, что требует дополнительных временных и трудовых затрат. Однако, достигнутые за последнее время успехи в синтезе высокоселективных реагентов-осадителей органической природы позволяют снизить трудоемкость анализа и с оптимизмом смотреть на использование гравиметрии в химическом анализе.

Настоящие методические указания являются переработанным и дополненным изданием указаний, существующих на кафедре аналитической химии СПХФА (Гравиметрический (весовой) анализ. Методические указания / Сост. К.И.Яковлев, Г.М.Алексеева. Л.:ЛХФИ. 1989.- 28 с.).

 




 

I. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ИЗУЧЕНИЮ ОСНОВ ГРАВИМЕТРИИ

 

1. Методы проведения гравиметрического анализа

Различают три группы методов проведения гравиметрического анализа — методы выделения, отгонки и методы осаждения.

Методы выделения.Эти методы основаны на выделении определяемого вещества в твердую фазу в элементарном виде. Например, при определении сульфата меди в образце, содержащем индифферентные примеси, навеску образца растворяют и осаждают образовавшиеся ионы меди в виде металла (Сu2++ H2®Cu0¯+ 2H+), который отфильтровывают, промывают, высушивают и взвешивают на аналитических весах. Измерив массу выделенной меди рассчитывают массу сульфата меди и его массовую долю в образце.

Методы отгонки. Эти методы основаны на измерении точной массы выделившихся в процессе анализа газообразных продуктов. Методы отгонки применяются в нескольких вариантах: а) определяемое вещество отгоняют из точной навески исследуемого образца и по уменьшению ее массы судят о содержании летучего компонента, например, таким способом определяют количество гигроскопической влаги в веществе и кристаллизационной воды в солях, высушивая навеску образца при определенной температуре до постоянной массы (см. разд.II, раб.5); б) определяемое вещество переводят химическим путем в летучее состояние и отгоняют, например, при анализе силикатов, содержащейся в них диоксид кремния (SiO2) действием плавиковой кислоты (HF) переводят в летучий продукт – тетрафторид кремния (SiF4), который отгоняют из образца и по убыли массы навески рассчитывают содержание кремния; в) определяемое вещество переводят в летучее состояние, отгоняют и поглощают каким-либо поглотителем, по увеличению массы которого рассчитывают содержание компонента, например, при определении карбоната кальция в известняке выделяют CО2 (действием на СаСО3 кислоты или прокаливанием), пропускают его через газопоглотительную трубку с натронной известью или аскаритом, по увеличению массы трубки определяют массу поглощенного углекислого газа и рассчитывают массу и массовую долю карбоната кальция в анализируемом образце.

Методы осаждения. Эти методы основаны на довольно простой общей схеме определения, когда навеску анализируемого образца (mнав), содержащего определяемое вещество (В), переводят в раствор и добавляют избыток реагента-осадителя (А). Образовавшийся осадок (форма осаждения ВbАa) отфильтровывают, промывают, высушивают (прокаливают) до постоянной массы (весовая форма С) и взвешивают на аналитических весах:

 

bB+ aA«BbAa¯®cC                                                      (1.1)

 

Зная точную массу и состав весовой формы можно вычислить массу и массовую долю определяемого вещества в анализируемом образце.

Гравиметрический анализ методом осаждения включает в себя следующие основные этапы:

- взятие навески анализируемого образца и перевод её в раствор;

- перевод определяемого вещества в форму осаждения (осаждение);

- отделение осадка от раствора (фильтрование) и удаление примесей (промывание);

- перевод формы осаждения в весовую (гравиметрическую) форму;

- взвешивание весовой формы на аналитических весах;

- расчет результатов анализа.

Далее в настоящих методических указаниях подробно рассмотрен материал, относящийся к методам осаждения в гравиметрии, хотя отдельные положения справедливы и к методам выделения и отгонки.

 

2. Расчет массы навески анализируемого образца и перевод её в раствор

Расчет массы навески (mнав) анализируемого образца (пробы) проводят по схеме проведения гравиметрического анализа по методу осаждения (1.1) исходя из заданной массы весовой формы с учетом возможной массовой доли определяемого компонента в пробе w(В) и характера получаемого осадка.

В результате многочисленных исследований оптимальной массой весовой формы принято считать для аморфных осадков 0,1-0,2 г, для кристаллических – 0,1-0,5 г. Такая масса весовой формы обеспечивает относительную погрешность её взвешивания на аналитических весах менее 0,1%, что соответствует точности гравиметрического анализа.

Таким образом, в соответствии со стехиометрическими коэффициентами в (1.1):

 или:

 

                                                   (2.1)

 

с учетом    получим:                   (2.2)

 

Формула (2.2) пригодна для расчета массы навески анализируемого образца (пробы) в методе отдельных навесок, когда вся навеска вещества целиком используется для анализа. Если масса навески очень мала и относительная погрешность её взвешивания на аналитических весах превышает 0,1%, то в этом случае следует применять метод аликвотных частей (пипетирования) и тогда расчет навески проводится по формуле (2.3):

 

                                   (2.3)

 

где: Vмк– объём мерной колбы, мл; Vп- объём пипетки (аликвоты), мл.

Следует отметить, что расчет массы навески носит ориентировочный характер и не требует высокой точности вычислений (достаточно двух значащих цифр), однако, брать для анализа нужно точную навеску, взвешивая её на аналитических весах до четвертого знака после запятой (±0,0001 г).

Растворение анализируемого образца при применении метода отдельных навесок проводят в высоком химическом стакане из термостойкого стекла, накрытого часовым стеклом для избежания разбрызгивания раствора и потери вещества, при перемешивании стеклянной палочкой. В этом же стакане проводят осаждение определяемого компонента. При применении метода пипетирования навеску пробы растворяют в мерной колбе, а затем её аликвотную часть с помощью калиброванной пипетки переносят в стакан для осаждения. Вся стеклянная посуда должна быть тщательно вымыта (см.разд. II.1).

В качестве растворителя в гравиметрии чаще всего используют воду или водные растворы кислот; возможно также применение водных растворов щелочей и комплексообразователей. Органические растворители в весовом анализе не применяют.

Пример 1. . В лекарственном препарате фуросемиде содержится по массе около 11% серы. Какую навеску препарата надо взять при его анализе, чтобы после перевода серы в сульфат-ион  получить 0,50 г прокаленного осадка BaSO4? Возможно ли в этом случае применение метода отдельных навесок?

Решение:  S®SO42-®ВаSO4 то есть n(S) = n(BaSO4) и b=c= 1, тогда, используя примененные при выводе формул (2.1) и (2.2) рассуждения, получим:

Относительная погрешность взвешивания на аналитических весах такой навески равна:

Так как 0,02% < 0,1%, то метод отдельных навесок в данном случае применить возможно.

Пример 2. Какой объем физиологического раствора, содержащего около 0,9% (по массе) хлорида натрия ( r=1 г/мл), следует взять для анализа, чтобы масса весовой формы AgCl составила 0,36 г?

Решение:  NaCl ®AgCl, то есть n(NaCl) = n(AgCl) и в уравнении (2.2) (см. вывод выше) b=c= 1, тогда масса раствора хлорида натрия:

и объём раствора хлорида натрия будет равен:

Пример 3. Какую массу вещества, содержащего около 20% хлорида натрия и 30% хлорида калия, следует растворить в мерной колбе вместимостью 100 мл, чтобы из аликвоты полученного раствора объёмом 10 мл получить 0,50 г весовой формы AgCl?

Решение:  NaCl®AgClи KCl®AgCl, то есть n(NaCl) + n(KCl) = n(AgCl), тогда:

 или: ,

а с учетом аликвоты:.  Следовательно:

Отсюда масса навески вещества равна:

3. Получение формы осаждения

Соединение, в виде которого производят осаждение определяемого компонента, называется формой осаждения. Форма осаждения должна удовлетворять ряду требований:

- должна быть достаточно малорастворимой, то есть определяемое вещество должно осаждаться практически полностью;

- должна быть по возможности крупнокристаллической и содержать минимальное количество примесей;

- должна сравнительно легко переходить в весовую форму.

Потеря вещества за счет неполноты осаждения не должна превышать предела чувствительности аналитических весов (10-4 г). В гравиметрическом анализе в качестве формы осаждения используют соединения с малой величиной константы растворимости (для бинарных соединенийKS<10-8, для соединений состава 2:1 KS<10-12). Поэтому выбор реагента-осадителя играет важную роль в весовом анализе, например, при определении кальция его следует осаждать в виде оксалата (KS= 2,3∙10-9), а не сульфата (KS= 2,5∙10-5).

Реагенты-осадителив гравиметрии могут иметь неорганическую и органическую природу. Некоторые из них приведены в табл.1.

Т а б л и ц а 1.

Некоторые реагенты-осадители, применяемые в гравиметрии

Определяемые ионы

Реагент-осадитель*

Форма осаждения

Ba2+, Sr2+, Pb2+

Ag+, Hg22+

Ba2+, Sr2+ Ca2+

Mg2+

Na+

K+

Fe3+, Al3+, Cr3+

Cl-, Br-, I-, SCN-

H2SO4, (NH4)2SO4

HCl

(NH4)2C2O4

(NH4)2HPO4 (pH 9)

Zn(UO2)3(CH3COO)8

HClO4

NH4OH + NH4Cl (pH 9)

AgNO3 (pH 1, HNO3)

MSO4¯

AgCl¯, Hg2Cl2¯

MC2O4¯

MgNH4PO4¯

NaZn(UO2)3(CH3COO)9¯

KClO4¯

M(OH)3¯

AgX¯

Ni2+, Pd2+

Co3+, Co2+

 

Cu2+, Fe3+

Cu2+, Fe3+

Zn2+, Al3+, Cd2+

Mg2+

Диметилглиоксим - С4H6(NOH)2

a-нитрозо-b-нафтол – С10Н6NO(OH)

Купферон – С6H5NNO(ONH4)

8-Оксихинолин – С9H6NOH

[M{C4H6NO(NOH)}2

[M(C10H6NOO)3

 

[M(C6H5NNOO)n], n=2,3

[M(С9H6NO)n], pH 3-10

                           pH 5-10

                           pH 8-10

*В качестве неорганических реагентов-осадителей применяют минеральные кислоты и соли аммония, так как их молекулы, адсорбированные на поверхности осадка, могут быть легко удалены при последующем нагревании или прокаливании

 

Применение органических осадителей, образующих с катионами металлов устойчивые внутрикомплексные соединения, обладает рядом преимуществ по сравнению с использованием типичных неорганических реагентов:

- внутрикомплексные соединения металлов, как правило, обладают очень незначительной растворимостью в воде, что обеспечивает высокую полноту осаждения определяемого иона металла;

- возможно селективное (специфическое) осаждение катиона какого-либо металла из раствора в присутствии катионов других металлов;

- осадки с органическими реагентами имеют молекулярную кристаллическую решетку, что уменьшает их загрязнение примесями за счет поверхностной адсорбции.

Одноименный ион, добавленный с избытком реагента-осадителя, понижает растворимость осадка (S) и увеличивает полноту осаждения. Например, используемый в качестве формы осаждения при определении хлоридов осадок AgCl в воде обладает некоторой растворимостью:

 

Добавление избытка нитрата серебра приводит к сдвигу гетерогенного равновесия в системе AgCl«Ag++ Cl-влево и уменьшает растворимость осадка. Если [Ag+] = 0,1 моль/л, то:

 

то есть растворимость уменьшается на 4 порядка. Однако, к максимальному количеству осадителя стремиться не следует, так как более чем его полуторократный избыток может вызвать увеличение растворимости осадка вследствие «солевого эффекта» (влияние ионной силы раствора), комплексообразования, амфотерности и т. д.

Расчет количества осадителя n(A) и объёма его раствора V(A) производится на основании молярного соотношения между определяемым веществом и реагентом-осадителем исходя из соотношения (1.1). Тогда для метода отдельных навесок имеем:

 

, откуда:

 

                                                   (3.1)

 

где: V(A) – объём раствора осадителя, мл

        С(А) – молярная концентрация раствора осадителя, моль/л

В методе пипетирования в формулу (3.1) следует ввести множитель, учитывающий аликвотную часть раствора определяемого вещества, взятую для анализа:

 

                                             (3.2)

 

При гравиметрических определениях применяют, как правило, 0,1-1 М растворы осадителя и рассчитанный по уравнению (3.1) объём раствора для уменьшения растворимости осадка, увеличивают в полтора раза – V’(A) = 1,5∙V(A). Если известна процентная концентрация раствора осадителя (массовая доля), то молярную концентрацию рассчитывают по известной формуле:

                                                       (3.3)

 

где: r - плотность раствора осадителя, г/мл

       w(А) – массовая доля реагента-осадителя в растворе, %

Для разбавленных водных растворов (w < 5%) плотность может быть принята равной единице.

Пример 4.Сколько миллилитров 0,10 М раствора ВаС12 потребуется для осаждения серы в виде BaSO4 из навески 1,0 г продукта, содержащего 90% (по массе) лекарственного препарата дихлотиазида — M(C13H18O4N3S2Cl) = 379,5 г/моль, и индифферентные примеси, если осадитель добавляют: а) в стехиометрическом количестве; б) в полуторократном избытке?

Решение:C13H18O4N3S2Cl ®2SO42-®2BaCl2, т.е. n(BaCl2) = 2n(C13H18O4N3S2Cl) и в уравнении (3.1) а = 2, а b= 1. Тогда:

б) V(BaCl2) = 1,5∙V(BaCl2) = 1,5∙47 = 70,5 мл

Пример 5. Навеску анализируемого образца массой 5,0 г, содержащего около 3% никеля, растворили в мерной колбе вместимостью 200,0 мл. Какой объём спиртового раствора диметилглиоксима С4H6(NOH)2 (М = 116,1 г/моль) с массовой долей 1,0% (r= 0,93г/мл) потребуется для осаждения диметилглиоксимата никеля из 20,00 мл раствора при 50% избытке осадителя?

Решение:  из уравнения реакции Ni2++ 2С4H6(NOH)2 ®[Ni{С4H6NO(NOH)}2]¯n(С4H6(NOH)2) = 2n(Ni), то есть в уравнении (3.2) а = 2, а b= 1. Тогда:

В задаче задан 50% избыток осадителя (полуторократный избыток), поэтому:

V’4H6(NOH)2) = 1,5∙ V4H6(NOH)2) =1,5∙6,4 = 9,6 мл

 

Форма осаждения должна представлять собой по возможности крупнокристаллический осадок, что обеспечивает высокую скорость фильтрования и низкое содержание в ней примесей. Крупные кристаллы не забивают поры фильтра, имеют малую поверхность (то есть мало адсорбируют посторонние частицы из раствора), легко промываются.

Как известно, условием образования осадка является превышение произведения концентрации ионов, входящих в состав осадка, над константой растворимости данного малорастворимого соединения (ПКИ > KS). В результате образуется пересыщенный раствор и избыточное количество вещества выделяется в твердую фазу. По теории образования кристаллических осадков процесс протекает в две стадии – образование первичных (зародышевых) кристаллов и их рост. Для получения крупнокристаллического осадка необходимо, чтобы скорость образования первичных центров кристаллизации была мала и возникающие зародышевые кристаллы быстро росли. Это достигается при условии малого относительного пересыщения ОП (степени пересыщения Р) раствора, значение величины которого рассчитывается по уравнению:

                                                                 (3.4)

где: С – концентрация осаждаемого вещества в анализируемом растворе, моль/л;

       S–  растворимость образующегося малорастворимого соединения, моль/л

На величину относительного пересыщения определяющее влияние оказывают условия осаждения, поэтому для получения крупнокристаллического осадка следует подобрать такие условия, при которых С было бы наименьшим, a S относительно большим.  Для этого обычно проводят осаждение из разбавленных (С мало) и горячих (S относительно велико) растворов, медленно (по каплям) при интенсивном перемешивании добавляя осадитель – во избежание местных (локальных) пересыщений, а также выстаивают осадок в соприкосновении с маточным раствором в течение некоторого времени (созревание или «старение» осадка), что приводит к росту и реструктуризации относительно крупных кристаллов за счет растворения более мелких. Причиной укрупнения кристаллов при созревании является стремление системы к уменьшению свободной энергии, то есть к уменьшению поверхности кристаллов.

Для избежания локальных пересыщений в практике гравиметрического анализа, наряду с перемешиванием, применяют метод возникающих реагентов (осаждение из гомогенного раствора). В этом случае реагент-осадитель не добавляется извне, а медленно и равномерно образуется по всему объёму реакционной массы в результате какой-либо химической реакции. Например, при осаждении кальция в виде оксалата к подкисленному раствору соли кальция добавляют щавелевую кислоту, мочевину и полученную реакционную смесь нагревают. В результате гидролиза мочевины в растворе образуется аммиак, при взаимодействии которого со щавелевой кислотой возникают оксалат-ионы, осаждающие кальций:

(NH2)2CO + H2O ®CO2 + 2NH3 (медленно)

2NH3 + H2C2O4 ®2NH4+ + C2O42-

Ca2++ C2O42- ®CaC2O4¯

Поскольку лимитирующей стадией является реакция гидролиза мочевины и аммиак выделяется медленно и равномерно во всем объёме раствора, то достигается равномерное незначительное пересыщение, что способствует постепенному образованию крупных кристаллов оксалата кальция.

В то же время растворимость (S) многих осадков столь незначительна, что не удается получить достаточно малую разность С -S, то есть величина ОП велика, в растворе появляется много центров кристаллизации, осадок образуется быстро и получается аморфным. Так, при определении железа(III) или алюминия получают объёмистые аморфные, сильно гидратированные осадки гидроксидов железа(III) или алюминия, величины KSкоторых равны 6∙10-38 и 1∙10-32 соответственно. В этом случае осаждение производят при энергичном перемешивании и нагревании, из концентрированных растворов, концентрированным раствором осадителя, с добавлением электролита (обычно соли аммония), что вызывает коагуляцию первоначально образующегося коллоидного раствора и, следовательно, уплотнение осадка. Аморфные осадки немедленно фильтруют, так как длительное выдерживание с маточным раствором приводит к необратимому изменению свойств аморфных осадков, вследствие чего они плохо фильтруются.

Образование осадков сопровождается соосажением, то есть увлечением в осадок примесей, растворимых в условиях осаждения.

Основными видами соосаждения являются:

а) адсорбция ионов на поверхности осадка – особенно значительна для амфорных осадков, имеющих большую поверхность;

б) окклюзия – захват примесей вместе с маточным раствором внутрь кристалла во время его роста и формирования за счет дефектов в кристаллической решетке;

в) изоморфные включения (инклюзия) – совместная кристаллизация соединений, имеющих однотипные формулы и кристаллизующихся в одинаковых геометрических формах.

Чтобы свести к минимуму явление соосаждения, осаждение необходимо проводить в условиях, описанных ранее для кристаллических и аморфных осадков. При этом большую роль играет процесс созревания кристаллического осадка, в результате которого происходит совершенствование кристаллической структуры осадка и уменьшение его удельной поверхности, вследствие чего десорбируются и переходят в раствор примеси адсорбированные на поверхности осадка, а также высвобождаются окклюдированные капельки маточного раствора. В случае очень загрязненных осадков их переосаждают. Все осадки тщательно промывают для удаления адсорбированных примесей.

 

4. Фильтрование и промывание осадка

Отделение осадка от маточного раствора проводят его фильтрованием после созревания (кристаллические осадки) или сразу после осаждения (аморфные осадки).

Фильтрование проводят с использованием беззольных бумажных (если в дальнейшем получение весовой формы предполагается прокаливанием осадка) или стеклянных (получение весовой формы предполагается высушиванием осадка) фильтров.

Бумажные беззольные фильтры имеют разную плотность и размеры пор, что обозначается разным цветом надписей на упаковках фильтров или цветом ленты (полосы) на пачке с фильтрами. Наиболее плотные фильтры отмечены синим и зеленым цветом, фильтры средней плотности – желтым и белым, наименее плотные – черным и красным. Плотные фильтры и фильтры средней плотности используют для фильтрования мелко- и крупнокристаллических осадков. Скорость фильтрования для них невелика. Наименее плотные фильтры применяют для быстрого фильтрования аморфных осадков. Беззольные бумажные фильтры содержат мало минеральных солей, поэтому при их сгорании и прокаливании образуется мало золы, масса которой меньше погрешности взвешивания на аналитических весах и не учитывается при измерении массы весовой формы.

Стеклянные фильтры (фильтры Шотта) представляют собой тигли с пористой мембраной, изготовленные из стекла. Стеклянные мембраны имеют разный размер пор, в зависимости от которого применяются для фильтрования кристаллических и аморфных осадков. Фильтрование через стеклянные фильтры происходит под вакуумом.

При фильтровании вначале пропускают через фильтр прозрачную надосадочную жидкость (маточный раствор). Затем несколько раз промывают оставшийся осадок непосредственно в стакане, в котором проводили осаждение, методом декантации. Для этого к осадку добавляют промывную жидкость, взмучивают его, дают отстояться и сливают промывные воды через фильтр. Промытый таким образом осадок количественно переносят на фильтр, где также промывают несколькими порциями промывной жидкости до полноты удаления мешающих ионов. Состав промывной жидкости (горячая или холодная вода, раствор какого-либо вещества) и условия промывания указываются в аналитической методике. Как правило, при промывании кристаллического осадка в состав промывной жидкости входит небольшое количество осадителя или вещества с одноименным ионом (w= 1-3%) для уменьшения  растворимости осадка и связанных с этим потерь. Например, осадок сульфата бария промывают 2% раствором H2SO4или (NH4)2SO4. Аморфные осадки во избежание пептизации промывают разбавленным раствором нитрата аммония.

При необходимости  учитывают потери осадка за счет его растворения в промывной жидкости (mпот, г), для чего требуется знать объём промывной жидкости (Vпж, мл) и растворимость формы осаждения (S, моль/л):

                                                        (4.1)

где: М – молярная масса осадка, г/моль

Относительная погрешность (e, %), связанная с потерей осадка при промывании, рассчитывается по формуле:

                                                            (4.2)

где: mос– масса осадка, г

Обычно принимают допустимую потерю массы осадка не более 0,0001 г, чтобы она не сказывалась на результате взвешивания.

Пример 6. Рассчитать относительную погрешность определения, вызванную промыванием 225,3 мг осадка BaSO4 250 мл воды (при условии полного насыщения воды солью).

Решение:  

BaSO4 «Ba2+ + SO42-

[Ba2+] = [SO42-] = S, тогдаKS(BaSO4) = [Ba2+]∙[SO42-] = S∙S = S2 или

, тогдапоуравнению(4.1):

и по уравнению (4.2):

Пример 7. Какова будет потеря массы осадка PbSO4 при промыва­нии его 200 мл 0,01 М раствора сульфата аммония?

Решение:  

PbSO4 «Pb2+ + SO42-

(NH4)2SO4 ®2NH4+ + SO42-

[Pb2+] = S, a [SO42-] = S + C[(NH4)2SO4] »C[(NH4)2SO4] = 0,01 моль/л(S<<C[(NH4)2SO4]),

тогдаKS(PbSO4) = [Pb2+]∙[SO42-] = SC[(NH4)2SO4] = S∙0,01 или

, тогда по уравнению (4.1):

 

Пример 8.Вычислить концентрацию оксалата аммония, которую нужно создать в промывной жидкости, чтобы в 250 мл ее терялось не более 0,1% осадка СаС2О4, масса которого 0,10 г.

Решение:                             СаС2О4 «Са2+ + С2О42-

(NH4)2C2O4®2NH4++ C2O42-

[Ca2+] = S, a [C2O42-] = S + C[(NH4)2C2O4] »C[(NH4)2C2O4]  (S<<C[(NH4)2C2O4]),

тогдаKS(CaC2O4) = [Ca2+]∙[C2O42- ] = SC[(NH4)2C2O4]

из уравнения (4.2): ,

тогда из уравнения (4.1):  и

 

 

5. Получение весовой (гравиметрической) формы

Весовая (гравиметрическая) форма— это соединение, в виде которого взвешивается определяемый элемент. К весовой форме предъявляются следующие требования:

- состав весовой формы должен точно соответствовать её химической формуле;

- весовая форма должна обладать химической устойчивостью к компонентам воздуха (пары воды, кислород, СО2 и т.д.) и продуктам сгорания фильтра;

- весовая  форма должна быть термически устойчивой в широком интервале температур;

- желательно малое содержание определяемого элемента в весовой форме (по возможности минимальное значение гравиметрического фактора пересчета), чтобы погрешности в определении её массы в меньшей мере сказывались на результатах анализа

Весовую форму получают из формы осаждения либо высушиванием, либо прокаливанием осадка до постоянной массы. Условия перевода в гравиметрическую форму зависят от свойств осадка и его стабильности.

Высушивание в сушильном шкафу при 100-1150С используют для осадков, разлагающихся нестехиометрично при более высоких температурах. Обычно таким способом получают весовую форму при определении металлов с помощью органических реагентов-осадителей, например, при определении никеля с диметилглиоксимом (реактив Чугаева), или кобальта с α-нитрозо-β-нафтолом.Иногда применяют высушивание без нагревания путем последовательной промывки осадка водой, спиртом и эфиром и удаления следов эфира продувкой сухим воздухом. Таким способом высушивают легко разлагающийся осадок цинкуранилацетата натрия NaZn(UO2)3(CH3COO)9 при гравиметрическом определении натрия. Высушиванию подвергают осадки, полученные фильтрованием через доведенные до постоянной массы стеклянные фильтры. При высушивании состав осадка не меняется, а удаляется только внешняя (гигроскопическая) влага и легко летучие примеси, например, остаток органического растворителя реагента-осадителя.

Осадок (форма осаждения), полученный при фильтровании через бумажный беззольный фильтр, предварительно высушивают вместе с фильтром в сушильном шкафу при температуре около 1000С, а затем прокаливают. Для этого сухой фильтр с осадком помещают в предварительно прокаленный до постоянной массы и взвешенный тигель (фарфоровый, кварцевый, платиновый) и осторожно озоляют (обугливают) в пламени газовой горелки или на электрической плитке, следя за тем, чтобы фильтр не воспламенялся (во избежание потерь при сгорании фильтра). По окончании озоления тигель с осадком прокаливают в муфельной печи до постоянной массы при температуре, зависящей от природы осадка. Например, сульфат бария прокаливают при 700-9000С; при этом состав осадка не меняется, а удаляются только примеси. Температура прокаливания осадка не должна превышать 11000С, так как дальнейшее увеличение температуры может привести к разложению гравиметрической формы, например:

BaSO4®BaO+ SO3­(> 13000C)

При прокаливании с осадком могут происходить химические превращения, приводящие к получению стабильной гравиметрической формы. Так, при определении железа гидратированная осаждаемая форма Fe(OH)3xН2О при прокаливании переходит в весовую форму Fe2O3, а двойная соль MgNH4PO4, осаждаемая в ходе определения магния, в устойчивый пирофосфат магния – Mg2P2O7.

Техника доведения пустого стеклянного фильтра и тигля для прокаливания, а также фильтра и тигля с осадком до постоянной массы изложена в разделе II настоящих методических указаний при описании выполнения лабораторных работ. По разности измеренных масс тигля (фильтра) с осадком и пустого тигля (фильтра) рассчитывают массу весовой формы, которую используют для расчета результатов гравиметрического анализа.

 

6. Расчет результатов гравиметрическом анализе

Конечным этапом гравиметрического анализа является расчет результатов определения. При этом следует обратить внимание, что достоверность вычисленного результата должна соответствовать наименьшей достоверности измеренных величин, которая при расчете результатов анализа, как правило, соответствует точности четырех значащих цифр.

Расчет результатов анализа без учета влажности анализируемого образца. Расчет массы определяемого вещества m(B) и его массовой доли в анализируемом образце w(В) проводят по схеме проведения гравиметрического анализа по методу осаждения (1.1), используя для расчета точно измеренную массу весовой формы m(C):

 или:

 

                      (6.1)

 

                                 (6.2)

где: FB/C– гравиметрический фактор пересчета;

       mнав– масса навески анализируемого вещества, г/мл

При проведении анализа методом аликвотных частей в формулы (6.1) и (6.2) следует ввести множитель, учитывающий объём используемых мерной колбы (Vмк) и пипетки (Vп):

 

                                (6.3)

 

                                      (6.4)

Пример 9.Рассчитать массовую долю железа в препарате, если из его навески массой 0,5000 г получили 0,3989 г прокаленного осадка Fe2O3.

Решение:2Fe®Fe2O3, то есть n(Fe) = 2n(Fe2O3) и в уравнении (6.1) b= 2, ac= 1,

тогда по уравнению (6.1):

а по уравнению (6.2):

Пример 10.Из 25,00 мл раствора меди сульфата получен осадок CuSCN массой 0,2144 г. Вычислить титр и молярную концентрацию анализируемого  раствора.

Решение:  СuSO4®CuSCN, то есть n(Cu2+) = n(CuSCN) и в уравнении (6.1) b= c= 1,

тогда:

,

следовательно:

Пример 11.Навеску препарата массой 2,6340 г растворили в мерной колбе объёмом 250,0 мл. В 50,00 мл этого раствора осадили магний в виде MgNH4PO4и прокалили осадок до Mg2P2O7, масса которого оказалась равной 0,3062 г. Рассчитать массовую долю магния в анализируемом препарате.

Решение:2Mg®2 MgNH4PO4®Mg2P2O7, то есть n(Mg) = 2n(Mg2P2O7), следовательно с учетом аликвотной части по уравнению (6.3) имеем:

и

Пример 12.Для анализа смеси химически чистых СаСО3 и SrCО3 была взята навеска 0,7860 г и обработана избытком серной кислоты. Масса прокаленного осадка (CaSO4 + SrSO4) составила 1,0210 г. Вычислить массовые доли карбонатов кальция и стронция в исход­ной смеси.

Решение:  СаСО3 ®СаSO4, и SrCO3 ®SrSO4, то есть n(СаСО3) =n(CaSO4) и n(SrCO3) = n(SrSO4).  Если m(CaCO3) = x,то m(SrCO3) = 0,7860 – х, следовательно:

 и  

Тогда:  или:

Решая полученное уравнение получим: х = m(CaCO3) = 0,3716 г и

Тогда: w(SrCO3) = 100 - w(CaCO3) = 100 – 47,28 = 52,72%

 

Расчет результатов анализа с учетом влажности анализируемого образца. Во влажном или воздушно-сухом состоянии в веществе присутствует внешняя (гигроскопическая) влага. Удаляя эту влагу высушиванием при 100-120°С получают сухое (абсолютно сухое) вещество. Внешняя влага обуславливает влажность образца w(Н2О) (в %), которая рассчитывается по формуле:

                                                           (6.5)

где: m2О) – масса внешней влаги в образце, г

       mвл.нав    – масса навески влажного образца,г

Различают также кристаллизационную (кристаллогидратную) воду, которая входит в состав химических соединений и удаляется при более высоких температурах, например, H2С2O4∙2H2О, MgSO4·7H2O. Вещество, содержащее кристаллизационную воду и не имеющее внешней влаги, является сухим веществом.

Методика определения влажности образца и кристаллизационной воды в нем изложена в разделе II (раб.5).

Содержание (массовая доля) определяемого компонента во влажном образце wвл(В) рассчитывается по известной формуле:

                                                           (6.6)

Для вычисления содержания компонента в сухом веществе wсух(В) его массу относят к массе навески сухой пробы. Тогда с учетом (6.5) и (6.6):

                           (6.7)

Пример 13. Для анализа взяли 0,1534 г технического сульфата натрия и после обработки хлоридом бария получили 0,2233 г сульфата бария. Рассчитать массовую долю Na2SO4 во влажной и сухой навеске соли, если влажность образца составляет 4,25%.

Решение:  Na2SO4 ®BaSO4, тоестьn(Na2SO4) = n(BaSO4). Тогда по формуле (6.1):

Используя (6.6) и (6.7) получим:

Пример 14. В образце хинина сульфата влажностью 1,88% найдено 0,097% сульфатной золы. Пересчитать массовую долю золы на препарат с влажностью 6,37%.

 Решение:Так как массовая доля золы в пересчете на сухое вещество в образцах с разной влажностью одинакова (wсух.1= wсух.2), то учитывая уравнение (6.7) имеем:

 или:

 

II. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

Прежде чем приступить к практическому выполнению весового анализа необходимо изучить теоретические основы метода, ход анализа и правила техники безопасности по соответствующей литературе, под­готовить требуемые реактивы и посуду, а также ознакомиться с правилами взвешивания на аналитических весах и получить навыки работы на них.

1. Подготовка посуды для анализа

При выполнении весового анализа требуется следующая химическая посуда: стеклянный бюкс (весовой стаканчик, пробирка) для взвешивания твердых и жидких веществ; фарфоровые тигли для озоления фильтров и прокаливания осадков; термостойкие химические стаканы для осаждения и растворения веществ; часовые стекла; стеклянные палочки с резиновыми наконечниками и без них для отделения осадков, перемешивания, собирания частичек осадка со стенок стакана; промывалка для промывной жидкости; воронки для фильтрования; колбы для сбора фильтрата; эксикатор для охлаждения и хранения осадков.

Стеклянная посуда должна быть тщательно вымыта, так как от чистоты ее в значительной степени зависят результаты анализа. Посуду промывают водопроводной водой и загрязненные места оттирают ершами, затем тщательно моют горячим раствором соды или моющего средства, снова промывают водопроводной водой и ополаскивают дистиллированной. Посуда может считаться чистой, если на внутренних стенках не будет наблюдаться капель и вода будет стекать ровным слоем.

Фарфоровые тигли перед озолением в них фильтров с осадками протирают фильтровальной бумагой для удаления механических загрязнений и прокаливают в муфельной печи до постоянной массы, определяемой взвешиванием на аналитических весах. Для этого после первого прокаливания (0,5-1 час) тигель помещают для охлаждения до комнатной температуры в эксикатор (толстостенный стеклянный сосуд с притертой крышкой и осушителем – силикагель, прокаленный хлорид кальция, твердый гидроксид калия и др.), а затем взвешивают на аналитических весах. Эту операцию повторяют до тех пор, пока расхождение двух последних взвешиваний не будет превышать ± 0,0002 г. Иногда аналитическая методика предусматривает менее жесткие требования к разности между двумя последними взвешиваниями – до ±0,0005 г.

Пустые стеклянные фильтры тщательно промывают горячей водой и высушивают в сушильном шкафу при 110-1150С до постоянной массы аналогично описанному выше.

 

2. Аналитические весы и правила взвешивания на них

Приступая к взвешиванию, нужно помнить, что аналитические весы представляют собой чувствительный физический прибор, обращение с которым требует весьма большой аккуратности и осторожности.  Чтобы весы не портились  и взвешивание давало точный результат, строго соблюдайте следующие правила:

- перед каждым взвешиванием проверьте состояние весов;

- какие бы неисправности не были замечены при осмотре весов, чтобы ни случилось с ними во время работы, ни в коем случае не пытайтесь исправлять весы самостоятельно, а обязательно обращайтесь к преподавателю;

- не сдвигайте весы с занимаемого места;

- не ставьте на чашки весов влажных и грязных предметов;

- не взвешивайте горячих (или слишком холодных) предметов, что может вызывать изменение длины коромысла весов и привести к неправильным показаниям;

- для уменьшения влияния погрешностей взвешивания на результаты анализа все взвешивания желательно проводить на одних и тех же весах, пользуясь одним и тем же набором разновесов (гирь).

- не опирайтесь на полку, на которой установлены весы во избежание нарушения условий их работы.

 

 

3. Выполнение лабораторных работ

Работа 1. Определение содержания бария в растворе хлорида бария

Сущность работы. Метод основан на осаждении ионов Ва2+, имеющихся в анализируемом растворе, сульфатными ионами; при этом в качестве реагента-осадителя используют раствор серной кислоты. Реакция протекает по уравнению:

Ва2+ + SO42-«BaSO4¯(белый)                   KS(ВаSО4) = 1,1·10-10

Осадок BaSO4 является формой осаждения и формой взвешивания.

Определению мешает присутствие ионов, дающих малорастворимые соединения с SO42-, например, Sr2+, Ca2+, Рb2+и т.д. Наличие этих ионов в анализируемом растворе требует предварительного их отделения от бария и удаления.

Посуда и реактивы:

- стакан химический емкостью 150-200 мл – 1 шт.

- палочка стеклянная – 1 шт.

- колба для сбора фильтрата – 1 шт.

- воронка для фильтрования – 1 шт.

- промывалка – 1 шт.

- фарфоровый тигель для прокаливания – 1 шт.

- 2 М раствор НС1 и 2 н. раствор H2SO4.

Выполнение работы:

Полученный для анализа раствор хлорида бария (в стакане емкостью 150-200 мл) разбавляют дистиллированной водой приблизительно до 50 мл, добавляют 5 мл 2 М раствора НС1 и нагревают почти до кипения (доводить до кипения нельзя из-за возможного разбрызгивания раствора). Одновременно в колбе нагревают смесь 10 мл 2 н. раствора H2SO4 и 40 мл дистиллированной воды. Далее медленно, по каплям и при перемешивании стеклянной палочкой приливают горячий раствор серной кислоты к горячему анализируемому раствору. Образовавшемуся осадку дают отстояться и, когда раствор над осадком станет прозрачным, делают пробу на полноту осаждения бария, осторожно добавляя по стенке стакана 1-2 капли раствора H2SO4. Для получения более крупных кристаллов, раствор с осадком оставляют до следующего занятия. После этого приступают к фильтрованию через хорошо подогнанный к воронке беззольный фильтр (синяя лента), сливая по палочке на фильтр прозрачную жидкость, не взмучивая осадка. Осадок промывают 3-4 раза методом декантации, используя для промывки разбавленный раствор H2SO4 (5мл 2 н. H2SO4 на 100 мл дистиллированной воды).

После этого его количественно переносят на фильтр и промывают дистиллированной водой до полного удаления ионов хлора (проба с AgNO3). При фильтровании и промывке жидкость наливают в воронку не выше 2/3 высоты фильтра, иначе осадок может подняться за край фильтра.

Приливать следующую порцию жидкости на фильтр следует лишь тогда, когда предыдущая порция полностью стекла, В перерывах между приливанием отдельных порций жидкости палочку следует ставить обратно в стакан так, чтобы она не касалась носика стакана. Все время необходимо следить за тем, чтобы осадок не проходил. через фильтр; фильтрат должен быть прозрачным. Если будет замечено, что осадок начал проходить через фильтр, надо поставить под воронку другую колбу, а мутный раствор снова пропустить через фильтр. Прозрачный фильтрат периодически выливается в раковину.

Частицы осадка, приставшие к палочке и стенкам стакана, собирают протирая поверхность палочки и стакана кусочком беззольного фильтра, который затем помещают в фильтр с осадком.

После окончания промывки воронку закрывают чистой бумагой (столбик воды из трубки воронки нужно удалить) и помещают в сушильный шкаф (110-115°С). Подсушенный фильтр (он должен быть слегка влажным, но легко отставать от стенок воронки) аккуратно складывают так, чтобы осадок оказался внутри и помещают в фарфоровый тигель, предварительно прокаленный до постоянной массы. Затем тигель ставят на электроплитку (обязательно в вытяжном шкафу!!!), где фильтр медленно обугливается. После этого тигель с обугленным фильтром помещают в муфельную печь на 30-40 минут, затем охлаждают в эксикаторе до комнатной температуры и взвешивают на аналитических весах. Прокаливание тигля с осадком повторяют несколько раз до получения его постоянной массы. Как правило, одновременно проводят не менее двух параллельных определений.

Результаты взвешиваний заносят в таблицу:

тигля

Объект

взвешивания

Масса после прокаливания, г

I

II

III

IV

 

Тигель с осадком

Пустой тигель

 

 

 

 

Осадок

 

 

 

 

 

Тигель с осадком

Пустой тигель

 

 

 

 

Осадок

 

 

 

 

По результатам параллельных определений (относительная погрешность не более 0,3%) по формуле (6.1) рассчитывают массу бария (хлорида бария) в анализируемом растворе.

 

Работа 2. Определение содержания хлора в растворимых хлоридах

Сущность работы:  Метод основан на осаждении хлоридных ионов избытком раствора нитрата серебра. Реакция протекает по уравнению:

Cl-+ Ag+®AgCl¯(белый)              KS(АgС1) = 1,8·10-10.

Осадок AgCl является формой осаждения и весовой формой.

Определению мешают присутствие ионов, дающих малорастворимые соединения с ионом Ag+, например, Br, J, CNS и т.д. Наличие этих ионов в анализируемом растворе требует предварительного их отделения от хлорида и удаления.

Посуда и реактивы:

- стакан химический емкостью 200-300 мл – 1 шт.

- палочка стеклянная с резиновым наконечником – 1 шт.

- стеклянный фильтрующий тигель № 4 (плотный) – 1 шт.

- колба для фильтрования под вакуумом – 1 шт.

- промывалка – 1 шт.

- 0,1 М раствор AgNO3.

- 2 М раствор HNO3 и раствор HNO3 (1:1).

Выполнение работы:Навеску пробы для анализа растворяют в 100-150 мл дистиллированной воды, добавляют к раствору 1 мл HNO3 (1:1) и нагревают почти до кипения (но не кипятят во избежании разбрызгивания!!!). К нагретому раствору медленно прибавляют при энергичном перемешивании 0,1 М раствор AgNO3 (примерный полуторократный объём раствора реагента-осадителя вычисляют заранее, см. разд.II.3).

Кислая среда, нагревание, избыток осадителя и перемешивание способствуют коагуляции частиц осадка, которые собираются при этом в крупные творожистые хлопья, быстро оседающие на дно стакана. Затем, прекратив перемешивание испытывают полноту осаждения, добавив к отстоявшейся жидкости по стенке стакана 2-3 капли раствора AgNO3. Добившись полного осаждения, для предохранения от пыли накрывают стакан с палочкой в нем часовым стеклом (или фильтровальной бумагой) и оставляют до следующего занятия в темноте во избежании разложения AgCl на свету.

Отделение осадка AgCl осуществляют с помощью вакуум-насоса через плотный стеклянный фильтрующий тигель № 4, предварительно тщательно промытый горячей разбавленной HNO3 (5 мл 2 М раствора НNO3 на 100 мл дистиллированной воды), горячей водой и высушенный до постоянной массы при 110°С. При фильтровании декантируют маточную жидкость по стеклянной палочке в фильтрующий тигель, наполняя его не более, чем на 3/4 объема. Затем 3-4 раза промывают осадок в стакане методом декантации холодной водой, подкисленной 4-5 каплями 2 М раствора HNO3, и количественно переносят его, пользуясь стеклянной палочкой с резиновым наконечником, в фильтрующий тигель и тщательно промывают сначала разбавленным раствором HNO3, а затем водой.

Стеклянный фильтр с промытым осадком помещают в сушильный шкаф на 40-50 минут при 110-115 С, затем охлаждают в эксикаторе до комнатной температуры и взвешивают на аналитических весах. Высушивание повторяют до получения постоянной массы фильтра с осадком. Как правило, проводят не менее двух параллельных определений.

Полученные результаты заносят в таблицу, аналогичную описанной в работе 1, а расчет массовой доли хлора в анализируемом образце проводят по формулам (6.1) и (6.2).

 

Работа 3. Определение содержания железа в растворе соли Мора

Сущность работы:Железо в водном растворе соли Мора – (NH4)2Fe(SO4)2- 6Н2О определяют в виде Fe2O3, предварительно окислив ионы железа(II) раствором азотной кислоты, а затем осадив полученные ионы Fe3+раствором аммиака:

2Fe2+ + NO3- + 3Н+®2Fe3+ + HNO2 + H2O

Fe3+ + 3NH4OH ®Fe (OH) 3 ¯+ 3NH4+

2Fe(OH)3 ®Fe2O3 + 3H2O

Формой осаждения является аморфный осадок Fe(OH)3KS(Fе(ОН)3) = 3,2·10-38, а весовой формой прокаленный безводный оксид железа(III) – Fe2O3. Определению мешают ионы Mg2+, А13+, Сг3+ и другие, образующие гидрооксиды.

Посуда и реактивы:

- стакан химический емкостью 300-400 мл – 1 шт.

- палочка стеклянная – 1 шт.

- воронка для фильтрования – 1 шт.

- колба для сбора фильтрата – 1 шт.

- промывалка – 1 шт.

- фарфоровый тигель для прокаливания – 1 шт.

- хлористый аммоний, химически чистый (х.ч.)

- концентрированная азотная кислота HN03

- концентрированный раствор NH4OH

Выполнение работы:К раствору соли Мора, полученному для анализа в стакане на 300 мл прибавляют 10 мл дистиллированной воды, 3 г NH4C1 (х.ч.) и нагревают почти до кипения (но не кипятят!). Затем добавляют по каплям при перемешивании 1-2 мл концентрированной HNO3 и продолжают нагревание еще 3-5 минут. Полученный желтый раствор разбавляют до 150 мл горячей, дистиллированной водой и осаждают бурый осадок гидроокиси железа концентрированным раствором NH4OH, осторожно по каплям добавляя его к реакционной смеси при перемешивании. Раствор с осадком оставляют на 5 мин., проверяют полноту осаждения и приступают к фильтрованию через фильтр малой плотности (красная лента). Промывание осадка осуществляется горячей водой методом декантации (5-6 раз), а затем на фильтре до отрицательной пробы на хлорид-ион.

Осаждение, фильтрование и промывание осадка заканчивают обязательно в один прием; оставлять до следующего занятия не промытый до конца осадок нельзя!

Фильтр с промытым осадком подсушивают в сушильном шкафу при 110-115°С и еще слегка влажным переносят в прокаленный до постоянной массы фарфоровый тигель. Далее фильтр обугливают на электрической плитке и прокаливают в муфельной печи при 800-900°С.

Техника выполнения операций фильтрования, промывания, обугливания и прокаливания, а также оформление результатов анализа аналогичны приведенным в работе 1 при определении бария.

Определив массу весовой формы (Fe2O3), рассчитывают массу содержащегося в анализируемом растворе железа, пользуясь соответствующим фактором пересчета (6.1).

 

Работа 4. Определение содержания никеля в водном растворе

Сущность работы:Определение никеля в растворе основано на количественном осаждении ионов Ni2+ спиртовым раствором диметилглиоксима (реактив Чугаева, C4H8O2N2) в виде внутрикомплексной соли. Реакция протекает в аммиачной среде по уравнению:

[Ni(NH3)6]2+ + 2C4H8O2N2®[Ni(C4H7O2N2)2]¯(красный) + 2NH4+ + 4NH3

Форма осаждения –[Ni(C4H7O2N2)2]. KS[Ni(C4H7O2N2)2]=  4,3·10-24.

Весовая форма – [Ni(C4H7O2N2)2].

Определению мешает присутствие ионов Fе2+, Pd2+, образующих с диметилглиоксимом окрашенные осадки, а также ионов, дающих с NH4OH гидроксиды (например, Fe3+, Mn2+, Mg2+и др.).

Посуда и реактивы:

- стакан химический на 300-400 мл – 1 шт.

- палочка стеклянная с резиновым наконечником – 1 шт.

- стеклянный фильтрующий тигель 3 или № 4 – 1 шт.

- промывалка – 1 шт.

- колба для фильтрования под вакуумом – 1 шт.

- концентрированная соляная кислота

- 1% "спиртовый раствор диметилглиоксима (C4H8O2N2)

- 10% раствор аммиака.

Методика определения:К полученному для анализа раствору соли никеля (в стакане емкостью 300-400 мл) добавляют 5 капель концентрированной соляной кислоты, разбавляют дистиллированной водой до 200 мл и нагревают до 80-90°С (но не до кипения!). Затем в стакан прибавляют 2-3 мл 10% раствора аммиака (до слабого запаха) и 20 мл 1% спиртового раствора диметилглиоксима. Дают раствору с осадком постоять 1 час и проверяют на полноту осаждения, добавляя по стенке стакана 2-3 капли раствора диметилглиоксима. Затем осадок отделяют с помощью вакуум-насоса через плотный стеклянный фильтрующий тигель № 3 или № 4, который предварительным высушиванием при 110°С доводят до постоянной массы. Осадок промывают 3-5 раз 1% раствором аммиака, 3-5 раз дистиллированной водой и сушат да постоянной массы в сушильном шкафу при 110°С.

Техника выполнения операций фильтрования, промывания, и высушивания, а также оформление результатов анализа аналогичны приведенным в работе 2 при определении хлора.

Определив массу весовой формы (диметилглиоксимата никеля – [Ni(C4H7O2N2)2]), рассчитывают массу содержащегося в анализируемом растворе никеля, пользуясь соответствующим фактором пересчета по формуле (6.1).

 

Работа 5. Определение внешней влаги  и кристаллизационной воды в хлориде бария

Сущность работы:Определение массовой доли внешней влаги (влажность образца) и кристаллизационной воды в кристаллогидрате ВаС12·2Н2О осуществляется методом отгонки. При этом удаление внешней влаги происходит при высушивании анализируемого образца при 1100С, а определение кристаллизационной воды основано на разложении кристаллогидрата хлорида бария при 125°С с выделением воды:

ВаС12·2Н2О ®ВаС12+2Н2О­

По убыли массы пробы взятой для анализа определяют влажность образца и массовую долю кристаллизационной воды в образце.

Посуда и реактивы:

- бюкс стеклянный для взвешивании – 1 шт.

- свежеперекристаллизированный химически чистый ВаС12• 2Н20

Выполнение работы:В тщательно вымытый, высушенный и взвешенный вместе с крышкой на аналитических весах бюкс помещают около 1.5 г свежеперекристаллизированного химически чистого ВаС122О. Затем бюкс с солью снова взвешивают на аналитических весах и определяют точную массу навески, взятой для анализа. Открыв бюкс, помещают крышку сверху, повернув ее на ребро и выдерживают бюкс в сушильном шкафу при температуре 110°С 2 часа. Затем охлаждают в эксикаторе и, закрыв крышкой, взвешивают на аналитических весах. Операцию повторяют до достижения постоянной массы. Как правило, одновременно проводят не менее двух параллельных опытов.

Массу внешней влаги определяют как разность масс бюкса с влажной и сухой навеской образца, а расчет влажности анализируемого образца (при погрешности параллельных результатов менее 0,3%) проводится по формуле (6.5).

Далее, высушенный до постоянной массы при 1100С образец нагревают до постоянной массы при 1250Cи по разности масс бюкса рассчитывают массу удаленной кристаллизационной воды. Затем рассчитывают массовую долю кристаллизационной воды в анализируемом сухом кристаллогидрате хлорида бария и сравнивают её с теоретически рассчитанным значением для этой соли.

 

Работа 6. Определение сульфатной золы в лекарственных препаратах

Сущность работы:Определение сульфатной золы в лекарственных препаратах осуществляется обработкой навески препарата концентрированной серной кислотой при нагревании и дальнейшем удалении обуглившейся части прокаливанием при 5000С. Остаток после прокаливания представляет собой сульфаты неорганических ионов, содержащихся в препарате.

Посуда и реактивы:

- фарфоровый тигель для прокаливания – 1 шт.

- концентрированная серная кислота

Выполнение работы:В предварительно прокаленный до постоянной массы и точно взвешенный на аналитических весах фарфоровый тигель помещают около 1 г анализируемого препарата. Затем тигель вместе с анализируемым препаратом снова взвешивают на аналитических весах и по разности определяют точную массу навески, взятой для анализа.  Вещество в тигле смачивают 1 мл концентрированной серной кислоты и осторожно нагревают на электроплитке (обязательно в вытяжном шкафу!!!) до удаления паров серной кислоты. Затем тигель с полученной обугленной массой прокаливают в муфельной печи при слабом калении (5000С) до постоянной массы (см. раб.1), избегая сплавления золы и её спекания со стенками тигля. Как правило, одновременно проводят не менее двух параллельных опытов. Результаты взвешиваний пустого тигля и тигля с остатком после прокаливания записывают в таблицу, представленную в работе 1.

Массу сульфатной золы определяют как разность масс тигля с остатком и пустого тигля, а расчет массовой доли сульфатной золы в анализируемом образце (при погрешности параллельных результатов менее 0,3%) проводится по известной формуле.

 



 

III. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1. В чем заключается сущность гравиметрических определений по методу осаждения? Приведите примеры.

2. В чем заключается сущность гравиметрических определений по методу отгонки? Приведите примеры.

3. В чем заключается сущность гравиметрических определений по методу выделения? Приведите примеры.

4. Что такое форма осаждения и требования, предъявляемые к ней?

5. В виде какого соединения следует осадить Ca2+ при его гравиметрическом определении – СаSO4 (KS= 2,5·10-5)  или СаС2О4 (KS= 2,3·10-9)?

6. Назовите условия образования крупнокристаллических осадков.

7. В чем преимущества кристаллических осадков перед аморфными при проведении гравиметрического анализа?

8. Выбор осадителя в весовом анализе. Почему кальций осаждают действием (NH4)2C2O4, а не Na2C2O4? Каким реактивом лучше осадить Ва2+ - раствором Na2SO4 или H2SO4?

9. В каком случае следует ожидать более точный результат при гравиметрическом определении алюминия – при осаждении его аммиаком или 8-оксихинолином?

10. Основные виды соосаждения и способы уменьшения его влияния на результаты анализа.

11. Почему осаждение кальция с помощью мочевины (NH2)2COметодом возникающего реагента приводит к образованию более чистого крупнокристаллического осадка оксалата кальция, чем при осаждении оксалатом аммония?

12. Что такое весовая форма и требования, предъявляемые к ней?

13. Пригодны ли в качестве весовой формы такие соединения, как А1(ОН)3×хН2О, Fе(ОН)3×хН2О? Зачем их прокаливают в ходе анализа?

14. Почему СаС2О4 является более удобной весовой формой, чем СаО, при определении кальция?

15. Что такое фактор пересчета и как он применяется в гравиметрическом анализе?

16. Какую цель преследует прокаливание до постоянной массы пустого тигля и тигля с осадком?

17. Для чего раствор при осаждении AgCl подкисляют, нагревают и интенсивно перемешивают?

18. Почему при определении хлоридов, в виде AgCl, и никеля, в виде диметилглиоксимата, пользуются стеклянными фильтрующими тиглями?

19. Почему осадок водной окиси железа можно промывать горячей водой?

20. В каком случае потери при промывании осадка Fе(ОН)3×хН2О будут наименьшими: а) осадок промыли водой; б) раствором нитрата аммония; в) раствором нитрата аммония с аммиаком?

21. В каких условиях обычно проводят осаждение Ni2+ диметилглиоксимом? Как полнота осаждения никеля зависит от величины рН раствора?

22. Присутствие каких ионов мешает определению бария и железа и почему?

23. Как проводят определение содержания кристаллизационной воды в кристаллогидратах?

24. Каким методом проводят определение влажности анализируемого образца?

25. Будет ли результат определения кальция завышен или занижен, если: а) в качестве реагента-осадителя использовали оксалат натрия; б) осадок оксалата кальция на фильтре промыли чистой водой; в) осаждение кальция в виде оксалата проводили в слишком кислой среде?

 



 

IV. ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ ПО ТЕМЕ «ГРАВИМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД АНАЛИЗА»

 

Предложить методику определения весовым методом:

1. Массовой доли кальция в природном минерале известняке, если известно, что карбоната кальция в исследуемом объекте около 80%.

2. Массовой доли кальция в 10% водном растворе (r= 1,05 г/мл) лактата кальция [Ca(С3Н5О3)2], (М = 218,2 г/моль).

3. Массовой доли магния в белой магнезии, имеющей состав 3MgCO3∙Mg(OH)2∙3Н2О и содержащей около 3% примесей.

4. Массовой доли магния в препарате, содержащем алюминий и около 20% магния.

5. Массовой доли кальция или магния в доломите, содержащем около 70%  двойной соли CaCO3∙MgCO3.

6. Массовой доли основного карбоната магния или карбоната кальция в препарате "Кальмагин". Состав комбинированного лекарственного препарата: 4,5 г основного карбоната магния, 3,0 г карбоната кальция и 3,0 г гидрокарбоната натрия.

7. Массовой доли алюминия в лекарственном препарате "Жидкость Бурова", содержащей около 8% ацетата алюминия.

8. Массы магния в таблетке препарата "Аспаркам", содержащей аспарагината калия и аспарагината магния MgC4H5O4N(М = 155,4 г/моль) по 0,175 г. Масса таблетки 0,5 г.

9. Массовой доли Al2O3в природном минерале боксите, содержащем около 30% алюминия.

10. Массовой доли алюминия в препарате, содержащем около 15% алюминия.

11. Массовой доли железа в железоаммонийных квасцах NH4Fe(SO4)2∙12H2O, содержащих около 5% индифферентных примесей.

12. Массовой доли железа в соли Мора (NH4)2Fe(SO4)2∙6H2O, содержащей около 1,5% индифферентных примесей.

13. Массы хлорида железа(II) в лекарственном препарате "Сироп алоэ с железом". Состав препарата: 135 г раствора хлорида железа(II), содержащего 20% соли; кислоты хлороводородной разведённой 15 г; кислоты лимонной 4 г; сиропа из сока алоэ до 1000 г.

14. Массовой доли железа в лекарственном препарате "Ферробион". Драже препарата массой 0,30 г содержит 0,10 г хлорида железа(II), 0,14 г глюкозы и связующие наполнители.

15. Массы железа в одном драже препарата "Ферроплекс" массой 0,20 г, которое содержит 50 мг сульфата железа(II), 80 мг аскорбиновой кислоты и связующие наполнители.

16. Массовой доли калия в природном минерале карналлите КСl∙MgCl2∙6H2O, содержание калия в котором составляет около 10% в пересчёте на K2O.

17. Массовой доли хлорид-иона в природном минерале сильвините КСl∙NaCl, содержание натрия в котором около 20% в пересчёте на Na2O.

18. Массовой доли сульфата натрия в глауберовой соли Na2SO4∙10H2O, содержащей около 10% индифферентных примесей.

19. Массовой доли фосфат-иона в минеральном удобрении аммофосе, содержащем около 25% NH4H2PO4и 70% (NH4)2HPO4и индифферентные примеси.

20. Массовой доли серебра в препарате "Протаргол", порошок которого содержит около 8% серебра.

21. Массовой доли алюминия в 1% растворе алюмокалиевых квасцов KAl(SO4)2.

22. Массу кальция в таблетке глюконата кальция массой 0,6 г, которая содержит 0,5 г основного действующего вещества [Ca(C6H11О6)2] (M= 398,4 г/моль) .

23. Массовой доли никеля в препарате, содержащем около 35% никеля.

24. Массовой доли фосфата кальция в минеральном удобрении простом суперфосфате, содержащем около 20% оксида фосфора(V).

25. Массовой доли кобальта в лекарственном препарате коамиде, содержащем около 90 % основного действующего вещества [Co(C6H6ON2)2Cl2] (M = 330,1 г/моль).

Для выполнения индивидуального задания по теме "Гравиметрический метод анализа" СТУДЕНТ ДОЛЖЕН ЗНАТЬ:

1. Сущность гравиметрического метода анализа. Достоинства, недостатки и погрешности определений весового метода анализа. Расчет массы навески анализируемого вещества в методах отдельных навесок и аликвотных частей.

2. Получение формы осаждения, требования, предъявляемые к ней. Важнейшие неорганические и органические реагенты-осадители. Выбор и расчет количества осадителя, полнота осаждения. Условия образования и свойства кристаллических и аморфных осадков, созревание («старение») осадков. Соосаждение и переосаждение.

3. Способы фильтрования и промывания осадков. Выбор фильтра и промывной жидкости. Потери при промывании осадка.

4. Способы получения весовой формы и требования к ней. Доведение весовой формы до постоянной массы и расчет её массы.

5. Расчет результатов анализа. Аналитический фактор или гравиметрический фактор пересчета.

 

При выполнении индивидуального задания СТУДЕНТ ДОЛЖЕН:

1. Предложить схему анализа по методу осаждения – выбрать растворитель (дистиллированная вода, раствор кислоты и др.) и написать уравнения реакций получения формы осаждения  и весовой формы (см. разд.I.1). При наличии в анализируемом образце мешающих веществ привести реакции их отделения от определяемого компонента.

2. По предполагаемой массе весовой формы рассчитать массу навески или объем анализируемой пробы, исходя из предварительных данных о содержании определяемого компонента в образце и свойств полученного осадка (кристаллический или аморфный) (см. разд.I.2). При расчете руководствоваться условием, что масса весовой формы определяемого вещества для кристаллических осадков должна быть не более 0,5 г, для аморфных осадков не более 0,2 г. Рассчитать относительную погрешность взвешивания навески на аналитических весах при абсолютной погрешности взвешивания ±0,0001 г и обосновать проведение анализа по методу отдельных навесок или аликвотных частей (пипетирования). В последнем случае предложить объёмы мерной колбы и пипетки, используемых при определении. Описать условия растворения навески в выбранном растворителе (посуда, объём растворителя, рН, температура и т.д.).

3. Обосновать выбор формы осаждения и реагента-осадителя и охарактеризовать свойства полученного осадка, исходя из чего предложить условия осаждения (концентрация раствора осадителя, температура реакционной смеси, перемешивание или осаждение с возникающим реагентом, созревание осадка). По выбранной концентрации раствора осадителя рассчитать его объем, необходимый для практически полного осаждения определяемого компонента (см. разд.I.3).

4. В зависимости от предполагаемого способа получения весовой формы (высушивание или прокаливание) выбрать фильтр для отделения осадка от раствора. Предложить качественный и количественный (концентрация) состав промывной жидкости и описать условия промывания осадка. Рассчитать абсолютную и относительную потери осадка при промывании: а) 200 мл воды; б) таким же объемом промывной жидкости (см. разд.I.4). Дать сравнительную оценку потерь.

5. Указать конкретные условия перевода формы осаждения в весовую форму (температура высушивания или прокаливания, необходимая аппаратура и т.д.) и доведения осадка до постоянной массы (см. разд.I.5 и II.1).

6. Предложить способ расчета результата проведенного анализа с предварительным определением соответствующего гравиметрического фактора пересчета (см. разд.I.6).

 



 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. Харитонов Ю.Я. Аналитическая химия. Аналитика. В 2-х кн. – М.: Высш.шк., 2001. Кн.1. – 615 с.

2. Васильев В.П. Аналитическая химия. В 2-х ч. – М.: Высш.шк., 1989. Ч.1. – 320 с.

3. Пономарев В.Д. Аналитическая химия. В 2-х ч. – М.: Высш.шк., 1982. Ч.2. – 288 с.

4.Фритц Дж., Шенк Г. Количественный анализ. – М.: Мир, 1975. – 577 с.

5. Алексеев В.Н. Количественный анализ. – М.: Химия, 1972. – 504 с.

6. Крешков А.П. Основы аналитической химии. В 3-х т. – М.: Химия, 1976. Т.2. – 376 с.

7. Васильев В.П. Аналитическая химия. Сборник вопросов, упражнений и задач. – М.: Дрофа, 2003. – 320 с.

8. Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. – М.: Химия, 1989. – 448 с.

9. Государственная фармакопея СССР. ХI. – М.: Медицина, 1989. Вып.2. – 400 с.

 



 

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………...................

I. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ИЗУЧЕНИЮ ОСНОВ ГРАВИМЕТРИИ…………

1. Методы проведения гравиметрического анализа…………………………………

2. Расчет массы навески анализируемого образца и перевод её в раствор………...

3. Получение формы осаждения………………………………………………………

4. Фильтрование и промывание осадка………………………………………………

5. Получение весовой (гравиметрической) формы………………………………….

6. Расчет результатов гравиметрическом анализе…………………………………...

II. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ…..

1. Подготовка посуды для анализа……………………………………………………

2. Аналитические весы и правила взвешивания на них……………………………..

3. Выполнение лабораторных работ………………………………………………….

Работа 1. Определение содержания бария в растворе хлорида бария……………...

Работа 2. Определение содержания хлора в растворимых хлоридах………………

Работа 3. Определение содержания железа в растворе соли Мора………………...

Работа 4. Определение содержания никеля в водном растворе…………………….

Работа 5. Определение внешней влаги и кристаллизационной воды в хлориде

бария……………………………………………………………………………………

Работа 6. Определение сульфатной золы в лекарственных препаратах…………...

III. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ………………………………

IV. ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ ПО ТЕМЕ «ГРАВИМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД АНАЛИЗА»…………………..

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ……………………………………………………………………

 

 

Задачи для самостоятельной работы на основе задачника В.П.Васильев

 

Математическая обработка результатов анализа

 

вопросы и упражнения

 

1. Какими причинами вызываются систематические и случайные ошибки анализа, грубые ошибки?

2. Как вычислить стандартное отклонение среднего результата?

3. Что характеризует коэффициент Стьюдента ta,f. От каких факторов зависит величина t-коэффициента?

4. Чему равна статистическая надежность а для серийных анализов?

5. Чему равен доверительный интервал и что он характеризует?

6. Как используется доверительный интервал для обнаружения систематической ошибки метода?

7. Как используется t-критерий для проверки значимости различия двух средних значений  и m?

8. Как с помощью критерия tустанавливают число параллельных измерений, необходимое для получения среднего результата с заданной точностью ea?

9. Какие методы обнаружения грубых ошибок (промахов) используются в математической статистике?

10. Что такое Q-критерий и от каких факторов он зависит?

11. Чем характеризуется случайная погрешность анализа?

12. Как используется доверительный интервал для обнаружения систематической погрешности?

задачи

 

1. При определении кальция гравиметрическим методом получили следующие результаты СаО (%): 12,86; 12,90; 12,93; 12,84. Вычислить стандартное отклонение в определении содержания кальция.

2. В серебряной монете при анализе параллельных проб получили следующее содержание серебра (%): 90,04; 90,12; 89,92; 89,94; 90,08; 90,02. Вычислить стандартное отклонение единичного определения и доверительный интервал среднего значения (для p=0,95).

3. При определении сурьмы в сплаве объемным методом получили следующие данные (%): 11,95; 12,03; 1,98; 12,04. Вычислить стандартное отклонение единичного определения и доверительный интервал среднего значения (для p=0,95).

4. При фотометрическом определении меди в растворе получили следующие результаты (г/л): 5,1×10-3; 5,5×10-3; 5,4×10-3; 5,8×10-3; 5,2×10-3. Вычислить стандартное отклонение единичного определения и доверительный интервал среднего значения (для p=0,95).

5. При фотометрическом определении висмута получены следующие значения концентраций (моль/л): 8,35×10-3; 8,00×10-5; 8,50×10-5; 8,45×10-5; 8,05×10-5; 7,90×10-5; 8,17×10-5. Вычислить стандартное отклонение и доверительный интервал среднего значения (для p=0,95).

6. При определении содержания марганца в почве получили следующие результаты (%): 5,3×10-2; 5,9×10-2; 7,3×10-2; 12,0×10-2; 6,9×10-2; 4,3×10-2; 3,8×10-2; 6,3×10-2; 10,0×10-2; 4,8×10-2. Вычислить стандартное отклонение и доверительный интервал среднего значения (для p=0,95).

7. При определении молярной концентрации эквивалента перманганата калия тремя студентами получены следующие результаты (моль/л): 1) 0,1013; 0,1012; 0,1012; 0,1014; 2) 0,1015; 0,1012; 0,1012; 0,1013; 3) 0,1013; 0,1015; 0,1015; 0,1013. Вычислить стандартное отклонение единичного определения и доверительный интервал среднего значения (для p=0,95).

8. При анализе почв на содержание цинка в пяти пробах одного образца (2 анализа для каждой пробы) получены следующие результаты (%): 1) 8,5×10-3; 9,2×10-3;; 2) 10,4×10-3; 10,9×10-3; 3) 7,2×10-3; 7,3×10-3; 4) 9,4×10-3; 8,9×10-3; 5) 7,3×10-3; 6,7×10-3. Вычислить стандартное отклонение в определении содержания цинка (для p=0,95).

9. 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.

10. При анализе топаза получили следующие данные о содержании в нем А12О3, %: 53,96; 54,15; 54,05; 54,03; 54,32. Установить, является ли последний результат грубой ошибкой.

11. При анализе апатита получили следующие данные о содержании в нем Р2О5 (%): 35,11; 35,14; 35,18; 35,21; 35,42. Установить, является ли последний результат грубой ошибкой.

12. При определении сульфат-иона гравиметрическим методом были получены следующие данные о содержании SO3(%): 15,51; 15,45; 15,48; 15,58; 16,21. Определить, является ли последний результат грубой ошибкой.

13. При исследовании раствора получили следующие значения рН: 5,48; 5,45; 5,30; 5,50; 5,55. Определить, является ли значение рН 5,30 грубой ошибкой.

14. Имеется ли систематическая ошибка в определении платины новым методом, если при анализе стандартного образца Iплатиновой руды, содержащего 85,97% Pt, были получены следующие результаты Pt (%): 85,97; 85,71; 85,84; 85,79?

15. При титровании 0,1285 н. стандартного раствора серной кислоты раствором гидроксида натрия получили следующие значения молярной концентрации эквивалента (моль/л): 0,1274; 0,1278; 0,1280; 0,1275. Установить, имеется ли систематическая ошибка в определении молярной концентрации эквивалента сер-kной кислоты.

16. При определении цинка методом амперометрического титрования два студента при титровании одной пробы получили следующие значения массы Zn (мл): 1) 15,10; 15,05; 14,97; 2)14,00; 13,50; 13,00 при истинном значении 15,00 мг цинка. Имеется ли систематическая ошибка в полученных результатах?

17. При контрольном определении хрома по методу трех эталонов в стандартном образце стали, содержащем 15,10% Сг, на двух фотопластинках получили следующее содержание Сг, (%): 1) 13,50; 14,00; 14,50; 2) 17,00; 16,00; 18,20. Установить, имеется ли систематическая ошибка в определении содержания хрома.

18. Содержание активного хлора в хлорной извести составляет (%): 37,11; 37,18; 37,23; 37,15. Значение средней генеральной совокупности (при n=50) m=37,02. Установить, существует ли значимое различие между выборочной средней и средней генеральной совокупностями.

19. Содержание азота в аммиачной селитре равно 34,90%. При анализе этой селитры были получены следующие результаты параллельных определений (%): 34,52; 34,72; 34,68; 35,64. Установить, существует ли значимое различие между выборочной средней и средней генеральной совокупностями.

20. При определении содержания сульфида сурьмы в различных образцах сурьмяного блеска получили следующие результаты (%): 1) 54,28; 54,52; 54,41; 54,35; 2) 67,59; 67,46; 67,66; 67,45; 3) 84,14; 83,93; 84,11; 83,98. Вычислить квадратичную ошибку отдельного измерения и установить, как зависит коэффициент вариации от содержания определяемого компонента.

21. Установить число параллельных проб, необходимое для определения олова в баббите с точностью 3%, если известно, что при анализе двух проб получено содержание олова 9,87 и 10,01%.

22. Содержание молибдена в почве по результатам трех параллельных определений составляет (%): 6,8×10-4; 7,0×10-4; 7,2×10-4. Какова точность метода и оправдано ли применение этого способа анализа для достижения относительной ошибки 3%?

23. При анализе марганца в стали получили 48,35 и 48,00%. Установить количество параллельных проб, необходимое для определения марганца с точностью ± 1%.

24. При анализе цинка в почве получено Zn (%): 8,5×10-3; 10,4×10-3; 7,9×10-3. Установить число параллельных проб, необходимое для определения цинка с относительной ошибкой ± 10%.

25. Содержание Fe2O3в руде определяли двумя методами: перманганатометрии и комплексонометрии. Получили результаты (%): 1) 60,12; 61,00; 61,25; 2) 58,75; 58,90; 59,50. Значимо ли различаются точность этих методов и среднеарифметические величины результатов анализа?

26. Измерение рН буферного раствора выполняли с помощью двух потенциометров разных типов и получили результаты: 1)3,70; 3,90; 4,12; 2) 4,20; 4,00; 4,15. Значимо ли различается точность данных приборов? Является ли значимым различие между среднеарифметическими величинами рН, полученными с помощью этих приборов?

27. При определении кадмия в образце полярографическим и экстракционно-фотометрическим методами получили следующие результаты %○○: 1) 1,25; 1,26; 1,28; 2) 1,10; 1,25; 1,35. Значимо ли различается точность использованных методов?

28. Используя метод наименьших квадратов, рассчитать параметры уравнения градуировочного графика и их доверительный интервал, если относительные оптические плотности стандартных растворов, содержащих Р2О5 (мг/мл): 0,04; 0,05; 0,06; 0,07; 0,08, равны соответственно: 0,21; 0,31; 0,40; 0,50,0,60. Раствор сравнения содержит 0,02 мг/мл Р2О5.

29. Используя метод наименьших квадратов, получить градуировочное уравнение по результатам полярографических измерений стандартных растворов меди (II):

Концентрация меди, мг/мл

0,25

0,5

1,0

1,5

2,0

Высота полярографической волны, мм.

4,00

9,00

17,50

26,25

35,00

30. Используя метод наименьших квадратов, вычислить параметры градуировочного уравнения по следующим результатам кинетических определений иридия по методу тангенсов:

Концентрация Irв стандартном растворе (с×10-8 моль/л ).

1

2

4

6

8

Тангенс на кинетической кривой (tga).

0,120

0,175

0,295

0,420

0,525

Рассчитать концентрацию иридия в исследуемом растворе, если три параллельных определения дали результаты tga=0,325; 0,335; 0,350. Какова относительная ошибка выполненного анализа?

ответы

 

1.0,04. 2. 0,078; 0,08. 3. 0,04; 0,07. 4. 3´10-4; 4´10-4. 5. 2,3-10-6; 2,2´10-6. 6. 2,6´10-2; 1,8´10-2. 7. 1,2´10-4; 8´10-5. 8. 4´10-49. 0,02. 10. Нет. 11. Да. 12. Да. 13. Нет. 14. Нет. 15. Имеется. 16. Имеется у второго студента. 17. Нет. 18. Различие значимо при a=0,95. 19. Различие значимо при a=0,95. 20. 0,10; 0,187%; 0,151%; 0,121%. 21. 3 пробы. 22. 7,10%; да при n=6. 23. 4 пробы. 24. 11 проб. 25. Точность различается незначимо; различие Xзначимо. 26. Точность различается незначимо; различие Xнезначимо. 27. Различие значимо. 28. а=-0,18±0,02; b=9,70±0,32. 29. у=(-0,01±0,7)+(17,6±0,6)х; допустимо уравнение у=(17,50±0,2)х. 30. у=(0,061±0,015)+(0,059±0,003)´10-8х; 4,7´10-8 моль/л; 4,6%.

Гравиметрический анализ

 

вопросы и упражнения

 

1. В чем заключается сущность гравиметрического анализа по методу отгонки? Привести примеры.

2. На чем основан количественный элементный анализ органических соединений на содержание водорода и углерода?

3. В чем состоит гравиметрический способ определения кристаллизационной воды в кристаллогидратах? Какие он имеет ограничения?

4. Что является формой осаждения и какие требования к ней предъявляются

5. Назвать наиболее пригодную форму осаждения при определении: а) кальция; б) бария; в) свинца; г) железа; д) магния; ее) меди; ж) кадмия; з) висмута; и) цинка; к) кремния; л) калия; м) натрия; н) сульфат-иона; о) фосфат-иона.

6. Какое соединение наиболее пригодно в качестве формы осаждения: а) оксихинолинат алюминия или А1(ОН)3; б) диметилглиоксимат никеля или Ni(OH)2; в) оксихинолинат магния или MgNH4PO4; г) a-нитрозо-b-нафтолинат кобальта или CoS; д) купферонат железа или Fe(OH)3; e) купферонат титана или Ti(OH)4?

7. Что такое гравиметрическая форма и какие требования к ней предъявляются?

8. Какие соединения используют в качестве гравиметрической формы при определении: а) кальция; б) бария; в) свинца; г) железа; д) магния; е) меди; ж) кадмия; з) висмута; и) цинка; к) кремния; л) калия; м) натрия; н) сульфат-иона; о) фосфат-иона?

9. Как влияют на полноту осаждения: а) температура раствора; б) количество осадителя; в) присутствие посторонних электролитов?

10. Как зависит: а) растворимость MgNH4PO4от концентрации Mg2+; б) растворимость MgC2O4от концентрации С2О42-; в) растворимость диметилглиоксимата никеля Ni(C4H7N2O2)2 от концентрации Н+? Какими химическими реакциями объясняются эти зависимости?

11. Какую цель преследуют, употребляя при осаждении избыток осадителя? Почему нельзя брать слишком большой избыток?

12. Что такое относительное пересыщение? Как оно связано с числом центров кристаллизации, скоростью кристаллизации, размером кристаллов?

13. Охарактеризовать условия гомогенного осаждения, при которых генерируется осадитель за счет взаимодействия с водой: а) мочевины (NH2)2COпри осаждении железа; б) диметилсульфата (CH3O)2SO2при осаждении бария; в) тиоацетамида при осаждении кадмия; г) триметилфосфата (СН3О)3РО при осаждении цинка; д) этилоксалата (С2Н5)2С2О4 при осаждении кальция; е) трихлоруксусной кислоты С13ССООН (в щелочной среде) при осаждении бария; ж) 8-ацетохинолина до 8-оксихинолина при осаждении алюминия. Написать уравнения соответствующих химических реакций.

14. Какие процессы происходят при настаивании растворов и созревании кристаллических осадков?

15. Почему осаждение сульфата бария производят а) из разбавленных растворов; б) в кислой среде в) при нагревании растворов; г) в присутствии солей аммония?

16. Будет ли результат определения сульфата по обычной гравиметрической методике завышен, занижен или правилен е перечисленных случаях: а) в маточном растворе присутствовало избыточное количество кислоты; б) при осаждении BaSO4в растворе присутствовал избыток нитрат-ионов; в) в анализируемом растворе присутствовали ионы железа; г) при сжигании фильтра с осадком BaSO4температура прокаливания была слишком высока (выше 1000 °С)?

17. Что такое соосаждение? Какие физико-химические процессы являются причиной соосаждения?

18. В чем сущность соосаждения с коллектором? Привести примеры.

19. Как влияют на чистоту осадка: а) присутствие в растворе солей аммония; б) температура раствора; в) скорость осаждения; г) концентрация осадителя?

20. Что такое адсорбция? Указать факторы, влияющие на адсорбцию ионным кристаллом. Что такое обменная адсорбция? Привести примеры.

21. Какие аналитические приемы применяются для уменьшения адсорбции и какие — для уменьшения окклюзии?

22. Какие ионы будут адсорбироваться на поверхности осадка в начале осаждения: а) ВаС12 раствором Na2SO4; б) Na2SO4раствором ВаС12; в) СаС12 раствором (NH4)2C2O4; г) (NH4)2SO4раствором Ba(NO3)2; д) NaClраствором AgNO3?

23. Какие ионы будут адсорбироваться на поверхности осадка при добавлении избытка осадителя после осаждения: а) ВаС12 раствором Na2SO4; б) Na2SO4раствором ВаС12; в) СаС12 раствором (NH4)2C2O4; г) (NH4)2SO4раствором Ba(NO3)2; д) NaClраствором AgNO3?

24. Какую соль бария – Ba(NO3)2, BaBr2, ВаС12 или Ва(С1О4)2 – целесообразно использовать в качестве осадителя для получения наиболее чистого осадка BaSO4? Объяснить почему.

25. Каковы условия осаждения аморфных осадков? Почему осаждение их проводят из концентрированных растворов?

26. Будет ли результат определения железа по методике – осаждение Fe(OH)3 и взвешивание Fe2O3– завышен, занижен или правилен в перечисленных случаях: а) осаждение вели из разбавленных растворов при комнатной температуре; б) осадок Fe(OH)3 оставили настаиваться с маточным раствором; в) в растворе присутствовали фторид-ионы F-; г) в растворе присутствовали ионы А13+; д) осадок Fe(OH)3 промыли чистой водой вместо раствора, содержащего соль аммония и аммиак?

27. Как влияют количество промывной жидкости и кратность промывания на эффективность промывания?

28. В чем сущность метода декантации? С какой целью используют промывание этим методом?

29. Какие растворы используют в качестве промывной жидкости при гравиметрических определениях? Привести примеры.

30. Какие условия необходимо создавать для коагуляции коллоидных растворов? К каким ошибкам гравиметрического определения может привести образование коллоидных растворов? Привести примеры.

31. Что такое пептизация осадка? Как предотвратить пептизацию осадков (Fe(OH)3, AgCl) при их промывании?

32. В каком случае потери при промывании осадка СаС2О4: а) 100 мл воды; б) 100 мл 0,1 М (NH4)2C2O4; в) 500 мл воды будут наибольшими и в каком – наименьшими?

33. Что такое фактор пересчета (гравиметрический фактор) и каков его физический смысл?

34. Вычислить интервал значений рН раствора, в котором обеспечивается количественное разделение в виде гидроксидов: a) Fe3+от Mg2+; б) А13+ от Mg2+; в) Ni2+от Mg2+; г) Fe3+от Са2+; д) А13+ от Са2+.

35. Привести примеры разделения ионов за счет комплексообразования в гравиметрическом анализе.

36. Назвать наиболее распространенные органические реактивы, которые используются в гравиметрическом анализе. Какими достоинствами обладают органические реактивы?

37. Привести примеры разделения ионов путем регулирования рН раствора: а) в виде гидроксидов; б) в виде оксихинолинатов; в) в виде сульфидов.

38. Как проводится гравиметрическое определение: a) SiO2в силикатах; б) Feв рудах; в) Р2О5 в удобрениях; г) Sв колчедане; д) Си в бронзе; е) Рbв латуни; ж) СаО в цементе; з) MgOв керамических материалах? Указать форму осаждения и гравиметрическую форму для этих определений.

39. Как проводится определение функциональных групп в органических соединениях гравиметрическим методом: а) карбонильной (RCHO); б) ароматической карбонильной (АгСНО); в) метокси- и этоксигруппы (ROCH3, RCOOCH3, ROC2H5); г) ароматической нитрогруппы (ArNO2); д) азогруппы (RN=NR'); e) фосфатной (ROPO(OH)2); ж) сульфогруппы (RNHSO3H); з) сульфиновой (ROSO3H)? Напишите основные уравнения реакций.

40. Указать преимущества и недостатки гравиметрического анализа. В каких случаях в практике отдается предпочтение гравиметрическому анализу по сравнению с другими методами?

задачи

1. Вычислить фактор пересчета (гравиметрический фактор) для следующих вариантов:

Вариант

Определяемое вещество

Гравиметрическая форма

1

Na2S2O3

BaSO4

2

Ва

BaSO4

3

А1

A12O3

4

Na2O

NaCl

5

Na

NaZn(UO2)3(C2H3O2)9´6H2O

6

СаСО3

CaSO4

7

CaO

CaCO3

8

Ca3(PO4)2

CaO

9

FeO

Fe2O3

10

FeSO4

Fe(C6H5O2N2)3 (купферонат)

11

H3PO4

Mg2P2O7

12

P2O5

(C9H7N)2H3P04´12MoO3 (хинолин молибдофосфат)

13

P2O5

(NH4)3PO4´12MoO3

14

Pb3O4

PbSO4

15

Fe3O4

Fe2O3

16

N

(NH4)2PtCl6

17

CuO

CuSCN

18

K2O

K2PtCl6

19

Ag2O

AgCl

20

МоО3

(NH4)3PO4´12MoO3

21

К

K2SO4

22

MgO

Mg2P2O7

23

С2НС13 (трихлорэтилен)

AgCl

24

С6Н5-СН2Вг

(бромистый бензил)

AgBr

25

(C6H5)2SO (дифенилсульфоксид)

BaSO4

2. Вычислить фактор пересчета (гравиметрический фактор) для следующих вариантов:

 

Определяемое вещество

Схема анализа

1

NH3

NH3⇒(NH4)2PtCl6⇒Pt

2

As

As⇒As2S3⇒SO2-⇒BaSO4

3

СаС2

CaC2⇒H2C2⇒Ag2C2⇒AgCl

4

С2Н5ССН (этилацетилен)

C2H5CCH⇒C2H5CCAg⇒AgCl

5

S

S⇒H2S⇒CdS⇒CuS⇒CuO

6

HF

HF⇒CaF2⇒CaSO4

7

SO2- в Fe2(SO4)3

Fe2(SO4)3⇒Fe(OH)3⇒Fe2O3

8

Р2О5

P2O5⇒PO43-⇒(NH4)3PO4´12MoO3⇒PbMoO4

9

C11H12O5N2Cl2(хлоромицитин)

C11H12O5N2Cl2⇒NaCl⇒AgCl

10

C2H5OSOH

C2H5OSOH⇒(C2H5OSO)3Fe⇒Fe2O3

3. Какую массу пирита, содержащего около 30% серы, нужно взять для анализа, чтобы получить 0,3 г осадка BaSO4?

4. Какую массу вещества, содержащего около 50% железа, нужно взять для анализа, чтобы масса прокаленного осадка Fе2О3 была 0,1 г?

5. Какую массу Fe3O4следует взять для получения 0,2 г Fe2O3?

6. Рассчитать массу фосфорита, содержащего около 20% P2O5необходимую для получения 0,3 г Mg2P2O7.

7. Какую массу цемента, содержащего около 30% MgO, следует взять, чтобы получить 0,3 г осадка оксихинолината магния Mg(C9H6ON)2?

8. Какую массу гербицида, содержащего около 7% KOCN, следует взять для анализа, чтобы после осаждения цианата семикарбазидом по реакции

OCN-+NH2CONHNH3+=NH2CONHNHCONH2¯

получить 0,25 г осадка (NH2CONH)2?

9. Какую массу вещества, содержащего около 20% NaClи 30% КС1, следует взять для получения 0,5 г AgCl?

10. Какую массу вещества, содержащего около 1% K2SO4и 3% КС1, следует взять для получения 0,2 г осадка KClO4?

11. Какую массу технического хлорида бария, содержащего около 97% ВаС12´2Н2О, следует взять для получения 0,3 г BaSO4?

12. Какой объем 0,5 М Na2HPO4потребуется для осаждения магния в виде MgNH4PO4из 0,5 г сплава, содержащего 90% Mg, при стехиометрическом соотношении реагирующих веществ?

13. Какой объем раствора NH3с массовой долей 2% потребуется для осаждения железа из 0,2 г руды, содержащей 20% Fe2O3, при стехиометрическом соотношении реагирующих веществ?

14. Какой объем раствора NH3с массовой долей 5% потребуется для осаждения полуторных оксидов из навески силикатной породы массой 1,5 г, содержащей 6% Fe2O3и 14% А12О3, при стехиометрическом соотношении реагирующих веществ?

15. Какой объем раствора (NH4)2C2O4´Н2О с массовой долей 3,5% (r=1 г/см3) потребуется для осаждения оксалата кальция из навески апатита ЗСа3(РО4)2´CaF2массой 0,15 г при стехиометрическом соотношении реагирующих веществ?

16. Какой объем 0,1 М ВаС12 потребуется для осаждения серы в виде BaSO4из навески каменного угля массой 2,0 г, содержащей около 4% S, если осадитель добавлен в стехиометрическом соотношении?

17. Какой объем хлороводородной кислоты (r=1,17 г/см3) потребуется для осаждения серебра в виде AgClиз 2,0 г сплава, содержащего 22% Ag, при использовании полуторного количества осадителя?

18. Какой объем 0,1 М AgNO3потребуется для осаждения хлора из 1,0 г смеси, содержащей одинаковые массы (г) ВаС12´2Н2О и NaCl, если осадитель добавляется в полуторном количестве?

19. Какой объем раствора оксихинолина C9H6NOHс массовой долей 5% (r=1,07 г/см3) потребуется для осаждения магния из 20,00 мл раствора, полученного при растворении 5,0 г доломита СаСО3´MgCO3в 200,0 мл хлороводородной кислоты, если добавляется полуторное количество оксихинолина?

20. Какой объем раствора MgCl2с массовой долей 20% (r=1,17 г/см3) потребуется для осаждения MgNH4PO4из навески фосфорита массой 5,0 г, содержащего около 25% Р2О5, если осадитель добавляется в полуторном количестве?

21. Навеску сплава массой 5,0 г, содержащего около 3% Ni, растворили в мерной колбе вместимостью 200,0 мл. Какой объем раствора диметилглиоксима C4H8N2O2с массовой долей 1% (r=0,93 г/см3) потребуется для осаждения диметилглиоксимата никеля из 20,00 мл раствора, полученного при 50%-ом избытке осадителя?

22. Для определения серы навеску руды массой 2,0 г, содержащей около 20% серы, сплавили с Na2O2и плав растворили в 200,0 мл воды. Какой объем 0,25 М ВаС12 потребуется для осаждения серы в виде BaSO4из 20,00 мл раствора, полученного при использовании полуторного количества осадителя?

23. Какой объем H2SO4(p=1,24 г/см3) потребуется для превращения 0,35 г СаО в CaSO4?

24. Какой объем раствора NaB(C6H5)4 с массовой долей 3% (r=1 г/см3) потребуется для осаждения тетрафенилборатов калия и аммония из раствора, содержащего 0,1 г K2SO4и 0,05 г (NH4)2SO4, при стехиометрическом соотношении реагирующих веществ?

25. Навеску сплава массой 1,0 г, содержащего около 40% Сu, растворили в мерной колбе вместимостью 200,0 мл. Какой объем раствора тиоацетамида CH3C(S)NH2с массовой долей 2% (r=1 г/см3) потребуется для осаждения CuSиз 20,00 мл раствора при трехкратном количестве осадителя?

26. Какую массу этилоксалата (С2Н5)2С2О4 необходимо взять для осаждения кальция из раствора, полученного при растворении 0,60 г апатита, содержащего около 55% СаО при полуторном количестве осадителя?

27. Какую массу тиомочевины (NH2)2CSследует добавить к раствору, содержащему 0,12 г иридия, для осаждения Ir2S3десятикратным количеством осадителя?

28. Какая масса диметилсульфата (CH3O)2SO2необходима для осаждения бария из раствора, содержащего 0,2 г ВаС12´2Н2О, при трехкратном количестве осадителя?

29. Какая масса триметилфосфата (СН3О)3РО необходима для осаждения ZnNH4PO4из раствора, полученного при растворении 0,50 г сплава, содержащего около 80% Zn, при трехкратном количестве осадителя?

30. Вычислить потери BaSO4(моль/л) за счет растворимости осадка при осаждении бария эквивалентным количеством сульфата. Каковы будут потери от растворимости, если концентрацию SO42--ионов повысить до 0,01 моль/л?

31. Вычислить потери PbSO4(г и %) за счет растворимости осадка, если к 20,0 мл 0,1 М Pb(NO3)2 добавлен полуторный избыток 0,1 MH2SO4.

32. Вычислить потери Са (г и %) за счет растворимости осадка оксалата кальция, если к 20,0 мл раствора, содержащего 0,1 г кальция, прибавили 35,0 мл 0,25 М (NH4)2C2O4.

33. Вычислить потери (г и %) СаСО3 вследствие растворимости при промывании 0,3 г осадка 250 мл воды.

34. Вычислить потери (%) за счет растворимости AgClпри осаждении 0,15 г хлорида эквивалентным количеством нитрата серебра в 1 л раствора.

35. Осадок Т12СгО4 промыли 350 мл воды. Вычислить потери (%) за счет растворимости, если масса осадка равна 1,0854 г.

36. Вычислить потери (г) кальция за счет растворимости осадка оксалата кальция при промывании его 300 мл раствора (NH4)2C2O4´Н2О с массовой долей 1,5%.

37. Какой объем воды потребуется для промывания осадка MgNH4PO4´6Н2О массой 0,5 г, чтобы потери за счет растворимости не превышали 0,05%

38. Какой объем 0,05 М раствора (NH4)2SO4нужно прибавить к 300 мл воды, чтобы при промывании осадка BaSO4массой 0,5 г потери за счет растворимости не превышали 0,01%

39. Какой объем раствора NH3с массовой долей 25% нужно добавить к 150 мл промывной жидкости, чтобы при промывании осадка MgNH4PO4потери за счет растворимости составили не более 0,0001 г MgO?

40. Каковы потери (%) при промывании 300 мл воды осадка А1(OH)3, полученного из 0,1000 г А12О3?

41. Вычислить массовую долю (%) Fe3O4, если из навески руды массой 0,5000 г получили 0,3989 г Fe2O3.

42. Вычислить массовую долю (%) FeOв образце технического железного купороса, если из навески массой 0,9200 г в результате анализа получили 0,2545 г Fe2O3. Вычислить массовую долю (%) FeSO4´7Н2О в исследуемом образце.

43. Из навески технического сульфида натрия массой 0,3000 г после окисления сульфида до сульфата получили 0,8250 г BaSO4. Вычислить массовую долю (%) серы в исследуемом образце и сравнить его с теоретическим.

44. Для анализа производственных сточных вод на содержание сульфата отобрали пробу 200,0 мл и осадили BaSO4. Масса прокаленного осадка BaSO4равна 0,04213 г. Вычислить концентрацию (мг/л) SO42-в пробе.

45. Из навески криолита массой 0,4525 г получили 0,0809 г А12О3. Вычислить массовую долю (%) Na3AlF6в криолите.

46. Вычислить массовую долю (%) Со в сплаве, если из навески образца массой 0,2100 г после осаждения кобальта a-нитрозо-b-нафтолом получили прокаленный осадок Со3О4 массой 0,1012 г.

47. Из навески апатито-нефелиновой руды массой 0,1000 г, содержащей в основе кристаллический апатит ЗСа3(РО4)2´CaF2, получили 0,9017 г осадка (NH4)3PO4´12МоО3. Вычислить массовую долю (%) ЗСа3(РО4)2´CaF2и Р2О5 в руде.

48. Из навески суперфосфата массой 0,5302 г, содержащего 14,50% влаги, получили 0,3240 г прокаленного осадка Mg2P2O7. Вычислить массовую долю (%) Р2О5 во влажном и абсолютно сухом суперфосфате.

49. Из навески фосфорита массой 0,2350 г получили 0,2711 г CaSO4и 0,1693 г Mg2P2O7. Вычислить массовую долю (%) СаО и P2O5в фосфорите. Пересчитать результаты анализа на абсолютно сухое вещество, если фосфорит содержит 5,42% влаги.

50. Навеску удобрения массой 2,634 г растворили в хлороводородной кислоте и разбавили до 250,0 мл. В 50,00 мл этого раствора осадили MgNH4PO4и прокалили осадок до Mg2P2O7, масса которого оказалась равной 0,3062 г. Вычислить массовую долю (%) Р2О5 во влажном и абсолютно сухом удобрении, если содержание влаги в образце 8,50%.

51. Навеску сильвинита массой 5,000 г растворили в мерной колбе вместимостью 500,0 мл. Из 10,00 мл этого раствора получили 0,1948 г тетрафенилбората калия КВ(С6Н5)4. Вычислить массовую долю (%) КС1 во влажном и абсолютно сухом сильвините, если содержание влаги в образце 2, 50%.

52. Вычислить массовую долю (%) Na2SO4и NaClв техническом сульфате натрия, если из навески образца массой 0,3500 г было получено 0,5032 г BaSO4и 0,0131 г AgCl. Пересчитать массовую долю (%) Na2SO4и NaClна абсолютно сухое вещество, если влажность продукта 10,98%.

53. При определении фосфора навеску органического соединения массой 0,4000 г озолили и золу растворили в колбе вместимостью 200,0 мл. Из 20,00 мл полученного раствора осадили (NH4)3PO4´12МоО3. Масса высушенного осадка составила 0,1982 г. Вычислить массовую долю (%) Р в анализируемом веществе.

54. Из навески стали массой 1,000 г получили осадок SiO2и WO3общей массой 0,1021 г. После обработки осадка HFи удаления SiO2масса остатка WO3составила 0,0712 г. Вычислить массовые доли (%) Siи Wв стали.

55. Для определения лития навеску силикатной породы массой 0,9542 г обработали смесью HFи НС1. После извлечения хлорида лития безводным ацетоном раствор выпарили, остаток прокалили и превратили в Li2SO4, масса которого составила 0,3416 г. Вычислить массовую долю (%) лития в силикатной породе.

56. Для определения салициловой кислоты навеску фармацевтического препарата массой 0,2102 г перевели в раствор Na2CO3, добавили иод и осадили тетраиодфениленхинон (С6Н2I2О)2. Масса полученного осадка составила 0,5175 г. Вычислить массовую долю (%) салициловой кислоты С6Н4(ОН)СООН в препарате.

57. Пробу ароматического нитросоединения смешали с хлороводородной кислотой и метанолом, добавили точную навеску металлического олова массой m1(г) и нагрели. При этом прошла реакция:

2RNO2+3Sn+12Н+⇒2RNH2+4Н2О+3Sn4+

Масса непрореагировавшего олова оказалась равной m2(г). Какая масса нитросоединений, указанных в таблице, содержалась в анализируемой пробе:

Вариант

Соединение

М, г/моль

m1, г

m2, г

1

Нитробензол C6H5NO2

123,12

0,5225

0,4115

2

Нитрофенол (OH)C6H4NO2

139,11

0,6320

0,4818

3

Нитроанилин H2NC6H4NO2

138,13

0,6117

0,5001

4

Нитробензальдегид

151,12

0,6002

0,5175

58. Вычислить число молекул воды (х) в молекулах кристаллогидратов солей, указанных в таблице, если из навески кристаллогидрата массой m1(г) получили m2(г) гравиметрической формы:

Вариант

Соль

m1 г

Гравиметрическая форма

m2, г

1

ВаС12´хН2О

0,3245

BaSO4

0,3100

2

MgSO4´хН2О

0,5520

Mg2P2O7

0,2492

3

A12(SO4)3´xH2O

0,7000

А12О3

0,1070

4

CoSO4´xН2О

0,4800

BaSO4

0,3985

5

Cr2(SO4)3´хН2О

0,8500

Cr2O3

0,1803

6

NH4Fe(SO4)2´xH2O

0,5020

Fe2O3

0,0831

7

MnSO4´Н2О

0,3240

BaSO4

0,3137

8

СаС12´хН2О

1,0000

CaO

0,2560

9

Na2SO4´xН2О

0,4000

BaSO4

0,3262

10

Ni(NO3)2´xН2О

0,3000

Ni(C4H7O2N2)2

0,2980

59. Вычислить эмпирическую формулу минерала, содержащего Сu, Fe, S, если в результате анализа из навески образца массой 0,3500 г было получено 0,1392 г СuО; 0,1397 г Fe2O3; 0,8169 г BaSO4.

60. Вычислить формулу оксида железа, из которого состоит руда, если в результате анализа получили массовую долю Fe2O3103,45%. Избыток 3,45% обусловлен тем, что исследуемая руда имеет другой состав.

61. Из навески оксида меди массой 0,1200 г получили осадок оксихинолината меди Cu(C9H6ON)2 массой 0,5901 г. Вычислить эмпирическую формулу оксида меди.

62. В образце лунного грунта обнаружен минерал, содержащий 16,2% Са, 22,5% Fe, 22,6% Si, 38,7% О. Вычислить эмпирическую формулу этого минерала.

63. Из образца технического сульфата цинка массой 1,135 г получили осадки: 0,5298 г Zn2P2O7и 0,9052 г BaSO4. Вычислить массовые доли (%) ZnSO4и K2SO4в техническом продукте.

64. Из навески смеси NaClи КС1 массой 0,1225 г получили осадок 0,2850 г AgCl. Вычислить массовые доли (%) NaClи КС1 в смеси.

65. Из навески силикатной породы массой 1,000 г получили 0,1015 г смеси NaClи КС1. Из этой смеси осадили 0,2040 г K2PtCl6. Вычислить массовые доли (%) Na2Oи К2О в силикате.

66. Смесь AgClи AgBrсодержит 65,85% Ag. Вычислить массовые доли (%) брома и AgBrв смеси.

67. Из навески смеси NaClи NaIмассой 0,4500 г получили осадок массой 0,9785 г, содержащий AgClи AgI. Вычислить массовые доли (%) иода и NaIв смеси.

68. Из навески силиката массой 1,500 г получили 0,1322 г NaClи КС1. Из этой смеси осадили 0,1022 г КСlO4. Вычислить массовые доли (%) Na2Oи К2О в силикате.

69. Из навески смеси Na2SO4и K2SO4массой 0,0750 г получили 0,1120 г BaSO4. Вычислить массовые доли (%) Na2SO4и K2SO4в исходной смеси.

70. При прокаливании пробы массой 1,712 г, содержащей смесь К2СО3 и КНСО3, получили 0,5512 г СО2. Вычислить массовые доли (%) К2СО3 и КНСО3 в исследуемой пробе.

71. Из навески смеси СаО и ВаО массой 0,5000 г получили 0,9151 г смеси CaSO4и BaSO4. Вычислить массовые доли (%) Са и Ва в анализируемой пробе.

72. Из навески смеси SrCO3и ВаСО3 массой 0,2516 г получили 0,3096 г смеси SrSO4и BaSO4. Вычислить массовые доли (%) SrCO3и ВаСО3 в анализируемой пробе.

73. Из навески цинковой руды массой 0,5000 г получили 0,7532 г смеси Zn2P2O7и Cd2P2O7. Из этой смеси выделили сульфид цинка и прокалили его до ZnO, масса которого оказалась 0,3942 г. Вычислить массовые доли (%) Cdи Znв руде.

74. Из образца смеси ZnSи CdSмассой 0,4925 г получили 0,6895 г смеси пирофосфатов Zn2P2O7и Cd2P2O7. Вычислить массовые доли (%) Cdи Znв образце.

75. Навеску люминофора массой 2,026 г, состоящего из сульфидов кадмия и цинка, растворили в мерной колбе вместимостью 100,0 мл. Из 20,08 мл полученного раствора осадили ZnNH4PO4и CdNH4PO4´Н2О и после прокаливания получили 0,6227 г смеси пирофосфатов Zn2P2O7и Cd2P2O7. Вычислить массовые доли (%) CdSи ZnSв люминофоре.

76. Навеску смеси Fe2O3и А12О3 массой 0,7000 г восстановили в токе водорода и получили 0,6350 г продукта, содержащего Feи А12О3. Вычислить массовые доли (%) Fe2O3и А12О3 в исходной смеси.

77. Кристаллогидрат Mg(NO3)2´6Н2О содержит примесь MgCl2´6H2O. Вычислить массовые доли (%) компонентов в препарате, если из 0,2812 г препарата получили 0,1242 г Mg2P2O7.

78. Из смеси СаСО3 и MgCO3массой 0,9876 г после прокаливания получили 0,5123 г СаО и MgO. Вычислить массовые доли (%) Са и Mgв исходной смеси.

79. Из смеси СаСО3 и MgCO3массой 0,7215 г после прокаливания получили 0,3514 г СаО и MgO. Вычислить массовую долю (%) СаСО3 в смеси.

80. В результате термографического анализа из образца, содержащего СаС2О4´Н2О и MgC2O4´2Н2О, получили сначала 0,5837 г смеси СаСО3 и MgO, а затем 0,3563 г СаО и MgO. Вычислить массовые доли (%) СаС2О4´Н2О и MgC2O4´2Н2О в анализируемом образце.

81. Навеску органического соединения, состоящего из С, Н, О массой m1(г), сожгли до СО2 и Н2О. Увеличение массы трубки со щелочью за счет поглощения СО2 составило m2(г). Увеличение массы трубки, наполненной СаС12, за счет поглощения Н2О составило m3(г). Вычислить массовые доли (%) С, Н и О в анализируемых соединениях и привести их эмпирические формулы:

 

m1, г

m2, г

m3, г

1

0,0382

0,0729

0,0448

2

0,0432

0,0949

0,0519

3

0,0311

0,0621

0,0254

 

ответы

 

1.1) 0,3387; 2) 0,5884; 3) 0,5293; 4) 0,5303; 5) 0,01495; 6) 0,7352; 7) 0,5603; 8) 1,8437; 9) 0,8998; 10) 0,3251; 11) 0,8806; 12) 0,03406; 13) 0,03782; 14) 0,7535; 15) 0,9666; 16) 0,06311; 17) 0,6540; 18) 0,1938; 19) 0,8084; 20) 0,9205; 21) 0,4488; 22) 0,3622; 23) 0,3056; 24) 0,9109; 25)0,8667. 2. 1) 0,1746; 2) 0,2140; 3) 0,2236; 4) 0,3774; 5) 0,4030; 6) 0,2939; 7) 1,8046; 8) 0,01611; 9) 1,1273; 10) 3,5367. 3. 0,14 г. 4. 0,14 г. 5. 0,19 г. 6. 0,96 г. 7. 0,13 г. 8. 2, 5 г. 9. 0,47 г. 10. 2, 8 г. 11. 0,32 г. 12. 37,0 мл. 13. 1,3 мл. 14. 5,5 мл. 15. 6,0 мл. 16. 25,0 мл. 17. 0,56 мл. 18. 189,7 мл. 19. 22, 1 мл. 20. 10,7 мл. 21. 9,6 мл. 22. 7,5 мл. 23. 1,5 мл. 24. 21,7 мл. 25. 7,1 мл. 26. 1,3 г. 27. 0,71 г. 28. 0,31 г. 29. 2,6 г. 30. 1,05´10-5 моль/л: 1,10´10-8 моль/л. 31. 1, 21´10-5 г; 2,00´10-3%. 32. 4,46´10-8 г; 4,46´10-5 %. 33. 1,54´10-3; 0,51%. 34. 0,32%. 35. 1,06%. 36. 2,62´10-7 г. 37. 16,2 мл. 38. 0,92 мл. 39. 0,53 мл. 40. 6, 71´10-5 %. 41. 77,12 %. 42. 24,89%; 96,32%. 43. 37,79%; 41,08%. 44. 86,70 мг/л. 45. 73,62%. 46. 35,38%. 47. 80,78%; 34,11%. 48. 38,98%; 45,59%. 49. 47,52% и 45,95%; 50,24% и 48,58%. 50. 37,07%; 40,51%. 51. 40,53%; 41,57%. 52. 87,50% и 1,53%; 98,29% и 1,71%. 53. 8,17%. 54. 1,44% и 5,65%. 55. 4,52%. 56. 98,93%.57. 1) 0,0768 г; 2) 0,1174 г; 3) 0,0866 г; 4) 0,0702 г. 58. 1) 2,0; 2) 7,0; 3) 18,0; 4) 7,0; 5) 18,0; 6) 12,0; 7) 5,0; 8) 6,0; 9) 8,0; 10) 6,0. 59. CuFeS2.60. Fe3O4. 61. Cu2O. 62. CaFeSi2O6. 63. 49,46%; 6,16%. 64. 76,26%; 23,74%. 65. 2,06%; 3,95%. 66. 22,48%; 52,83%. 67. 26,55%; 31,36%. 68. 2,73%; 2,32%. 69. 50,68%; 49,32%. 70. 97,15%; 2,85%. 71. 24,31%; 59,09%. 72. 77,78%; 22,22%. 73. 1,72%; 63,34%. 74. 69,36%; 7,29%. 75. 18,13%; 81,87%. 76. 30,90%; 69,10%. 77. 93,22%; 6,78%. 78. 19,81%; 14,56%. 79. 10,96%. 80. 75,51%; 24,49%. 81. 1) 52,08%; 13,12%; 34,80% С2Н6О; 2) 59,95%; 13,44%; 26,61% С3Н8О; 3) 54,50%; 9,14%; 36,36% С2Н4О.

Кислотно-основное титрование

 

вопросы и упражнения

 

1. Что называется эквивалентом вещества? Как определяется эквивалент в реакциях кислотно-основного титрования?

2. Чему равны эквиваленты кислот, оснований и солей в следующих реакциях:

а) H2SO4+Са(ОН)2=CaSO4+2Н2О

б) Са(ОН)2+НС1=CaOHCl+Н2О

в) Н4Р2О7+NaOH=NaH3P2O72О

г) Н4Р2О7+2NaOH=Na2H2P2O7+2Н2О

д) Н4Р2О7+3NaOH=Na3HP2O7+ЗН2О

е) Н4Р2О7+4NaOH=Na4P2O7+4Н2О

ж) 2А1(ОН)3+3H2SO4=A12(SO4)3+6Н2О

з) H2SO4+NaCl=NaHSO4+НС1

и) Na2CO3+HC1=NaHCO3+NaCl

к) Na2CO3+2HC1=H2CO3+2NaCl

л) NaH2PO4+HC1=NaCl+H3PO4

m) Na2HPO4+NaOH=Na3PO4+H2O

3. Определить молярную массу эквивалента Н4Р2О7 при взаимодействии кислоты с одним, двумя и тремя молями NaOHсоответственно.

4. Определить молярную массу эквивалента: а) Н3РО4 при титровании ее в присутствии СаС12; б) фтора, если раствор кремнефторида, полученный при специальной обработке фторапатита, оттитровали стандартным раствором NaOH:

K2SiF6+4NaOH=2KF+4NaF+SiO2+2H2O

5. Как выражают концентрацию растворов в титриметрическом анализе? Дать определение понятий молярной концентрации эквивалента, молярной концентрации с поправочным коэффициентом, титра, титра по определяемому веществу.

6. Написать формулу для расчета молярной концентрации эквивалента рабочего раствора, если известен: а) титр раствора; б) титр раствора по определяемому веществу.

7. Написать формулу для расчета результатов прямого титрования, если концентрация рабочего раствора выражена в единицах: а) молярной концентрации эквивалента; б) титра; в) титра по определяемому веществу.

8. Написать выражение для титра раствора NaOHпо Н3РО4 при титровании фосфорной кислоты: а) с метиловым оранжевым; б) с фенолфталеином, если известен TNaOH.

9. Написать формулу для расчета результатов титрования: а) прямого; б) обратного, если концентрация рабочего раствора выражена в единицах молярной концентрации эквивалента. Охарактеризовать погрешность прямого и обратного титрования.

10. Что называется кривой титрования? Для какой цели строят кривые титрования?

11. Что такое точка эквивалентности? В какой области рН (кислой, нейтральной, щелочной) лежит точка эквивалентности при титровании раствора: а) сильной кислоты сильным основанием; б) слабой кислоты сильным основанием; в) слабого основания сильной кислотой?

12. Почему при кислотно-основном титровании рН в точке эквивалентности не всегда равен 7?

13. В каком из перечисленных титрований точка эквивалентности соответствует рН 7, рН < 7 и рН > 7:

а) HNO3+NaOH

б) НСООН+NaOH

в) НIО3+NaOH

г) СН3СН2СООН+КОН

д) NH3+HC1

е) КОН+НС1

ж) H2NC6H4SO3H+NaOH

з) C6H5NH2+НС1

и) C5H5N+НС1

к) C2H8NH2+HC1

л) KCN+HC1

м) Na2CO3+HC1

14. Какие факторы или характеристики (константа диссоциации, температура, концентрация растворов, объем титруемого раствора, скорость титрования) влияют на: а) положение точки эквивалентности; б) величину и положение скачка титрования?

15. В каком случае из двух сравниваемых величин скачок титрования будет больше:

а) 0,1 М NH3+0,1М НС1 и 0,1 М КОН+0,1 М НС1

б) 0,1 М СН3СООН+0,1М NaOHи 0,1 М НС1+0,1 М NaOH

в) 0,1 М HF+0,1 М NaOHи 0,1 М НIO3+0,1 М NaOH

16. Какая связь существует между константой диссоциации и интервалом перехода индикатора? Вывести формулу и привести примеры.

17. Какими способами подбирают индикаторы при кислотно-основном титровании?

18. Подобрать индикаторы для титрования 0,1 М НС1 0,1 М раствором NaOH.

19. Какой из индикаторов (метиловый оранжевый, фенолфталеин, лакмус) пригоден для титрования:

а) С6Н5СООН+NaOH

б) НСООН+NaOH

в) HNO3+NaOH

г) NH3+НС1

д) CH3NH2+НС1

е) C6H5NH2+HC1

ж)Na2CO3+HC1

з) Na2CO3+2HC1 и) KCN+HC1

к) Na3PO4+HCl л) Na3PO4+2HC1

Какой индикатор пригоден для титрования:

а) 0,1 М К2НРО4+0,1 М НС1

б) 0,1М КН2РО4+0,1 М КОН

20. Можно ли оттитровать фосфорную кислоту как: а) одноосновную; б) двухосновную; в) трехосновную? Как алкалиметрически определить концентрацию водного раствора фосфорной кислоты?

21. Какой вид имеет кривая титрования: а) 0,1 М NaOHраствором 0,1 М НС1; б) 0,1 М NH3раствором 0,1 М НС1; в) 0,1 М НС1 раствором 0,1 М NaOH; г) 0,1 М СН3СООН раствором 0,1 М NaOH?

22. Какой вид имеет кривая титрования: а) смеси НС1 и СН3СООН раствором NaOH; б) смеси NaOHи NH3раствором НС1; в) трехосновной кислоты Н3А (рКa1=2; pKa2=6; р. pKa3=11) раствором NaOH; г) Na2CO3раствором НС1?

23. Соотношение каких частиц определяет рН при титровании Н3РО4 раствором NaOH: а) с метиловым оранжевым; б) с фенолфталеином?

24. Указать компоненты буферного раствора при титровании Н4Р2О7+2NaOH.

25. Вывести формулы для расчета индикаторных ошибок: а) водородной; б) гидроксидной; в) кислотной; г) щелочной.

26. Какие индикаторные ошибки следует учитывать при титровании с метиловым оранжевым и какие – с фенолфталеином:

в) NH3+HC1

г) Na2CO3+НС1

а) HNO3+NaOH

б) СН3СООН+NaOH

27. Какие из следующих кислот: Н2СО3, Н2В4О7, Н3РО4, Н4Р2О7 можно оттитровать как одно-, двух-, трех-, четырехосновные с погрешностью не больше чем 1%

28. Вычислить эквивалент Н3РО4 в методах, основанных на: а) осаждении молибдофосфата аммония, последующем его растворении и титровании; б) титровании Н3РО4 в присутствии СаС12.

29. Как приготовить рабочие растворы: а) 0,1 М НС1; б) 0,1 М NaOH; в) 0,1 н. Na2CO3; г) 0,1 н. H2SO4и установить их точную концентрацию?

30. Какие из перечисленных растворов: а) НС1; б) NaOH; в) Na2CO3; г) Na2B4O7; д) Н2С2О4 — являются установленными, а какие — приготовленными?

31. Почему раствор гидроксида натрия для кислотно-основного титрования не должен содержать примесей карбоната? Как готовится бескарбонатный раствор щелочи?

32. Назвать способы установления точной концентрации рабочих растворов (титрантов) и привести примеры.

33. Что такое установочные вещества и какие требования к ним предъявляются?

34. Назвать основные установочные вещества для определения молярной концентрации эквивалента: а) кислоты; б) щелочи.

35. Как определить содержание: а) К2СО3 и КНСО3; б) NaOHи Na2CO3; в) Н3РО4 и Са(Н2РО4)2; г) Н3РО4 и НС1; д) Н3РО4 и H2SO4 при совместном присутствии? Привести расчетные формулы.

36. Раствор, в котором может находиться одно из веществ — NaOH, NaHCO3, Na2CO3— или одна из смесей — NaOH+Na2CO3; NaHCO3+Na2CO3— титруется раствором НС1 с фенолфталеином (ф-ф) и метиловым оранжевым (м. о. ), применяемыми последовательно. Какое вещество или какая смесь титруется, если объем израсходованной кислоты составляет:

 

Вариант

а

б

в

г

д

е

ж

3

и

к

л

м

н

VHCl, мл. (Ф-Ф)

10

7

18

13

20

9

10

25

23

18

10

VHCl,мл. (М.О.)

10

15

6

1

16

9

23

15

8

7

22

37. Привести примеры титрований: а) прямого; б) обратного; в) по замещению.

38. В таблице приведены примеры титрований. Определить, какой метод (прямое титрование; обратное титрование; титрование по замещению) использован в каждом конкретном случае. Привести формулу для расчета результатов анализа.

Вариант

Анализируемое вещество

Уравнение реакции

Титрование

1

NaOH

NaOH+HC1=NaCl+H2O

Титруют раствором HCI

2

RNH2

RNH2+HCI=RNH3CI

Титруют раствором НС1

3

NH4CI

4NH4C1+6CH2O=

=(CH2)6N4+4HCI+6H2O

Образовавшуюся НС1 титруют NaOH

4

NH4CI

NH4C1+NaOH(изб.)=

=NH3­´H2O+NaCl

Избыток NaOH титруют НС1

5

Ca(HCO3)2

Ca(HCO3)2+2HCI=

=CaCI2+2H2O+2CO2­

Титруют раствором НС1

6

Ca2+

Ca2++Na2CO3(изб.)=

=CaCO3¯+2Na+

Избыток Na2CO3 титруют НС1

7

H3PO4

2H3PO4+3CaCl2=Ca3(PO4)2+6HCl

Образовавшуюся НС1 титруют NaOH

8

CaCO3

CaCO3|+НС1(изб)=

=CaCl2+H2O+CO2

Избыток НС1 титруют NaOH

9

Na2SO4

C12H8(NH2)2´H2SO4+2OH-=

=C12H8(NH2)2+SO42-+2H2O

После осаждения бензидинсульфата и растворения его титруют раствором NaOH

10

CH3COOC2H5

CH3COOC2H5+NaOH(изб.)=

=CH3COONa+C2H5OH

Избыток NaOHтитруют раствором НС1

11

CH2O

HCOH+SO32-+H2O=

=CH2(OH)SO3-+OH-

После добавления Na2SO3образовавшуюся щелочь титруют раствором НСl

12

CH2O

HCOH+NaOH(изб.)+H2O2=

=HCOONa+2H2O

Избыток NaOHтитруют раствором НСl

13

RCH(O)CH2

RCH(O)CH2+HCl(изб)=

=RCH(OH)CH2Cl

Избыток НС1 титруют NaOH

14

O2NC6H4COH

O2NC6H4COH+NH2OH´HCl=

=O2NC6H4C(H)NOH+HCl

Выделившуюся НС1 титруют раствором NaOH

39. Какая методика – прямое или обратное кислотно-основное титрование – используется при определении содержания следующих веществ: KCN, NH4C1, NH3, Na2CO3, CaCO3? Указать соответствующие титранты.

40. Какими способами определяется содержание: а) аммиака в солях аммония; б) карбонатов в щелочи; в) углекислого газа в воде; г) азота в органических соединениях; д) Р2О5 в удобрениях; ж) азота в удобрениях; з) H2SO4, H3PO4и Са(Н2РО4)2 в экстракционной фосфорной кислоте; и) Н3РО4 и Са(Н2РО4)2 в суперфосфатной пульпе; к) сульфата аммония в удобрениях; л) H2SO4и Н3РО4 в суперфосфатной пульпе; м) фтора в удобрениях?

41. Что такое жесткость воды? Как определяется временная и постоянная жесткость воды методами кислотно-основного титрования?

42. В чем сущность количественного определения кетонов и альдегидов по реакции замещения с солянокислым гидроксиламином? Записать уравнения реакций, расчетные формулы.

43. В чем сущность количественного определения формальдегида по реакции с гидросульфитом натрия? Записать уравнение реакции, расчетную формулу.

44. Как методами кислотно-основного титрования количественно определяют следующие функциональные группы органических соединений: а) карбоксильную группу; б) сульфогруппу; в) аминогруппу; г) гидроксильную группу; д) карбонильную группу?

45. Что характеризует и как определяется: а) кислотное число; б) число омыления; в) эфирное число — в органических веществах?

46. Рассчитать область скачка титрования, рН в точке эквивалентности и подобрать индикатор.

Вариант

Определяемое вещество

Титрант

1

0,2 М НС1

0,2 М NaOH

2

0,1 н. H2SO4

0,1 М NaOH

3

0,01 М КОН

0,01 М НС1

4

0,2 М СН3СООН

0,2 М NaOH

5

0,1 М НСООН

0,1М КОН

6

0,3 М С6Н5СООН

0,3 М NaOH

7

0,1 M HF

0,1 М NaOH

8

0,2 М NH3

0,2 М НС1

9

0,l M CH3NH2

0,1 М НС1

10

0,3 М C2H5NH2

0,3 М НС1

11

0,1 М H2NCH2CH2OH

0,1М НС1

12

0,2 М (C2H5)2NH

0,2 М НС1

13

0,2 М KCN

0,2 М НС1

14

0,3 М NH4C1

0,3 М NaOH

15

0,2 М CH3COONa

0,2 М НС1

16

0,1 M HCOONa

0,1М НС1

17

0,2 М Na2CO3

0,2 М НС1

18

0,1 М К2НРО4

0,1 М НС1

19

0,1 М КН2РО4

0,1М NaOH

20

0,2 М Н2ТеО3

0,2 М NaOH

21

0,2 М Н3РО4

0,2 М NaOH

 

задачи

 

1. Вычислить концентрации в соответствии с данными таблицы.

Вариант

Дано

Вычислить

1

T(H2SO4)=0,02446 г/мл.

c(½H2SO4)

2

T(NaOH)=0,004020 г/мл.

c(NaOH)

3

Т(НС1/КОН)=0,01353 г/мл.

с(НС1)

4

T(NaOH/CaO)=0,002914 г/мл.

c(NaOH)

5

T(NaOH/SO3)=0,02174 г/мл.

c(NaOH)

6

c(1/2H2SO4)=0,1008 моль/л.

Т(H2SO4)

7

c(NaOH)=0,09981 моль/л.

T(NaOH)

8

c(HCl)=0,09798 моль/л.

Т(НС1/К2О)

9

c(NaOH)=0,1021 моль/л.

Т(NaOH/SO3)

10

c(½H2SO4)=0,09812 моль/л.

Т(H2SO4/CaO)

11

Т(НС1)=0,03798 г/мл.

T(HC1/K2O)

12

Т(КОН)=0,005727 г/мл.

T(KOH/H2SO4)

13

T(H2SO4/KOH)=0,005643 г/мл.

T(H2SO4)

14

T(NaOH/HCl)=0,003645 г/мл.

Т(NaOH)

15

c(½H2SO4)=0,01 моль/л.; К=0,9123

Т(H2SO4)

16

c(KOH)=0,05 моль/л.; К=0,8549

Т(КОН)

17

c(HCl)=0,1046 моль/л.

Т(НС1); Т(НС1/СаО)

18

Т(H2SO4)=0,004852 г/мл.

c(H2SO4); c(½H2SO4); Т(H2SO4/CaO)

19

c(½H2SO4)=0,1 моль/л.; К=0,9808

c(H2SO4); Т(H2SO4); T(H2SO4/NaOH)

2. В 500 мл раствора содержится 2, 6578 г Na2CO3. Вычислить Т(Na2CO3), Т(Na2CO3/HCl) и молярную концентрацию эквивалента Na2CO3при нейтрализации этого раствора: 1) до СО2; 2) до NaHCO3.

3. В воде растворили 28,00 г «х. ч.» КОН и 40,20 г «х.ч.» NaOHи разбавили водой до 1500 мл. Вычислить молярную концентрацию полученного раствора.

4. К 550 мл 0,1925 М НС1 прибавили 50,00 мл раствора НС1 с титром 0,02370 г/мл. Вычислить молярную концентрацию и титр полученного раствора.

5. Какой объем воды надо добавить к 1 л 0,5300 М НС1, чтобы получить 0,5000 М раствор?

6. Какой объем 4 М НС1 надо прибавить к 500 мл раствора НС1 с титром по СаО, равным 0,08400 г/мл, чтобы получить раствор с титром по СаО, равным 0,09000 г/мл?

7. Какой объем раствора серной кислоты с массовой долей 9,3% (r=1,05 г/см3) потребуется для приготовления 40 мл 0,35 М раствора H2SO4?

8. Какой объем раствора карбоната натрия с массовой долей 15% (r=1,16 г/см3) потребуется для приготовления 120 мл 0,45 М раствора Na2CO3?

9. Какой объем хлороводородной кислоты (r=1,19 г/см3) необходим для приготовления 1 л 0,1000 М раствора?

10. Какой объем серной кислоты (r=1,84 г/см3) требуетсядля приготовления 2,5 л 0,2 н. раствора H2SO4?

11. Для приготовления 500 мл раствора было взято 20,00 мл хлороводородной кислоты (r=1,19 г/см3). Вычислить молярную концентрацию полученного раствора.

12. Какая масса щелочи, содержащей 98% NaOHи 2% индифферентных примесей, необходима для приготовления 200 мл 0,1 М раствора?

13. Из навески гидроксида натрия массой 8, 5 г, содержащего, кроме NaOH, 4,00% Na2CO3и 8,00% Н2О, приготовили 1 литр раствора. Определить молярную концентрацию эквивалента полученного раствора, если Na2CO3нейтрализуется до NaHCO3.

14. Вычислить молярную концентрацию и титр раствора НС1, если на титрование 0,4217 г буры израсходовано 17,50 мл этой кислоты.

15. Навеску Н2С2О4´2Н2О массой 0,6000 г растворили в мерной колбе вместимостью 100,0 мл. На титрование 20,00 мл полученного раствора израсходовали 18,34 мл NaOH. Определить молярную концентрацию раствора NaOHи его титр по Н2С2О4.

16. Вычислить молярную концентрацию раствора NaOH, T(NaOH) и T(NaOH/HCl), если на титрование 20,00 мл его израсходовали 19,20 мл 0,1000 М НС1, приготовленной из фиксанала.

17. Навеску щелочи массой 0,5341 г, содержащей 92% NaOHи 8% индифферентных примесей, растворили и довели до метки в мерной колбе вместимостью 100,0 мл. Определить молярную концентрацию кислоты, Т(НС1) и T(HCl/NaOH), если на титрование 15,00 мл раствора NaOHизрасходовали 19,50 мл кислоты.

18. Определить молярную концентрацию раствора КОН, если на титрование 15,00 мл его израсходовали 18,70 мл раствора НС1 с Т(НС1)=0,002864 г/мл.

19. До какого объема нужно довести раствор, в котором содержится 1,532 г NaOH, чтобы на титрование его аликвоты в 20,00 мл израсходовать 14,70 мл НС1 [Т(НС1)=0,003800 г/мл]?

20. Какая масса Na2CO3содержится в растворе, если на нейтрализацию до NaHCO3израсходовали 21,40 мл НС1 [Т(НС1)=0,002789 г/мл]?

21. Какую массу безводной Na2CO3нужно взять, чтобы на ее титрование с метиловым оранжевым израсходовать 20,00 мл 0,1 MH2SO4?

22. Какую массу щавелевой кислоты Н2С2О42Н2О нужно взять, чтобы на ее титрование израсходовать 20,00 мл 0,1 М NaOH?

23. Какую массу вещества, содержащего 90% Na2CO3и индифферентные примеси, нужно взять, чтобы на ее титрование с метиловым оранжевым израсходовать 20,00 мл 0,1 М НС1?

24. Какую массу NaOHнужно взять, чтобы на титрование ее израсходовать 22,00 мл раствора НС1 [T(HCl/Na2O)=0,003514 г/мл]?

25. Какую массу раствора фосфорной кислоты (r=1,68 г/см3) необходимо перенести в колбу вместимостью 250,0 мл, чтобы на титрование 20,00 мл полученного раствора в присутствии метилового оранжевого израсходовать 18,00 мл 0,1 М раствора NaOH?

26. Какую массу КН2РО4 нужно взять на анализ, чтобы на титрование ее с фенолфталеином израсходовать 20,00 мл 0,1 М КОН?

27. Навеску фосфорной кислоты массой 0,1182 г растворили в воде и на ее титрование по фенолфталеину израсходовали 22,18 мл 0,1 М NaOH(К=0,9519). Определить массовую долю (%) Н3РО4 в пробе, результат пересчитать на содержание Р2О5.

28. На титрование раствора, содержащего 3,158 г технического КОН, израсходовали 27,45 мл раствора НС1 [T(HCl/NaOH)=0,07862]. Вычислить массовую долю (%) КОН в образце.

29. После сжигания навески колчедана массой 0,1400 г выделившийся сернистый газ поглотили раствором Н2О2 на титрование образовавшейся серной кислоты с феноловым красным израсходовали 24,86 мл 0,1500 М NaOH. Вычислить массовую долю (%) серы в колчедане.

30. На нейтрализацию 0,1000 г смеси, состоящей из карбонатов калия и натрия, израсходовали 22,00 мл раствора НС1. Вычислить молярную концентрацию кислоты, если содержание Na2CO3в смеси 37,00%.

31. На нейтрализацию 0,2140 г смеси, состоящей из карбонатов кальция и бария, израсходовали 15,00 мл 0,2000 М раствора хлороводородной кислоты. Определить массовую долю (%) СаСО3 и ВаСО3 в смеси.

32. Навеску неизвестного вещества массой 2,000 г растворили в мерной колбе вместимостью 100,0 мл. На титрование 25,00 мл раствора израсходовали 20,00 мл 0,4455 М НС1. Определить, что входило в состав анализируемого вещества: КОН или NaOH.

33. Навеску технического гидроксида натрия массой 0,3251 г растворили в мерной колбе вместимостью 100,0 мл. На титрование 25,00 мл раствора с фенолфталеином израсходовали 18,40 мл 0,1000 М НС1, а с метиловым оранжевым – 18,80 мл той же кислоты. Вычислить массовую долю (%) NaOHв образце.

34. На титрование с фенолфталеином смеси, состоящей из Na2CO3, NaHCO3и NaCl, массой 0,4478 г потребовалось 18,80 мл 0,1998 М раствора НС1. При титровании с метиловым оранжевым на ту же навеску израсходовали 40,00 мл раствора кислоты. Вычислить массовую долю (%) Na2CO3и NaHCO3в образце.

35. Навеску технического гидроксида натрия массой 0,4000 г растворили в мерной колбе вместимостью 100,0 мл. На титрование 20,00 мл полученного раствора с метиловым оранжевым израсходовали 19,20 мл раствора НС1 [Т(НС1)=0,003600 г/мл]. Такую же пробу раствора обработали ВаС12 до полного осаждения карбонатов и при титровании с фенолфталеином израсходовали 18,80 мл раствора НС1. Определить массовую долю (%) Na2CO3в препарате.

36. Пробу смеси хлороводородной и фосфорной кислот объемом 5,00 мл разбавили до 200,0 мл. На титрование 20,00 мл полученного раствора с метиловым оранжевым израсходовали 18,20 мл 0,1012 М NaOH; при титровании такой же пробы раствора с фенолфталеином израсходовали 34,70 мл раствора NaOH. Какая масса НС1 и Н3РО4 содержалась в 100 мл смеси?

37. В мерную колбу вместимостью 500,0 мл ввели 10,00 мл смеси технических серной и фосфорной кислот и до метки наполнили водой. 25,00 мл этого раствора оттитровали 26,40 мл раствора NaOH[T(NaOH/HCl)=0,003600 г/мл] по метиловому оранжевому. При титровании такой же пробы по фенолфталеину израсходовали 40,00 мл раствора NaOH. Какая масса H2SO4и Н3РО4 содержалась в 1 л исходной смеси?

38. Пробу суперфосфатной пульпы объемом 5,00 мл разбавили до 250,0 мл, 25,00 мл фильтрата оттитровали 13,00 мл 0,1020 М КОН в присутствии метилового оранжевого. Затем продолжили титрование с фенолфталеином до розовой окраски, затратив 14,80 мл раствора КОН. Вычислить концентрацию Н3РО4 и Са(Н2РО4)2 в пульпе.

39. При получении экстракционной фосфорной кислоты пробу реакционной массы объемом 10,00 мл разбавили до 500,0 мл. На титрование 25,00 мл полученного раствора в присутствии метилового оранжевого израсходовали 20,12 мл раствора NaOH[T(NaOH/H2SO4)=0,004901 г/мл], а на титрование такого же объема с фенолфталеином — 32,01 мл NaOH. Вычислить концентрацию H2SO4и Н3РО4 (г/л).

40. Пробу экстракционной фосфорной кислоты объемом 5,00 мл разбавили до 250,0 мл. На титрование 20,00 мл полученного раствора в присутствии метилового оранжевого израсходовали 11,20 мл раствора NaOH[T(NaOH)=0,004014 г/мл]:

Н3РО4+NaOH=NaH2PO42О

а на титрование такой же пробы с фенолфталеином:

Н3РО4+2NaOH=Na2HPO4+2Н2О

Са(Н2РО4)2+2NaOH=СаНРО4+Na2HPO4+2Н2О

23,60 мл NaOH. Вычислить концентрации Н3РО4 и Са(Н2РО4)2 в реакционной массе (г/л).

41. Навеску фосфорного удобрения массой 2,500 г после соответствующей обработки разбавили водой до 250,0 мл. Порцию раствора объемом 100,0 мл пропустили через катионит в Н+-форме. Фильтрат и промывные воды собрали в мерную колбу вместимостью 500,0 мл. На титрование 100,0 мл этого раствора с бромкрезоловым зеленым израсходовали 12,87 мл 0,1 М NaOH(К=1,017):

НС1+NaOH=NaCl+Н2О

Н3РО4+NaOH=NaH2PO42О

Такую же пробу оттитровали со смешанным индикатором, затратив 24,85 мл NaOH:

НС1+NaOH=NaCl+Н2О

Н3РО4+2NaOH=Na2HPO4+2Н2О

Вычислить массовую долю (%) Р2О5 в удобрении.

42. Из навески фторапатита массой 1,000 г выделили фтор дистилляцией. Дистиллят нейтрализовали раствором NaOHдо рН 3,5. Затем горячий раствор K2SiF6оттитровали 9,85 мл 0,1 М NaOH(К=1,023) с фенолфталеином:

K2SiF6+4NaOH=2KF+4NaF+SiO2+2H2O

Вычислить массовую долю (%) фтора в образце.

43. При анализе рассола 5,00 мл его пропустили через колонкус катионитом в Н+-форме, вытекающий раствор и промывные воды собрали в мерную колбу вместимостью 250,0 мл и раствор довели до метки водой. На титрование 20,00 мл полученного раствора израсходовали 18,46 мл 0,1 М NaOH(К=0,9612). Вычислить концентрацию NaClв рассоле.

44. Какую массу NH4C1, содержащую около 30% NH3, взяли для анализа, если после добавления к ней 50,00 мл 0,1000 МNaOHи нагревания до полного удаления аммиака, избыток NaOHоттитровали 25,00 мл 0,1000 М НС1?

45. Какую массу NaNO3следует взять для анализа, чтобы мосле восстановления NO3-выделившийся аммиак мог быть поглощен 40,0 мл 0,1 М НС1 и избыток кислоты оттитрован 20,0 мл 0,1 М NaOH?

46. Навеску соли аммония массой 1,000 г обработали избытком концентрированного раствора NaOH. Выделившийся аммиак поглотили 50,00 мл 1,0720 М НС1 и избыток кислоты оттитровали 25,40 мл раствора NaOH[T(NaOH)=0,004120 г/мл]. Вычислить массовую долю (%) NH3в образце.

47. Навеску (NH4)2SO4растворили в мерной колбе вместимостью 100,0 мл. К 20,00 мл раствора прибавили 50,00 мл 0,1122 М NaOHи нагрели до полного удаления NH3. Остаток щелочи оттитровали 18,00 мл раствора НС1 (20,00 мл раствора NaOHэквивалентны 21,00 мл раствора НС1). Какая масса (NH4)2SO4содержалась в исходном растворе?

48. Для определения аммонийного азота навеску удобрения обрабатывают формалином. На нейтрализацию выделившейся кислоты израсходуется 21,00 мл раствора NaOH[T(NaOH)=0,003991 г/мл]. Какую навеску следует взять для анализа, если содержание азота в удобрении составляет примерно 20%

49. Для определения аммонийного азота навеску удобрения массой 2,6351 г растворили в мерной колбе вместимостью 250,0 мл. К 25,00 мл полученного раствора добавили формальдегид и выделившуюся кислоту оттитровали 18, 72 мл раствора NaOH[T(NaOH)=0,003987 г/мл]. На титрование формальдегида в холостом опыте израсходовали 0,50 мл NaOH. Вычислить массовую долю (%) азота в удобрении.

50. Навеску (NH4)2SO4массой 1,2899 г растворили в мерной колбе вместимостью 250,0 мл. К 25,00 мл полученного растворадобавили формальдегид и на титрование выделившейся кислоты израсходовали 24,22 мл раствора NaOH[T(NaOH/HCl)=0,003612 г/мл]. Вычислить массовую долю (%) азота в образце.

51. Навеску Na2CO3массой 0,1032 г обработали 50,00 мл 0,09496 М НС1, избыток кислоты оттитровали 24,80 мл 0,1 М NaOH(К=1,298) по метиловому оранжевому. Вычислить массовую долю (%) индифферентных примесей в образце.

52. К раствору, содержащему 0,3655 г Na2CO3марки «х.ч.», добавили 40,00 мл раствора НСlO4. Раствор прокипятили для удаления СО2 и на титрование избытка НСlO4израсходовали 11,25 мл NaOH(25,00 мл раствора NaOHэквивалентны 27,40 мл НСlO4). Определить молярную концентрацию растворов НСlO4 и NaOH.

53. Определить постоянную жесткость воды, если к 100,0 мл исследуемой воды прибавили 20,00 мл раствора Na2CO3 [T(Na2CO3/CaO=0,003000 г/мл], смесь прокипятили и после отделения осадка карбонатов кальция и магния избыток Na2CO3оттитровали 17,30 мл раствора НС1 (20,00 мл раствора Na2CO3эквивалентны 21,00 мл раствора НС1).

54. К смеси солей SrCO3и Li2CO3массой 0,4789 г добавили 40,00 мл 0,5100 М НС1. Избыток кислоты оттитровали 20,00 мл NaOH[T(NaOH/HCl)=0,01825 г/мл] по метиловому оранжевому. Вычислить массовую долю (%) SrCO3и Li2CO3.

55. В каком объеме хлороводородной кислоты [Т(НС1)=0,003638 г/мл] нужно растворить навеску СаСО3 массой 0,1234 г, чтобы на титрование избытка кислоты с метиловым оранжевым израсходовать 19,50 мл раствора NaOH[T(NaOH/CaO)=0,002910 г/мл]?

56. Навеску сплава массой 0,1938 г растворили в хлороводородной кислоте и магний осадили гидрофосфатом натрия в среде аммонийного буфера. Осадок растворили в 50,00 мл 0,1 М НС1 (К=0,9981); на обратное титрование с метиловым оранжевым израсходовали 18,00 мл раствора NaOH[T(NaOH)=0,004000 г/мл]. Определить массовую долю (%) Mgв сплаве.

57. Из раствора объемом 20,00 мл получили в кислой среде осадок бензидинсульфата. Осадок растворили в горячей воде и оттитровали 18,45 мл 0,1022 М NaOH:

C12H8(NH2)2´H2SO4+2ОН-®C12H8(NH2)2+SO42-+2H2O

Определить концентрацию (г/л) сульфата натрия в исходном растворе.

58. К раствору соли лантана объемом 20,00 мл прилили избыток раствора аммиака. Осадок гидроксида лантана растворили в 40,00 мл 0,1000 М раствора НС1. Избыток кислоты оттитровали 10,55 мл 0,1108 М NaOH. Определить концентрацию (г/л) лантана в исходном растворе.

59. Калий из навески карналлита массой 0,8372 г осадили в виде калиевой соли дипикриламина. Осадок растворили в ацетоне, прибавили 50,00 мл 0,1046 М НС1 и после удаления ацетона избыток НС1 оттитровали 22,34 мл 0,1124 М раствора NaOH. Вычислить массовую долю (%) КС1 в карналлите, пересчитать это содержание на К2О.

60. К навеске Na3PO4массой 0,1000 г прибавили 25,00 мл 0,2000 М H2SO4. На обратное титрование избытка кислоты с метиловым оранжевым израсходовали 15,00 мл раствора NaOH. Определить молярную концентрацию раствора NaOH.

61. Какой объем 0,1012 М НС1 прибавили к навеске Na3PO4 массой 0,2000 г, если на титрование полученного раствора с фенолфталеином затратили 25,00 мл раствора NaOH[T(NaOH)=0,003400 г/мл]?

62. Навеску смеси чистых солей Na3PO4´12H2Oи Na2HPO4 массой 2,506 г обработали 21,60 мл 0,2500 М раствора НС1; избыток кислоты оттитровали 18,50 мл 0,1500 М раствора NaOHс фенолфталеином. Вычислить массовую долю (%) компонентов смеси.

63. Навеску апатитовой муки массой 5,000 г после кипячения с «царской водкой» перенесли в мерную колбу вместимостью 250,0 мл и раствор в колбе довели водой до метки. Из мерной колбы взяли 5,00 мл фильтрата и осадили РО43- в виде молибдофосфата аммония. Полученный осадок растворили в 50,00 мл 0,2000 М КОН, избыток которого оттитровали 30,00 мл 0,1971 н. H2SO4до обесцвечивания фенолфталеина. Вычислить массовую долю (%) Р2О5 в образце.

64. Навеску чугуна массой 3,458 г после соответствующей обработки перенесли в мерную колбу вместимостью 200,0 мл. Из 25,00 мл полученного раствора фосфор осадили в виде молибдофосфата аммония. Осадок растворили в 50,00 мл 0,1075 М Раствора NaOH. На титрование избытка щелочи в присутствии фенолфталеина израсходовали 20,45 мл 0,1 М HNO3(К=0,9817). Вычислить массовую долю (%) фосфора в чугуне.

65. К раствору смеси аминокислот, содержащему 0,1046 г глицина и 0,0848 г аланина, прибавили избыток формалина, предварительно нейтрализованного по фенолфталеину. Полученные соединения оттитровали 0,1016 М раствором NaOH. Вычислить объем титранта.

66. К навеске раствора массой 1,000 г, содержащего этиленгликоль, добавили уксусный ангидрид и нейтрализовали раствором NaOHпо фенолфталеину. Для омыления образовавшегося эфира ввели 25,00 мл раствора NaOH[T(NaOH)=0,04020 г/мл]:

H4C2(OCOCH3)2+2OH-®H4C2(OH)2+2CH3COO-

Смесь прокипятили и после охлаждения избыток щелочи оттитровали 10,20 мл раствора НС1 с [Т(НС1)=0,03798]. Вычислить массовую долю (%) этиленгликоля (М=62,07 г/моль) в растворе.

67. Пробу раствора формальдегида объемом 5,00 мл разбавили до 100,0 мл. К аликвоте раствора объемом 5,00 мл добавили сульфит натрия:

НСОН+SO32-2О®CH2(OH)SO3-+ОН-

Ионы гидроксила, образовавшиеся в результате реакции, оттитровали 22,45 мл 0,1000 н. раствора серной кислоты. Вычислить концентрацию (г/л) СН2О в исходном растворе.

68. Для определения бензальдегида навеску массой 0,4728 г обработали раствором солянокислого гидроксиламина:

C6H5COH+NH2OH´H2O®C6H5C(H)NOH+HCl+H2O

и выделившуюся НС1 оттитровали 19,45 мл 0,25 М NaOH(К=0,9845). На титрование солянокислого гидроксиламина в холостом опыте израсходовали 1,75 мл того же раствора NaOH. Вычислить массовую долю (%) бензальдегида (М=106,13 г/моль) в исходном продукте.

69. Какую массу продукта, содержащего 98% м-нитробензальдегида (М=151,13 г/моль), нужно взять на анализ, чтобы после добавления к ней солянокислого гидроксиламина выделившуюся хлороводородную кислоту можно было оттитровать 20,00 мл 0,1 М NaOH(К=1,048):

O2NC6H4COH+NH2OH´H2O®O2NC6H4C(H)NOH+HCl+H2O

70. Навеску пестицида, содержащего 20,86% формальдегида, массой 3,017 г обработали 50,00 мл 1,0 М NaOH(К=0,9022)

в присутствии пероксида водорода:

НСНО+ОН-2О2=НСОО-+2Н2О

Избыток щелочи оттитровали раствором НС1 [Т(НС1)=0,03798 г/мл]. Какой объем НС1 затратили на титрование?

71. При определении содержания этилового спирта в смеси с толуолом и водой к 1,000 г смеси добавили уксусный ангидрид и пиридин. Дистиллят, содержащий этилацетат, обработали 23,75 мл 1,000 М NaOH, провели омыление эфира и оттитровали избыток щелочи 15,25 мл 1,000 М раствора НС1 в присутствии фенолфталеина. Вычислить массовую долю (%) этилового спирта в смеси.

72. Навеску раствора массой 50,00 г, содержащего уксусный альдегид, этилацетат и индифферентные примеси, разбавили водой до 250,0 мл и 50,0 мл полученного раствора смешали с 50,00 мл 0,04431 М раствора NaOH. При кипячении в колбе с обратным холодильником в присутствии пероксида водорода эфир количественно омылялся, а уксусный альдегид окислялся до ацетата:

СН3СНО+Н2О2+ОН-=СН3СОО-+2Н2О

На титрование избытка непрореагировавшей щелочи израсходовали 9,78 мл раствора НС1 [T(HCl/NaOH)=0,001014 г/мл]. 25,00 мл раствора пробы обработали раствором солянокислого гидроксиламина для превращения уксусного альдегида в соответствующий оксим. На титрование выделившейся хлороводородной кислоты израсходовали 10,50 мл стандартного раствора NaOH. Вычислить массовую долю (%) ацетальдегида и этилацетата в пробе.

73. К навеске одноатомного спирта массой 0,0520 г добавили раствор уксусного ангидрида в пиридине:

ROH+(СН3СО)2О=CH3COOR+СН3СООН

Для перевода оставшегося уксусного ангидрида в уксусную кислоту добавили воду:

(СН3СО)2О+Н2О=2СН3СООН

Суммарное количество уксусной кислоты, образовавшееся в результате этих реакций, оттитровали 8,48 мл 0,1000 М NaOH. В холостом опыте при добавлении воды к такому же количеству ангидрида на титрование СН3СООН израсходовали 12,58 мл раствора NaOH. Вычислить молекулярную массу одноатомного спирта.

74. Навеску эпоксидной смолы массой 0,5248 г растворили в ацетоне и добавили 50,00 мл 0,1 М раствора НС1 (К=0,9816):

RCHCH2O+HCl(изб)®RCH(OH)CH2Cl

На титрование избытка кислоты израсходовали 18,45 мл NaOH[T(NaOH)=0,004060 г/мл]. Вычислить массовую долю (%) эпоксидных групп в смоле.

75. При анализе 0,4691 г технического n-нитрофенола по Кьельдалю для поглощения аммиака в приемник поместили 50,00 мл 0,1053 н. H2SO4. На титрование избытка кислоты израсходовали 21,20 мл NaOH[T'(NaOH/H2SO4)=0,005002 г/мл]. Вычислить массовую долю (%) n-нитрофенола в образце.

76. Какую массу 2,5-динитрофенола C6H3(OH)(NO2)2 следует взять для определения азота по Кьельдалю, чтобы выделившийся аммиак мог быть поглощен 50,00 мл 0,2000 н. H2SO4и избыток кислоты оттитрован 20,00 мл 0,2000 М NaOH?

77. Для определения азота по Кьельдалю из навески бензанилида массой 0,8842 г аммиак отогнали в колбу, содержащую 50,00 мл 0,1 н. H2SO4(К=1,071). На титрование избытка кислоты израсходовали 18,05 мл NaOH[T(NaOH)=0,004020 г/мл]. Вычислить массовую долю (%) азота и основного компонента C6H5NHCOC6H5(М=197,24 г/моль) в образце.

78. Пробу водного раствора, содержащего никотин, объемом 50,00 мл после подкисления обработали 20,00 мл 0,05 М (К=0,8917) раствора пикриновой кислоты. Осадок пикрата C10H14N2´2C6H2(NO2)3OHпромыли. Фильтрат и промывные воды довели до объема 200,0 мл. Аликвоту 25,00 мл этого раствора оттитровали методом двухфазного титрования в присутствии хлороформа, затратив 23,16 мл 0,0010 М (К=0,9514) раствора метиленового голубого. Вычислить концентрацию никотина (г/л) в исходном растворе.

79. Навеска технической пикриновой кислоты C6H2(NO2)3OHмассой 1,8219 г была растворена в мерной колбе вместимостью 500,0 мл. На титрование 10,00 мл этого раствора по методу двухфазного титрования в присутствии хлороформа затратили 15,26 мл 0,01 М (К=0,9787) раствора метиленового голубого. Вычислить молярную концентрацию раствора и массовую долю (%) пикриновой кислоты в исходном препарате.

80. Какую массу фенола, содержащего около 3% индиффентных примесей, нужно взять для анализа, чтобы на титрование ее в среде метилэтилкетона с азофиолетовым израсходовать 5,00 мл 0,1000 М бензольно-метанольного раствора гидроксида тетраэтиламмония?

81. На титрование навески a-нафтола массой 0,0200 г в среде метилэтилкетона израсходовали 1,40 мл бензольно-метанольного раствора гидроксида тетраэтиламмония. Определить молярную концентрацию эквивалента титранта.

82. Какую массу биохимического лигнина, содержащего 5% фенольных ОН-групп, нужно взять для анализа, чтобы на титрование ее в среде диметилформамида израсходовать 4,50 мл 0,0300 М бензольного раствора метилата калия?

83. К навеске гвоздичного масла массой 0,0997 г добавили этилендиамин и оттитровали ее 9,50 мл 0,1000 М бензольно-метанольного раствора метилата натрия. Вычислить массовую долю (%) фенола в образце.

84. Какую массу гидрофталата калия нужно растворить в мерной колбе вместимостью 100,0 мл, чтобы на титрование 10,00 мл полученного раствора израсходовать 10,00 мл 0,1 М (К=1,082) раствора НСlO4в ледяной уксусной кислоте?

85. Навеску безводного карбоната натрия массой 0,2546 г растворили в ледяной уксусной кислоте в мерной колбе вместимостью 50,00 мл. На титрование 5,00 мл этого раствора израсходовали 4, 61 мл раствора НClO4в ледяной уксусной кислоте. Вычислить молярную концентрацию титранта.

86. Какую массу дифенилгуанидина нужно растворить в мерной колбе вместимостью 50,00 мл, чтобы на титрование 5,00 мл полученного раствора израсходовать 2,00 мл 0,1 М раствора НClO4в ледяной уксусной кислоте?

87. На титрование 0,1758 г гидросалицилата натрия, содержащего индифферентные примеси, в среде ледяной уксусной кислоты израсходовали 9,87 мл 0,1 М (К=1,1008) раствора HС1О4 в ледяной уксусной кислоте. Вычислить массовую долю основного вещества в препарате.

88. Вычислить индикаторную ошибку титрования:

Вариант

Определяемое вещество

Титрант

Индикатор

рТ

1

0,01 М НС1

0,01 М NaOH

Фенолфталеин

9

2

0,1М NaOH

0,1МНС1

Метиловый красный

5

3

0,1MNaOH

0,1М НС1

Тимолфталеин

10

4

0,2 М НС1

0,2 М NaOH

Метиловый красный

5

5

0,1М НС1

0,2 М NaOH

Метиловый красный

5

6

0,01 М NH3

0,01 М НС1

Метиловый оранжевый

4

7

0,01 М NH3

0,01 М НС1

Тимолфталеин

10

8

0,1 М НСООН

0,1М NaOH

Метиловый оранжевый

4

9

0,1MHF

0,1М NaOH

Фенолфталеин

9

89. Можно ли с точностью ±0,1% оттитровать 0,01 М НС1 0,01 М NaOHс бромфеноловым синим (рТ=3,8)?

90. Можно ли с точностью ±0,1% оттитровать 0,2 М НС1 0,2 М NaOHс о-крезолфталеином (рТ=9)?

91. Можно ли с точностью ±0,1% оттитровать 0,01 М NH30,01 М НС1 с фенолфталеином (рТ=9)?

92. С каким индикатором можно титровать раствор NH3, чтобы MOH- ошибка не превышала ±0,1%?

93. С каким индикатором можно титровать раствор СН3СООН, чтобы НА- ошибка не превышала ±0,1%?

94. Можно ли с точностью ±0,1% оттитровать 0,01 М СН3СООН 0,01 М NaOHс нейтральным красным (рТ=7)?

ответы

 

1.1) 0,4988 н. fэкв=1/2 2) 0,1005 моль/л; 3) 0,2412 моль/л; 4) 0,1039 моль/л; 5) 0,5431 моль/л; 6) 0,004943 г/мл; 7) 0,003992 г/мл; 8) 0,004615 г/мл; 9) 0,004087 г/мл; 10) 0,002751 г/мл; 11) 0,04906 г/мл; 12) 0,005005 г/мл; 13) 0,004932 г/мл; 14) 0,003999 г/мл; 15) 0,0004474 г/мл; 16) 0,002398 г/мл; 17) 0,003814 г/мл; 0,002933 г/мл; 18) 0,04947 моль/л; 0,09895 моль/л, fэкв=1/2; 0,002774 г/мл; 19) 0,04904 моль/л; 0,004810 г/мл; 0,003923 г/мл. 2. T(Na2CO3)=0,005316; 1) 0,1003 моль/л., fэкв=1/2, T(Na2CO3/HCl)=0,003658 г/мл; 2) 0,05016 моль/л; T(Na2CO3/HCl)=0,001829 г/мл. 3. 1,003 моль/л. 4. 0,2307 моль/л; 0,008412 г/мл. 5. 60 мл. 6. 135 мл. 7. 14,05 мл. 8. 32,9 мл. 9. 8,0 мл. 10. 27,9 мл. 11. 0,5000 моль/л. 12. 0,8163 г. 13. 0,1934 моль/л fэкв=1/214. 0,1264 моль/л; 0,004608 г/мл. 15. 0,1038 моль/л; 0,004673 г/мл. 16. 0,09600 моль/л; 0,003840; 0,003500 г/мл. 17. 0,09454 моль/л; Т(НС1)=0,003447 г/мл; T(HCl/NaOH)=0,003781 г/мл. 18. 0,09792 моль/л. 19. 500 мл. 20. 0,1735 г. 21. 0,21г. 22. 0,13 г. 23. 0,12 г. 24. 0,09978 г. 25. 2,6 г. 26. 0,27 г. 27. 87,52% Н3РО4; 63,39% Р2О5. 28. 95,86%. 29. 42,70%. 30. 0,07318 моль/л. 31. 39,44% СаСО3; 60,56% ВаСО3. 32. КОН. 33. 88,58%. 34. 88,91% Na2CO3; 9,00% NaHCO3. 35. 2,62%. 36. 1,26 г. НС1; 32,73 г. Н3РО4. 37. 123,95 г/л H2SO4; 263,13 г/л Н3РО4. 38. 259,88 г/л Н3РО4; 42,97 г/л Са(Н2РО4)2. 39. 80,67 г/л H2SO4; 232,90 г/л Н3РО4. 40. 275,36 г/л Н3РО4; 35,23 г/л Са(Н2РО4)2. 41. 43,24%. 42. 2,87%. 43. 259,2 г/л. 44. 0,14 г. 45. 0,17 г. 46. 86,82%. 47. 1,218 г. 48. 0,1468 г. 49. 9,65%. 50. 26,05%. 51. 21,49%. 52. с(НСЮ4)=0,2498 моль/л; c(NaOH)=0,2732 моль/л. 53. 3,766 ммоль/л (1/2Са2++1/2Mg2+). 54. 39,59% SrCO3; 60,41% Li2CO3. 55. 45 мл. 56. 20,01%. 57. 6,70 г/л. 58. 4,246 г/л. 59. 24,21% КС1; 15,30% К2О. 60. 0,5853 моль/л. 61. 33,05 мл. 62. 39,82% Na3PO4´12H2O; 60,18% Na2HPO4. 63. 12,61%. 64. 1,05%. 65. 23,08 мл. 66. 45,03%. 67. 269,64 г/л. 68. 97,79%. 69. 0,3232 г. 70. 23,19 мл. 71. 39,07%. 72. 0,41% СН3СНО; 0,91% СН3СООС2Н5. 73. 126,83. 74. 24,90%. 75. 92,01%. 76. 0,55 г. 77. 5,61% N; 78,98% C6H5NHCOC6H5. 78. 1, 304 г/л. 79. 0,01493 моль/л; 93,87%. 80. 0,04851г. 81. 0,09909 моль/л. 82. 0,04592 г. 83. 89,68%. 84. 2,205 г. 85. 0,1040 моль/л. 86. 0,42 г. 87. 98,95%. 88. 1) 0,2%; 2) 0,02%; 3) -0,2%; 4) -0,01%; 5) -0,015%; 6) 2,0%; 7) -85,05%; 8) -35,90%; 9) 0,02%. 89. -3,2%; нет. 90. 0,01%; да. 91. -36, 31%; нет. 92. Метиловый красный. 93. Фенолфталеин, тимолфталеин. 94. -0,57%; нет.

Методы комплексообразования

 

вопросы и упражнения

 

1. Назвать наиболее распространенные титриметрические методы анализа, использующие реакции комплексообразования. Привести соответствующие уравнения реакций и указать индикаторы.

2. В чем сущность метода меркуриметрии? Назвать рабочий раствор, индикаторы. Записать уравнения реакций определения Вг-.

3. Как приготовить рабочий раствор Hg(NO3)2 и установить его концентрацию? Каковы условия хранения этого раствора?

4. При каких условиях выполняется титрование галогенидов по методу меркуриметрии? Как фиксируется точка эквивалентности?

5. Каковы преимущества и недостатки меркуриметрического метода анализа?

6. Вывести формулы для вычисления рВг при титровании 0,1 М КВг 0,1 н. раствором Hg(NO3)2, если определяемое вещество оттитровано на 99,9, 100,0 и 100,1%.

7. Как зависит скачок титрования от константы устойчивости комплексного соединения, температуры, концентрации дополнительного лиганда и рН среды?

8. Как с помощью условных констант устойчивости учитывают рН при расчете кривой титрования иона металла раствором ЭДТА?

9. Как с помощью условной константы устойчивости учитывают присутствие второго лиганда: а) цианида; б) аммиака при 'Расчете кривой титрования иона металла раствором ЭДТА?

10. По какой формуле рассчитывается коэффициент побочной реакции, если взаимодействие иона металла с ЭДТА происходит в присутствии дополнительного лиганда X:

а)     

б)     

в)     

11. По какой формуле рассчитывается коэффициент побочной реакции aY, если взаимодействие иона металла с ЭДТА происходит при фиксированном значении рН в отсутствии дополнительного лиганда X:

а)     

б)     

в)     

12. Какая условная константа устойчивости используется при расчетах, если взаимодействие иона никеля(II) с ЭДТА происходит в среде аммонийного буфера:

а)     а)            а)

13. Протекание какой реакции учитывает коэффициент aY4-в выражении условной константы устойчивости , если взаимодействие иона железа(III) с ЭДТА происходит при pH=1:

а) взаимодействие иона металла с ЭДТА;

б) взаимодействие иона металла с молекулами воды;

в) взаимодействие аниона лиганда с протоном?

14. Как с помощью условных констант устойчивости МЭДТА2- определить оптимальные по рН условия титрования раствором ЭДТА: а) 0,05 М СаС12; б) 0,02 М MgCl2; в) 0,01 М SrCl2; г) 0,025 М ВаС12?

15. Как с помощью условных констант устойчивости МЭДТА2- определить оптимальные по c(NH3) при заданном рН условия титрования раствором ЭДТА: а) 0,01 М ZnCl2при рН=9; б) 0,02 М CdCl2при рН 10; в) 0,05 М NiС12 при рН=11; г) 0,01 М СоС12 при рН 10; д) 0,025 М СuС12 при рН 9?

16. С чем связано появление синей окраски раствора при комплексонометрическом титровании цинка в среде аммонийного буфера с эриохром черным Т:

а) с образованием комплексоната цинка;

б) с образованием аммиакатов цинка;

в) с высвобождением аниона индикатора;

г) с образованием комплекса цинка с металлохромным индикатором?

17. Какой из указанных катионов – Mg2+, Zn2+, Cd2+, Cu2+– нельзя титровать стандартным раствором ЭДТА в присутствии эриохрома черного Т вследствие «блокирования» индикатора?

18. Что является причиной «блокирования» металлоиндикатора эриохром черного Т ионами Hg2+, Cu2+, Fe3+: а) образование более прочного комплексоната металла по сравнению с комплексом металла с индикатором; б) образование более прочного комплекса металла с индикатором по сравнению с комплексонатом металла; в) образование комплексов металла с аммиаком как с дополнительным лигандом?

19. Вывести формулы для вычисления рСа при титровании 0,01 М раствора СаС12 0,01 М раствором ЭДТА, если определяемое вещество оттитровано при рН 10 на 99,9, 100 и 100,1%.

20. В каком случае скачок титрования будет наибольшим и в каком – наименьшим, если титруют раствором ЭДТА: а) 0,01 М растворы MgSO4, CoSO4, ZnSO4, при рН 10; б) 0,1 М и 0,01 М растворы ZnSO4при рН 9?

21. В чем сущность метода комплексонометрии: основное уравнение реакции, рабочие растворы, индикаторы?

22. Как приготовить рабочий раствор ЭДТА из Na2H2ЭДТА´2Н2О и установить его молярную концентрацию?

23 Какие вещества используют для установления концентрации рабочего раствора ЭДТА? 24. Привести примеры и объяснить механизм действия металлохромных индикаторов.

25. Какую роль играют кислотно-основные и комплексообразующие свойства металлохромных индикаторов в комплексонометрическом титровании?

26. Описать свойства и применение металлохромных индикаторов: а) эриохром черный Т (кислотный хром черный специальный); б) кальмагит; в) ПАН (1-(2-пиридилазо)-нафтол-2); г) ПАР (4-(2-пиридилазо)-резорцин); д) мурексид; е) пирокатехиновый фиолетовый; ж) ксиленоловый оранжевый; з) сульфосалициловая кислота; и) флуорексон.

27. Какие вещества определяются комплексонометрически методами прямого, обратного титрования и по замещению?

28. В таблице приведены примеры титрований. Определить, какой метод (прямое титрование; обратное титрование; титрование по замещению) использован в каждом конкретном случае. Привести формулу для расчета результатов анализа.

 

 

Уравнение реакции

Титрование

1

Са2+

Ca2++H2EDTA2-=CaEDTA2-+2H+

Титруют раствором H2EDTA2-*

2

SO42-

SO42-+ВаС12(изб)=BaSO4+2C1-

Избыток ВаС12 титруют раствором ЭДТА

3

Hg2+

Hg2++MgEDTA2-=Mg2++HgEDTA2-

Выделившиеся ионы Mg2+титруют раствором ЭДТА

4

Fe3+

Fe3++H2EDTA2-=FeEDTA-+2H+

Титруют раствором ЭДТА в присутствии сульфосалициловой кислоты

5

КС1

2KC1+Hg(NO3)2=HgCl2+2KNO3

Титруют раствором Hg(NO3)2

6

Al3+

Al3++H2EDTA2-(h36)=A1EDTA-+2H+

Избыток ЭДТА титруют раствором CuSO4

7

Ba2+

Ba2++MgEDTA2-=Mg2++BaEDTA2-

Выделившиеся ионы Mg2+титруют раствором ЭДТА

8

NaBr

2NaBr+Hg(NO3)2=HgBr2+2KNO3

Титруют раствором Hg(NO3)2

9

K+

K++(C6H5)4B-=KB(C6H5)4

После растворения осадка в ацетоне:

6Н5)4В-+4HgEDTA2-+4Н2О®Н3ВО3+4C6H5Hg++4HEDTA3-+ОН-

Выделившийся комплексон титруют раствором ZnSO4

10

Mn2+

Мn2+2ЕDТA-(изб)=MnEDTA2-+2Н+

Избыток ЭДТА титруют раствором ZnSO4

29. Привести примеры комплексонометрического определения: а) катионов в щелочной среде при рН 10–13; б) катионов в среде аммонийного буфера при рН 9–11; в) катионов в кислой среде при рН 1–3; г) катионов в среде ацетатного буфера при рН 3, 5–6, 5; д) катионов по методу обратного титрования; е) катионов по методу замещения; ж) смеси катионов методом последовательного титрования при различных рН; з) смеси катионов с использованием маскирующих агентов; к) смеси катионов с использованием хроматографического разделения; л) анионов по методу обратного титрования; м) анионов по методу замещения; н) малорастворимых соединений; о) органических соединений.

30. Почему комплексонометрическое определение ионов Со2+, Zn2+, Ni2+, Cd2+проводят в среде аммонийного буфера?

31. Почему определение катионов с зарядом +3 и +4 с помощью ЭДТА проводят в кислой среде?

32. Как определить жесткость воды методом комплексонометрии? Привести уравнения реакций, расчетную формулу, указать индикаторы.

33. Как проводится анализ смеси солей меди и цинка комплексонометрическим методом с применением катионита?

34. Как проводится комплексонометрическое определение соли никеля в смеси с солью меди после разделения этой смеси электролизом?

35. Как комплексонометрическим методом определяется содержание СаО и MgO: а) в удобрениях; б) в силикатных материалах?

36. В чем сущность комплексонометрического определения ортофосфатов в удобрениях с использованием нитрата висмута?

37. На чем основано комплексонометрическое определение сульфат-иона и суммы серосодержащих анионов в природных и сточных водах?

38. Охарактеризовать особенности комплексонометрического определения методом прямого титрования: а) Со2+; б) Ni2+; в) Рb2+; г) Cd2+; д) Zn2+; e) Fe3+; ж) Bi3+; з) Сu2+; и) Са2+; к) Mg2+; л) Ва2+; м) Мn2+; н) А13+.

39. Охарактеризовать особенности комплексонометрического определения методом обратного титрования: а) Ва2+; б) Мn2+; B)Al3+; г)SO42-; д)PO|-.

40. Охарактеризовать особенности комплексонометрического определения методом замещения: а) Ва2+; б) А13+; в) SO42-; г) Hg2+.

41. Охарактеризовать способы селективного определения катионов в смеси с помощью ЭДТА.

42. Как провести последовательное комплексонометрическое определение компонентов смеси: a) Fe3+, Al3+; б) Bi3+, Pb2+; в) Zn2+, Mg2+; г) Fe3+, Са2+; д) Ni2+, Mg2+; е) Со2+, Ва2+; ж) Cd2+, Са2+; з) Cu2+, Sr2+?

43. Каковы условия (рН, индикаторы, маскируемые и титруемые ионы) применения в комплексонометрии маскирующих реактивов: а) аскорбиновая кислота; б) 2, 3-димеркаптопропанол; в) тиомочевина; г) тиосульфат-ион; д) цианид-ион; е) фторид-ион; ж) иодид-ион?

44. В чем сущность раздельного комплексонометрического титрования компонентов смеси с использованием маскирующих веществ: a) Cu2+, Pb2+в присутствии KCN; б) Zn2+, Pb2+в присутствии KCN; в) Ni2+, Fe3+в присутствии KF; г) Al3+, Cu2+в присутствии NaF; д) Cu2+, Cd2+в присутствии Na2S2O3; e) Fe3+, Ni2+в присутствии триэтаноламина; ж) Fe3+, Mn2+в присутствии триэтаноламина; з) Cu2+, Zn2+в присутствии тиомочевины; и) Hg2+, Zn2+в присутствии KI; к) Fe3+, Bi3+в присутствии аскорбиновой кислоты; л) Sb3+, Co2+в присутствии винной кислоты; м) Рb2+, Ва2+ в присутствии 2, 3-димеркаптопропанола?

45. Построить кривые титрования по методу комплексообразования, используя данные таблицы.

Определяемое вещество

Титрант

Примечание

0. 1 МКВг

0,1 н. Hg(NO3)2

Продукт реакции HgBr2

0,1 M NaCl

0,1 н. Hg(NO3)2

Продукт реакции HgCl2

0,05 М NH4SCN

0,05 н. Hg(NO3)2

Продукт реакции Hg(SCN)2

0,1 М KCN

0,l M AgNO3

Продукт реакции Ag(CN)2

0,02 М СаС12

0,02 М ЭДТА

рН=12

0,01 М Cd(NO3)2

0,01 М ЭДТА

рН 10; c(NH3)=0,05 моль/л

0,05 М CoSO4

0,05 М ЭДТА

рН 8; c(NH3)=0,5 моль/л

0,02 М СuС12

0,02 М ЭДТА

рН 9; c(NH3)=0,2 моль/л

0,05 М FeCl3

0,05 М ЭДТА

рН=2

0,02 М MgSO4

0,02 М ЭДТА

рН=10

0,01 М Pb(NO3)2

0,01 М ЭДТА

рН=5

0,05 М SrCl2

0,05 М ЭДТА

рН=12

0,01 М ZnSO4

0,01 М ЭДТА

рН 9; c(NH3)=0,1 моль/л

0,02 М NiС12

0,02 М ЭДТА

рН 9; c(NH3)=0,01 моль/л

0,05 М Bi(NO3)2

0,05 М ЭДТА

рН=3




* H2EDTA2-— анион Na2H2EDTA´2Н2О (трилона Б или комплексона III) принято обозначать ЭДТА.

задачи

 

1. Какая масса Hg(NO3)2´Н2Oпотребуется для приготовления 250 мл 0,0540 н. Hg(NO3)2?

2. Какая масса ЭДТА (Na2H2C10H12O8N2´2Н2О) потребуется для приготовления 500 мл 0,01 М раствора?

3. Какую массу металлического цинка необходимо растворить в серной кислоте для приготовления 250 мл 0,01 М раствора ZnSO4?

4. Определить молярную концентрацию, титр и титр по определяемому веществу В [Т(А/В)] рабочего раствора А по результатам титрования навески установочного вещества С:

Вариант

Рабочий раствор А

Установочное вещество С

Определяемое вещество В

формула

V, мл

формула

навеска, г

формула

1

Hg(NO3)2

19,31

NaCl

0,0610

КВг

2

ЭДТА

18,46

Zn

0,0131

Со

3

ЭДТА

20,15

СаСО3

0,1035

СаО

4

ЭДТА

21,71

ZnO

0,0881

Bi

5. Рассчитать молярную концентрацию, титр и титр по определяемому веществу В [Т(А/В)] раствора А, используя следующие данные:

Вариант

Рабочий раствор А

Стандартный раствор установочного вещества

Определяемое вещество В

формула

V, мл

формула

с, моль/л

V, мл

формула

1

ЭДТА

25,00

ZnSO4

0,1100

24,45

MgSO4

2

Hg(NO3)2

20,00

NaCl

0,1000

18,62

KI

6. Определить молярную концентрацию и титр раствора Pb(NO3)2, если после прибавления к 20,00 мл его 0,09940 М ЭДТА на обратное титрование последнего израсходовано 15,24 мл 0,1036 Mраствора ZnCl2.

7. Какую массу NaBr, содержащего около 10% индифферентных примесей, следует взять для анализа, чтобы на титрование ее потребовалось 15,00 мл 0,1 н. Hg(NO3)2.

8. Какую массу цинковой руды, содержащей около 15% Zn, следует взять для анализа, чтобы после растворения и отделения мешающих примесей цинк был оттитрован 20,00 мл 0,1000 М ЭДТА?

9. Какую массу Co(NO3)2´6Н2О, содержащего около 7% индифферентных примесей, следует взять для анализа, чтобы на титрование ее потребовалось около 10 мл 0,1 М ЭДТА?

10. Какую массу металлического цинка (99,99%) следует взять для приготовления 100,0 мл раствора, чтобы на титрование 20,00 мл его потребовалось 20,00 мл 0,2000 М ЭДТА?

11. Какую массу силиката, содержащего около 20% оксида алюминия, следует взять для анализа, чтобы после сплавления, соответствующей обработки пробы и добавления избытка Na2MgYалюминий был оттитрован 10,00 мл 0,1000 М ЭДТА?

12. Какую массу силиката, содержащего около 3% Fe2O3, следует взять для анализа, чтобы после сплавления и отделения ион Fe3+ был оттитрован с сульфосалициловой кислотой 15,00 мл 0,0100 М ЭДТА?

13. Вычислить массу смеси, содержащей 45,00% КВг, 48,00% NaBrи 7% индифферентных примесей, если при меркуриметрическом титровании ее было израсходовано 21,25 мл 0,04966 н. Hg(NO3)2.

14. Вычислить объем 0,05000 М Hg(NO3)2, который потребуется на титрование образца массой 0,2734 г, содержащего 28,0% хлора.

15. Какая масса бериллия содержится в 1 л раствора ВеС12, 20,00 мл которого оттитровывается 18,16 мл 0,1032 н. Hg(NO3)2?

16. Какая масса сульфата содержится в пробе, если после прибавления 20,00 мл 0,06315 М хлорида бария избыток его был оттитрован 15,64 мл 0,04640 М ЭДТА?

17. Какая масса ртути содержалась в 250,0 мл раствора, если после прибавления к 50,00 мл его 25,00 мл 0,01000 М ЭДТА избыток последнего оттитровали 10,50 мл 0,01000 М MgSO4?

18. Раствор солей кальция и магния разбавили водой до 100,0 мл. На титрование аликвоты объемом 20,00 мл с эриохромом черным Т израсходовали 18,45 мл 0,01020 М ЭДТА, а на титрование такой же пробы с мурексидом затратили 8,22 мл ЭДТА. Какая масса Са и Mgсодержалась в исходном растворе?

19. На титрование 20,00 мл раствора NiCl2израсходовано 21,22 мл 0,02065 М ЭДТА. Определить концентрацию (г/л) раствора соли никеля.

20. Определить концентрацию (г/л) раствора Bi(NO3)3, если на титрование 20,00 мл его израсходовано 17,26 мл 0,06905 М ЭДТА.

21. На титрование 20,00 мл раствора Hg(NO3)2 после добавления избытка Na2MgEDTAи протекания реакции замещения

MgY2-+Hg2+=HgY2-+Mg2+

затрачено 19,85 мл 0,05 М ЭДТА (К=1,055). Вычислить концентрацию (г/л) раствора Hg(NO3)2.

22. На титрование 25,00 мл раствора Ba(NO3)2 в присутствии Na2MgYзатратили 18,05 мл 0,1 М ЭДТА (К=0,9878). Вычислить концентрацию (г/л) исследуемого раствора Ba(NO3)2.

23. Какая масса натрия содержалась во взятой пробе раствора, если после осаждения его в виде NaZn(UO2)3 (СН3СОО)9´6Н2О полученный осадок отделили, растворили и оттитровали цинк 20,85 мл 0,01 М ЭДТА (К=0,9194)?

24. При определении железа в сточной воде объемом 200,0 мл его окислили до трехвалентного, осадили аммиаком, отделили от раствора и после растворения в НС1 оттитровали 5,14 мл 0,005 М ЭДТА (К=1,101). Определить общую концентрацию (мг/л) железа в воде.

25. Стандартный раствор хлорида магния приготовили растворением 0,1065 г чистого оксида магния в хлороводородной кислоте, раствор разбавили и довели водой до 250,0 мл в мерной колбе. Пробу приготовленного раствора объемом 20,00 мл использовали для стандартизации раствора ЭДТА и титровали при рН 10,0. На титрование израсходовали 19,75 мл раствора ЭДТА. Вычислить концентрацию (моль/л) раствора ЭДТА.

26. К 10,00 мл раствора NiCl2добавили дистиллированную воду, аммиачный буферный раствор и 20,00 мл 0,01085 М раствора ЭДТА. Избыток ЭДТА оттитровали 0,01292 М MgCl2, на титрование израсходовали 5,47 мл. Рассчитать исходную концентрацию (г/л) раствора NiCl2.

27. При анализе пробы производственных сточных вод объемом 100,00 мл сульфат-ионы осадили раствором хлорида бария, осадок сульфата бария отфильтровали, промыли и растворили в 30,00 мл 0,025 М ЭДТА (К=1,001). Избыток ЭДТА оттитровали 15,00 мл 0,025 М хлорида магния (К=0,9987). Определить концентрацию (мг/л) SO42--ионов.

28. Для определения содержания сульфат-ионов в воде минерального источника к 150,0 мл ее прибавили 25,00 мл 0,1115 М ВаС12. Не фильтруя осадок BaSO4, добавили к смеси аммонийный буфер, содержащий комплексонат магния, и оттитровали 14,00 мл 0,01242 М ЭДТА. Вычислить концентрацию (мг/л) SO42--ионов.

29. Вычислить массовую долю (%) брома в техническом бромиде натрия, если на титрование раствора, полученного из навески массой 0,5569 г его, израсходовано 21,20 мл 0,2500 н. Hg(NO3)2. Сравнить с теоретическим.

30. Для определения хлоридов навеску кальцинированной соды массой 1,652 г растворили в воде и объем довели до 100,0 мл. На титрование пробы 20,00 мл полученного раствора после нейтрализации азотной кислотой затратили 18,38 мл 0,01 н. Hg(NO3)2(К=1,075). Вычислить массовую долю (%) хлоридов в пересчете на NaClв исследуемом образце.

31. Из навески ВаС12´2Н2О массой 1,099 г приготовили 100,0 мл раствора, к 20,00 мл которого добавили Na2MgY. На титрование образовавшейся смеси затрачено 17,65 мл 0,05085 М ЭДТА. Вычислить массовую долю (%) ВаС12 в образце, полагая, что при титровании бария в присутствии магния n(Ва)=n(ЭДТА). Сравнить рассчитанное значение с теоретическим для ВаС12´2Н2О.

32. Для определения суммы лантаноидов в фосфорсодержащем материале взяли навеску массой 0,2043 г. После растворения ее и отделения мешающих ионов раствор оттитровали из микробюретки 1,82 мл 0,01078 М ЭДТА с ксиленоловым оранжевым. Рассчитать массовую долю (%) суммы лантаноидов в пробе в пересчете на лантан.

33. Какая массовая доля (%) свинца в тройном сплаве Рb—Na—К, если навеску его массой 2,885 г растворили и раствор разбавили до 250,0 мл, а затем 25,00 мл этого раствора оттитровали 12,28 мл 0,1 М ЭДТА (К=1,086) с ксиленоловым оранжевым?

34. К 20,00 мл раствора соли марганца прибавили 25,00 мл 0,01012 М ЭДТА. На титрование избытка ЭДТА израсходовали 14,36 мл 0,01008 М ZnSO4. Вычислить концентрацию (г/л) марганца в исходном растворе.

35. Для определения сульфат-ионов в рассоле 10,00 мл пробы обработали 40,00 мл 0,2023 М ВаС12 и раствор разбавили в мерной колбе вместимостью 200,0 мл (осадок отфильтровали). На титрование 25,00 мл фильтрата израсходовано 9,14 мл 0,1 М ЭДТА (К=1,032). Вычислить концентрацию (г/л) сульфат-ионов в исследуемом рассоле.

36. Для определения цианида пробу объемом 25,00 мл анализируемого раствора добавили к 50,00 мл 0,01000 М NiSO4, coдержащего аммонийный буфер. Избыток никеля оттитровали 24,25 мл 0,1000 М ЭДТА с мурексидом. Вычислить концентрацию (г/л) KCNв исследуемом растворе, если при взаимодействии с никелем образуется [Ni(CN)4]2-.

37. При определении карбонатной жесткости на титрование 200,0 мл воды израсходовали 10,25 мл 0,1 М НС1 (К=0,9845), При определении общей жесткости на 100,0 мл той же воды из, расходовали 15,12 мл 0,05 М ЭДТА (К=0,8918). Вычислить карбонатную, общую и постоянную жесткость воды (ммоль/л), принимая молярную массу эквивалента M(1/zМ2+)=M(1/2М2+).

38. При определении общей жесткости на титрование 100,0 мл воды израсходовали 15,40 мл раствора ЭДТА [Т(ЭДТА)=0,005420 г/мл]. Для определения постоянной жесткости 200,0 мл той же воды прокипятили, выпавший осадок отфильтровали, фильтрат довели до 250,0 мл. На титрование 100,0 мл фильтрата израсходовали 10,50 мл того же раствора ЭДТА. Вычислить карбонатную, общую и постоянную жесткость воды (ммоль/л), принимая молярную массу эквивалента M(1/zМ2+)=M(1/2М2+).

39. Навеску цветного сплава массой 0,6034 г растворили и после отделения мешающих ионов раствор, содержащий висмут, оттитровали 19,50 мл 0,01078 М ЭДТА с пирокатехиновым фиолетовым в качестве индикатора. Вычислить массовую долю (%) висмута в сплаве.

40. Определить массовую долю (%) индифферентных примесей в ацетате свинца, если на титрование раствора, полученного из 0,1000 г его, израсходовали 11,68 мл 0,02500 М ЭДТА.

41. Определить массовую долю (%) Mgв сплаве, если после растворения 0,5000 г его и удаления мешающих элементов объем раствора довели до 100,0 мл, а 20,00 мл его оттитровали 12,06 мл 0,01000 М ЭДТА.

42. Определить массовую долю (%) индифферентных примесей в MgSO4´7Н2О, если после растворения навески массой 0,2000 г магний оттитровали 14,64 мл 0,05500 М ЭДТА.

43. Определить массовую долю (%) алюминия в сплаве, если после растворения навески массой 0,6500 г его и удаления мешающих элементов объем раствора довели до 250,0 мл, к 20,00 мл этого раствора добавили Na2MgYи оттитровали 15,18 мл 0,05023 М ЭДТА.

44. Навеску титаносодержащего сплава массой 0,1846 г растворили в кислоте с добавлением пероксида водорода и к полученному раствору прибавили 25,00 мл 0,01014 М ЭДТА, избыток которого оттитровали 12,46 мл 0,01052 М раствора Fe(NO3)3 вприсутствии сульфосалициловой кислоты. Вычислить массовую долю (%) титана в сплаве.

45. После растворения сплава массой 0,1101 г алюминий осадили в виде бензоата, осадок отделили и растворили в хлороводородной кислоте. К полученному раствору добавили 20,00 мл 0,1 М ЭДТА (К=1,001), нейтрализовали до рН 6,5 и оттитровали 11,40 мл 0,09899 М хлорида железа (III) по сульфосалициловой кислоте. Вычислить массовую долю (%) алюминия в сплаве.

46. Навеску удобрения массой 2,5030 г разложили действием минеральной кислоты, объем полученного раствора довели до 250,0 мл и профильтровали. В мерную колбу вместимостью 100,0 мл поместили 50,00 мл фильтрата, туда же добавили 25,00 мл 0,1 М Bi(NO3)3 (К=0,9789) и довели раствор до метки. В результате взаимодействия ортофосфата в кислой среде с Bi(NO3)3 образуется осадок

Bi(NO3)33РО4=BiPO4¯+3HNO3

который вновь отделили фильтрованием. В фильтрате объемом 50,00 мл оттитровали избыток ионов Bi3+15,00 мл 0,05 М ЭДТА (К=1,001) в присутствии пирокатехинового фиолетового. Определить массовую долю (%) Р2О5 в удобрении.

47. В процессе отмывки теплоэнергетического оборудования с помощью комплексонов получили растворы, содержащие комплексонаты железа и меди. Пробу 50,00 мл такого раствора обработали концентрированной HNO3при нагревании для разрушения комплексонатов металлов и комплексона, остаток разбавили в мерной колбе до объема 100,0 мл. В 25,00 мл разбавленного раствора железо осадили аммиаком, осадок гидроксида отделили, растворили в хлороводородной кислоте и оттитровали ЭДТА с сульфосалициловой кислотой. Аммиачный фильтрат после отделения гидроксида железа собрали и оттитровали раствором ЭДТА с индикатором ПАР для определения содержания меди.

Результаты титрования железа и меди приведены в таблице.

 

Вариант

Титрование железа

Титрование меди

V(ЭДТА), мл

с(ЭДТА), моль/л

V(ЭДТА), мл

с (ЭДТА), моль/л

1

12,18

0,01021

16,11

0,01021

2

10,92

0,01095

14,15

0,01095

3

11,62

0,02516

15,81

0,02516

4

15,41

0,02498

19,14

0,02498

5

12,62

0,01203

16,17

0,05013

6

10,35

0,01142

15,26

0,05212

Вычислить концентрацию (г/л) железа и меди в исследуемом растворе.

48. Вычислить массовую долю (%) СаСО3 и MgCO3в известняке, если после растворения 1,000 г его получили 100,0 мл раствора, на титрование 20,00 мл которого для определения суммы Са и Mgзатратили 19,25 мл 0,05140 М ЭДТА, а на титрование Са в отдельной пробе (20,00 мл) израсходовали 6,25 мл того же раствора ЭДТА.

49. Навеску удобрения массой 4,026 г разложили действием минеральной кислоты и объем раствора довели до 250,0 мл. Пробу 50,00 мл фильтрата после удаления нерастворимого остатка нейтрализовали NaOH до появления мути, добавили ацетатный буферный раствор до рН 4,6 и довели до объема 250,0 мл. Для определения кальция пробу 25,00 мл полученного раствора оттитровали 10,02 мл 0,05121 М ЭДТА с флуорексоном. На титрование такой же пробы раствора с хром темно-синим для определения суммарного содержания кальция и магния израсходовали 18,14 мл того же раствора ЭДТА. Вычислить массовые доли (%) СаО и MgOв удобрении.

50. В процессе анализа каолина навеску его массой 0,5108 г сплавили с Na2CO3и Na2B4O7, плав растворили в разбавленной НС1 и объем раствора довели до 250,0 мл. Пробу 100,0 мл раствора нейтрализовали, добавили уротропин, отфильтровали выпавшую в осадок кремниевую кислоту, промыли теплым раствором уротропина; фильтрат и промывные воды оттитровали 10,16 мл 0,005040 М ЭДТА с индигокармином в присутствии 20%-го КОН. Вычислить массовую долю (%) СаО в каолине.

51. Из навески образца массой 3,924 г, содержащей свинец, магний, цинк и индифферентные примеси, приготовили 250,0 мл раствора. К пробе раствора объемом 25,00 мл добавили цианид для связывания цинка в комплекс [Zn(CN)4]2-; оставшиеся в растворе магний и свинец оттитровали 20,42 мл 0,05037 М ЭДТА. Затем в этом же растворе замаскировали свинец с помощью 2,3-димеркаптопропанола и выделившийся при этом ион Y4-оттитровали 18,47 мл 0,01012 М MgCl2. Для демаскирования цинка к той же пробе прибавили формальдегид:

[Zn(CN)4]2-+4HCOH+4Н2О=Zn2++4HOCH2CN+4OH-

и выделившийся цинк оттитровали 15,07 мл 0,05037 М ЭДТА. Вычислить массовые доли (%) свинца, магния и цинка в образце.

52. После растворения в азотной кислоте навески латуни кассой 4,012 г осадок метаоловянной кислоты отделили, а из фильтрата и промывных вод приготовили 500,0 мл раствора. На титрование суммы свинца, цинка и меди в пробе объемом 10,00 мл израсходовали 49,29 мл 0,025 М ЭДТА (К=0,9613). В другой порции объемом 25,00 мл раствора замаскировали медь тиосульфатом натрия и на титрование свинца и цинка затратили 21,33 мл того же раствора ЭДТА. В третьей порции раствора объемом 100,0 мл замаскировали медь и цинк цианидом и на титрование свинца израсходовали 10,26 мл ЭДТА той же концентрации. Определить массовую долю (%) компонентов латуни.

53. Навеску феррита, состоящего из Fe2O3, NiOи А12О3, массой 0,5192 г растворили, отделили железо экстракцией эфиром в виде купфероната и приготовили 100,0 мл раствора. Для определения суммы никеля и алюминия в пробе объемом 20,00 мл к ней добавили 50,00 мл 0,05 М ЭДТА (К=0,9815), избыток которого оттитровали 18,12 мл 0,05 М ZnSO4(К=1,071). Затем в той же пробе замаскировали алюминий с помощью KFи на титрование выделившегося ЭДТА затратили 16,48 мл того же раствора ZnSO4. Определить массовую долю (%) оксидов в феррите.

54. Раствор, полученный из навески феррита состава Fe2O3—ВаО массой 0,3822 г, пропустили для отделения железа через колонку с анионитом. Полученный раствор нейтрализовали до рН 10,0, ввели 25,00 мл 0,025 М ЭДТА (К=0,9816), избыток которого оттитровали 0,02 М MgCl2(К=1,096) с индикатором эриохром черным Т, затратив 20,92 мл. Вычислить массовые доли (%) оксидов в феррите.

55. Раствор, приготовленный из навески феррита состава Fе2О3—NiO—СоО массой 0,6018 г, пропустили через анионит и применили для разделения элементов следующие элюенты: в 9 М НС1 на анионите удерживаются соединения железа и кобальта, в 4 М НС1 происходит вымывание кобальта, а в 1 М НС1 — вымывание железа. В результате разделения получены растворы ионов, которые были оттитрованы комплексонометрически. При этом на титрование никеля было затрачено 19,53 мл 0,05 М ЭДТА (К=1,102), на титрование кобальта — 4,81 мл 0,01 М ЭДТА (К=0,9906). Определить массовые доли (%) оксидов в феррите.

56. Вычислить объем пробы, который надо взять на анализ из раствора, содержащего 0,67 г/л свободного комплексона IIIи некоторое количество его комплекса с железом, если на титрование этой пробы в присутствии ксиленолового оранжевого при рН 1,0 будет затрачено 20,00 мл 0,01000 М Bi(NO3)3.

57. Какую массу препарата, содержащего 25% люминала C12H12N2O3(M=232,24 г/моль), надо взять для проведения анализа по следующей схеме: после растворения навески в щелочном растворе люминал следует осадить в виде Hg(C12H11N2O3), добавив уксусную кислоту для нейтрализации и 50,00 мл 0,01000 М Hg(C104)2; полученную смесь довести до объема 100,0 мл, отфильтровать от осадка, из фильтрата взять пробу 20,00 мл, добавить к ней Na2MgЭДТА в избытке и оттитровать 10,00 мл 0,005 М ЭДТА с эриохром черным Т в аммонийном буферном растворе?

58. Для определения свободного комплексона IIIв присутствии его комплексов с железом и медью в растворах, полученных в ходе отмывки поверхности нагрева котла от солевых отложений, применили титрование пробы объемом 50,00 мл раствором сульфата меди при рН 4—4,5 в присутствии индикатора ПАР. Результаты титрования нескольких проб приведены в таблице.

Проба

V(CuSO4), мл

c(CuSO4), моль/л

1

10,15

0,05081

2

16,41

0,02542

3

20,18

0,01019

4

11,47

0,2112

Вычислить концентрацию (г/л) свободного Na2H2Yв исследуемых пробах.

59. Навеску фармацевтического препарата массой 2,5000 га содержащего антипирин C11H12N2O(М=188,23 г/моль), растворили и довели объем до 100,0 мл. В пробе объемом 20,00 мл осадили Cd(C11H12N2O)2(SCN)2 добавлением 50,00 мл 0,01000 М Cd(SCN)2. Избыток кадмия в фильтрате оттитровали 18,15 мл 0,01000 М ЭДТА в аммонийном буфере с эриохром черным Т. Вычислить массовую долю (%) антипирина в препарате.

60. Навеску медицинского препарата массой 0,3102 г, содержащего люминал C12H12N2O3(M=232,24 г/моль), растворили в щелочном растворе, нейтрализовали уксусной кислотой, добавили 25,00 мл 0,02500 М Hg(C104)2 и разбавили до 250,0 мл. Образовавшийся осадок Hg(C12H11N2O3)2 отфильтровали, к 50,00 мл фильтрата добавили в избытке Na2MgYи выделившийся магний (II) оттитровали в аммонийном буфере 10,18 мл 0,01000 MЭДТА с эриохром черным Т. Вычислить массовую долю (%) люминала в препарате.

61. Навеску пробы массой m1, состоящей из акрилонитрила и его подимера, растворили в метаноле, содержащем BF3O(C2N5)2 в качестве катализатора. К раствору добавили Hg(CH3COO)2 массой m2(г).

По окончании реакции

к раствору добавили аммонийный буфер и комплексонат цинка Na2ZnY. Образующиеся в результате реакции между избытком ионов ртути (II) и комплексонатом цинка ионы цинка (II) оттитровали V(ЭДТА) раствора трилона Б с концентрацией с(ЭДТА). По данным таблицы рассчитать массовую долю (%) мономерного акрилонитрила CH2=CHCN(M=53,03 г/моль).

Вариант

m1, г

m2, г

V(ЭДТА), мл

с(ЭДТА), моль/л

1

0,5036

0,1593

5,25

0,05017

2

0,8219

0,2361

8,19

0,04895

3

0,9816

0,2519

16,21

0,02512

4

0,4812

0,4014

18,15

0,02016

5

1,244

0,8195

19,48

0,05121

6

1,162

0,9218

20,82

0,04962

62. Для определения содержания кофеина C8H10N4O2 (М=194,19 г/моль) в медицинском препарате навеску массой 0,4882 г растворили и довели объем до 50,00 мл. После отделения сопутствующих компонентов отобрали пробу 20,00 мл и добавили 25,00 мл 0,02000 М KBiI4и таким путем осадили кофеин по реакции

(C8H10N4O2)H++Bil4=(C8H10N4O2)HBiI4¯

Осадок отфильтровали, фильтрат разбавили до 40,00 мл и в 20,00 мл его оттитровали избыток висмута 19,85 мл 0,01000 М ЭДТА до исчезновения желтой окраски KBiI4. Рассчитать массовую долю (%) кофеина в препарате.

ответы

 

1.2,14 г. 2.1,86 г. 3.0,16 г. 4.1) 0,02703 моль/л; 0,008774 г/мл; 0,006433 г/мл, 2) 0,01085 моль/л; 0,004039 г/мл; 0,006394 г/мл; 3) 0,05132 моль/л; 0,01910 г/мл; 0,002878 г/мл; 4) 0,04987 моль/л; 0,01856 г/мл; 0,01042 г/мл. 5. 1) 0,1076 моль/л; 0,04005 г/мл; 0,01295 г/мл; 2) 0,04655 моль/л; 0,01511 г/мл; 0,01545 г/мл. 6.0,02046 моль/л; 0,006775 г/мл. 7. 0,17 г. 8. 0,87 г. 9. 0,31 г. 10.1,31 г. 11.0,25 г. 12.0,40 г. 13.0,1249 г. 14.21,59 мл. 15.422,3 мг. 16.0,0516 г. 17.145,4 мг. 18.0,0168 г Са; 0,0127 г Mg. 19. 2,840 г/л. 20.23,54 г/л. 21.16,99 г/л. 22.18,64 г/л. 23.441 мг. 24.7,90 мг/л. 25.0,01070 моль/л. 26.1,897 г/л. 27.301,4 мг/л. 28.67,16 мг/л. 29. 76,04%; 77,66% (теор. ). 30. 3,49%. 31. 85,00%; 85,25% (теор. ). 32. 1,33%. 33. 95,78%. 34.0,2974 г/л. 35.5,245 г/л. 36.2,6828 г/л. 37.5,05; 13,48 и 8,43 ммоль/л. 38.1,32; 4,49 и 3,17 ммоль/л. 39.7,28%. 40. 5,01%. 41.2,93%. 42. 0,77%. 43.39,56%. 44.3,18%. 45.21,41%. 46. 13,41%. 47. 1) 0,5556 г/л Fe; 0,8362 г/л Сu; 2) 0,5342 г/л Fe; 0,7877 г/л Сu; 3) 1,306 г/л Fe; 2,022 г/л Сu; 4) 1,718 г/л Fe; 2,413 г/л Сu; 5) 0,6460 г/л Fe; 4,136 г/л Сu; 6) 0,5281 г/л Fe; 4,043 г/л Сu. 48.16,10% СаСО3; 28,15% MgCO3. 49. 35,75% СаО; 20,80% MgO. 50. 1,41% 51.9,87% Pb; 5,21% Mg; 12,65% Zn. 52. 6,37% Pb; 14,70% Zn; 77,57% Сu. 53. 13,44% Fe2O3; 43,23% NiO; 43,33% A12O3. 54. 6,18% BaO; 93,82% Fe2O3. 55. 13,36% NiO; 0,59% CoO; 86,05% Fe2O3. 56. 100,0 мл. 57. 0,46 г. 58. 1) 3,486 г/л; 2) 2,759 г/л; 3) 1,383 г/л; 4) 1,630 г/л. 59. 23,98%. 60. 36,09%. 61. 1) 2,49%; 2) 2,19%; 3) 2,07%; 4) 9,86%; 5) 6,71%; 6) 11,34%.62. 10,24%.

Осадительное титрование

 

вопросы и упражнения

 

1. Вычислить молярную массу эквивалента вещества, указанного первым в следующих реакциях:

а) Hg2(NO3)2+2NaCl=Hg2Cl2¯+2NaNO3

б) Ba(NO3)2+K2CrO4=BaCrO4¯+2KNO3

в) Hg2(NO3)2+2NH4SCN=Hg2(SCN)2¯+2NH4NO3

г) A1C13+3AgNO3=3AgCl¯+A1(NO3)3

д) BaCl2+2AgNO3=2AgCl¯+Ba(NO3)2

е) 2K4[Fe(CN)6]+3ZnSO4=K2Zn3[Fe(CN)6]2¯+3K2SO4

ж) Ba(NO3)2+2KIO3=Ba(IO3)2¯+2KNO3

з) Na2PtCl6+2T1NO3=Tl2PtCl6¯+2NaNO3

и) 3Pb(CH3COO)2+2Na3AsO4=Pb3(AsO4)2¯+6CH3COONa

к) 2Na3PO4+3Pb(CH3COO)2=Pb3(PO4)2¯+6CH3COONa

л) 2KA1(SO4)2+12NaF=2Na3AlF6¯+3Na2SO4+K2SO4

m) Th(NO3)4+4NaF=ThF4¯+4NaNO3

н) [(CH3)3S]I+AgNO3=AgI¯+[(CH3)3S]NO3

o) A12(SO4)3+3Pb(NO3)3=3PbS04¯+2A1(NO3)3

п) NiCl2+2H(HDm)*+2NH3=Ni(HDm)2¯+2NH4C1

2.   В каком случае скачок титрования будет наибольший, а в каком – наименьший, если раствором AgNO3титруют: а) 0,1 М растворы KI, KBr, KC1; б) 0,01 М KI, 0,1 М KI, 1 М KI?

3.   В каком порядке будут выпадать осадки при аргентометрическом определении смеси, содержащей хлорид-, бромид- и иодид-ионы одинаковой концентрации? Какой вид будет иметь кривая титрования такой смеси?

4.   Вывести формулы для вычисления рС1 при титровании 0,1 М NaCl 0,1 н. раствором: a) AgNO3; б) Hg2(NO3)2, если определяемое вещество оттитровано на 99,9, 100 и 100,1%.

5.   В таблице приведены примеры титрований. Определить, какой метод (прямое титрование, обратное или титрование по замещению) использован в каждом конкретном случае. Привести формулу для расчета результата анализа.

Вариант

Анализируемое вещество

Уравнение реакции

Титрование

1

КС1

2КС1+Hg2(NO3)2=Hg2Cl2+2KNO3

Титруют раствором Hg2(NO3)2

2

KBr

KBr+AgNO3(изб.)=AgBr¯+KNO3

Избыток AgNO3 титруют NH4SCN

3

NaCl

NaCl+AgNO3=AgCl¯+NaNO3

Титруют раствором AgNO3

4

ZnSO4

3ZnSO4+2K4[Fe(CN)6]=K2Zn3[Fe(CN)6]2¯+3K2SO4

Титруют раствором K4[Fe(CN)e]

5

Na2SO4

Na2SO4+BaCl2=BaSO4¯+2NaCl

Титруют раствором ВаС12

6

NaCl

NaCl+AgNO3(изб)=AgCl¯+NaNO3

Избыток AgNO3 титруют раствором KSCN

7

К3РО4

2K3PO4+3Pb(CH3COO)2=Pb3(PO4)2¯+6CH3COOK

Титруют раствором Рb(СН3СОО)2

8

СНВг3 (бромоформ)

CHBr3+4KOH=НСООК+ЗКВг+2Н2О

KBrтитруют раствором Hg2(NO3)2

9

СНС13 (хлороформ)

С1-+AgNO3(изб.)=AgCl¯+NO3-

Избыток AgNO3 титруют раствором NH4SCN

10

NaF

6NaF+KA1(SO4)2+NaCl=Na3AlF6¯+KC1+2Na2SO4

Титруют раствором KA1(SO4)2 в среде этанола

6. В каких условиях применяют метод Мора? Какие ионы мешают определению хлорида этим методом?

7. Какие из ионов – Cl-, Br-, I-, SCN-, Ag+– можно определить титрованием по методу Мора? Выбор обосновать.

8. Как определить концентрацию ионов Ag+и ионов С1- тиоцианатометрическим методом? Записать соответствующие уравнения реакций и расчетные формулы.

9. Дать сравнительную оценку методов Мора и Фольгарда при определении галогенидов.

10. При титровании раствора какого галогенида (NaClили NaBr) точность тиоцианатометрического определения будет выше при условии их одинаковой концентрации?

11. Назвать наиболее распространенные адсорбционные индикаторы. Каков механизм их действия?

12. Какие процессы происходят на поверхности осадка вблизи точки эквивалентности при переходе от недотитрованного раствора к точке эквивалентности и далее к перетитрованному раствору?

13. Как приготовить рабочий раствор нитрата ртути(I) и установить его концентрацию? Каковы условия хранения этого раствора?

14. Назвать установочные вещества для определения концентрации раствора нитрата ртути(I). Записать соответствующие уравнения реакций и расчетные формулы.

15. При титровании какого раствора скачок титрования будет наибольшим, если титруют раствором Hg2(NO3)2: a) 0,01 М NaCl; 0,1 М NaClили 1 М NaCl; б) 0,1 М растворы NaCl, NaBr, NaI?

16. Каков механизм действия железотиоцианатного индикатора при меркурометрическом определении галогенидов? Какова роль «холостого» опыта в меркурометрии?

17. Какие вещества можно определить методом меркурометрии?

18. Дать сравнительную характеристику методам меркурометрии и аргентометрии.

19. Как фиксируется точка эквивалентности с помощью внешних индикаторов? Привести примеры титрования по методу осаждения с внешними индикаторами.

20. Как провести анализ галогенсодержащих органических соединений с помощью осадительного титрования?

21. Построить кривые титрования по методу осаждения следующих веществ:

Вариант

Определяемое вещество

Титрант

1

0,1 М AgNO3

0,1 MNH4SCN

2

0,05 М KI

0,1 M AgNO3

3

0,05 М NaBr

0,05 M AgNO3

4

0,2 н. К2СrO4

0,2 MAgNO3

5

0,1 М КС1

0,lMAgNO3

6

0,1М NaCl

0,1 н.Hg2(NO3)2

7

0,02 М KI

0,02 н.Hg2(NO3)2

8

0,05 М КВг

0,05 н. Hg2(NO3)2

9

0,lн BaCl2

0,1 н.Na2SO4

10

0,2 н. Ba(NO3)2

0,2 н.K2CrO4

11

0,lн. Pb(NO3)2

0,1 н.K2CrO4

12

0,1 н. Pb(NO3)2

0,1 MKIO3

13

0,2 н. Ba(NO3)2

0,2 MKlO3

14

0,05 М NH4SCN

0,05 н. Hg2(NO3)2

15

0,l н.Na3PO4

0,1 н.Pb(NO3)2



* Диметилглиоксим

задачи

 

1. Какая масса соли, формула которой указана в таблице, потребуется для приготовления V(мл) раствора с заданной в таблице молярной концентрацией эквивалента:

Вариант

Формула соли

V, мл

Концентрация

1

КС1

250

0,05 М

2

Hg2(NO3)2´2H2O

500

0,05 н.

3

NaCl

250

0,05 М

4

AgNO3

250

0,1 М

5*

K4Fe(CN)6

500

0,1 н.

2. Определить молярную концентрацию эквивалента, титр (ТА) и титр по определяемому веществу В (ТА/В) рабочего раствора А по результатам титрования навески установочного вещества, указанного в таблице:

 

Установочное вещество

Рабочий раствор А

 

Вариант

формула

навеска, г

формула

V, мл

Вещество В

1

NaCl

0,1394

AgNO3

21,74

NaI

2

NaCl

0,1050

Hg2(NO3)2

20,00

KBr

3

NaCl

0,0585

Hg2(NO3)2

20,00

КС1

4*

Zn

0,1333

K4Fe(CN)6

18,42

ZnSO4

3. Рассчитать молярную концентрацию эквивалента, титр (TА) и титр по определяемому веществу В (ТА/В) рабочего растворaА по следующим данным титрования раствора установочного вещества С:

 

 

Вариант

Раствор установочного вещества С

Рабочий раствор А

Вещество В

Состав

с

К

V, мл

Состав

V, мл

1

NaCl

0,05 М

0,9640

20,00

AgNO3

19,64

KSCN

2

NaCl

0,05 M

1,106

25,00

Hg2(NO3)2

20,16

NaBr

3*

ZnSO4

0,1 н.

0,9712

20,00

K4Fe(CN)6

24,05

Zn

4. На титрование 20,00 мл раствора NaCl[T(NaCl/Ag)=0,005750 г/мл] израсходовали 25,00 мл раствора Hg2(NO3)2. Определить молярную концентрацию эквивалента и титр раствора Hg2(NO3)2.

5. Для анализа сплава, содержащего 85,00% Ag, взяли навеску массой 0,5000 г. Вычислить молярную концентрацию раствора KSCN, если на титрование потребовалось 25,00 мл.

6. Какую массу пигмента, содержащего около 70% ZnO, следует взять для приготовления 500,0 мл раствора, чтобы при титровании 25,00 мл его расходовалось 20,00 мл 0,1000 н. K4Fe(CN)6 (fэкв=1/3). Реакция взаимодействия:

2K4Fe(CN)6+3ZnSO4=K2Zn3[Fe(CN)6]2+3K2SO4

7. Какую массу минерала, содержащего около 75% КС1, следует взять для приготовления 200,0 мл раствора, чтобы на титрование 25,00 мл его расходовалось 20,00 мл 0,1000 н. раствора Hg2(NO3)2?

8. Какой объем рассола, содержащего около 60 г/л NaCl, следует взять для приготовления 200,0 мл раствора, чтобы на титрование 25,00 мл его расходовалось 20,00 мл 0,0500 н. раствора Hg2(NO3)2?

9. Какое вещество (NaBrили КВг) было взято для анализа, если на титрование 0,2332 г его по методу Мора было израсходовано 18, 77 мл 0,1044 М раствора AgNO3?

10. Какую массу сплава, содержащего около 60% серебра, следует взять на анализ, чтобы после ее растворения и добавления 20,00 мл 0,2000 М NH4SCNна титрование избытка NH4SCNпотребовалось 20,00 мл 0,1000 М AgNO3?

11. Какую массу вещества, содержащего 63% NaClи 37% КС1, следует взять для анализа, чтобы после добавления 40,00 мл 0,1000 М AgNO3избыток серебра мог быть оттитрован 15,00 мл NH4SCNв присутствии NH4Fe(SO4)2 (1,00 мл раствора NH4SCNэквивалентен 1,10 мл раствора AgNO3)?

12. Навеску смеси хлористых солей массой 0,1630 г растворили и обработали 50,00 мл раствора AgNO3(T=0,01721 г/мл). На титрование избытка AgNO3израсходовали 23, 40 мл 0,1 М KSCN(К=0,8932). Вычислить массовую долю (%) хлорида в смеси.

13. Какой объем 0,1000 М AgNO3потребуется на титрование 12,00 мл раствора, содержащего 6,5 г/л КС1?

14. Какой объем раствора Hg2(NO3)2 с титром 0,01403 г/мл потребуется на титрование 25,00 мл раствора, полученного растворением 0,5910 г NaClв мерной колбе вместимостью 250,0 мл?

15. Какой объем 0,05925 М K4Fe(CN)6 потребуется на титрование 20,00 мл 0,1045 М ZnSO4?

16. Навеску соли массой 0,3183 г, содержащей 49,00% кадмия, растворили в кислоте и добавили 50,00 мл раствора K4Fe(CN)6 [T(K4Fe(CN)6)=0,001230). Избыток раствора K4Fe(CN)6 оттитровали 0,1 М раствором ZnSO4(К=0,9924). Какой объем сульфата цинка был затрачен на титрование?

17. Какая масса КС1 содержится в 250,0 мл раствора, если на титрование 25,00 мл его израсходовали 24,00 мл 0,1050 М AgNO3?

18. Какая масса NaClсодержится в 250,0 мл раствора, если на титрование 25,00 мл его израсходовали 16,45 мл 0,05000 М AgNO3?

19. Какая масса NaClсодержится в 1 л рассола, если после разбавления 10,00 мл его в мерной колбе до 500,0 мл на титрование 25,00 мл полученного раствора потребовалось 24,42 мл 0,1 М AgNO3(К=0,9245)?

20. Какая масса НС1 содержится в 1 л раствора, если после разбавления 25,00 мл его до 250,0 мл на титрование пробы объемом 20,00 мл израсходовали 24,37 мл 0,09850 М AgNO3?

21. Какая масса КС1 содержится в 250,0 мл раствора, если на титрование 25,00 мл его израсходовали 17,00 мл 0,05252 н. Hg2(NO3)2?

22. К 25,00 мл раствора NaClприбавили 50,00 мл 0,1100 М AgNO3, разбавили водой до 100,0 мл, отобрали на анализ 50,00 мл и оттитровали их 5,23 мл 0,09800 М KSCN. Какая масса NaClсодержалась в 400,0 мл первоначального раствора?

23. Какая масса ВаС12 содержится в 250,0 мл раствора, если после прибавления к 25,00 мл его 40,00 мл 0,1020 М AgNO3на обратное титрование избытка AgNO3израсходовано 15,00 мл 0,09800 М KSCN?

24. Пробу рассола объемом 10,00 мл разбавили водой до 250,0 мл и 20,00 мл оттитровали меркурометрически с индикатором FeSCN2+. Вычислить концентрацию (г/л) NaClв рассоле, если на титрование затрачено 18,98 мл 0,04805 н. раствора Hg2(NO3)2, а на титрование индикатора в «холостой» пробе – 0,52 мл того же раствора Hg2(NO3)2.

25. Навеску технического NaClмассой 2,408 г растворили в мерной колбе вместимостью 500,0 мл. На титрование 25,00 мл раствора израсходовали 20,35 мл 0,1 М AgNO3(К=0,9860). Вычислить массовую долю (%) NaClв исходном продукте.

26. Навеску технического ВаС12 массой 6,700 г растворили в мерной колбе вместимостью 100,0 мл. На титрование 25,00 мл раствора израсходовали 23,95 мл раствора AgNO3с титром 0,008048 г/мл. Вычислить массовую долю (%) ВаС12 в образце.

27. Навеску серебряного сплава массой 1,745 г растворили в HNO3и раствор разбавили водой до объема 200,0 мл. На титрование 10,00 мл раствора потребовалось 11,75 мл 0,05 М KSCN(К=0,9344). Вычислить массовую долю (%) Agв сплаве.

28. Навеску технического КВг массой 0,3838 г оттитровали 23,80 мл раствора AgNO3[T(AgNO3/Cl)=0,003546 г/мл]. Вычислить массовую долю (%) КВг в образце.

29. Определить массовую долю (%) Agв сплаве, если после растворения навески массой 0,2000 г на титрование ее израсходовали 19,60 мл раствора KSCN[T(KSCN)=0,009103 г/мл].

30. Навеску Hg2(NO3)2´2Н2О массой 10,050 г растворили и объем довели до 250,0 мл. На титрование 10,00 мл израсходовали 15,00 мл раствора KSCN[T(KSCN)=0,007092 г/мл]. Вычислить массовую долю (%) Hg2(NO3)2´2Н2О в образце.

31. Навеску карналлита массой 2,204 г растворили в мерной колбе вместимостью 250,0 мл. На титрование 20,00 мл раствора израсходовали 17,80 мл 0,1 н. Hg2(NO3)2(К=0,8975). Вычислить массовую долю (%) КС1 в образце.

32. К раствору, содержащему 0,2266 г технического хлорида магния, прилили 25,00 мл 0,1121 М AgNO3, избыток которого оттитровали 11,10 мл 0,0579 М NH4SCN. Вычислить массовую долю (%) MgCl2в образце; сравнить с теоретическим расчетом для MgCl2´6Н2О.

33. В мерной колбе вместимостью 250,0 мл растворили 3,036 г технического КС1. К 25,00 мл раствора прибавили 50,00 мл 0,1045 М AgNO3. На титрование избытка AgNO3израсходовали 20,68 мл раствора NH4SCN[T(NH4SCN/Ag)=0,01166 г/мл]. Вычислить массовую долю (%) КС1 в образце.

34. Навеску поваренной соли массой 0,1160 г перевели в раствор и обработали 50,00 мл 0,06540 М AgNO3. На титрование избытка AgNO3израсходовали 24, 85 мл 0,05 М KSCN(К=1,050). Вычислить массовую долю (%) NaClв пробе.

35. Навеску технического NaBrмассой 0,2058 г растворили в воде, к раствору прибавили 40,00 мл 0,09980 М AgNO3. На титрование избытка AgNO3израсходовали 21,20 мл раствора KSCN. Вычислить массовую долю (%) примесей в образце, если 1,00 мл раствора AgNO3эквивалентен 1,06 мл раствора KSCN.

36. Навеску смеси NaClи NaNO3марки «х.ч.» массой 0,8180 г растворили в мерной колбе вместимостью 200,0 мл. На титрование 20,00 мл раствора израсходовали 18,35 мл раствора AgNO3[T(AgNO3/KCl)=0,003442 г/мл]. Вычислить массовую долю (%) NaClи NaNO3в образце.

37. В мерной колбе вместимостью 250,0 мл растворили 2,002 г технического КВг. К 25,00 мл раствора прибавили 50,00 мл 0,05560 М AgNO3. На титрование избытка AgNO3израсходовали 21,02 мл раствора NH4SCN(T=0,003522). Вычислить массовую долю (%) КВг в образце.

38. Для определения хлоридов навеску кальцинированной соды массой 3,256 г растворили в воде, нейтрализовали раствор азотной кислотой и довели объем до 200,0 мл. К 20,00 мл полученного раствора прибавили 50,00 мл 0,01 М AgNO3(К=0,9854). На титрование избытка AgNO3израсходовали 21, 48 мл раствора NH4SCN[T(NH4SCN/AgNO3)=0,001952 г/мл]. Вычислить массовую долю (%) хлоридов в пересчете на NaClв исследуемом образце.

39. Навеску смеси NaClи КС1 массой 1,479 г растворили в верной колбе вместимостью 250,0 мл. К 25,00 мл полученного раствора прилили 50,00 мл 0,1 М AgNO3(К=0,9580). На титрование избытка AgNO3израсходовали 23,50 мл 0,1 М KSCN(К=1,156). Вычислить массовую долю (%) КС1 в смеси.

40. Смесь хлоридов натрия и калия массой 0,2648 г растворили в колбе вместимостью 100,0 мл и аликвоту объемом 20,00 мл оттитровали меркурометрически в присутствии FeSCN2+как индикатора. Рассчитать массовые доли (%) КС1 и NaClв смеси, если на титрование аликвоты израсходовано 16,68 мл 0,05022 н. Hg2(NO3)2, а на титрование индикатора в «холостой» пробе пошло 0,43 мл Hg2(NO3)2.

41. Раствор соли бария объемом 25,00 мл нейтрализовали по метиловому красному и после добавления этилового спирта оттитровали ионы бария 22,50 мл 0,05080 М раствора Na2HPO4:

Ва2++НРО2-=ВаНРО4¯

Определить концентрацию (г/л) бария в растворе.

42. Образец цинковой руды массой 3,154 г растворили в мерной колбе вместимостью 250,0 мл. На титрование 20,00 мл израсходовали 14,90 мл раствора K4Fe(CN)6 [T(K4Fe(CN)6/Zn)=0,01285 г/мл]. Вычислить массовую долю (%) цинка в руде.

43. Навеску препарата цинка массой 0,2775 г после соответствующей обработки оттитровали 16,48 мл раствора K4Fe(CN)6 с титром 0,03752 г/мл. Вычислить массовую долю (%) ZnOв анализируемом образце.

44. К раствору, полученному растворением 0,1224 г цинковых белил, прибавили 50,00 мл раствора K4Fe(CN)6, на титрование избытка которого израсходовали 12,82 мл раствора ZnSO4. Вычислить массовую долю (%) ZnOв белилах, если T(K4Fe(CN)6)= 0,008517 г/мл, а 1,00 мл его эквивалентен 1,18 мл раствора ZnSO4 (при титровании образуется K2Zn3[Fe(CN)6]2¯).

45. Навеску минерала массой 5,000 г сплавили с карбонатом натрия. После выщелачивания сплава, фильтрования и нейтрализации раствор разбавили до 500,0 мл. В аликвотной части 50,00 мл осадили PbClF. Осадок отфильтровали, промыли и растворили в азотной кислоте. На титрование хлорида израсходовали 12,25 мл 0,1 М AgNO3(К=0,9941). Вычислить массовую долю (%) фтора в пробе.

46. Из кормового концентрата массой 2,500 г отогнали фтор, из отгона приготовили 100,0 мл раствора. К пробе 25,00 мл его добавили этанол, индикатор морин и оттитровали фторид 12,25 мл 0,001667 М KA1(SO4)2 по реакции

6NaF+KA1(SO4)2+NaCl=Na3AlF6¯+KC1+2Na2SO4

Вычислить массовую долю (%) фтора в образце.

47. Какую массу органического вещества, содержащего около 7% хлора, следует взять для анализа, чтобы после разложения образца на титрование хлорида расходовалось 18,00 мл 0,1000 М AgNO3?

48. Какую массу хлортетрациклина C22H23O8N2C1 (M=478,88 г/моль) следует взять для анализа, чтобы после разложения образца на титрование хлорида расходовалось 20,00 мл 0,05 М AgNO3(К=0,8592)?

49. Какую массу монохлоруксусной кислоты (М=94,497 г/моль) следует растворить в 500,0 мл воды, чтобы после обработки 20,00 мл полученного раствора спиртовым раствором КОН образовавшийся хлорид-ион осадить в виде AgClдобавлением 50,00 мл 0,1000 М AgNO3и на титрование избытка серебра затратить 18,50 мл 0,1000 М NH4SCN?

50. Какую массу хлористого цианура C3N3C13 (M=184,5 г/моль) следует растворить в 250,0 мл воды, чтобы после щелочного гидролиза 20,00 мл раствора образовавшиеся хлорид-ионы оттитровать 20,00 мл раствора AgNO3(T=0,009568 г/мл)?

51. Какую массу меркаптобензтиазола (М=167,25 г/моль, fэкв=1) следует растворить в 100,0 мл спиртового раствора NH3, чтобы после добавления к 20,00 мл полученного раствора 25,00 мл 0,1000 М раствора AgNO3на титрование избытка ионов серебра расходовалось 18,00 мл 0,1000 М KSCN?

52. Какую массу хлортиазида C7H6O4N3C1 (M=295,74 г/моль) следует взять на анализ, чтобы после нагревания ее со щелочью, которое приводит к отщеплению хлорид-иона, нейтрализации, добавления 30,00 мл 0,05000 М AgNO3избыток серебра оттитровывался 20,00 мл 0,02500 М KSCN?

53. Какую массу хлортрианизена (хлорена) С23Н21О3С1 (М=380,22 г/моль) необходимо разрушить сжиганием, чтобы после растворения неорганического осадка на титрование хлорид-ионов было затрачено 18,00 мл 0,1 н. Hg2(NO3)2 в присутствии FeSCN2+в качестве индикатора (поправка на индикатор составляет 0,50 мл того же раствора Hg2(NO3)2)?

54. Для определения содержания метилхлорида СН3С1 (М=50,488 г/моль) в воздухе через поглотительную склянку с этиловым спиртом пропустили пробу объемом 2,000 л, затем в полученном растворе провели щелочной гидролиз и выделившиеся хлорид-ионы осадили в виде AgClдобавлением 20,00 мл 0,05 М AgNO3(К=1,085). На титрование избытка серебра было затрачено 15,50 мл 0,05 М NH4SCN(К=0,09815). Вычислить концентрацию (г/л) СН3С1 в воздухе.

55. Из навески протравы для семян массой 2, 500 г отогнали формальдегид с водяным паром, собрали в мерную колбу вместимостью 250,0 мл и разбавили водой до метки. Аликвотную часть раствора объемом 20,00 мл обработали 25,00 мл 0,1145 М KCN, при этом образовался циангидрин калия:

К++СН2О+CN-®KOCH2CN

Избыток KCNудалили добавлением 40,00 мл 0,0900 М раствора AgNO3. (При этом образовался осадок AgCN) На титрование избытка AgNO3в фильтрате и промывных водах израсходовали 21, 50 мл 0,1076 М NH4SCN. Вычислить массовую долю (%) СН2О в пробе, если М(СН2О)=30,03 г/моль.

56. Какая масса анилина C6H5NH2содержалась во взятой пробе, если после осаждения Cu(C6H5NH2)2(SCN)2 путем добавления избытка CuSO4и 50,00 мл 0,1 М NH4SCN(К=1,042) смесь разбавили до 100,0 мл, отобрали 50,00 мл фильтрата и оттитровали непрореагировавший тиоцианат аммония 15,45 мл 0,1 М AgNO3(К=0,9815) по методу Фольгарда?

57. К 25,00 мл раствора, содержащего хлороформ СНС13, добавили этилат натрия, смесь выпарили досуха, растворили в азотной кислоте и добавили 50,00 мл 0,01 М AgNO3(К=0,9512). Осадок отфильтровали. В 25,00 мл фильтрата оттитровали избыток AgNO310,35 мл 0,01 М KSCN(К=1,065). Вычислить концентрацию (г/л) хлороформа в исходном растворе.

58. В 100,0 мл воды растворили навеску массой 0,9842 г ксантогената натрия. К 50,0 мл раствора добавили 50,00 мл 0,1 М AgNO3(К=1,087) для осаждения нерастворимого C2H5OCS2Ag:

C2H5OCS2Na+Ag+=C2H5OCS2Ag¯+Na+

Затем к смеси добавили 40,00 мл 0,1 М KSCN(К=0,9816). На титрование избытка KSCNв присутствии Fe(NO3)3 затратили 16,98 мл того же раствора AgNO3. Определить массовую долю (%) ксантогената натрия в образце, если М=144,1818 г/моль.

59. Навеску хлороформа СНС13 массой 0,1386 г обработали при нагревании спиртовым раствором КОН, при этом произошло омыление хлороформа до КС1. Охлажденный и нейтрализованный азотной кислотой раствор довели до 200,0 мл. На титрование пробы объемом 20,00 мл после добавления 40,00 мл 0,01 М AgNO3(К=1,087) затратили 10,28 мл 0,01 М раствора NH4SCN(К=0,9118). Вычислить массовую долю (%) хлороформа в анализируемом продукте, если М(СНС13)=119,38 г/моль.

60. Навеску йодоформа СНl3массой 0,3501 г, содержащего индифферентные примеси, растворили в этиловом спирте и добавили 40,00 мл 0,1082 М AgNO3и концентрированной азотной кислоты. Избыток нитрата серебра оттитровали 18,20 мл тиоцианата калия (Т=0,009699 г/мл). Определить массовую долю (%) йодоформа в пробе, если М(СНС13)=393,72 г/моль.

61. К навеске п-хлорфенола (М=128,56 г/моль) массой 0,1041 г после разложения до хлорида и других продуктов добавили 20,00 мл AgNO3[T(AgNO3/Cl)=0,002810 г/мл]. На титрование избытка AgNO3затратили 12, 18 мл 0,06558 М NH4SCN. Вычислить массовую долю (%) хлора в анализируемом образце. Сравнить ее с теоретическим для С6Н5ОС1.

62. Продукты сгорания органического вещества вместе с содержащимся в нем в качестве примеси мышьяком массой 2,000 г были поглощены щелочным раствором Н2О2. Образовавшийся арсенат был оттитрован 15,85 мл 0,01 М Pb(NO3)2 (К=0,9612) в присутствии пиридилазорезорцина. Вычислить массовую долю (%) Asв образце, если в результате титрования образуется Pb3(AsO4)2

63. Для определения хлора в хлорацетофеноне С6Н5СОСН2С1 (М=154,6 г/моль) к навеске массой 0,6110 г после сжигания в токе кислорода и полного разложения добавили 50,00 мл 0,1 М AgNO3(К=0,9892) и на титрование избытка AgNO3затратили 11,08 мл 0,1 М NH4SCN(К=1,043). Вычислить массовую долю (%) хлора в исследуемом объекте.

64. Навеску перхлордивинила С4С16 (М=260,79 г/моль) массой 0,1212 г после сжигания с пероксидом водорода растворили в 250,0 мл разбавленной азотной кислоты. К 50,00 мл этого раствора добавили 25,00 мл 0,05 М AgNO3(К=1,025), избыток которого оттитровали 13,24 мл 0,05 М KSCN(К=1,107). Определить массовую долю (%) хлора в исследуемом образце и сравнить содержание его с теоретическим.



* Расчет произвести в соответствии с уравнением реакции 2K4Fe(CN)6+3ZnSO4=K2Zn3[Fe(CN)6]2¯+3K2SO4

* Расчет произвести в соответствии с уравнением реакции 2K4Fe(CN)6+3ZnSO4=K2Zn3[Fe(CN)6]2+3K2SO4

ответы

 

1.1) 0,93 г; 2) 7,02 г; 3) 1,46 г; 4) 4,25 г; 5) 3,07 г. 2. 1) 0,1097 моль/л; 0,01864 г/мл; 0,01644 г/мл; 2) 0,08983 моль/л; 1/2Hg2(NO3)2; 0,02359 г/мл; 0,01069 г/мл; 3) 0,05005 моль/л; 1/2Hg2(NO3)2; 0,01314 г/мл; 0,003731 г/мл; 4) 0,2214 моль/л; 1/3K4Fe(CN)6; 0,02718 г/мл; 0,01787 г/мл. 3.1) 0,04908 моль/л; 0,008337 г/мл; 0,004769 г/мл; 2) 0,06858 моль/л; 1/2Hg2(NO3)2; 0,01801 г/мл; 0,007057 г/мл; 3) 0,08071 моль/л; 1/3K4Fe(CN)6; 0,009917 г/мл; 0,002640 г/мл. 4.0,04265 моль/л; 1/2Hg2(NO3)2; 0,01120 г/мл. 5.0,1576 моль/л. 6. 2,33 г. 7.1,59 г. 8. 7,8 мл. 9.КВг. 10. 0,36 г. 11.0,16 г. 12. 87,44%. 13.10,46 мл. 14.20,23 мл. 15. 23,52 мл. 16.22,51 мл. 17.1,8787 г. 18.0,4807 г. 19.285,44 г. 20.43,761 г. 21.0,6656 г. 22.4,1844 г. 23.2,7177 г. 24.64,80 г/л. 25. 97,40%. 26. 70,53%. 27. 67,87%. 28. 73,81%. 29. 99,02%. 30. 97,55%. 31. 67,55%. 32. 45,37%; 46,83% (теор). 33. 73,41%. 34. 99,02%. 35. 0,21%. 36.60,53%; 39,47%. 37. 41,02%. 38. 4,41%. 39.83,63%. 40.53,97% КС1; 46,03% NaCl. 41.6,279 г/л.42. 60,96%. 43. 73,84%.44. 90,26%. 45. 4,63%. 46. 0,38%. 47. 0,91г. 48.0,4115 г. 49.7,44 г. 50.0,8660 г. 51.0,5854 г. 52.0,2957 г. 53. 0,6654 г. 54.0,008188 г/л. 55. 23,66%. 56. 0,2028 г. 57. 0,4061г. 58. 98,12%. 59. 97,92%. 60. 94,15%. 61. 26,78%; 27,58% (теор. ). 62.0,38%. 63.21,99%. 64.80,21%; 81,57% (теор. ).

Задачи для самостоятельной работы на основе задачника Ю.А.Золотов

 

Математическая обработка результатов анализа

 

Задачи1

Задачи2

Вопросы

 

Задачи1

1. Сколько значащих цифр содержится в числах 125,4; 0,012; 904; 2-10 2;3,51103; 3,00' 10"4? Ответ: 4; 2; 3; 1; 3; 3.

2. Сколько значащих цифр содержится в числах 325,45; 0,00015; 1,2-10 "; 1,20-ИГ11; 0,01500-1<Г4; 300,01 Ответ: 5; 2; 2; 3; 4; 4.

3. Представьте в нормальном виде числа 10000 и 1200, если недостоверность заключена в четвертой значащей цифре. Ответ: 1,000-10*; 1,200 103.

4. Сколько цифр нужно оставить в результате измерения силы тока 0,00576 А, если погрешность миллиамперметра 1 ■ 10"6 А? Ответ: все.

5. Округлите следующие числа, учитывая, что недостоверна третья значащая цифра: 10,13; 1,145; 0,3450; 0,3455. Ответ: 10,1; 1,14; 0,345; 0,345.

6. Представьте в нормальном виде объем мерной колбы вместимостью 200 мл, если погрешность измерения объема 1 мл. Ответ:

2.00 102.

7. Сложите следующие числа и округлите результат: 4) 6,75 + 0,443 + 15,28;

б) 0,10 + 0,1 + 10;

в) 1,153 + 2,127 + 3,150. Ответ: а) 22,47; б) 10; в) 6,430.

8. Найдите разность следующих чисел и округлите результат:

а) 9,4514-9,0012;

б) 1,1315-0,8355;

в) 10,1412-10,0. Ответ: а) 0,4502; б) 0,2960; в) 0,1.

9. Сложите следующие числа и округлите результат:

а) 2,010"5 + l,15HT5+ 0,210"3;

б) 4,18310"2 + 3,110"3 + 5,1310"5. Ответ: а) 0,2 10~3; б) 4,54-10 "2.

10.Какова концентрация бромид-ионов в растворе, полученном при сливании равных объемов 0,105 М раствора бромида калия,

1.1 • 10~2 М раствора бромида кадмия и 2,03' 10~2 М НВг? Ответ: 0,147 М.

11.Сколько граммов меди содержится в растворе, полученном при сливании по 0,5 л 3' 10"5 и 4,05' 10~~4 М растворов сульфата меди? Ответ: 1,38 • 10"2 г.

12. Какова концентрация ионов водорода в растворе, полученном смешиванием трех объемов 0,1 М раствора соляной кислоты и одного объема Г10~2 М раствора азотной кислоты? Ответ: 0,08 М.

13. Какова концентрация ионов водорода в растворе, полученном при смешивании равных объемов 1,0' 10"2 М раствора гидроксида натрия и 1,03-10"3 М раствора гидроксиа калия? Ответ: 1,8 10"12М.

14. Найдите произведение следующих чисел и округлите результат: а) 5,1 12,00; б) 1,1 10~* 5 10~э1Д5; в) 0,975 1,0. Ответ: а) 61,2; б) 7 10"7; в) 0,98.

15. Вычислите результат: а) 144:1250; б) 1,05:97,8; в) М0~б: :0,25 10"4. Ответ: а) 0,115; 6)0,01; b)410"2.

16. Вычислите результат:

а) (1,12 + 0,035)' 15,2+ (0,035-0,01)-1,4;

б)

 

Ответ: а) 17,6; б)4 10"3.

 

17. Вычислите результат:

а)

б)

 

Ответ: а) 0,37; б) 3,97.

18. Каково содержание железа в руде, если на титрование аликвотной части 10,00 мл раствора, полученного растворением навески 1,0000 г в 200 мл, израсходовано 8,16 мл 0,05010 М раствора дихромата калия? Ответ: 9,13%.

19. Какова концентрация ионов серебра в насыщенном растворе хлорида серебра, если К%=1,78' 1О~10? Ответ: 1,33 ■ 10~5 М.

20. Какова концентрация ионов серебра в насыщенном растворе хлорида серебра в присутствии 3,1' 10 3 М хлорида натрия (электростатическими взаимодействиями и побочными реакциями пренебречь). Ответ: 5,74-10~8 М.

21. Найдите рН 0,01 М раствора азотной кислоты, 1,02' 10~4 М раствора соляной кислоты, 0,0010 М раствора гидроксида натрия. Ответ: 2,0; 3,99; 11,00.

22. Найдите рВг в растворе, полученном при сливании равных объемов 1,01 10 ~3 М раствора бромида калия и 2,0' 10~2 М раствора НВг. Ответ: 1,98.

23. Найдите рН смеси равных объемов 2,01 • 10 ~5 М раствора соляной и 1,1-10~3 М раствора азотной кислот. Ответ: 3,25.

24. Найдите рН воды, если Kw=1,0 ■ 10"14. Ответ: 7,0.

25. Какова концентрация ионов водорода в растворе с рН 5,4? Ответ: 4- 10~б М.

Задачи2

Во всех задачах использовать значение доверительной вероятности Р=0,95.

1. Рассчитайте абсолютную и относительную систематическую погрешность при приготовлении следующих растворов.

а) 250,0 мл раствора К2Сг207, с (1/6К2Сг207)=0,0500 М. Погрешность калибровки колбы +0,2 мл, погрешность взвешивания ±0,2 мг. Ответ: Дс=0,00007 М, Дс/с=1,3 ■ 10~3 (0,13%).

б) 200,0 мл раствора Na2C2O4, c(l/2Na2C2O4)=0,0500 M. Погрешность калибровки колбы +0,2 мл, погрешность взвешивания + 0,2 мг. Ответ: Ас=0,00007 М, Ас/с-1,5 ■ 10~3 (0,15%).

в) 100,00 мл 0,2000 М раствора AgNO3. Погрешность калибровки колбы +0,05 мл, погрешность взвешивания +0,2 мг. Ответ: Ас=0,0001 М, Дс/с=0,6 10"3 (0,06%).

г) 50,00 мл 0,1000 М раствора KI. Погрешность калибровки колбы +0,02 мл, погрешность взвешивания +0,2 мг. Ответ: Ас —=0,00007 М, Ас/с=0,7 10"3 (0,07%).

д) 250,0 мл раствора КВгО3, с (1/5 КВгО3)=0,0500 М. Погрешность калибровки колбы ±0,2 мл, погрешность взвешивания ±0,2 мг. Ответ: Ас=0,00008 М, Ас/с=1,6-10~3 (0,16%).

е) 500,0 мл 0,1000 М раствора NaCl. Погрешность калибровки колбы ±0,1 мл, погрешность взвешивания ±0,2 мг. Ответ: Ас==0,00004 М, Ас/с=0,4-10~3 (0,04%).

ж) 100,0 мл 0,1000 М раствора бензойной кислоты. Погрешность калибровки колбы ±0,1 мл, погрешность взвешивания +0,2 мг. Ответ: Лс=0,0001 М, Дс/с=1,3' ИГ3 (0,13%).

2. Содержание фосфора в чугуне по данным атомно-эмиссион-ного анализа составляет (%): 0,26; 0,24; 0,21; 0,23; 0,27; 0,30. Является ли величина 0,30% промахом? Ответ: не является.

3. Содержание SiO2в образце силиката по результатам гравиметрического анализа составляет (%): 43,10; 43,15; 43,25; 43,45; 43,20. Имеется ли промах в выборке результатов? Ответ: не имеется.

4. При определении рН раствора получены следующие результаты: 8,29; 8,30; 8,39; 8,28; 8,31. Является ли величина 8,39 промахом? Ответ: является.

5. Имеется ли промах в результатах, полученных хроматографическим методом при определении антипирина в крови (мкг/г плазмы): 0,01; 0,06; 0,03; 0,04; 0,02; 0,05? Ответ: не имеется.

6. Потенциометрическим методом получены следующие результаты определения нитратов в картофеле (мг/кг продукта): 80, 100, 75, 90, 85. Имеется ли промах в выборке результатов анализа? Ответ: промаха нет.

7. Из данных, приведенных ниже для разных выборочных совокупностей, рассчитайте среднее и его доверительный интервал (при Р=0,95). Оцените воспроизводимость определения.

а) При определении свинца в пищевых продуктах атомно-абсор-бционным методом получены следующие результаты (мг/кг): 5,5; 5,4; 5,6; 5,7; 5,6; 5,4. Ответ: 5,5 + 0,1, *г=0,02.

б) При определении марганца в природной воде получено ра-диоактивационным методом (нг/мл): 0,35; 0,75; 0,65; 0,45; 0,55; 0,30; 0,80. Ответ: 0,5 ±0,2, я,=0,35.

в) При определении нитратов в арбузах методом прямой потен-циометрии получены следующие результаты (мкг/г): 0,28; 0,27; 0,25; 0,32; 0,26. Ответ: 0,28 ±0,03; sr=0,10.

г) Данные определения хрома в сточных водах красильного производства спектрофотометрическим методом (мкг/мл): 0,25; 0,36; 0,29; 0,33. Ответ: 0,31 ±0,08; sr=0,16.

д) При определении вольфрама в почвах ферментативным методом получены следующие результаты (мкг/г вытяжки): 0,021; 0,042; 0,028; 0,053; 0,018. Ответ: 0,03±0,02; sr=0,47.

8. Можно ли утверждать на основании результатов анализа стандартных образцов, что методика имеет погрешность?

а) При анализе стандартного образца стали, содержащего по паспорту 0,27% никеля, получены следующие данные (%): 0,26; 0,27; 0,30; 0,26; 0,40; 0,28; 0,29. Ответ: не имеет.

б) При анализе сплава титриметрическим методом получены следующие содержания меди (%): 8,29; 8,32; 8,36; 8,30. Содержание меди по паспорту равно 8,30%. Ответ: не имеет.

в) Содержание фосфора в стандартном образце чугуна по данным атомно-эмиссионного анализа составляет (%): 0,26; 0,16; 0,21; 0,26; 0,40. Содержание фосфора по паспорту образца равно 0,39%. Ответ: имеет.

г) Содержание бромид-ионов в стандартном образце минеральной воды составляет по паспорту 0,019 г/л, а по данным потенци-ометрического анализа — 0,008; 0,01; 0,019; 0,007; 0,016; 0,007 г/л. Ответ: имеет.

д) Содержание СаО в стандартном образце карбонатной горной породы по данным рентгенофлуоресцентного анализа составляет 20,3; 24,5; 18,8; 36,7; 22,4; 19,6%, а по паспорту — 23,5%. Ответ: не имеет.

9. В двух лабораториях при определении кремния в биологическом материале дифференциально-спектрофотометрическим методом получили следующие результаты (%):

1 — 0,84; 0,95; 0,91; 0,91

П — 0,90; 0,82; 0,96; 0,91; 0,81

Существует ли значимое расхождение между результатами двух лабораторий? Если нет, объедините данные в одну выборку, рассчитайте среднее и доверительный интервал (Р=0,95). Если да, проведите расчеты для каждой лаборатории в отдельности. Ответ: нет; 0,89 + 0,04.

10. Содержание фосфора в листьях, полученное спектрофотомет-рическим методом с образованием фосфорномолибденовой (I) и фо-сфорнованадиевомолибденовой (II) кислот, составило (мкг/кг):

I— 3,3; 4,0; 3,0; 4,5

II— 2,5; 4,0; 3,3; 4,2

Оцените воспроизводимость данных при использовании методик. Можно ли для оценки содержания фосфора в листьях объединить все данные в одну выборку? Ответ: I—sr=0,18, II— sr=0,22; можно.

11. При определении молекулярной массы пепсина методом электрофореза в полиакриламидном геле (I) и методом гель-хроматографии (II) получены следующие результаты:

I— 3,5 • 104; 3,3 • 104; 5,4 • 104; 3,6 ■ 104 П — 3,2 ■ 104; 6,2 ■ 104; 3,0 ■ 1O4; 3,7 ■ 104

Если это возможно, рассчитайте молекулярную массу пепсина по данным, полученным двумя методами. Если нет, рассчитайте ее для каждого метода в отдельности. Укажите доверительные интервалы. Ответ: по объединенным данным (3,4+0,3)' 10*.

12. В рудном концентрате два лаборанта определяли содержание свинца и получили следующие результаты (%):

I— 1,15; 1,32; 1,17; 1,28; 1,14; 1,09 П — 1,08; 1,01; 1,10; 1,02

Можно ли объединить эти результаты для расчета содержания свинца в концентрате? Если да, рассчитайте его по данных двух серий. Если нет, рассчитайте для каждой серии в отдельности. Укажите доверительные интервалы. Ответ: нет, средние различаются значимо; по данным 1-го лаборанта — 1,19+0,09; по данным 2-го лаборанта — 1,05 + 0,07.

13. Для проверки гомогенности образца медицинского препарата проанализировали порцию из верхней и нижней частей контейнера и получили содержание основного компонента (%):

Верх контейнера — 26,3; 26,6; 26,1; 26,0; 26,9 Низ контейнера — 26,8; 26,1; 25,9; 26,4; 26,6

Указывают ли эти результаты на неоднородность препарата? Ответ: не указывают.

14. Правильность новой методики определения циркония в сплавах проверяли с помощью межлабораторных испытаний. При анализе одного и того же стандартного образца с содержанием циркония 0,158% получены следующие результаты (%):

I— 0,150; 0,157; 0,169; 0,154

II— 0,174; 0,180; 0,160; 0,156; 0,190

а) Существует ли значимое расхождение между результатами двух лабораторий?

б) Можно ли утверждать, что методика содержит систематическую погрешность? Ответ: а) нет; б) нет.

15. Определение антипирина в крови (мкг/г плазмы) проведено хроматографическим (I) и кинетическим (II) методами. Можно ли объединить полученные данные в одну выборку? Если да, рассчитайте среднее и доверительный интервал для объединенной

выборки. Если нет, проведите расчеты отдельно для каждой выборки:

I— 0,022; 0,042; 0,037; 0,028; 0,050

II— 0,030; 0,075; 0,050; 0,066; 0,045

Ответ: можно, 0,05 + 0,01 мкг/г.

16. В образце сплава определили медь атомно-эмиссионным (I) и титриметрическим (II) методами. Получены следующие результаты (%):

I— 12,1; 14,1; 13,6; 14,8

II— 13,40; 13,75; 13,65; 13,58

Можно ли для расчета содержания меди объединить эти данные в одну выборку? Ответ: нет, серии данных различаются по воспроизводимости.

17. В образце сплава определили медь гравиметрическим (I) и титриметрическим (II) методами. Получены следующие результаты (%):

I — 13,21; 13,11; 13,17; 13,28

II—13,40; 13,75; 13,65; 13,58

Можно ли для расчета содержания меди объединить эти данные в одну выборку? Ответ: нет, средние величины различаются значимо.

18. При определении влажности (%) в двух образцах зерна получены следующие результаты:

I— 28,7; 29,8; 28,5; 28,0; 28,8; 28,2

II— 26,5; 28,6; 28,4; 29,9

Можно ли заключить, что влажность двух образцов одинакова? Если да, рассчитайте ее, используя данные обеих серий. Если нет, рассчитайте влажность каждого образца в отдельности. Ответ: можно, 28,5 + 0,8%.

19. В технологическом растворе при синтезе красителя определены следующие концентрации продукта (г/л):

Синтез при 20 °С — 2,4; 3,3; 3,4; 3,2; 4,4; 3,4 Синтез при 80 °С — 1,7; 1,6; 2,7; 2,2; 2,7; 2,1

Можно ли утверждать, что изменение температуры с 20 до 80 °С приводит к изменению выхода продукта? Если да, то рассчитайте

его содержание при каждой температуре. Если нет, рассчитайте содержание, используя данные обеих выборок. Укажите доверительные интервалы. Ответ: да. 20 "С: 3,4 + 0,6 г/л, 80 °С: 2,2 + 0,5 г/л.

20. Для проверки правильности методики полярографического определения кадмия применили способ «введено — найдено»:

Введено, мкг Cd Найдено, мкг

20,0 21,2; 24,5; 18,4; 21,4

40,0 44,4; 38,4; 39,6; 42,5

Можно ли утверждать, что методика содержит систематическую погрешность? Ответ: нельзя. /

21. 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? Ответ: а) да, б) нет.

22. Для проверки правильности хроматографической (I) методики определения нитрит-ионов использовали аттестованную спектро-фотометрическую (II) методику. Результаты анализа одного и того же образца (мкг/мл) приведены ниже:

I — 1,04; 1,12; 0,98; 1,08; 1,11

II— 1,24; 1,22; 1,30; 1,09; 1,17

Можно ли утверждать наличие систематической погрешности в хроматографической методике? Ответ: да, систематическое занижение.

23. При определении 1,1-диметилгидразина сорбционно-фото-метрическим (I) и хроматомасс-спектрометрическим (II) методами в пробе промышленных стоков получены следующие данные (мг/л):

I— 0,72; 0,88; 0,78; 0,94; 0,78

II— 0,86; 0,64; 0,77; 0,71; 0,60; 0,62

Существует ли значимое расхождение между результатами анализов? Ответ: нет.

24. Мочевую кислоту в сыворотке крови определяли вольтам-перометрическим методом. При анализе двух препаратов получены следующие результаты (мг/мл):

выборки. Если нет, проведите расчеты отдельно для каждой выборки:

I— 0,022; 0,042; 0,037; 0,028; 0,050

II— 0,030; 0,075; 0,050; 0,066; 0,045

Ответ: можно, 0,05 + 0,01 мкг/г.

25. Для проверки правильности новой кулонометрической (I) методики определения иридия в платиновом концентрате использовали аттестованную титриметрическую (II) методику. При анализе одного и того же образца получены следующие результаты (%):

I — 1,34; 1,34; 1,29; 1,33; 1,31; 1,32

II— 1,33; 1,29; 1,30; 1,35; 1,29; 1,33

Можно ли говорить о наличии систематической погрешности в кулонометрической методике? Если нет, рассчитайте содержание иридия по данным обеих методик. Если да, используйте только данные титриметрической методики. Укажите доверительный интервал. Ответ: нельзя. По данным обеих методик, 1,32 + 0,01%.

26. Содержание тяжелой воды (HDO) в образце природной воды определяли масс-спектрометрическим (I) и ИК-спектроскопическим (II) методами. Получены следующие результаты (мкг/мл):

I — 125, 115, 136, 129, 117

II—114, 138, 125, 129

Существует ли значимое расхождение между результатами анализов? Ответ: нет.

27. Для полярографического определения кобальта построена следующая градуировочная зависимость:

*Со, мкг/мл .0,1 0,2 0,3 0,5 0,8 1,0

у, мм (высота волны) . 14 22 37 51 77 ПО

а) Рассчитайте параметры градуировочной зависимости У==а + Ьх, укажите доверительные интервалы.

б) При анализе образца получено три параллельных значения Н, равных 58, 55 и 59 мм. Рассчитайте содержание кобальта, укажите доверительный интервал. Ответ: а=6+10, 6=101 + 18; б) 0,5+0,1 мкг/мл.

28. Газохроматографическое определение ацетальдегида (АА) в спиртсодержащей жидкости проводили на основании следующей градуировочной зависимости:

jcaa, % (масс) . 10 0,35 0,52 0,84

5, у.е. (площадь пика) . 65 262 380 615

Рассчитайте содержание ацетальдегида, укажите доверительный интервал, если:

а) при однократном анализе образца получено значение 5=188 у. е.;

б) при трехкратном анализе образца получены значения 5=188, 196 и 177 у. е. Ответ: а) 0,28 + 0,02%; б) 0,25 + 0,01%.

29. Для сорбционно-хроматографического определения 3,4-бен-запирена (БП) в атмосферном воздухе построили градуировочную зависимость по трем значениям:

хна, мкг/м3 .2,4 4,8 9,6

у, мм (высота пика) .18 32 70

а) При анализе пробы воздуха получено значение j>=58 мм. Рассчитайте содержание БП и его доверительный интервал;

б) в градуировочную зависимость была добавлена еще одна точка: х=1,2, у=47. Рассчитайте содержание БП с использованием новой градуировочной зависимости, укажите доверительный интервал. Ответ: а) 8 + 6 мкг/м3; б) 8±2 мкг/м3.

30. Градуировочная зависимость для определения серы в угле методом обращенно-фазовой ВЭЖХ имеет вид:

xs, мг/кг .4,2 8,3 12,5 18,7 26,6

у, усл. ед. (сигнал детектора) .15,5 26,8 48,2 67,5 98,0

При проведении серии параллельных анализов образца угля получены значения у=90; 94; 85; 90 усл. ед. Рассчитайте содержание серы, укажите доверительный интервал. Ответ: 24+2 мг/кг.

31. Для определения цинка в растительном сырье методом инверсионной вольтамперометрии построена градуировочная зависимость:

XZa, мг/кг.1,3 2,8 3,9 5,6 6,9

у, мм (высота пика) .32 56 87 134 161

Рассчитайте содержание цинка в образце по результатам двух параллельных определений и укажите доверительный интервал: a) j>=39 и 36 мм; б)у=90 и 95 мм; в);у=144 и 152 мм.

Ответ: а) 1,7 + 0,7 мг/кг; б) 4,0 + 0,6 мг/кг; в) 6,3 + 0,7 мг/кг.

32. Для пламенно-фотометрического определения калия построена следующая градуировочная зависимость с использованием чистых водных растворов КС1:

ск, мкг/мл .1,0 2,0 3,0 5,0 7,0 12,0

1, у. е.18 26 36 59 81 137

При анализе стандартного образца природной воды, содержащего, согласно паспорту, 4,3 мкг/мл калия и 520 мкг/мл натрия, получено

значение /=58 у. е. Можно ли утверждать, что при указанном соотношении концентраций натрий мешает определению калия? Ответ: да. Указание: рассчитайте содержание калия согласно гра-дуировочной зависимости, доверительный интервал найденного значения и сравните полученные результаты с паспортным содержанием калия.

33. Рассчитайте коэффициент чувствительности и предел обнаружения при определении фенола спектрофотометрическим методом, если получены следующие данные для построения градуировочного графика:

с, мкг/мл .

0

1,0

2,0

4,0

8,0

А .

0,050

0,148

0,241

0,452

0,820

Среднее значение оптической плотности при с=0 получено из следующих единичных значений: 0,055; 0,047; 0,053; 0,045; 0,048; 0,050; 0,052. Ответ: 5=0,097 (мкг/мл)"1, с^=0,1 мкг/мл.

34. При определении хрома в природных водах кинетическим методом было проведено по 5 параллельных определений для каждой пробы. Получены следующие содержания и рассчитаны их стандартные отклонения:

Cd, МКГ/МЛ .

0,025

0,038

0,042

0,066

0,080

0,115

s^ мкг/мл .

0,010

0,013

0,010

0,015

0,026

0,021

Оцените из этих данных нижнюю границу определяемых содержаний при применении данного метода. Ответ: сн~0,04 мкг/мл.

35. Оцените Сщц, и сн, если при определении свинца полярографическим методом получены следующие данные:

с, мжг/мл

 

 

/, мкА

 

 

0,0

0,29

0,25

0,19

0,28

0,24

2,0

0,30

0,41

0,34

0,44

0Д9

4,0

0,52

0,68

0,61

0,58

0,64

5,0

0,63

0,74

0,78

0,69

0,78

7,0

0,82

0,77

0,80

0,75

0,86

10,0 i

1,15

1,04

1,23

1,09

1,17

Ответ: cmiD~lмкг/мл, сн~4 мкг/мл.

36. На хроматограмме наблюдаются пики с высотами (у. е.), равными 4,2; 5,5; 8,9; 15,6. Серия измерений высоты базовой линии, проведенная в области, свободной от пиков, дала следующие результаты (у. е.): 2,2; 2,8; 3,1; 2,1; 3,4; 2,2; 2,9; 3,5. Какие из указанных пиков можно отнести к разделяемым веществам, а какие — к флук-туациям фона? Ответ: пики высотой 5,5; 8,9 и 15,6 у.е. можно отнести к разделяемым веществам, а 4,2 у. е.— к флуктуации фона. Указание. Рассчитайте величину yo+ 3so.

Вопросы

1. Смысл понятия «точность химического анализа»?

2. Что характеризует правильность химического анализа?

3. О чем свидетельствует близость результатов параллельных определений компонента?

4. Чем отличаются понятия «сходимость» и «воспроизводимость»?

5. Как проверить правильность результатов химического анализа?

6. Как повысить точность метода или методики?

7. Что такое «промах»?

8. Как выявить наличие «промаха»?

9. Что называют погрешностью химического анализа?

10. Перечислите основные признаки систематических погрешно-Iстей.

11. Приведите примеры источника систематических погрешностей.

12. Имеет ли знак абсолютная и относительная погрешность химического анализа?

13. Что такое «контрольный опыт»?

14. Приведите примеры систематических погрешностей, которые можно вычислить apriori?

15. Что должен сделать экспериментатор перед применением математической статистики для обработки данных химического анализа?

16. Что обозначают приемы «релятивизации» и «рандомизации» данных химического анализа?

17. Дайте определение генеральной и выборочной совокупности данных.

18. Когда химик-аналитик может считать, что имеет генеральную совокупность результатов?

19. Какому виду распределения подчиняются обычно данные химического анализа?

20. Назовите постоянные параметры нормального распределения случайной величины.

21. Что характеризует дисперсия, стандартное отклонение и относительное стандартное отклонение выборочной совокупности результатов химического анализа? Приведите формулы для расчета этих величин.

22. Как сравнить по воспроизводимости две выборочные совокупности результатов химического анализа?

23. Как доказать, что результаты двух выборочных совокупностей принадлежат одной и той же генеральной совокупности данных химического анализа?

24. Изложите суть метода наименьших квадратов (МНК).

25. Дайте определение понятия «аналитический сигнал».

26. Чем определяется интервал определяемых концентраций или количеств?

27. Дайте определение «предела обнаружения».

28. Что характеризует понятие «предел обнаружения»?

29. Как рассчитать предел обнаружения?

30. Что такое нижняя граница определяемых количеств или концентраций?

31. Чем определяются нижняя и верхняя границы определяемых количеств или концентраций?

Гравиметрические методы

 

Задачи

Вопросы

 

Задачи

1. Рассчитайте гравиметрический фактор при определении магния в виде магнийаммонийфосфата, если гравиметрической формой служило соединение Mg2P2O7. Ответ: 0,2184.

2. Найдите гравиметрический фактор при определении оксида алюминия, если гравиметрической формой служило соединение A1(C9H6NO)3. Ответ: 0,1109.

3. Рассчитайте гравиметрический фактор при определении Ni, если гравиметрической формой служило соединение Ni(C4H7N2O2)2. Ответ: 0,2032.

4. Найдите гравиметрический фактор при определении В2О3, если гравиметрической формой служило соединение К[BF4]. Ответ: 0,2747.

5. Рассчитайте гравиметрические факторы при определении Na, Zn и UO2, если во всех случаях гравиметрической формой служило соединение NaZn(UO2)3(C2H3O2)9´6H2O. Ответ: а) 0,0150; б) 0,0423; в) 0,1757.

6. Рассчитайте гравиметрический фактор при определении трихлорэтилена по схеме С2НС13⇒NaCl⇒AgCl. Ответ: 0,3065.

7. Рассчитайте гравиметрический фактор при определении СаС2 по схеме CaO⇒H2C2⇒Ag2C2⇒AgCl. Ответ: 0,2236.

8. Рассчитайте гравиметрические факторы при определении Са, СаО, Р2О5, если гравиметрической формой служил Са3(РО4)2. Ответ: а) 0,1290; б) 0,1806; в) 0,4581.

9. Рассчитайте гравиметрический фактор при определении серы по схеме S⇒H2S⇒CdS⇒CuS⇒CuO. Ответ: 0,4030.

10. Рассчитайте гравиметрический фактор при определении К2О, если гравиметрической формой служило соединение K2[PtCl6]. Ответ: 0,1938.

11. Выразите гравиметрический фактор при определении фосфора по схеме:

Р⇒Р2О5⇒РО43-⇒(NH4)3[PMo12O40]⇒PbMoO4¯.

Ответ:

12. Какую навеску бронзы, содержащей около 75% меди, следует взять для определения меди электрогравиметрическим методом? Масса гравиметрической формы m=0,1 г. Ответ: 0,13 г.

13. Рассчитайте навеску стали, содержащей около 12% никеля, для определения его в виде диметилглиоксимата. Ответ: 0,1693 г.

14. Какую навеску медного купороса следует взять для определения кристаллизационной воды? Ответ: 0,28 г.

15. Можно ли применить гравиметрический метод для определения содержания кремния в стали, если оно не превышает 0,1%? Ответ: нельзя.

16. Рассчитайте навеску руды для определения железа в виде оксида железа, если его содержание составляет 20%. Ответ: 0,3 г.

17. Сколько граммов листьев нужно взять для определения зольности, если остаток после сжигания не превышает 0,1%? Ответ: 100 г.

18. Какую навеску латуни, содержащей 5% олова, нужно взять для определения его в виде диоксида? Ответ: 1,6 г.

19. Для выполнения трех параллельных гравиметрических определений кристаллизационной воды в эпсомите MgSO4´7Н2О взяли навеску массой 4 г. Достаточна ли масса навески, если содержание примесей обычно не превышает 8%? Ответ: достаточна. На одно определение требуется 0,2 г.

20. Рассчитайте массу навески известняка для определения кальция в виде его оксалата, если гравиметрической формой служили: а) оксид кальция; б) сульфат кальция. Масса гравиметрической формы m=0,1 г. Ответ: а) 0,50 г; б) 0,23 г.

21. Какую навеску почвы следует взять для определения влажности, если обычно влажность не превышает 8%? Ответ: 1,2 г.

22. Какой объем минеральной воды, содержащей 0,35 г/л сульфата натрия, необходим для проведения трех параллельных гравиметрических определений сульфат-иона в виде сульфата бария? Ответ: 1,37 л.

23. Какие навески суперфосфата надо взять для определения: а) кальция в виде CaSO4; б) фосфора в виде магнийаммонийфосфата с прокаливанием его до пирофосфата магния? Ответ: а) 0,21 г; б) 0,09 г.

24. Пробу массой 0,3965 г, содержащей мирабилит (Na2SO4´10Н2О), количественно обезводили в токе сухого воздуха нагреванием. При пропускании воздуха через трубку, заполненную осушителем, масса трубки увеличилась на 0,4162 г. Рассчитайте массовую долю (%) мирабилита в пробе, полагая, что единственным источником воды в ней был минерал. M(Na2SO4´10Н2О)=322,195 г/моль. Ответ: 52,46%.

25. В пробе содержалось серы массой 0,1000 г. Для определения серы ее окислили до SO42-и осадили в виде BaSO4, используя в качестве осадителя ВаС12. Концентрация ВаС12, оставшегося после осаждения, равна 0,01 моль/л; конечный объем 100 мл. Рассчитайте: а) потерю серы в граммах за счет растворимости осадка; б) массу серы, потерянной при промывании осадка четырьмя порциями воды по 20 мл; в) относительную погрешность анализа, обусловленную растворимостью осадка. Ответ: а) 4,2´10-8г; б) 2,9´10-5г; г) 0,029%.

26. Навеску фосфорного удобрения массой 0,1573 г разложили концентрированной азотной кислотой. После разбавления осадили РО43- в виде соединения (C9H7N)2H3PO4´12MoO3. Масса высушенного осадка оказалась равной 0,4958 г. Гравиметрическая и осаждаемая формы в данном случае совпадают. Рассчитайте массовую долю (%) Р2О5 в пробе. Ответ: 10,7%.

27. Пробу глазной мази массой 1,5318 г, содержащей хлоромицитин (C11H12O2N2Cl2), нагрели в запаянной ампуле с металлическим натрием. После соответствующей подготовки пробы осадили хлорид-ионы в виде AgCl. Масса гравиметрической формы равна 0,01918 г. Рассчитайте массовую долю (%) хлоромицитина в пробе. Ответ: 1,42%.

28. Пробу массой 0,5625 г, содержащей 10,0% ВаО, растворили в кислоте. Сколько граммов диэтилсульфата (C2H5)2SO4, учитывая 30%-ный избыток, нужно взять для гомогенного осаждения бария в виде BaSO4. Ответ: 0,0734 г.

29. Для стандартизации раствора сульфата натрия его осадили в виде BaSO4. Какова концентрация раствора сульфата натрия, если из 20,00 мл выделено 0,1115 г BaSO4? M(BaSO4)=233,39 г/моль; M(Na2SO4)=142,04 г/моль. Ответ: 0,02389 моль/л.

30. Из раствора MgCl2выделили 0,2872 г Mg(C9H6ON)2 и 0,2633 г AgCl. Содержит ли анализируемый препарат MgCl2примеси других солей магния или хлорида? M(Mg(C9H6ON)2=312,61 г/моль; M(AgCl)=143,32 г/моль. Ответ: не содержит, n(Cl)/n(Mg)=1,9997.

31. При стандартизации раствора хлорида магния из 20,00 мл осадили магний в виде MgNH4PO4´6H2Oи после прокаливания получили 0,1050 г Mg2P2O7(гравиметрическая форма). Какова концентрация раствора MgCl2? M(Mg2P2O7)=222,55 г/моль; M(MgCl2)=95,21 г/моль. Ответ: 0,04718 моль/л.

32. Сколько миллилитров 5%-ного раствора ВаС12´2Н2О нужно для осаждения сульфат-иона из 10,00 мл 5,5%-ного раствора H2SO4 (r=1,035 г/см3)? Ответ: 37 мл.

33. Из раствора K2SO4выделили 0,4241 г КС1О4 и 0,3537 г BaSO4. Является ли анализируемая соль единственным источником ионов калия и сульфат-ионов в растворе? M(КС1О4)=138,55 г/моль; М(BaSO4) г/моль 233,39 г/моль. Ответ: является единственным источником.

34. Сколько миллилитров 0,1 М раствора НС1 необходимо для  количественного осаждения AgCl из 200 мл раствора, содержащего AgNO3массой 10 мг? Ответ: 12 мл.

35. Рассчитайте рН количественного осаждения оксалата кальция 0,1 М раствором оксалата аммония. Ответ: рН 4,3.

36. Какой объем 5%-ного раствора нитрата серебра следует взять для количественного осаждения хлорида серебра из 200 мл 0,01 М раствора соляной кислоты? Ответ: 19 мл.

37. Рассчитайте потери свинца за счет растворимости PbSO4при осаждении из 200 мл 5,00´10-3 М раствора нитрата свинца: а) эквивалентным; б) полуторакратным избытком серной кислоты? Ответ: а) 2,61´10-3 г; б) 1,33´10-4 г.

38. Сколько граммов осадка будет потеряно при промывании СаС2О4Н2О: а) 100 мл воды; б) равным объемом 0,05%-ного раствора оксалата аммония? Ответ: а) 2,14´10-4 г; б) 8,57´10-7 г.

39. Найдите потери (г) от промывания осадка Fe2O3´xH2O200 мл аммиачного буферного раствора состава: NH3(0,128 М), NH4C1 (1,25 М). Ответ: МО"8 г.

40. Какой максимальный объем воды можно использовать для промывания осадка BaSO4массой 0,2500 г? Ответ: 100 мл.

41. Осадок ZnS массой 0,1949 г промыли 800 мл 0,001 М НС1, насыщенной H2S(c(H2S)=0,1 моль/л). Рассчитайте потери цинка (%) при промывании. Ионной силой пренебречь. М=(Zn)=65,37 г/моль; М(ZnS)-97,43 г/моль. Ответ: 7,7 10-3%.

42. Рассчитайте потери кальция при промывании осадка СаС2О´Н2О 250 мл воды. При какой общей концентрации оксалата в промывной жидкости с рН 4,00 потери при промывании 0,1 г осадка 250 этой жидкости не превысят 0,1% по массе? Ионную силу не учитывать. М(Са)=10,08 г/моль; М(СаС2О4Н2О)=146,11 г/моль. Ответ: потери Са 4,8´10-4 г; c(C2O42-)=2,26´10-3моль/л.

43. Найдите потери Cl (г) при промывании осадка AgCl: а) 100 мл воды; б) 100 мл 0,1%-ного AgNO3. Допустимы ли эти потери при гравиметрическом определении хлорида? Ответ: а) 4,86´10-5 г, потери допустимы; б) 4,35´10-7 г, потери допустимы.

44. Рассчитайте относительную погрешность определения серы в виде BaSO4за счет промывания осадка массой 0,4000 г водой объемом 300 мл. Ответ: относительная погрешность составляет 0,18%.

45. Из навески стали массой 1,0000 г получили осадок SiO2 и WO3общей массой 0,1327 г. После обработки осадка H2SO4и HF и прокаливания его масса уменьшилась на 0,0631 г. Каковы массовые доли (%) Siи Wв стали? Ответ: ω(Si)=2,95%; ω(W)=5,52%.

46. Для анализа технического NaCl взяли две навески. Из одной навески 0,1350 г получили 0,2826 г AgCl. В другой нашли содержание влаги – 4,05%. Найдите массовую долю NaCl в сухом продукте (%).Ответ: ω(NaCl)=88,94%.

47. Из навески смеси СаСО3 и SrCO3массой 0,3500 г после прокаливания получили 0,2231 г оксидов. Каковы массовые доли (%) СаСОз и SrCO3в смеси? Ответ: ω(CaCO3)=45,54%; ω(SrCO3)=54,46%.

48. Из навески стали 0,6667 г получили 0,1010 г Ni(C4H7N2O2)2 и 0,2472 г РbМоО4. Каковы массовые доли (%) Ni и Pb в стали? Ответ: ω(Ni)=3,08%; ω(Pb)=20,93%.

49. При прокаливании смеси КНСО и К2СО3 массой 0,4280 г масса уменьшилась на 0,0663 г. Каковы массовые доли (%) компонентов смеси? Ответ: ω(KHCO3)=10%; ω(K2CO3)=50%.

50. Из навески смеси NaCl и КС1 массой 0,3575 г выделили 0,1162 г КС1О4. Рассчитайте массовые доли (%) солей в пробе. Ответ: ω(NaCl)=82,52%; ω(KCl)=17,48%.

51. Из навески иодата бария массой 0,5101 г получили BaSO4 массой 0,2357 г . Определите число молекул воды в соединении. Ответ: одна молекула Н2О.

52. Найдите формулу органического соединения, если результаты элементного анализа (массовые доли): С – 75,93%; Н – 6,37%; N – 17,70%. Ответ: C5H5N.

53. Установите формулу соединения, если получены следующие результаты элементного анализа: Fe — 63,64%; S— 36,36%. Мол. масса: (Fe) 55,85; (S) 32.06. Ответ: FeS. Ответ: FeS.

Вопросы

1. Когда осаждение считают практически полным? Как добиться полноты осаждения? Какие потери осадка допустимы в гравиметрии?

2. Назовите и обоснуйте требования к осаждаемой и гравиметрической формам.

3. Как влияет на растворимость осадка избыток осадителя? Всегда ли при осаждении применяют полуторакратный избыток осадителя? Ответ иллюстрируйте соответствующими формулами, графиками.

4. Почему при выделении осадка следует избегать большого избытка осадителя?

5. От каких факторов зависит рН полного осаждения малорастворимых соединений, образоавнных анионами слабых кислот? Ответ иллюстрируйте соответствующими формулами.

6. Чем объясняется влияние рН на полноту осаждения малорастворимого соединения? В каких случаях это влияние существенно, а в каких практически не сказывается? Ответ мотивируйте.

7. Как зависит рН полного осаждения гидроксида металла от его произведения растворимости?

8. Изобразите графически зависимость растворимости гидроксида алюминия от рН. Что такое изоэлектрическая точка?

9. Что такое пересыщение, относительное пересыщение? Как влияет относительное пересыщение на форму осадка? Ответ иллюстрируйте соответствующими формулами и рисунками.

10. Напишите выражение для пересыщения и относительного пересыщения. Как можно понизить концентрацию осадителя при проведении осаждения? Каким образом повышают растворимость осадка для уменьшения пересыщения?

11. Всегда ли величину относительного пересыщения удается понизить до значений, обеспечивающих уменьшение числа центров кристаллизации в растворе?

12. Объясните, от каких факторов зависит, будет ли осадок кристаллическим или аморфным. Приведите примеры.

13. Сформулируйте и объясните условия выпадения кристаллических осадков. Ответ обоснуйте.

14. Сформулируйте и объясните условия выделения легкофильтруемых чистых аморфных осадков. Ответ обоснуйте.

15. Какие процессы происходят во время старения осадка? Почему старение кристаллических осадков выгодно для анализа? Ответ мотивируйте.

16. Какой процесс называется оствальдовским созреванием?

17. В чем сущность метода гомогенного осаждения? В чем его преимущества перед классическим методом осаждения? Приведите примеры осаждения из гомогенного раствора: а) регулированием рН среды; б) регулированием концентрации иона–осадителя; в) синтезом осадителя в растворе в процессе осаждения.

18. Охарактеризуйте виды загрязнения осадка.

19. Чем отличается соосаждение от совместного осаждения? Почему в гравиметрии приходится предупреждать совместное осаждение? Как это можно сделать? Приведите примеры.

20. Сформулируйте условия изоморфного осаждения.

21. Сформулируйте правила адсорбции.

22. Сформулируйте правило Панета – Фаянса – Хана.

23. Какие осадки – кристаллические или аморфные – адсорбируют растворенные вещества в большей степени? Почему? Как влияет на адсорбцию: а) температура; б) величина поверхности осадка; в) концентрация адсорбирующегося вещества? Ответ мотивируйте.

24. Приведите уравнение изотермы адсорбции и ее графическое изображение. Назовите факторы, влияющие на количество адсорбированных осадком примесей.

25. Как зависит полнота осаждения BaSO4от количества осадителя, температуры, величины рН и присутствия в растворе посторонних электролитов?

26. Почему MgNH4PO4осаждают при охлаждении, aBaSO4при нагревании? KS=1,0´10-12 иKS=1,0´10-10соответственно.

27. Какому осадителю (аммиак, мочевина) следует отдать предпочтение при осаждении гидроксида железа (III)? Почему?

28. Какой из осадителей (раствор NaOH или NH3) и почему имеет преимущества при осаждении А12О3´хН2О и Fe2O3´хН2О?

29. Каким осадителем (серная кислота, (C2H5)2SO4) более предпочтительно осаждать BaSO4, почему?

30. В каком случае условия гравиметрического определения никеля в виде диметилглиоксимата будут более благоприятны: к раствору, содержащему ионы Ni(II) в качестве осадителя добавляют: а) раствор диметилглиоксима; б) диацетил и гидроксиламин.

31. Какие ионы будут адсорбироваться на поверхности осадка AgI в начале осаждения: а) к раствору AgNO3добавляют NaI; б) к раствору NaI добавляют AgNO3?

32. Какие ионы будут адсорбироваться на поверхности осадка AgI после осаждения при условии избытка осадителя: а) к раствору AgNO3добавляют NaI; б) к раствору NaI добавляют AgNO3?

33. Почему для получения чистого осадка BaSO4в качестве осадителя целесообразно использовать именно ВаС12, а не ВаВг2, Ba(NO3)2 или ВаС1О4?

34. Чем загрязнен (внутри и снаружи) осадок BaSO4при добавлении раствора ВаС12 к раствору H2SO4и наоборот?

35. Какие примеси с наибольшей вероятностью будет окклюдировать и адсорбировать осадок Ва(IО3)2 при добавлении избытка ВаС12 к КIО3 и наоборот? Ответ поясните.

36. Какое из соединений Na2C2O4, К2С2О4, (NH4)2C2O4или Н2С2О4 рекомендуется использовать в качестве осадителя при гравиметрическом определении кальция?

37. Назовите два основных фактора, определяющих устойчивость коллоидной системы. Изобразите схематически строение коллоидной частицы.

38. Изобразите схематически строение мицелл хлорида серебра, образующихся в растворе: а) хлорид–ионов; б) ионов серебра. Как их можно скоагулировать?

39. Что такое лиофильные и лиофобные коллоидные системы? Каковы различия в их свойствах?

40. Что такое коагуляция? Что такое порог коагуляции? Что такое пептизация? Приведите примеры.

41. Назовите и обоснуйте причины потерь определяемого компонента при длительном промывании водой кристаллических и аморфных осадков.

42. Какие промывные жидкости применяют в гравиметрии? Обоснуйте выбор промывной жидкости, приведите примеры.

43. Предложите состав промывной жидкости для BaSO4, СаС2О4´Н2О, А12О3´хН2О и Fe2O3´хН2О. Ответ мотивируйте.

44. Применение какой промывной жидкости обеспечит минимальные потери при промывании осадков Fe2O3´хН2О и А12О3´xН2О: а) вода; б) NH4NO3; в) NH4C1+NH3.

45. В каком случае потери осадка СаС2О4´Н2О будут наименьшими при промывании его: а) водой; б) раствором (NH4)2C2O4; в) раствором Na2C2O4?

46. Чем определяется величина навески пробы в гравиметрии? Ответ обоснуйте, приведя соответствующие формулы.

47. Что такое гравиметрический фактор F? Почему удобны гравиметрические формы с малым F? Ответ обоснуйте, приведя соответствующие формулы.

48. Приведите примеры расчета гравиметрического фактора в случае, когда определяемый компонент не входит в состав гравиметрической формы.

49. Оцените допустимые значения КS, соединений АВ и АВ2, позволяющие использовать их в качестве осаждаемых форм в гравиметрии. Концентрацию осадителя после осаждения принять равной 1,0´10-2моль/л.

50. При использовании какой гравиметрической формы погрешность определения магния минимальна: MgO, Mg2P2O7или Mg(Ox)2? Ответ поясните.

51. Назовите оптимальную гравиметрическую форму для определения кальция: СаО, CaSO4или СаС2О4. Ответ поясните. Как получить каждую из этих форм?

52. Пригодны ли в качестве гравиметрической формы А12О3´хН2О, Fe(OH)CO3и т.п.? Зачем их прокаливают в ходе анализа? Почему СаСОз и CaSO4более удобные гравиметрические формы, чем СаО.

53. Приведите примеры важнейших неорганических и органических осадителей.

54. Каковы преимущества органических осадителей по сравнению с неорганическими?

55. Чем обусловлена избирательность органических реагентов? Назовите способы повышения избирательности.

56. Что такое функционально–аналитические группы (ФАГ)?

57. Сформулируйте основные положения теории аналогий взаимодействия неорганических и органических реагентов с ионами металлов.

Титриметрические методы анализа (общие вопросы)

 

Вопросы

1. Какие признаки положены в основу классификации титриметрических методов?

2. Что такое кривая титрования? В каких координатах строятся логарифмические и линейные кривые титрования?

3. Какова роль кривых титрования?

4. Что такое титрование, скачок титрования, точка эквивалентности, конечная точка титрования?

5. Изложите сущность прямого, обратного титрования и титрования заместителя.

6. Обязательно ли совпадение точки эквивалентности и конечной точки титрования?

7. Назовите факторы, влияющие на вид кривой титрования.

8. Что такое метод стандартных веществ, фиксаналов и отдельных навесок?

9. Что такое титрант, титр по определяемому веществу?

10. Укажите способы выражения концентрации стандартных растворов.

11. Дайте определения химического эквивалента и фактора эквивалентности вещества.

12. Дайте определение молярной массы вещества и молярной массы эквивалента вещества.

13. Что такое первичные и вторичные стандартные растворы? Перечислите требования, предъявляемые к стандартным веществам.

Кислотно-основное титрование

 

Задачи

Вопросы

 

Задачи

1. Какой объем 0,1063 М раствора НС1О4 потребуется для титрования 0,3636 г глицина, H2NCH2COOH, в ледяной уксусной кислоте? Ответ: 45,62 мл.

2. Какую навеску фенола, содержащего около 3% индифферентных примесей, нужно взять для анализа, чтобы на титрование его в среде метилэтилкетона израсходовать 5,0 мл 0,1000 М бензоль-нометанольного раствора гидроксида тетраэтиламмония? Ответ: I0,0485 г.

3. Навеску лигнина массой 0,0500 г растворили в диметилформамиде и оттитровали 5,70 мл 0,0300 М бензольного раствора

метилата калия. Рассчитайте массовую долю (%) фенольных ОН-групп в образце. Ответ: 5,81%.

4. Из навески H2C2(V2H2Oмассой 0,5500 г приготовили 100,0 мл раствора. На титрование аликвоты 10,00 мл этого раствора с фенолфталеином (рТ 9,0) израсходовали 9,17 мл раствора NaOH. Найдите концентрацию раствора NaOH. Ответ: 0,0952 М.

5. Навеску образца, содержащего СаО, массой 1,3000 г растворили в 50,00 мл 0,1000 М раствора НС1. Избыток непрореагировавшей кислоты оттитровали раствором NaOH, израсходовав 3,50 мл. Вычислите массовую долю (%) СаО в образце, если 1,00 мл раствора НС1 соответствует 1,25 мл раствора NaOH. Ответ: 10,18%.

6. Навеску смеси Na2SO4и Na2CO3массой 0,1032 г обработали 50,00 мл 0,09496 М раствора НС1. Избыток кислоты оттитровали 24,90 мл 0,1298 М раствора NaOH. Найдите массовую долю (%) Na2CO3в смеси. Ответ: 77,86%.

7. Навеску мрамора массой 0,2834 г растворили в 30,00 мл 0,03933 М раствора НС1. На титрование избытка кислоты пошло 14,10 мл 0,4400 М раствора NaOH. Найдите массовую долю (%) примесей в образце. Ответ: 1,19%.

8. Навеску соли аммония массой 0,7200 г обработали избытком концентрированного раствора NaOH. Выделившийся аммиак поглотили 25,00 мл 0,2040 М раствора НС1 и избыток кислоты оттитровали 12,70 мл 0,1030 М раствора NaOH. Найдите массовую долю (%) NH3в образце. Ответ: 89,53%.

9. Навеску смеси (NH4)2SO4и K2SO4массой 0,9560 г обработали 50,00 мл 0,2255 М раствора NaOH и при кипячении удалили аммиак. На титрование избытка NaOH пошло 12,60 мл 0,2153 М раствора НС1. Найдите массовую долю (%) K2SO4в смеси. Ответ: 40,85%.

10. К навеске известняка массой 0,1500 г прибавили 20,00 мл 0,2150 М раствора НС1, затем избыток кислоты оттитровали 7,60 мл раствора NaOH. Найдите массовую долю (%) СО2 в известняке, если с (НС1): с (NaOH)=0,983. Ответ: 38,71%.

11. К навеске химически чистого СаСО3 массой 0,1011 г добавили 25,00 мл раствора H2SO4. На титрование избытка кислоты пошло 9,25 мл раствора NaOH. Найдите концентрации растворов H2SO4и NaOH, если отношение эквивалентных объемов F(NaOH):F(H2SO4)=0,995. Ответ: сНаОн=0,1280 М, сяю==0,6368 М.

12. При анализе смеси НС1 и Н3РО4 пробу объемом 10,00 мл разбавили до 200,0 мл. На титрование 15,00 мл этого раствора с метиловым оранжевым (рТ 4,0) израсходовали 13,90 мл 0,1015 М раствора NaOH. На титрование такого же объема раствора с фенолфталеином (рТ 9,0) израсходовали 26,20 мл раствора NaOH. Какая

масса НС1 и Н3РО4 содержится в 50,00 мл смеси? Ответ: 0,3952 г НС1; 8,1600 г НзРО„.

13. На титрование раствора NaOH, содержащего 4% Na2CO3, в присутствии метилового оранжевого (рТ=4,0) израсходовали

f25,00 мл стандартного раствора НС1. Какой объем титранта пойдет на титрование этого же раствора NaOH в присутствии фенолфталеина (рТ 9,0)? Ответ: 24,60 мл.

14. Из навески технического гидроксида натрия массой 4,1200 г приготовили 1,0 л раствора. На титрование 25,00 мл этого раствора с метиловым оранжевым (рТ 4,0) израсходовали 22,65 мл 0,1030 М раствора НС1. В другой аликвоте осадили карбонат-ион в виде ВаСО3 и на титрование с фенолфталеином (рТ 9,0) израсходовали 21,95 мл раствора НС1. Найдите массовые доли (%) NaOH и Na2CO3 Iобразце. Ответ: 87,89% (NaOH), 3,71% (Na2CO3).

15. Раствор NaOH загрязнен примесью Na2CO3. При титровании 50,00 мл 0,5010 М раствора НС1 с фенолфталеином (рТ 9,0) израсходовали 30,50 мл этой щелочи. Для титрования того же количества кислоты в присутствии метилового оранжевого (рТ 4,0) потребовалось 30,00 мл щелочи. Рассчитайте количество молей NaOH и Na2CO3в 1,0 л раствора. Ответ: cNiOH=0,8076 M, cNaiCo3==0,0137 М.

16. Вычислите погрешность титрования (в %) 0,0200 М раствора муравьиной кислоты 0,0100 М раствором NaOH с индикатором нейтральным красным (рТ 7,4). Ответ: —0,02%.

17. Найдите погрешность титрования (в %) 0,0200 М раствора уксусной кислоты 0,0200 М раствором NaOH с индикатором бром-тимоловым синим (рТ 7,3). Ответ: 0,29%.

18. Вычислите погрешность титрования (в %) 0,1000 М раствора бензойной кислоты 0,1000 М раствором NaOH с индикатором фенолфталеином (рТ 9,0). Ответ: 0,02%.

19. Вычислите погрешность титрования (в %) 0,0100 М раствора этиламина 0,0100 М раствором НС1 с индикатором бромтимоло-вым синим (рТ 7,3). Ответ: 0,03%.

20. Можно ли использовать 2-нитрофенол (рТ 4,0) при титровании 0,0200 М NH30,0200 М раствором НС1? Ответ мотивируйте расчетом. Ответ: 111 1%, индикатор использовать нельзя.

21. Какой индикатор: фенолфталеин (рТ 9,0) или метиловый оранжевый (рТ 4,0) можно использовать при титровании 0,0010 М раствора NaOH 0,0010 М раствором НС1? Покажите расчетами индикаторных погрешностей. Ответ: ПТ 2% (фенолфталеин), 20% (метиловый оранжевый), ни один из индикаторов использовать нельзя.

22. Титруют 0,1000 М раствор метабората натрия 0,0500 М раствором HG. Какой индикатор следует использовать: ализариновый красный (рТ 4,5) или фенолфталеин (рТ 9,0)? Ответ моти-

вируйте расчетами. Ответ: ПТ 0,09% (ализариновый красный), индикатор пригоден; ПТ 41,5% (фенолфталеин), индикатор непригоден.

23. Титруют 0,1500 М раствор кислоты HN30,1500 М раствором NaOH. Какой индикатор следует использовать: метиловый красный (рТ 5,0) или о-крезолфталеин (рТ 9,0)? Ответ мотивируйте расчетами. Ответ: ПТ 33,3% (метиловый красный), индикатор непригоден; ПТ 0,013% (о-крезолфталеин), индикатор пригоден.

24. Титруют 0,0100 М раствор гидразина 0,0200 М раствором НС1. Какой индикатор следует выбрать: нейтральный красный (рТ 7,4) или динитрофенол (рТ 4,7)? Ответ мотивируйте расчетами. Ответ: ПТ 21,2% (нейтральный красный), индикатор непригоден; ПТ 0,30% (динитрофенол), индикатор можно использовать.

25. Титруют 0,0500 М раствор фенолята натрия 0,1000 М раствором НС1. Какой индикатор можно использовать: тетраиодфлу-оресцеин (рТ 5,5) или 2-нитрофенол (рТ 6,0)? Ответ мотивируйе расчетами. Ответ: ПТ 9,5 10~3% (тетраиодфлуоресцеин); ПТ 0,01% (2-нитрофенол), оба индикатора пригодны.

26. Титруют 0,1000 М раствор метиламина 0,1000 М раствором НС1. Рассчитайте: а) величину скачка титрования, если относительная погрешность измерения объема составляет +0,1%; б) индикаторную погрешность с метиловым красным (рТ 5,0). Ответ: а) АрН 3,40; б) 0,02%.

27. Титруют 0,1000 М раствор метиламина 0,2000 М раствором НС1. Рассчитайте: а) величину скачка титрования, если относительная погрешность измерения объема составляет ±0,1%; б) индикаторную погрешность с фенолфталеином (рТ 9,0). Ответ: а) АрН 3,53; б) -1,80%.

28. Титруют 0,1000 М раствор муравьиной кислоты 0,1000 М раствором NaOH. Рассчитайте: а) величину скачка титрования при относительной погрешности измерения объема +0,1%; б) индикаторную погрешность с фенолфталеином (рТ 9,0). Ответ: а) АрН 2,96; б) 0,02%.

29. Титруют 0,1000 М раствор молочной кислоты 0,1000 М раствором NaOH. Найдите: а) величину скачка титрования, если относительная погрешность измерения объема составляет +0,1%; б) индикаторную погрешность с бромфеноловым красным (рТ 5,9). Ответ: а) АрН 2,88; б) -0,84%.

Вопросы

1. Какова сущность метода кислотно-основного титрования? Как обнаружить конечную точку титрования в кислотно-основном титровании?

2. Дайте определение химического эквивалента, фактора эквивалентности, молярной массы эквивалента в кислотно-основном титровании.

3. Приведите примеры первичных и вторичных стандартных растворов, используемых в кислотно-основном титровании. Напишите уравнения реакций, укажите факторы эквивалентности.

4. Почему тетраборат натрия считают универсальным стандартным веществом для кислотно-основного титрования? Напишите уравнения реакций и укажите факторы эквивалентности в каждом случае.

5. Почему раствор NaOH не должен содержать карбонат-ион? Перечислите способы приготовления раствора NaOH, не содержа-

' щего карбонат-иона.

6. Какие свойства растворителей следует учитывать при выборе растворителя для титрования кислот и их смесей (оснований и их смесей)?

7. Как используют дифференцирующий эффект растворителя при титровании смеси кислот или оснований?

8. В каких координатах строят кривые титрования в методе кислотно-основного титрования?

9. Какие факторы и каким образом влияют на величину скачка и положение точки эквивалентности на кривых титрования сильных кислот сильными основаниями?

10. Какие факторы и каким образом влияют на величину скачка и положение точки эквивалентности на кривых титрования слабых кислот сильными основаниями?

11. Как меняется вид кривой титрования (величина скачка, положение точки эквивалентности) при изменении: а) концентрации растворов; б) величин констант кислотности или основности; в) температуры?

12. Каковы предельные значения констант кислотности или основности, а также концентраций кислот или оснований, при которых наблюдается скачок титрования?

13. При каком условии возможно раздельное титрование смеси кислот (или многоосновных кислот) по ступеням? Можно ли оттитровать по ступеням щавелевую, серную, винную, угольную, сернистую, этилендиаминтетрауксусную кислоты?

14. Приведите примеры использования разных способов титрования (прямого, обратного, косвенного) в кислотно-основном титровании.

15. Можно ли и каким способом оттитровать борную кислоту раствором сильного основания в водной среде?

16. Можно ли и каким способом оттитровать борную кислоту раствором сильного основания в этиленгликоле?

17. Можно ли и каким способом оттитровать ион аммония раствором сильного основания в водной среде?

18. Можно ли и каким способом оттитровать ион аммония раствором сильного основания в этаноле?

19. Можно ли и каким способом оттитровать глицин, H2NCH2COOHи другие аминокислоты раствором хлорной кислоты в ледяной уксусной кислоте?

20. Можно ли определить содержание НС1 и Н3ВОз в смеси титрованием раствором сильного основания в водной среде? Что произойдет, если к раствору, содержащему Н3ВО3, добавить глицерин или маннит?

21. Можно ли определить содержание НС1 и СН3СООН в смеси титрованием раствором сильного основания в водной среде? Что произойдет, если к раствору, содержащему НС1 и СН3СООН, добавить ацетон?

Окислительно-восстановительное титрование

 

Задачи

Вопросы

 

Задачи

1. На титрование химически чистого оксалата натрия массой 0,1180 г в кислой среде израсходовано 19,55 мл раствора КМпО4. Рассчитайте молярную концентрацию эквивалента (1/5КМпО4) этого раствора. Ответ: 0,09009 М.

2. Азотная кислота плотностью 1,185 г/см3 содержит 30,10% (мае.) HNO3. Рассчитайте молярную концентрацию эквивалента азотной кислоты в реакции восстановления до NO. Ответ: 16,99 М.

3. После обработки навески руды, содержащей 65,50% Fe2O3, получен раствор железа (II), на титрование которого затрачено 14,00 мл 0,1000 М (1/5КМпО4) раствора перманганата калия. Рассчитайте массу навески руды. Ответ: 0,1707 г.

4. Навеску феррохрома растворили и окислили хром до Сг2С>7~. К полученному раствору добавили 25,00 мл 0,1000 М раствора соли Мора, на титрование избытка которой пошло 3,50 мл 0,0500 М (1/5КМпО4) раствора перманганата калия. Найденное содержание хрома составляет 8,06%. Рассчитайте массу исходной навески сплава. Ответ: 0,4999 г.

5. На титрование раствора марганца (II) в слабощелочной среде затрачено 15,10 мл 0,1240 М (1/5КМпО4) раствора перманганата калия. Рассчитайте содержание (мг) марганца (II) в анализируемом растворе. Ответ: 30,86 мг.

6. Рассчитайте массовую долю (%) МпО2 в навеске руды массой 0,3710 г, если на титрование иода, выделившегося при взаимодействии с раствором, содержащем избыток иодида калия и кислоты, пошло 24,41 мл 0,2217 М раствора тиосульфата натрия. Мол. масса (МпО2) 86,94. Ответ: 63,41%.

7. Для определения мочевины к анализируемой пробе добавили 30,00 мл 0,1000 М (1/2 Вг2) раствора брома и 60,00 мл 0,5000 М NaOH. По окончании окисления мочевины

CO(NH2)2 + ЗВг2 + 6ОН ~=СО2 + N2+ 5Н2О + 6Br~

раствор подкислили до рН 2,0 и на титрование избытка брома израсходовали 5,50 мл 0,0500 М (1/2 NaAsO2) раствора арсенита натрия. Рассчитайте содержание (мг) мочевины в пробе. (Мол. масса мочевины 60,06). Ответ: 27,25 мг.

8. К 2,50 мл раствора КС1О3 прибавили 20,00 мл 0,1500 М раствора FeSO4. На титрование избытка FeSO4пошло 5,00 мл 0,1089 М (1/5КМпО4) раствора перманганата калия. Рассчитайте массовую долю (%) КС1О3 (мол. масса 122,55) в растворе (плотность 1,02 г/см3). Ответ: 1,97%.

9. Пробу массой 0,5170 г, содержащую тиоционат бария, растворили в растворе гидрокарбоната натрия и добавили 50,00 мл 0,1070 М (1/212) раствора иода. После завершения реакции

Ba(SCN)2 + 612+8Н2О « BaSO4+2HCN+12HI+ H2SO4

раствор подкислили и избыток иода оттитровали, израсходовав 16,30 мл 0,0965 М раствора тиосульфата натрия. Рассчитайте массовую долю (%) тиоционата бария в пробе. Мол. масса тиоционата бария 253,50. Ответ: 15,43%.

10. К анализируемому кислому раствору Na2Se03 добавили 15,00 мл 0,1000 М (1/5КВгО3) раствора бромата калия. Выделившийся бром удалили кипячением. На титрование остатка бромата калия затратили 5,00 мл 0,0960 М (l/2NaAsO2) раствора арсеыита натрия. Рассчитайте содержание (мг) селена в растворе. Ответ: 40,27 мг.

11. Окисление этилмеркаптана иодом протекает по реакции

2C2H5SH+12=C2H5SSC2H5+2HI

Анализируемую пробу массой 1,6500 г обработали в закрытом сосуде 50,00 мл 0,1190 М (1/212) раствором иода. На титрование избытка иода затратили 16,70 мл 0,1320 М раствора тиосульфата натрия. Рассчитайте массовую долю (%) этилмеркаптана (мол. масса 62,13) в пробе. Ответ: 14,10%.

12. Рассчитайте потенциал в точке эквивалентности, если раствор Н2О2 титруют раствором КМпО4 при рН 1,0. Ответ: 1,19 В.

13. Рассчитайте значения потенциалов при титровании раствора КМпО4 раствором железа (II) при рН 2,0, если добавлено титранта, %: а) 99,0; б) 99,9; в) 100,0; г) 100,1; д) 101,0. Ответ: а) 1,30 В; б) 1,28 В; в) 1,23 В; г) 0,95 В; д) 0,89 В.

14. Вычислите величину скачка титрования раствора железа (III) раствором олова (II) в присутствии 1,0 М НС1 при степени оттит-рованности.-а) 1,000 + 0,001; б) 1,000 + 0,010. Выберите наиболее подходящий индикатор: дифениламин (£{^=0,76 В), фенилантранило-вая кислота (E£,'d=l,08 В), сафранин Т (££'d=0,24 В). Ответ: а) 0,29 В; б) 0,38 В; сафранин Т.

15. Раствор церия (IV) с концентрацией 0,0500 М титруют 0,0500 М раствором железа (II) в среде 1,0 М H2SO4. Потенциал в конечной точке титрования равен 1,30 В. Рассчитайте погрешность титрования и концентрацию церия (IV) в конечной точке титрования. Ответ: ПТ=-0,42%; с=1,05 • 10"4 М.

16. Рассчитайте погрешность титрования раствора железа (II) Раствором К2Сг207 в среде 1,0 М H2SO4с дифениламином в качестве

индикатора (£^'d=0,76 В): а) в отсутствие Н3РО4; б) в присутствии Н3РО4 в условиях существования комплекса FeH2PO4+ (lg/J=3,56) aHlpo4=7,6 10-3. Ответ: а) -4,2%; б) -1,9 1(Г3%.

17. Раствор железа (II) титруют раствором К2Сг207 при рН 1,0 с фенилантраниловой кислотой в качестве индикатора (E^d==1,08 В). Рассчитайте отношение концентраций ионов Fe(III) и Fe(II) в конечной точке титрования. Ответ: 1,74' 105.

18. Рассчитайте минимальную разность потенциалов, при которой будет наблюдаться скачок на симметричной кривой титрования (ni=n2) при погрешности +1%. Ответ: 0,44 В.

19. Вычислите погрешность титрования раствора КМпО4 раствором Fe(II) при рН 0, если потенциал в конечной точке титрования равен 0,91 В. Полученный результат сравните с погрешностью титрования, когда раствор КМпО4 прибавляется к раствору желе-за(И). Ответ: +0,44%; -0,44%.

20. Раствор ванадия (III) с концентрацией 0,1000 М титруют 0,1000 М раствором К2Сг2О7 при рН 1,0. Рассчитайте потенциал, при котором степень оттитрованности раствора равна 1,001. Ответ: 1,17 В.

21. Раствор олова (II) титруют раствором ванадия (V) в присутствии 1,0 М НС1 по реакции

SnCl|- +2VOJ+4Н+ +2СГ=SnCir+2VO2++H2O

Рассчитайте потенциал, при котором погрешность титрования будет больше +1%. Ответ: £>0,90 В.

22. Для определения нитробензола к 70,00 мг пробы прибавили 35,00 мл 0,1000 М раствора TiCl3. После завершения реакции

C6H5NO2 + 6Ti3+ +4H2O=C6H5NH2 + 6TiO2+ +6H +

избыток TiCl3оттитровали при рН 0. При этом израсходовали 10,00 мл 0,0500 М раствора FeCl3- Рассчитайте: а) массовую долю (%) нитробензола (мол. масса 123,00) в пробе; б) погрешность титрования Ti(III). Ответ: а) 87,85%; б) -0,04%.

Вопросы

1. Назовите факторы, влияющие на величину скачка на кривой окислительно-восстановительного титрования.

2. Назовите способы фиксирования конечной точки в окислительно-восстановительном титровании.

3. Выведите уравнение для расчета интервала потенциалов перехода окраски окислительно-восстановительных индикаторов.

4. На одномфисунке изобразите кривые титрования 0,1 М раствора Fe(II) при рН 0 раствором: a) Ce(IV) и б) КМпО4 и укажите положение точек эквивалентности.

5. Назовите первичные стандартные вещества в перманганато-метрии, укажите их факторы эквивалентности и напишите соответ-

fствующие полуреакции.

' б. Назовите первичные стандартные вещества в иодометрии, укажите их факторы эквивалентности и напишите соответствующие полуреакции.

к 7. Напишите реакции, используемые для стандартизации раствора тиосульфата натрия.

8. Назовите причины неустойчивости раствора тиосульфата натрия и напишите уравнения соответствующих реакций.

9. Какие приемы используют для стабилизации раствора тиосульфата натрия?

10. Назовите причину неустойчивости раствора перманганата калия и напишите уравнение соответствующей реакции.

11. Какие приемы используют для стабилизации раствора перманганата калия?

12. Укажите и поясните условия, которые необходимо соблюдать при титровании оксалата натрия раствором перманганата калия?

13. Назовите окислители и восстановители, используемые для предварительного окисления и восстановления определяемых веществ.

14. Назовите компоненты «защитной смеси» Рейнгарда — Циммермана и объясните действие каждого из них при перманганатоме-трическом определении Fe(II) в присутствии хлорид-ионов.

15. Почему бихроматометрическое определение железа(П) целесообразно проводить в присутствии фосфорной кислоты?

16. Укажите и поясните условия иодометрического определения Cu(II).

17. Укажите и поясните условия иодометрического определения арсенат- и арсенит-ионов.

18. Напишите реакции, протекающие до и после точки эквивалентности, при титровании раствора восстановителя броматом калия.

19. На чем основан способ фиксирования конечной точки титрования в броматометрии?

20. Приведите примеры практического применения броматомет-рического титрования.

Комплексонометрическое титрование

 

Задачи

Вопросы

 

Задачи

1. Постройте кривую титрования 50,00 мл 0,0150 М раствора Fe(III) 0,0300 М раствором ЭДТА в буферном растворе при рН 7,00. Рассчитайте pFeдо и после добавления 10,00; 20,00; 25,00; 26,00; 30,00 мл титранта.

2. Постройте кривую титрования 25,00 мл 0,0400 М раствора Со(П) 0,0500 М раствором ЭДТА при рН 9,00, создаваемом аммиачным буферным раствором. Считая, что концентрация аммиака постоянна и равна 0,0400 М, рассчитайте рСо до и после добавления 5,00; 10,00; 20,00; 25,00; 35,00 мл титранта.

3. Рассчитайте условные константы устойчивости комплексов Меди (II) и алюминия (III) с ЭДТА при рН 8,00 в присутствии лиганда — ацетилацетона. Концентрации меди и алюминия равны. Можно ли в этих условиях титровать медь (II) раствором ЭДТА

в присутствии алюминия (III)? Изобразите кривые титрования на одном рисунке. (0^=3-10~13; aCll=310~9). Ответ: lg/?Aiy=l,3; lgj8buY=8,O.

4. Возможно ли (и, если возможно, то в какой области рН) комплексонометрическое титрование алюминия по методу замещения с использованием комплексоната магния и индикатора эриохрома черного?

5. Возможно ли определение никеля в присутствии кальция (и наоборот) титрованием ЭДТА при рН 5,00? Нарисуйте кривые титрования.

6. Можно ли титровать Cd(II) раствором ЭДТА при рН 6,00 в растворе, содержащем 0,0100 М Cdl|~ и 0,1000 М свободного I? Ответ: #иу=2,60 ■ 109.

7. Титруют 0,0100 М раствор цинка 0,0100 М раствором ЭДТА при рН 6,00. Рассчитайте /J^dпри рН 6,00, если в точке эквивалентности [Znlnd]=[lnd]. Ответ: 1,20 ■ 107.

8. Титруют 0,1000 М раствор Cd(NO3)2 в 0,5000 М NH30,1000 М раствором ЭДТА. Рассчитайте условную константу устойчивости комплекса с подходящим индикатором, если известно, что изменение окраски раствора становится заметным при соотношении концентраций комплекса металл-индикатор и несвязанного индикатора 10:1. Ответ: 7Д0 106.

9. Титруют 0,0100 М раствор кальция (II) 0,0100 М раствором ЭДТА при рН 10,00 (/?bav=3,70-1010). Рассчитайте /^„а при рН 10,00, если в точке эквивалентности Calndи Indприсутствуют в равных концентрациях. Ответ: 1,80 • 10б.

10. Рассчитайте соотношение [Mglnd]/[lnd] в точке эквивалентности при титровании 0,0100 М раствора магния 0,0100 М раствором ЭДТА при рН 9,00 (lg^Mgind=4,70). Ответ: 0,72.

11. Титруют 0,0200 М раствор металла М 0,0200 М раствором ЭДТА при рН 5,00 в присутствии лиганда L, образующего комплекс ML. Рассчитайте рМ в точке эквивалентности (/?му=2,86-1020, 0ш.=1,ОО-1О5, cL=0,1000 M). Ответ: рМ=10,00.

12. На титрование 50,00 мл жесткой воды в аммиачном буферном растворе в присутствии индикатора арсеназо Iизрасходовано 13,00 мл 0,0100 М ЭДТА. На титрование такой же аликвоты после добавления избытка NaOH в присутствии индикатора калыдеина израсходовано 10,00 мл 0,0100 М раствора ЭДТА. Определите: а) молярные концентрации кальция и магния в этой воде; б) общую жесткость воды, выразив в мг/л СаСО3. Мол. масса (СаСО3) 100,19. Ответ: а) са,=2,00-10~3 М; cMg=l,00' 10~3 М; б) 300,3 мг/л.

13. К подкисленному раствору, полученному растворением навески образца массой 0,5051 г, содержащего основной карбонат висмута, добавили избыток 0,0500 М раствора ЭДТА, равный

20,00 мл. После доведения рН до 9,30 избыток ЭДТА оттитровали 0,0500 М сульфатом цинка в присутствии эриохрома черного Т. Рассчитайте массовую долю висмута (%), если на титрование ЭДТА израсходовано 9,20 мл сульфата цинка. Мол. масса (Bi) 208,98. Ответ: 22,34%.

14. Ионы серебра, содержавшиеся в 25,00 мл пробы, связали в цианидный комплекс, добавив избыток раствора Ni(CN)4~- На титрование выделившихся ионов никеля израсходовали 43,70 мл 0,0240 М раствора ЭДТА. Напишите уравнения реакций и рассчитайте концентрацию (г/л) серебра в растворе пробы. Мол. масса (Ag) 107,86. Ответ: 9,05 г/л.

15. К раствору, полученному после растворения навески анализируемой пробы массой 0,1500 г, содержавшей галлий (III), добавили буферный раствор с рН 10,00 и избыток MgY2~. На титрование выделившегося Mg(II) с эриохромом черным Т израсходовали 5,91 мл 0,0701 М раствора ЭДТА. Рассчитайте массовую долю (%) галлия в навеске. Назовите способ титрования и напишите уравнение реакции. Мол. масса (Ga) 69,72. Ответ: 19,25%.

16. При определении железа в пробе сточной воды объемом 200,0 мл его окислили до Fe(III), осадили аммиаком, отделили осадок от раствора и после растворения осадка в соляной кислоте оттитровали железо, израсходовав 5,14 мл 0,0050 М раствора ЭДТА. Рассчитайте общую концентрацию железа в воде. Ответ: 7,20 мг/л.

17. Сульфат, содержащийся в 1,515 г пробы, осадили методом гомогенного осаждения, добавив избыток раствора Ва ЭДТА и медленно подкислив для осаждения ионов бария. По окончании осаждения к раствору добавили буферный раствор с рН 10,00 и разбавили его до 250,0 мл. На титрование 25,00 мл прозрачного раствора потребовалось 28,70 мл стандартного 0,0154 М раствора Mg(II). Рассчитайте массовую долю (%) Na2SO410H2Oв пробе. Мол. масса (Na) 22,99; (S) 32,06; (О) 15,99. Ответ: 3,90%.

18. К 10,00 мл раствора, содержащего пиридин, добавили спиртовой раствор CdCl2. Выпавший осадок Cd(CsHsN)2Cl2отфильтровали, растворили и оттитровали 15,25 мл 0,01 М раствора ЭДТА с эриохромом черным Т в аммиачном буферном растворе. Рассчитайте концентрацию (г/л) пиридина в исходном растворе. Мол. масса пиридина 79,00. Ответ: 2,41 г/л.

19. При анализе пробы производственной сточной воды объемом 100,0 мл на содержание сульфат-ионов их осадили раствором хлорида бария. Осадок сульфата бария отфильтровали, промыли и растворили в 30,00 мл 0,0250 М раствора ЭДТА. Избыток ЭДТА оттитровали, израсходовав 15,00 мл 0,0250 М раствора хлорида магния. Рассчитайте концентрацию сульфат-ионов (мг/л) в образце. Ответ: 360,4 мг/л.

20. Мочу пациента, собранную в течение суток, разбавили до 2,00 л. После доведения рН полученного раствора до 10,00 оттитровали его аликвоту объемом 10,00 мл 26,80 мл 0,0035 М раствора ЭДТА. Из второй аликвоты раствора объемом также 10,00 мл выделили кальций в виде СаС2О4, растворили осадок в кислоте и оттитровали, израсходовав 11,60 мл раствора ЭДТА. Определите, соответствует ли найденное количество (мг) магния и кальция нормальному содержанию этих элементов в моче здоровых людей — 15 — 300 и 50 — 400 мг, соответственно. Ответ: 322 мг Са; 257 мг Mg.

21. Раствор, полученный из навески феррита состава Fe2O3-BaOмассой 0,3822 г, пропустили через ионообменную колонку для отделения железа. Полученный раствор нейтрализовали до рН 10,00 добавили к нему 25,00 мл 0,0250 М раствора ЭДТА, избыток которого затем оттитровали 20,92 мл 0,0200 М раствора MgCl2 с индикатором эриохромом черным Т. Рассчитайте массовые доли (%) оксидов в феррите. Мол. масса: (Fe) 55,85; (Ва) 137,34; (О) 15,99. Ответ: 8,30% ВаО; 91,70% Fe2O3.

22. Пробу массой 3,65 г, содержащую бромат и бромид, растворили в 250,0 мл воды. К аликвоте полученного подкисленного раствора объемом 25,00 мл добавили нитрат серебра; осадок бромида серебра отфильтровали, промыли и растворили в аммиачном растворе K2Ni(CN)4. Выделившиеся при растворении ионы никеля оттитровали, затратив 26,70 мл 0,0208 М раствора ЭДТА. В другой аликвоте исходного раствора объемом 10,00 мл бромат восстановили до бромида мышьяком(Ш); добавили нитрат серебра и на титрование ионов никеля, выделившихся в результате реакции AgBr с K2Ni(CN)4 израсходовали 21,90 мл 0,0208 М раствора ЭДТА. Рассчитайте массовые доли (%) бромида и бромата натрия в анализируемой пробе. Ответ: 31,40% NaBr; 48,30% NaBrO3.

Вопросы

1. Каким критериям должны отвечать титранты в комплексоме-трии?

2. Каковы преимущества полидентатных лигандов по сравнению с монодентатными?

3. В чем сущность метода комплексонометрии?

4. Объясните принцип действия и выбора металлоиндикатора в комплексонометрическом титровании.

5. Какие процессы и почему следует учитывать при выборе рН в комплексонометрическом титровании?

6. Какие факторы влияют на величину скачка на кривой комплексонометрического титрования? Ответ поясните графически. Выведите формулу для расчета рМ в точке эквивалентности.

7. Как зависят результаты комплексонометрического титрования от состава и рН буферного раствора?

8. Назовите два способа повышения селективности комплексонометрического титрования, приведите примеры.

9. Изобразите на одном рисунке кривые титрования 0,1000 М раствора железа(И) и 0,1000 М раствора ртути(11) 0,1000 М раствором ЭДТА при одинаковом значении рН, если /?peY'-=2,00 ■ 1014, а /?нву*-=6,00 ■ 1021. Ответ обоснуйте.

10. Изобразите на одном рисунке кривые титрования 0,1000 М раствора цинка 0,1000 М раствором ЭДТА в аммиачном буферном растворе при рН 8,00 и 10,00. Ответ обоснуйте.

11. Напишите выражения для условных констант устойчивости комплексонатов цинка и кальция в 0,1000 М растворе аммиака.

12. В каких случаях используют обратное комплексонометрическое титрование? Приведите примеры.

13. В чем суть косвенного комплексонометрического титрования? Приведите пример.,

14. Объясните сущность обратного и вытеснительного комплексонометрического титрования. В каких случаях используют эти методы?

15. Предложите способ и укажите условия комплексонометрического определения сульфат-иона. К какому виду комплексонометрического титрования он относится?

16. Как, используя условные константы устойчивости комплексонатов металлов, определить оптимальные значения рН титрования 0,0100 М раствором ЭДТА 0,0100 М растворов хлоридов кальция, магния, бария?

17. Как, используя условные константы устойчивости комплексонатов металлов, определить оптимальную концентрацию компонента буферного раствора — аммиака — при титровании 0,0100 М раствором ЭДТА 0,0100 М растворов хлорида цинка при рН 9,00, хлорида никеля при рН 11,00?

18. Как проводят комплексонометрическое определение кальция и магния при совместном присутствии?

19. В каких условиях (при каком значении рН и составе буферного раствора) следует проводить вытеснительное титрование раствором ЭДТА бария(П) в присутствии комплексоната магния?

20. В каких условиях (при каком значении рН и составе буферного раствора) возможно обратное комплексонометрическое титрование Мп(П) с использованием стандартного раствора Zn(II)?

Осадительное титрование

 

Задачи

Вопросы

 

Задачи

1. Рассчитайте массовые доли (%) NaCl и КС1 в образце, если после растворения навески массой 0,1526 г на титрование полученного раствора израсходовано 25,00 мл 0,1000 М раствора AgNO3. Ответ: NaCl — 90,91%; КС1 — 9,09%.

2. Рассчитайте массовую долю (%) KBr в образце. Навеску технического KBr массой 1,2550 г растворили в мерной колбе вместимостью 250,0 мл; к 15,00 мл этого раствора добавили 25,00 мл 0,0500 М (l/2Hg2(NO3)2) раствора нитрата ртути(1). Избыток Hg2(NO3)2 оттитровали 0,0500 М раствором NaCl, израсходовав 15,00 мл. Ответ: 79,02%.

3. Рассчитайте массовую долю (%) брома в соединении. Навеску образца массой 0,7589 г обработали этанольным раствором КОН и провели омыление, затем раствор подкислили и разбавили до 250 мл. Полученный раствор объемом 10,00 мл оттитровали 0,0550 М (l/2Hg2(NO3)2) раствором нитрата ртути(1), израсходовав 6,80 мл. На титрование индикатора Fe(SCN)i3~II)в контрольном опыте израсходовано 0,55 мл раствора Hg2(NO3)2. Ответ: 95,39%.

4. Какой объем рассола, содержащего 55 г/л NaCl, следует взять Для приготовления 250 мл раствора, чтобы на титрование 20,00 мл его было затрачено 15,00 мл 0,1000 М раствора AgNO3. Ответ: 19,92 мл.

5. Какое вещество (NaCl или КС1) было взято для анализа, если на титрование 0,2542 г его было израсходовано 30,86 мл 0,1105 М раствора AgNO3? Ответ: КС1.

6. Кормовой концентрат массой 2,7250 г, содержащий фтор, разложили и приготовили раствор объемом 100 мл. К 20,00 мл этого раствора добавили этанол, индикатор морин и оттитровали фторид-ионы 9,85 мл 0,0020 М раствора KA1(SO4)2 по реакции

6NaF + NaCl+KAl(SO4)2^NajAlF6 + КС1 + 2Na2SO4

Вычислите массовую долю (%) фтора в концентрате. Ответ. 0,40%.

7. Рассчитайте массу навески ВаС12, содержащуюся в 200 мл раствора, если после прибавления к 20,00 мл этого раствора 35,00 мл 0,1105 М раствора AgNO3на обратное титрование избытка AgNO3израсходовано 20,50 мл 0,1015 М раствора NH4SCN. Ответ: 3,7206 г.

8. Рассчитайте массу навески сплава, содержащего 40% серебра, если после растворения сплава добавили 25,25 мл 0,1575 М раствора NH4SCNи избыток NH4SCNоттитровали 0,1000 М раствором AgNO3, израсходовав 20,00 мл. Ответ: 0,5331 г.

9. Рассчитайте массовую долю серебра (%) в сплаве, если после растворения навески массой 0,3178 г на титрование этого раствора затратили 24,50 мл 0,1000 М раствора KSCN. Ответ: 83,16%.

10. Из колбы вместимостью 200 мл отобрали 15,00 мл раствора КС1, на титрование которого пошло 24,00 мл 0,1000 М раствора AgNO3. Определите массу навески КС1, взятой для приготовления исходного раствора. Ответ: 2,3855 г.

11. Навеску сплава массой 0,2500 г с массовой долей серебра 70% растворили; на титрование полученного раствора израсходовали 16,50 мл раствора NH4SCN. Вычислите молярную концентрацию раствора титранта. Ответ: 0,0983 М.

12. Рассчитайте массу навески NaCl для приготовления 250 мл раствора при условии, что на титрование 15,00 мл этого раствора затратили 12,50 мл 0,1000 М раствора AgNO3. Ответ: 1,2177 г.

13. Сколько граммов NaCl содержится в 100 мл раствора, на титрование 15,00 мл которого израсходовали 18,50 мл 0,0500 М (l/2Hg2(NO3)2) раствора нитрата ртути(1)? Ответ: 0,3604 г.

14. Рассчитайте массовую долю хлора (%) в образце галенита, если для полного осаждения хлорид-ионов из навески массой 0,8715 г NaCl затратили 14,75 мл 1,0000 М раствора AgNO3. Ответ: 60,00%.

15. Определите массовую долю серебра (%) в сплаве при условии, что после растворения навески сплава массой 0,4000 г объем раствора довели до 100 мл. На титрование 15,00 мл полученного раствора пошло 10,15 мл 0,0500 М раствора KSCN. Ответ: 91,24%.

16. Какую массу навески бромида калия следует взять для приготовления 250 мл раствора, на титрование 20,00 мл которого было израсходовано 17,50 мл 0,0500 М раствора AgNO3? Ответ: 1,3027.

117. Рассчитайте массовую долю (%) хлора в хлорацетофеноне 1СбН5СОСН2С1, если к его навеске массой 0,3134 г после разложения ■добавили 25,00 мл 0,1000 М раствора AgNO3, на титрование избытка которого израсходовали 10,55 мл 0,0500 М раствора KSCN. Мол. масса (С6Н5СОСН2С1) 154,60. Ответ: 22,31%.

18. Определите концентрацию (г/л) метилхлорида (СН3С1) в воз-|духе, пробу которого объемом 1,500 л поглотили этанолом. В полу-Гченном растворе после разложения осадили выделившиеся хлорид-вионы с помощью 15,00 мл, 0,0500 М раствора AgNO3и на титрова-1ние избытка его израсходовали 13,50 мл 0,0500 М раствора KSCN. ГМол. масса (СН3С1) 50,49. Ответ: 0,002523 г/л.

19. Вычислите массовую долю (%) йодоформа (СН13) в пробе, |навеску которой массой 0,6181 г растворили в этаноле, добавили 125,00 мл 0,1050 М раствора нитрата серебра и HNO3(конц). Избы-|ток AgNO3оттитровали 11,25 мл 0,0025 М раствора KSCN. Ответ: [95,55%.

20. Навеску хлороформа СНС13 и массой 0,9364 г после разложе-' ния перевели в мерную колбу вместимостью 100 мл. К 15,00 мл {полученного раствора добавили 30,00 мл 0,0100 М раствора AgNO3 [на титрование избытка которого затратили 18,50 мл 0,0100 М рас-[твора KSCN. Определите массовую долю (%) хлороформа в пробе. [Мол. масса (СНС13) 119,37. Ответ: 97,75%.

21. Рассчитайте рС1 и pAgпри титровании хлорида калия нитра-?том серебра, если к 20,00 мл 0,0500 М раствора КС1 добавлен

0,0500 М раствор AgNO3в объеме: 1) 19,00 мл; 2) 20,00 мл; И) 21,00 мл. Ответ: 1) рС1=2,89, pAg=7,06; 2) pCl=pAg=4,98; 3) pCl=2,91, pAg=7,04.

Вопросы

1. Какие требования предъявляют к реакциям осаждения в титриметрическом анализе?

2. Приведите примеры методов определения, основанных на реакциях осаждения.

3. Назовите наиболее широко применяющиеся методы осадительного титрования.

4. Укажите малорастворимые соединения, образование которых лежит в основе осадительного титрования: СаСО3, AgCl, Fe2O3x* *Н2О, Hg2Cl2, CaSO4, AgSCN, РЬС12, AgBr, Hg2(SCN)2, A12O3* x*H2O.

5. В каких координатах целесообразно строить кривые осадительного титрования?

6. От каких факторов зависит величина скачка на кривой осадительного титрования?

7. Как влияют на величину скачка титрования произведение растворимости соединения, концентрация и ионная сила растворов, температура?

8. В каком случае скачок титрования будет наибольшим и в каком— наименьшим, если раствором Hg2(NO3)2 (/in=1/2) титруют растворы: а) 0,01 М KJ; 0,1 М KI; 1,0 М KI; б) 0,1 М растворы КС1, KBr и KI.

9. Укажите последовательность выпадения осадков при аргентометрическом титровании смеси, содержащей ионы С1~, Вг~ иГ в эквимолярных концентрациях. Как будет выглядеть кривая титрования такого раствора?

2. Сформулируйте необходимое условие раздельного титрования ионов А! и А2, образующих с титрантом малорастворимые соединения.

11. Перечислите способы обнаружения конечной точки титрования по методу осаждения.

12. Назовите методы осадительного титрования, в которых для обнаружения конечной точки титрования используются реакции образования: 1) окрашенного осадка; 2) окрашенного комплексного соединения; 3) окрашенного адсорбционного соединения с осадком.

13. Какие типы индикаторов применяются в титровании по методу осаждения?

14. Какой способ основан на безындикаторном обнаружении конечной точки аргентометрического титрования хлоридов?

15. На чем основан метод Гей-Люссака? Какие ионы он позволяет определять?

16. В чем сущность осадительного титрования по методу Мора; для определения каких ионов он применим?

17. Какой метод аргентометрического титрования целесообразно использовать для определения С1~ и Вг~-ионов?

18. Охарактеризуйте метод Фольгарда. Какие ионы могут быть определены с помощью этого метода?

19. С помощью какого индикатора фиксируют конечную точку титрования в методе Фаянса? Отметьте особенности и область практического применения этого метода.

20. Сформулируйте необходимое условие применения адсорбционных индикаторов. Приведите примеры их использования.

21. Как осуществляют тиоцианатометрическое определение ионов Ag+и Cl" (Вг~)? Приведите соответствующие уравнения и расчетные формулы.

22. При определении какого галогенид-иона (С1~ или Вг~) в рав-; вых концентрациях погрешность тиоцианатометрического титрова-1 ния будет ниже?

23. В чем сущность меркурометрического определения хлоридов и бромидов; какие при этом используются индикаторы?

24. Приведите условия приготовления, хранения и стандартизации раствора Hg2(NO3)2.

25. Какие ионы позволяет определять метод меркурометрического титрования?

26. Отметьте преимущества и недостатки аргентометрического титрования по сравнению с меркурометрическим.

27. Каковы причины возникновения индикаторных погрешностей при осадительном титровании по методу: 1) Мора; 2) Фольгарда; 3) Фаянса.

Инструкция по технике безопасности в лаборатории кафедры аналитической химии (при выполнении студенческого практикума)

При выполнении практикума по аналитической химии студенты приобретают основные навыки в области химического эксперимента и с самого начала работы в лаборатории аналитической химии должны усвоить правила техники безопасности при работе в лаборатории.

I. Общие правила работы в лаборатории

1. Перед началом работы в лаборатории необходимо внимательно ознакомиться с темой работы, уяснить цель работы, составить план её выполнения и лишь после этого приступить к анализу.

2. В химической лаборатории необходимо работать в халате. Верхнюю одежду следует оставлять в гардеробе или размещать в специально предназначенных для этого шкафах в лаборатории.

3. В лаборатории запрещается громко разговаривать, принимать пищу, курить, включать и выключать рубильники и трогать приборы не относящиеся к данной работе.

4. Рабочее место следует содержать в чистоте, не загромождая его предметами, не относящимися к данной работе. Реактивы, пролитые или рассыпанные на столе или на полу, необходимо тотчас убрать и нейтрализовать.

5. Методические пособия, рабочие тетради и лабораторные журналы, предназначенные для выполнения работы, следует оберегать от попадания на них воды, растворов кислот, щелочей и других химических реактивов. Лишние книги, журналы и тетради не должны находиться на рабочем столе.

6. Реактивы, предназначенные для общего пользования, нельзя уносить на своё рабочее место. Чтобы не спутать пипетки, служащие для взятия реактивов, и пробки от склянок, после взятия требуемого количества реактива их следует немедленно возвращать на место. Прежде чем отойти от горки с реактивами, убедитесь, что использованный реактив поставлен на своё место. Сухие реактивы берут чистым шпателем или специальной ложечкой.

7. Если реактив взят в избытке и полностью не израсходован категорически воспрещается выливать его в склянку с реактивом.

8. Реактивы, дистиллированную воду, газ и электричество следует расходовать экономно.

9. По окончании работы необходимо тщательно убрать рабочее место, выключить электронагревательные и другие электрические приборы, закрыть воду и газ, закрыть окна и форточки, выключить вытяжную вентиляцию и освещение в лаборатории.

10. Категорически запрещается проводить опыты, не относящиеся к данной работе, без ведома преподавателя.

II. Техника безопасности и меры предосторожности

1. При работе с химическими реактивами (особенно с растворами кислот и щелочей) необходимо соблюдать осторожность и аккуратность. Добавлять в пробирку с реакционной смесью именно те реактивы и в таких количествах, которые указаны в методических указаниях к выполнению лабораторной работы.

2. Не толпиться возле горок и поддонов с химическими реактивами, не мешать друг другу выполнять реакции и пользоваться реактивами.

3. Отработанные химические реактивы следует сливать в специальную емкость для слива реактивов, находящуюся в лаборатории. Запрещается выливать продукты реакции и сами реактивы в канализацию.

4. После использования реактивов, содержащих серебро, их следует выливать в специальную банку для серебряных остатков.

5. При разбавлении концентрированных растворов кислот (особенно серной) и щелочей следует небольшими порциями вливать реагент в воду, а не наоборот, тщательно перемешивая раствор. Во избежание попадания паров и брызг кислот и щелочей в глаза, приготовление растворов следует проводить в предохранительных очках.

6. Следует помнить, что многие химические реактивы ядовиты и могут вызвать отравление. Поэтому следует избегать попадания реактивов на открытые участки кожи и по окончании работы тщательно вымыть руки.

7. Все опыты, связанные с применением или образованием газообразных ядовитых веществ, а также паров вредных и дурнопахнущих соединений, разрешается проводить только в вытяжном шкафу (под тягой). В случае остановки работы вытяжной вентиляции опыты в вытяжных шкафах должны быть немедленно прекращены.

8. Нагревание растворов в пробирке следует проводить на водяной бане. При этом необходимо постоянно поддерживать достаточное количество воды в резервуаре бани во избежание пожаро- и взрывоопасной ситуации.

9. При нагревании растворов следует пользоваться держателями и следить за тем, чтобы отверстие пробирки не было обращено в сторону самого работающего или соседа по рабочему столу, что особенно важно соблюдать при нагревании концентрированных растворов кислот и щелочей.

10. Не следует наклоняться над сосудом, в котором происходит нагревание или кипячение жидкости, во избежание попадания брызг в лицо и глаза. При необходимости определить запах паров или выделяющегося газа не вдыхать их непосредственно из рабочего сосуда, а легким движением руки направить газы к себе и осторожно вдохнуть.

11. При отделении осадка от раствора с помощью центрифуги перед работой необходимо ознакомиться с техническим описанием и инструкцией по эксплуатации центрифуги и соблюдать следующие правила:

- снять крышку с центрифуги и поместить в пронумерованные противолежащие гнезда уравновешенные пробирки с разделяемой смесью и водой;

ВНИМАНИЕ!!! При работе на центрифуге следует использовать только специальные центрифужные (конические) пробирки

- закрыть центрифугу крышкой, установить необходимую скорость центрифугирования и включить центрифугу переключателем «Сеть»;

- после окончания центрифугирования выключить центрифугу, дождаться её полной остановки и лишь после этого открыть крышку;

ВНИМАНИЕ!!! Запрещается включать центрифугу с открытой крышкой и останавливать центрифугу рукой или каким-либо предметом

- вынуть пробирки с отделенными осадками из центрифуги.

12. Центрифуга должна быть установлена на горизонтальной плоскости, надёжно закреплена и заземлена. В случае ненормальной работы центрифуги (удары, вибрация, посторонний шум и т.д.) её необходимо остановить и сообщить преподавателю или лаборанту. Запрещается работать на неисправной центрифуге.

13. Работу с малыми количествами горючих и легковоспламеняющихся веществ (спирты, углеводороды, эфиры, кетоны и т.д.) следует проводить только вдали от огня и электронагревательных приборов (плиток, муфелей, сушильных шкафов).

14.Запрещается проводить опыты со всевозможными взрыво- и огнеопасными смесями.

15. После окончания работы следует убрать с рабочего места в специальный металлический ящик или шкаф остатки легковоспламеняющихся и горючих жидкостей.

16. В лаборатории запрещается:

- загромождать пути эвакуации (проходы, выходы), а также подступы к средствам пожаротушения и электрооборудованию;

- использовать средства пожаротушения не по назначению;

- курить, бросать в мусорные корзины спички, окурки и прочие отходы, пропитанные легковоспламеняющимися и горючими жидкостями.

17. При возникновении пожара или при загорании немедленно вызвать пожарную охрану по телефону «01», организовать встречу и приступить к тушению пожара имеющимися средствами пожаротушения.

18. При воспламенении одежды необходимо загасить огонь на горящем (не бегать!!!), набросив на него асбестовое одеяло или другие подручные средства – пальто, халат, шерстяное одеяло и др. Погасив огонь приступить к оказанию первой помощи.

III. Меры оказания первой помощи

При работе в химической лаборатории наиболее вероятными случаями являются повреждения, связанные с неосторожным обращением с химическими реактивами, огнем и электронагревательными приборами, стеклянной посудой, авариями лабораторного оборудования (например, химические и термические ожоги, отравления, порезы стеклом).

1. При ожогах химическими веществами, особенно кислотами и щелочами, пораженный участок кожи быстро промывают большим количеством воды, а затем на обожженное место накладывают примочку:

- при ожогах кислотой из 2% раствора питьевой соды;

- при ожогах щелочами из 2% раствора уксусной кислоты.

При сильных ожогах после оказания первой помощи следует обратиться к врачу.

2. При попадании брызг или паров кислоты или щелочи в глаза их следует немедленно промыть большим количеством воды, а затем разбавленными растворами (2-3%) питьевой соды или уксусной кислоты. Все остальные мероприятия проводит только врач-офтальмолог.

3. При термических ожогах обожжённое место присыпают двууглекислым натрием (питьевая сода), крахмалом или тальком, либо прикладывают примочки из 96% этилового спирта, 2% свежеприготовленного раствора питьевой соды или 2% раствора перманганата калия. Затем смазывают пораженное место мазью от ожогов. При тяжелых ожогах пострадавшего следует немедленно отправить в медпункт.

4. При отравлении парами вредных и ядовитых веществ вывести пострадавшего на чистый воздух, при необходимости сделать искусственное дыхание, дать противоядие (молоко), вызвать врача или отправить в медпункт.

5. При отравлении через пищевод дать пострадавшему большое количество 2% раствора перманганата калия, вызвать рвоту, дать противоядие (молоко), вызвать врача или отправить в медпункт.

6. При порезах рук или лица стеклом необходимо удалить из раны мелкие осколки, затем промыть рану 3% раствором перекиси водорода или 96% этиловым спиртом, и, смазав настойкой йода, при необходимости забинтовать.

зав. кафедрой аналитической химии, доцент Г.М.Алексеева

Кислотно-основное титрование: методические указания

Скачать (смотреть) *.pdf файл "Кислотно-основное титрование"

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ЗДРАВООХРАНЕНИЮ

И СОЦИАЛЬНОМУ РАЗВИТИЮ


ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ 


Санкт-Петербургская государственная


химико-фармацевтическая академия

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КИСЛОТНО-ОСНОВНОЕ
ТИТРОВАНИЕ

Методические указания

 

 

 

 


 


 


 


 

 

 

 


 

 

 

 

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2008


УДК 541.061

        К44

 

 

Рецензенты

проф., доктор хим. наук, зав. кафедрой инженерной защиты окружающей среды СПбТИ (ТУ) Г.К. Ивахнюк,

кандидат хим. наук, доцент кафедры фармацевтической химии СПХФА Н.И. Котова

 

 

К44            Кислотно-основное титрование : методические указания

Составитель  доц.,  канд.  хим.  наук  Л. Б. Сельдерханова.— СПб. : Изд-во СПХФА, 2008.— 63 с. (2-е изд., переработанное)

 

ISBN 5-8085-0107-7

 


В методических указаниях рассмотрены теоретические основы метода кислотно-основного титрования. Приведены расчеты рН растворов в реакциях кислотно-основного взаимодействия, даны примеры расчета и построения кривых титрования, выбора индикатора и индикаторных ошибок титрования.


Описаны методики выполнения лабораторных, правила и порядок работы в лаборатории количественного анализа.


Методические указания предназначены для студентов СПХФА.


Утверждены методической комиссией факультета промышленной технологии лекарств.

 

 

 

 

 

 

 


 

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Метод кислотно-основного титрования широко используется в анализе лекарственных веществ и полупродуктов при их производстве.

В настоящем втором издании методических указаний изменены структура и содержание теоретического и практического разделов. В первый раздел включены расчеты индикаторных ошибок титрования. Во втором разделе заострено внимание студентов на вопросе точности вычислений, что поможет студентам разобраться в особенностях вычислений в количественном анализе.

Кислотно-основное титрование — это титриметрический метод анализа, основанный на взаимодействии кислот и оснований.

В качестве титрантов могут применяться сильные кислоты (ацидиметрия) или сильные основания (алкалиметрия). Прямым титрованием определяют концентрацию кислот или оснований или содержание элементов, входящих в их состав. Обратным титрованием или косвенными методами находят содержание некоторых солей (например, солей аммония или кальция). Применяя специальные приемы, титруют смеси кислот, смеси кислот с их солями, смеси солей и т. д.

В анализе лекарственных веществ и их смесей методы кислотно-основного титрования применяют для количественных определений как неорганических, так и органических фармацевтических препаратов. Например, ацидеметрически определяют натрия гидрокарбонат, натрия тетраборат, аммония хлорид, уротропин, большинство алкалоидов; алкалиметрически определяют ацетилсалициловую кислоту, фенацетин, сульфаниламиды, барбитураты  и др.

 


 

 

 

1. МЕТОД  КИСЛОТНО-ОСНОВНОГО  ТИТРОВАНИЯ

 

1.1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТОДА

 

Метод основан на реакциях кислотно-основного взаимодействия, сопровождающихся переносом протона:

 

                  НА      +      В

             кислота         основание

 

    НВ+        +       А- .

сопряженная    сопряженное

    кислота        основание

 

В общем виде метод может быть представлен уравнением нейтрализации:

Н+ + ОН- Н2О.

 

В зависимости от титранта (рабочего раствора) различают ацидиметрическое и алкалиметрическое титрование.


В ацидиметрии рабочим раствором являются растворы сильных кислот (обычно Н2SO4, НСl, HClO4). Определяемые вещества — сильные и слабые основания, соли слабых кислот, растворы которых, вследствие гидролиза, имеют щелочную реакцию. Рабочие растворы сильных кислот готовят из выпускаемых в промышленности концентрированных растворов. Точную концентрацию устанавливают по стандартным веществам: Na2B4O7 · 10H2O — тетраборат натрия (бура), Na2CO3 — карбонат натрия. 


В алкалиметрии титрант — раствор сильного основания (обычно NaOH, КОН). Определяемые вещества — сильные и слабые кислоты, соли слабых оснований, растворы которых, вследствие гидролиза, имеют кислую реакцию.

Рабочие растворы сильных оснований готовят по приближенной навеске. Точную концентрацию устанавливают по стандартным веществам: H2C2O4 · 2H2O — щавелевая кислота; Н2С4Н4О4 — янтарная кислота; КНС8Н4О4 — гидрофталат калия.

При титровании постепенно меняется концентрация ионов водорода Н+, т. е. pН раствора. В процессе титрования наступает такой момент, когда количества реагирующих веществ в растворе будут
эквивалентны друг другу. В этот момент заканчивают титрование
и измеряют затраченный объем рабочего раствора.

Для определения конца титрования используют кислотно-основные индикаторы (обычно метиловый оранжевый, метиловый красный, фенолфталеин).

Возможность применения кислотно-основного титрования
и выбор индикатора определяют по кривым титрования, т. е. по зависимости
pН раствора от объема добавленного титранта или
от степени оттитрованности определяемого вещества. Значения
pН титруемого раствора рассчитывают по формулам для расчета pH
в растворах сильных и слабых кислот и оснований, буферных растворах, растворах гидролизующихся солей.

 

1.2. РАСЧЕТ рН РАСТВОРОВ

 

 

1.2.1. Расчет рН растворов сильных кислот и оснований

 

В водном растворе сильной кислоты или сильного основания проходят одновременно два процесса: полная диссоциация кислоты (НА) или основания (ВОН) и частичная диссоциация воды:


ВОН ® В+ + OH,

НА ® Н+ +А,

Н2О  Н+ + ОН.

 

Концентрация ионов водорода и гидроксила, полученная за счет диссоциации воды, как правило, значительно меньше концентрации этих ионов, образующихся в результате диссоциации кислоты или
основания. Поэтому при расчетах можно пренебречь концентрацией водородных и гидроксильных ионов, которые дает вода.

В разбавленных растворах сильных кислот или щелочей концентрация ионов водорода или гидроксила практически равна значению молярной концентрации эквивалента вещества в растворе, т. е.

 

            [H+] = C(fэкв.HA),    [OH-] = C(fэкв.BOH).                   (1)

 

Показатели концентрации ионов водорода и гидроксила составляют:

                             pH =  –lg C(fэкв.НА),                               (2)

 

                             pOH = –lg C(fэкв.ВОН),                           (3)

 

                             pH = 14 – pOH.                                       (4)

 

В случае одноосновных сильных кислот и однокислотных оснований численные значения молярной концентрации и молярной концентрации эквивалента совпадают:

С(fэкв.НА) = С(НА).

 


1.2..2. Расчет рН слабых кислот


и оснований

 

Кислота (НА) и основание (ВОН) диссоциируют по уравнениям:

 

                                   НА  Н+ + А-,

 

                                   ВОН  ОН- + В+,                             (5)

 

которым по закону действия масс соответствуют следующие выражения констант диссоциации:

 

                 .               (6)

 

Концентрацию водородных и гидроксильных ионов в этих растворах вычисляют, пользуясь уравнениями (6). При этом пренебрегают теми ионами, которые дает вода, так как их количество относительно мало.

Рассмотрим водный раствор слабой кислоты с первоначальной концентрацией СHA. В этом растворе [Н+] = [A-] (см. уравнение 5), концентрация недиссоциированных молекул [HA] = CHA – [H+]. Подставив полученные выражения равновесных концентраций       в уравнение константы диссоциации кислоты (6), получим:

 

 

откуда

 

                                            (7)

 

Аналогичная формула для вычисления концентрация гидроксильных ионов в растворе слабого основания с первоначальной концентрацией Свон имеет вид:

 


Уравнениями (7) и (8) пользуются в том случае, когда степень диссоциации слабой кислоты составляет не более 5 %. Но чаще
всего это отношение менее 5 % и поэтому вместо СНА­ – [
H+]
и СВОН [
OH-] берут значения СНА и СВОН и пользуются более простыми уравнениями:

 

                                                                (9)

 

                             рН= -lg+]

 

                                                           (10)

 

 

                                рОН = –lg[OH]                                 (11)

                            

                                                                   (12)

 

 

1.2.3. Расчет рН растворов

слабых многоосновных кислот и оснований

 

Слабые кислоты и основания диссоциируют ступенчато.
Каждая ступень имеет свою константу диссоциации. При вычислении концентрации ионов водорода в растворе многоосновной кислоты или основания в большинстве случаев принимают во внимание лишь первую ступень диссоциации, если ее константа на четыре порядка превышает константу последующей ступени диссоциации. В этом случае эти кислоты и основания в водных растворах можно рассматривать как одноосновные и, следовательно, концентрацию водородных и гидроксильных ионов вычислить по уравнениям (9), (10), (11) и (12).

 

 

1.2.4. Расчет рН растворов солей

 


Анионы слабых кислот и катионы слабых оснований в водном растворе подвергаются гидролизу. Гидролизом называют взаимодействие ионов растворенной соли с ионами Н+ и ОН- воды, т.е. гидролиз является обратной реакцией кислотно основного взаимодействия.


 


рН раствора соли слабого основания и сильной кислоты.


 


В водном растворе соль ВА практически полностью диссоциирует по уравнению:

 

                                   ВА → В+ + А- .                              (13)

 

Катионы соли (В+) взаимодействуют с гидроксильными ионами воды, образуя слабое основание. Суммарное уравнение гидролиза получается при сложении двух процессов:

 

                                   H2O  H+ + OH-

                                   B+ + OH- BOH

                             ———————————                            (14)

                             B+ + H2O  BOH + H+ .

 

     Уравнению гидролиза (14) отвечает выражение константы равновесия:

 

                                   ,                                  (15)

 

по которому вычисляют концентрацию водородных ионов.

Допустим, что начальная концентрация этой соли равна СBA. Следовательно,  соль полностью диссоциирует, согласно уравнению (13) [BA] = [B+] = [A-]. Из уравнения (14) следует, что [BOH] = [H+]. Концентрация негидролизованной части соли [B+] = СВА – [H+]. Так как [H+] << CBA, принимают [B+] = CBA.

Концентрацию ионов водорода находят из величины ионного произведения воды KH2O:

 

Концентрацию воды можно считать практически постоянной. Произведение K[H2O] называют константой гидролиза Kгидр.

Подставляя полученные выражения равновесных концентраций   в уравнение (15), получим:

 

K[H2O] = Kгидр. =  или

 

K[H2O] = Kгидр. ,

 

откуда                        Kгидр.  

 

тогда                               .                           (16)

                                

                                   рН= -lg+]

 

 

 

рН раствора соли слабой кислоты и сильного основания.

 

В растворе соли слабой кислоты и сильного основания происходит гидролиз аниона этой соли, сопровождающийся накоплением в растворе молекул слабой кислоты и гидроксильных ионов.

 

ВА = В+ + А- ;

 

А- + Н2О  НА + ОН- .

 

Выражение константы гидролиза:

 

                             Кгидр,                                (17)

 

[HA] = [OH-];         [A-] = CBA;       [OH-] = .

 

Тогда уравнение (17) можно преобразовать:

 

Кгидр. =  или  Кгидр. = .

 

Аналогично предыдущему случаю получим следующие окончательные уравнения для вычисления концентрации гидроксильных ионов и рН:

                              ;                               (18)

 

                                   pOH = –lg[OH];                                 (19)

 

                                   pH = 14 – pOH.                                 (20)

 

 

 

рН раствора средней соли двухосновной кислоты.

 

Соль сильного основания и слабой двухосновной кислоты, например Na2СО3, практически полностью диссоциирует:

 

Na2СО3 ? 2Na+ + СО32-.

 

Гидролиз аниона протекает по  двум ступенями:

 

                             + Н2О  ОН- +  ;                  (21)

 

                             + Н2О  ОН- + Н2СО3                   (22)

 

По закону действия масс получаем выражения ступенчатых констант:

 

                       Кгидр.I ;                    (23)

 

                       Кгидр.II .                  (24)

 

То обстоятельство, что  ?? КН2СО3 или Кгидр.I ?? Кгидр.II, позволяет считать, что гидролиз в заметной степени протекает только по уравнению первой ступени (21). Поэтому можно проводить все необходимые подсчеты точно так же, как это было показано выше (см. уравнения 18—20).

Концентрация ионов водорода в растворе кислой соли двухосновной слабой кислоты и сильного основания. Рассмотрим в качестве примера равновесие в растворе соли NaHCO3. Соль практически полностью диссоциирует:

 

                             NaHCO3 ? Na+ .                            (25)

 

с последующей частичной диссоциацией и гидролизом Н:

 

                             Н  Н+ +,                               (26)

 

                       Н + Н2О  Н2СО3 + ОН- .                     (27)

 

Ионы водорода и гидроксила появляются в растворе еще и за счет частичной диссоциации воды:

 

Н2О  Н+ + ОН- .

 

Следовательно, имеется пять неизвестных величин:

 

[H+], [OH-], [H], [] и [H2CO3].

 

Для вычисления концентрации водородных ионов надо решить уравнение четвертой степени. Это уравнение можно значительно упростить и привести к следующему виду:

 

                                   ,                                  (28)

 

откуда

 

                                  (29)

 

где К1 и К2 — первая и вторая константы ионизации двухосновной кислоты.

Вывод уравнения (28) от студентов не требуется.

 

 

1.2.5. Расчет рН буферных растворов

 

Буферными растворами называются растворы, содержащие слабую кислоту и ее соль или слабое основание и его соль. В этих растворах концентрация ионов водорода практически не изменяется при разбавлении их и добавлении небольшого количества сильной кислоты или сильного основания.

В растворе слабой кислоты (НА) и ее соли (ВА) проходят следующие процессы:

— частичная диссоциация кислоты


                                   НА  Н+ + А- ;                                            (30)

— полная диссоциация соли


                                   ВА → В+ + А- ;                                               (31)

— неполный гидролиз соли по аниону


                             А- + Н2О  НА + ОН- .                           (32)

Фактически в таком растворе устанавливается равновесие:


                                   НА  Н+ + А- ,                                        (33)

которому соответствует константа равновесия:

 

                                   КНА = .                                 (34)

 

Если принять, что первоначальная концентрация кислоты равна СНА, а соли — СВА, то на основании уравнений (30), (31) концентрация недиссоциированных молекул кислоты [НА] = СНА - [H+],      а концентрация [A-] = [A-]HA + [A-]ВА = [H+] + CA. Подставив полученные выражения равновесных концентраций в уравнение (34), получим:


.

Обычно [H+] << CВА и [H+] << СНА, тогда

 

.

 

      Отсюда  [Н+] и рН буферного раствора:

 

                                        .                                  (35)

 

     

                             (36)

 

В растворе слабого основания (ВОН) и его соли (ВА)          устанавливается равновесие:

 

BOH  B+ + OH- ,

 

которому соответствует:

                                                                (37)

 

 

 

 

откуда

 

                             

 

Так как [OH-] = KH2O/[H+], то концентрацию ионов водорода и рН раствора рассчитывают из равенства:

 

,

 

                                        ,                          (38)

 

              (39)

 

Значение рН буферных растворов, содержащих Na2CО3           и NaHCO3 ( и ) или NaHCO3 и Н2СО3 ( и Н2СО3), вычисляют по формулам, аналогичным (35), (37). Равновесие между ионами  и  характеризуется второй константой диссоциации угольной кислоты:

 

 ,

 

 

откуда показатель концентрации ионов водорода:

 

                                                                 (40)

 

      В растворе, содержащем и Н2СО3, устанавливается равновесие Н2СО3 Н+ + , для которого:

 

                                                                      (41)

 

тогда

 

                                                          (42)

 

 

1.2.6. Примеры расчета рН растворов

 

Пример 1. Рассчитать рН 0,035 М растворов HCl, CH3COOH, CH3COONa и NaHCO3.

Р е ш е н и е. Соляная кислота — сильная одноосновная кислота. Поэтому рН вычисляем по формуле (2): рН = -lgCHCl. Для данной задачи рН = –lg0,035 = –lg35 · 10-3 = –lg35 – lg10-3 = 3 - 1,54 = 1,46* .

Уксусная кислота является слабой кислотой. Степень диссоциации ее менее 5 %, поэтому концентрацию ионов водорода вычислим по уравнению (9):


,

откуда рН = рКНА - lgCHA.

      Показатель константы диссоциации уксусной кислоты берем из справочника (рК = 4,76). Подставив численные значения в уравнение, получим:


рН = · 4,76 - lg0,035 = 2,38 - lg35 - lg10-3 = 3,10.

      Соль СН3СOONa в водном растворе подвергаются гидролизу:


СН3COONa + H2O → CH3COOH + NaOH,

или в ионном виде:


CH3COO- + H2O → CH3COOH + OH-.

      По уравнению (18) вычислим кислотность раствора соли:

 

,

откуда

 

рН = 7 + рKСН3СООН + lgCСН3СООNa.

 

Для 0,035 М раствора CH3COONa:

 

pH = 7 + 4,76 + lg0,035 = 7 + 2,38 + lg35 + lg10-3 = 8,65.

 

Кислотность 0,035 М раствора NaHCO3 вычисляем по уравнению (28):

 

,

 

откуда рН =

      Из справочника берем значения = 6,35 и = 10,32. Подставив численные значения в уравнение (28), получим                 рН = 1/2(6,35 + 10,32) = 8,33.

 

      Пример 2. Рассчитать рН 11 %-ного раствора аммиака.

      Р е ш е н и е. Уравнение диссоциации:

 

NH4OH → + OH- .

 

      Кислотность раствора слабого основания вычисляем по уравнениям (10), (12):

 

,

 

или

 

рН = .

 

      В справочной таблице находим = 4,75. Концентрация раствора аммиака (СNH3) должна быть выражена в единицах молярности. Пересчитаем процентную концентрацию на молярную концентрацию эквивалента, которая в данном случае равна молярной концентрации (fэкв. = 1).

      В справочнике находим плотность 11 %-ного раствора аммиака, равную 0,96 г/мл. Молекулярная масса аммиака — 17. Молярную концентрацию эквивалента раствора вычислим из следующего соотношения:

в  

 

в   1000 мл       —-      СNH3,

 

откуда

,

 

Подставив полученные значения рКNH3OH и CNH3 в уравнения (12), получим:

 

рН = 14 - 4,75 + lg6,2 = 12,0.

 

Пример 3. Вычислить рН раствора, содержащего 80 мг NH4Cl  в 500 мл раствора.

Р е ш е н и е. Соль NH4Cl в водном растворе подвергается гидролизу:


+ H2O → NH4OH + H+.

 

Гидролиз проходит по катиону. Концентрацию водородных ионов вычисляем по константе гидролиза (15), (16):

 

Кгидр.

 

откуда

рН = 7 - рКNH4OH - lgCNH4Cl.

Вычислим молярную концентрацию данного раствора, т. е. найдем сколько молей (ммолей) соли содержится в 1 л (1 мл) раствора:


CNH4Cl= ммоль/мл (моль/л),

где 53,5 — молярная масса NH4Cl.

      Показатель константы диссоциации NH4OH pКNH4OH = 4,75. Полученные численные значения подставляем в уравнение (16):

 

рН = 7 - NH4OH - lg CNH4Cl = 7 - 4,75 - lg 3 · 10-3 =

= 7 - 2,37 - lg3 - lg10-3 = 5,89.

 

      Пример 4. Чему равен рН полученных растворов: а) если к 100 мл 0,20 н. раствора НСl прилито 120 мл 0,22 н. раствора NaOH; б) 0,2 н. раствор NH4OH нейтрализован 0,2 н. раствором НСl на 90 %.

Р е ш е н и е.

а) Уравнение реакции:


HСl + NaOH = H2O + NaCl.

К 100 · 0,20 = 20 ммоль НСl прибавлено 120 · 0,22 = 26,4 ммоль NaOH. Следовательно, в конце титрования в растворе остается     6,4 ммоль избыточной NaOH. Кислотность полученного раствора вычислим по уравнению (4):

 

рН = 14 + СNaOH = 14 + lgCNaOH.

 

Вычислим концентрацию избыточной щелочи:

 

СNaOH = = 0,029 ммоль/мл (моль/л),

 

тогда

 

рOН = – lg[NaOH] = – lg 0,029 = 1,5,

 

pH = 14 – 1,5 = 12,5.

 

 

      б) Слабое основание NH4OH нейтрализуется сильной кислотой HСl по уравнению:

 

NH4OH + HCl = NH4Cl + H2O.

 

Основание NH4OH нейтрализовано не полностью, всего на 90 %. Следовательно, в конце титрования раствор будет содержать слабое основание (NH4OH) и его соль (NH4Cl). Это буферный раствор, кислотность которого вычислим по уравнению (38) или (39):

 

 

.

 

По справочной таблице найдем показатель константы диссоциации р= 4,75. Отношение концентраций соли и основания равно отношению их процентного содержания в растворе. Подставляем численные значения в уравнение (39):

 

рН = 14 - 4,75 + lg = 9,25 - lg90 + lg10 = 8,30.

 

 

1.3. КРИВЫЕ ТИТРОВАНИЯ. ВЫБОР ИНДИКАТОРА.

 

Для построения кривой титрования рассчитывают рН в различные моменты титрования по формулам, приведенным выше.

Кривая титрования характеризуется резким изменением рН в близи точки эквивалентности, которую называют скачком титрования. Чем больше скачок, тем точнее можно оттитровать определяемое вещество. По величине скачка выбирают индикатор.

Основное правило выбора индикатора. Для каждого данного титрования можно применять только такие индикаторы, показатель титрования которых (рТ индикатора) лежит в пределах

скачка рН на кривой титрования

 

Примеры расчета скачка титрования и выбора индикатора.

 

Рассчитать скачок титрования в пределах ±0,1 % от эквивалентного объема. Подобрать индикатор:

 

а) при титровании 15,00 мл 0,2000 М раствора HCl 0,1800 М раствором КОН.

 

 

 

 

Уравнение реакции:

 

HCl + KOH = KCl + H2O.

 

Для полной нейтрализации HCl требуется = 16,67 мл раствора КОН. От этого объема 0,1 % составляет 16,67 · 10-3 мл.

      Когда количество добавленного сильного основания на 0,1 % меньше эквивалентного количества, то есть (16,68 - 16,67 · 10-3) мл, в растворе остается      в избытке соляная кислота, количество которой равно

 

0,2000 · 15,00 - 0,1800(16,67 - 16,67 · 10-3) = 3 · 10-3 ммоль.

 

Концентрация этой избыточной кислоты составляет:

ммоль/мл (моль/л).

 

      рН полученного раствора вычислим по формуле (2):

 

рН = -lgСHCl = -lg = -lg3 - lg10-3 + lg31,65 = 4,0.

 

      Когда количество добавленного основания на 0,1 % больше эквивалентного количества, то есть (16,67 + 16,67 · 10-3) мл, избыток основания составит:


(16,67 + 16,67 · 10-3)0,1800 - 0,2000 · 15,00 = 3 · 10-3 ммоль

      Объем раствора в конце титрования равен:

 

15,00 + (16,67 + 16,67 · 10-3) = 31,69 мл.

 

Концентрация сильного основания в этом растворе будет:

 

СNaOH = .


 


 


Тогда

рОН = -lg = -lg3 - lg10-3 + lg31,69 = 4,0.

pH = 14 - pOH = 14 - 4,0 = 10,0.

 

      Следовательно, скачок титрования для данных растворов находится в интервале значений рН от 4,0 до 10,0. Можно использовать все индикаторы, рТ которых находится в пределе скачка.

     

б) при титровании 25,00 мл 0,5000 М раствора NH4OH 0,4500 М раствором HСl.

 

Уравнение реакции:

 

NH4OH + HСl = NH4Cl + H2O.

 

      При недостатке кислоты в 0,1 % в конце титрования раствор содержит NH4OH и NH4Сl. Это буферный раствор. рН его вычисляем из константы диссоциации NH4OH (37):

 

 

 

откуда (39)

 

 

Вычислим концентрацию NH4OH и NH4Cl в полученном растворе. Эквивалентный объем кислоты равен = 27,78 мл.

 0,1 % составляет = 27,78 · 10-3 мл. Следовательно, кислоты добавлено (27,78 - 27,78 · 10-3) = 27,75 мл. Объем раствора в конце титрования равен 25,00 + 27,75 = 52,75 мл, в котором содержится:

 

0,5000 · 25,00 - 0,4500 · 27,75 = 13 · 10-3 ммоль NH4OH.

 

Следовательно, концентрация избыточного основания составляет:

 

 ммоль/мл (моль/л).

 

В 52,75 мл полученного раствора NH4Cl содержится 0,4500 х 27,75 ммоль (равно количеству добавленной кислоты). Концентрация равна:

 

 ммоль/мл (моль/л).

 

Подставив численные значения в уравнение (39), получим:

 

рН = 14 - 4,75 + lg= 6,30.

 

     Если раствора HCl добавляется на 0,1 % больше эквивалентного количества, то в растворе будет находиться соль — NH4Cl        и сильная кислота HСl. Показатель концентрации ионов водорода   в таком растворе вычисляем по уравнению (2):

 

рН = -lgCHCl.

 

     Вычислим концентрацию HCl в растворе. В конце титрования    в 25 + (27,78 + 27,78 · 10-3) = 52,81 мл раствора содержится 0,4500 · 27,81 - 0,5000 · 25,00 = 14 · 10-3 ммоль избыточной НСl, концентрация которой составляет:

 

СHCl = ммоль/мл (моль/л).

 

рН = -lgСHCl = -lg= -lg14 - lg10-3 + lg52,81 = 3,57.

 

     Следовательно, скачок титрования 0,5000 н. раствора NH4OH0,4500 н. раствором HCl находится в пределе рН от 6,30 до 3,57.    В справочнике находим подходящий индикатор. Для данного случая титрования можно использовать, например, метиловый оранжевый (рТ = 4,0), метиловый красный (рТ = 5,0).

 

 

 

 

 

1.4. ИНДИКАТОРЫ В МЕТОДЕ КИСЛОТНО-ОСНОВНОГО ТИТРОВАНИЯ

 

Индикаторами называются вещества, изменяющие свою окраску в зависимости от pH среды. По своей химической природе индикаторы представляют собой с л а б ы е кислоты HJnd или         с л а б ы е основания JndOH, у которых молекулярная и ионная формы имеют различную окраску.

Согласно ионной теории индикаторов изменение цвета индикатора вызывается смещением равновесия диссоциации.

 

                                   HJnd    →    H+   +    Jnd-                             

                         окраска I                    окраска II

                      

 

В кислой среде индикатор находится в недиссоциированной форме (HJnd), так как избыток ионов водорода связывается         с анионами индикатора, — преобладает окраска I.

В щелочной среде гидроксильные ионы связывают протоны в ма-лодиссоциированное вещество — воду. Равновесие смещается        в сторону диссоциации кислоты, что приводит к возрастанию концентрации ионной формы (Jnd), — преобладает окраска II.

К уравнению (I) применим закон действующих масс:

 

Кинд. = ,

 

откуда

 

[H+] = Kинд..

 

После логарифмирования и преобразования получим:

 

lg[H+] = lgKинд. + lg[HJnd] - lg[Jnd-],

 

-lg[H+] = -lgKинд. - lg[HJnd] + lg[Jnd-],

 

                                   pH = pKинд. + lg.                    

 

При какой-то определенной реакции среды количество диссоциированных молекул индикатора будет равно количеству недиссоциированных молекул, т.е. [HJnd] = [Jnd-], тогда:

 

pH = pKинд. .

 

Это, так называемая, точка перехода окраски индикатора, когда индикатор имеет переходную (смешанную) окраску.

Сдвиг реакции среды в ту или иную сторону от точки перехода окраски сопровождается нарушением соотношения окрашенных форм индикатора и изменением цвета, указывающего на преобладание в растворе одной из форм индикатора. Окраску одной из форм индикатора можно различить, если концентрация ее в 10 раз превосходит концентрацию другой формы, что объясняется чувствительностью глаза к определенным цветам. Тогда получим:

 


1) [HJnd] в 10 раз больше [Jnd-], pH = pK - I;

 


2) [Jnd-] в 10 раз больше [HJnd], pH = pK + I.

 

Таким образом, индикатор меняет свою окраску в интервале приблизительно двух единиц водородного показателя pH = pK ? I.

Согласно хромофорной теории индикаторов, изменение их окраски связано с обратимой перегруппировкой атомов в молекуле органического соединения. Такую обратимую перегруппировку      в органической химии называют таутомерией. Если в результате таутомерного изменения строения в молекуле органического соединения появляются особые группировки (обычно с чередующимися двойными и одинарными связями), называемые хромофорами, органическое вещество приобретает окраску. Когда таутомерное превращение ведет к изменению строения хромофора — окраска изменяется; если же после перегруппировки молекула не содержит более хромофора — окраска исчезает.

Таким образом, один и тот же индикатор может существовать  в двух формах с разным строением молекул, причем эти формы могут переходить одна в другую, и в растворе между ними устанавливается равновесие.

О б л а с т ь  з н а ч е н и й  pH, в пределах которой  наблюдается заметное для глаза изменение окраски индикатора, называется  и н т е р в а л о м  п е р е х о д а  окраски индикатора (ИПО).

Титрование с различными индикаторами заканчивают в момент резкого изменения окраски индикатора. Точка перехода окраски каждого индикатора лежит примерно в середине интервала перехода окраски. Индикатор характеризуют показателем титрования рТ.

Показатель титрования рТ – это такое значение рН, при котором резко меняется окраска индикатора. Таким образом рТ определяет рН конечной точки титрования (КТТ).

 

 

1.4.1. Индикаторные ошибки титрования

 

Индикаторная ошибка титрования обусловлена тем, что рТ индикатора чаще всего не совпадает с рН в точке эквивалентности (ТЭ). Поэтому титрование заканчивается не в точке эквивалентности, а несколько раньше или позже. Вследствие этого раствор может быть либо несколько перетитрован либо, наоборот, недотитрован и в конце титрования содержит избыток рабочего или анализируемого раствора.

Индикаторную ошибку титрования находят экспериментально     с помощью контрольного опыта или вычисляют.

При вычислении абсолютной ошибки титрования (∆n) находят избыточное или недостающее количество одного из реагирующих веществ. Чаще всего вычисляют не абсолютную (∆n), а относительную (δ) ошибку титрования и выражают ее в процентах:

 

                             .                                     (43)

 

Если учесть, что в качестве рабочих растворов обычно применяют сильные кислоты или основания, а определяют количество сильной кислоты или основания, слабой кислоты или основания и гидролизующейся соли, то индикаторные ошибки титрования можно разделить на две основные группы:

1) в момент изменения окраски индикатора (КТТ) в растворе находится некоторый избыток свободной сильной кислоты (водородная ошибка δН+)  или сильного основания (гидроксидная ошибка δОН-);

2) в момент изменения окраски индикатора (КТТ) в растворе находится некоторое количество недотитрованной слабой кислоты (кислотная ошибка), слабого основания (основная ошибка) или недотитрованной соли (солевая ошибка).

Для каждого типа индикаторной ошибки применимы свои формулы расчета. Поэтому предварительно надо установить тип ошибки. Для этого нужно вычислить pH в точке эквивалентности и на основании сравнения значений pH в точке эквивалентности и pТ индикатора определить тип ошибки данного случая титрования.

 

Правильное определение конечной точки титрования (КТТ) зависит   и от количества прибавленного индикатора. Для определения точки эквивалентности имеет значение не яркость окраски раствора,      а четкость ее изменения. Опытным путем найдено, что на 10—15 мл анализируемого раствора следует брать 1-2 капли индикатора, а на 25 мл не более 2-3 капель.

 

 

1.4.2.Расчет индикаторных ошибок титрования

 

Водородная или Н+-ошибка рассчитывается как отношение количества ионов Н+ в КТТ к общему количеству сильной кислоты


dН +=


n (H+)


·100%


,


nк (H+)

где   n (H+) – количество эквивалентов избыточных ионов водорода в КТТ;

nк (H+) – общее количество эквивалентов сильной кислоты в растворе.

 

Обозначим: Ск и Vк концентрацию и объем добавленного раствора сильной кислоты; Сo и Voконцентрацию и объем титруемого основания.                            В конце титрования (в КТТ) общий объем раствора равен (Vо + Vк), а концентрация ионов водорода равно 10ֿрТ. Тогда


 

dН +=


 

[H+]ктт·Vобщ.


 =


 

10ֿрТ (Vo + Vк)


Cк·Vк


Cк·Vк

 

или в процентном выражении

 


dН +=


10ֿрТ (Vo+Vк)


·100 %


Cк·Vк

При Cк = Сo объем раствора в КТТ увеличивается практически в 2 раза, т.е. общий объем раствора можно считать равным 2Vк. В этом случае

 

 


dН +=


[H+]ктт·2Vк


 =


10ֿрТ·2


Cк·Vк


Cк

 

или


dН +=


2


10ֿрТ


·100 %


Cк

Гидроксидная или ОНֿ-ошибка рассчитывается аналогично. Концентрация ионов ОНֿ в КТТ  равна 10ֿ(14 - рТ).

 


dОНֿ=


nHֿ)


·100%


 =


[ОHֿ]ктт·Vобщ.


·100%


nо (ОHֿ)


Cо·Vо

 


dОНֿ =


10ֿ (14-рТ) · (Vк+Vo)


·100%


Cо·Vо

 

При   Со = Ск       Vобщ. = 2Vо. Тогда

 


dОНֿ=


10ֿ (14-рТ) · 2Vo


 =


10ֿ (14-рТ) · 2


Cо·Vо


Cо

 

или

 


dОНֿ


2


10ֿ (14-рТ)


·100 %


Cо

 

 

 

 

 

Кислотная НА-ошибка определяется долей недотитрованной слабой кислоты

 

dНА=

 



[HA]


,


[Aֿ] + [HA]


где [HA] – концентрация недотитрованной кислоты; [Aֿ] – концентрация оттитрованной слабой кислоты.

 

Величину [HA] можно получить из константы ионизации слабой кислоты, а затем преобразовать выражение для расчета кислотной ошибки титрования

 

[HA] =



[H+] [Aֿ]

 

 


кa

 


dНА =




[H+] [Aֿ]

· кa

кa

 


=




[H+]


=




10ֿрТ



[Aֿ] кa + [H+] [Aֿ]



кa + [H+]


кa + 10ֿрТ

                 

 

 

Выражение для расчета индикаторной погрешности титрования в процентах имеет вид:

 

dНА =



10ֿрТ

·100 %


кa + 10ֿрТ

 

Вблизи точки эквивалентности, когда [Aֿ] >> [HA], можно считать                     [Aֿ] + [HA] = [Aֿ] и рассчитывать кислотную ошибку как отношение

 



[HA]

=



[H+]


[Aֿ]


кa

 

Следовательно

 

dНА=



[H+]ктт


=



10ֿрТ

·100 %


кa


10ֿрКα

 

Основная ВОН-ошибка. Для вычисления основной индикаторной ошибки титрования, т. е. погрешности, обусловленной присутствием в КТТ недотитрованного слабого основания, проводят расчет аналогично приведенному выше

 

dВОН=

 



[ВОН]

=



[ОНֿ]

=



10ֿ (14-рТ)


+] + [ВОН]


Кb + [ОНֿ]


Кb + 10ֿ (14-рТ)

 

 

dВОН =



10ֿ (14-рТ)


·100 %


Кb + 10ֿ (14-рТ)

 

Или в случае, когда +]  >> [ВОН] в КТТ

 

dВОН=



[ОНֿ]ктт

=



10ֿ (14-рТ)


·100 %


Кb


10ֿ (14-рТ)

 

Солевая ВА-ошибка обусловлена наличием в КТТ недотитрованной соли. При титровании соли слабой кислоты (ВА) сильной кислой                               Aֿ + H+ → НА

 

dВА =

 



[Aֿ]


,


A] + [Aֿ]

 

где         [Aֿ] – концентрация недотитрованной, а A] – концентрация оттитрованной соли.

Из выражения константы ионизации образующейся слабой кислоты НA найдем

 

[Aֿ] =



[HА] кa


[H+]

 

и подставим в формулу для расчета dВА, которая в результате примет вид:

 

dВА =



кa


·100 %


=



кa

·100 %


[H+] + кa


10ֿрТ + кa

 

При [H+] >> ка в КТТ расчет индикаторной ошибки титрования соли можно упростить:

 

 

dВА =



кa


·100 %


=



10ֿрКα

·100 %


[H+]


10ֿрТ

 

1.5. НЕВОДНОЕ  ТИТРОВАНИЕ

 


1.5.1.   Автопротолиз и кислотно-основные свойства

растворителей 

 

Согласно теории Бренстеда и Лоури, кислотой является всякая частица (молекула или ион), отдающая протон, — донор протона. Основанием является частица (молекула или ион), присоединяющая протон, — акцептор протона. Любая реакция отщепления выражается схемой:

 

Кислота → Основание + Н+.

 

Основание и кислота, участвующие в таком процессе, называются сопряженными.

Существуют также частицы (молекулы или ионы) способные как отдавать, так и принимать протоны. Они называются амфолитами.

Кислоты могут быть трех типов:

1) нейтральные кислоты — нейтральные молекулы:

 

HCl   → H+ + Cl-,

H2SO4  → H+ + HSO4-;

 

2) анионные кислоты — отрицательные ионы:

 

↔ H+,

↔ H;

 

3) катионные кислоты — положительные ионы:

 

NH4+↔ NH3 + H+,

H3O+↔ H2O + H+.

 

К числу катионных кислот также относятся гидратированные ионы многовалентных металлов и многие комплексы, например:

 

[Al(H2O)6]3+  ↔ [Al(H2O)5OH]2+ + H+,


[Pt(NH3)5H2O]4+ ↔ [Pt(NH3)5OH]3+ + H+.

 

Типы оснований:

1) нейтральные основания:

 

H2O + H+ H3O+,


NH3 + H+NH4+;

 


2) анионные основания:

CO32- + H+ ↔ HCO3-,


CH3COO-  + H+ ↔ CH3COOH,

OH- + H↔ H2O.

Амфолитами могут быть как заряженные (НСО3-, HS-, , ), так и нейтральные  (Н2О, NH3, C2H5OH, CH3COOH) частицы.

Главная особенность теории Бренстеда — учет роли растворителя  в кислотно-основном равновесии. Растворитель рассматривается не только как физическая cреда, но и как вещество, взаимодействующее   с кислотой или основанием.

Большинство растворителей способны проявлять и кислотные        и основные свойства, т. е. являются амфотерными (амфитропными) растворителями. К ним относятся вода, низшие спирты, жидкий аммиак, безводная муравьинная и уксусная кислота и др. Для таких растворителей характерна реакция автопротолиза — реакция собственной диссоциации растворителя.

Протон, образующийся в результате автопротолиза, внедряется       в электронные облочки молекулы растворителя, образуя при этом положительный ион лиония (типа иона гидроксония) и отрицательный ион, который называется лиата (типа иона гидроксила). Например, реакции автопротолиза некоторых растворителей:

 

вода:

2H2O ↔ H3O+ + OH-,


жидкий аммиак:


2NH3 ↔ NH4+ + ,


уксусная кислота:


2CH3COOH ↔ CH3COOH2+ + CH3COO-,


серная кислота:


2H2SO4 + .

 

Количественной мерой собственной диссоциации растворителя, является константа автопротолиза Ks (ионное произведение автопролиза):

Ks = [лионий] x [лиата] .

Для воды константа автопротолиза — это ионное уравнение воды:

 

Kw = [H3O+] [OH-] .

 

Как известно, собственная диссоциация воды — автопротолиз воды, является причиной гидролиза веществ в водном растворе.

Например, гидролиз основания СН3СОО-:

 

СН3СОО- + Н2О ↔ СН3СООН + ОН-

 

и кислоты

+ Н2О ↔ NH4OH + H+ .

 

Аналогично этому, автопротолиз неводных растворителей вызывает сольволиз растворенных веществ:

 

СН3СОО- + С2Н5ОН↔ СН3СООН + С2Н5О-,

 

NH4+ + C2H5OH ↔ NH3 + .

                                               ион этоксония

 

Следовательно, гидролиз есть частный случай кислотно-основного равновесия и представляет собой диссоциацию заряженных кислот и оснований. Константу равновесия взаимодействия кислоты НА с растворителями S называют константой кислотности Ka.

Константу равновесия взаимодействия основания В с растворителем S называют константой основности Kb.

Для практических расчетов важно соотношение, связывающее константы диссоциации кислоты, сопряженного основания  и константу автопротолиза растворителя.

Рассмотрим это соотношение на примере водного раствора слабой кислоты НА:

 

НА + НОН ↔ А- + Н3О+,

 

 

Для сопряженного основания А-:

 

А- + НОН ↔ НА + ОН+

 

 

Константа автопротолиза растворителя:

 

Кw = [H3O+] [OH-] .


Очевидно, что

 

Уравнение Kw = Ka(HA) · Kb(A-) или pKw = pKa + pKb дает возможность, зная одну из констант сопряженной кислотно-основной пары, которая есть в справочнике (обычно это Ка(НА)), найти другую.

 

Пример 1. Чему равна константа кислотной диссоциации иона аммония в воде?

Р е ш е н и е:

NH4+ + H2O ↔ H+ + NH4OH

 

 

Табличные значения Kw и Kb(NH4 · H2O) равны 1,00 · 10-14 (25 °С) и 1,76 · 10-5, соответственно:

 

 

Пример 2. Чему равна константа основности кидрокарбонат-иона?

Р е ш е н и е:

Согласно уравнению реакции диссоциации:

 

НСО3- + Н2О ↔ Н2СО3 + ОН-

 

сопряженной кислотой для иона НСО3- является угольная кислота. Поэтому:

 

 

Таким образом, произведение констант кислотности и основности сопряженных кислоты и основания равно константе автопротолиза растворителя.

Очевидно, чем сильнее собственная диссоциация растворителя,   т. е. больше константа автопротолиза, тем в большей степени происходит сольволиз. Например, в водном растворе (Kw = 10-14) соли азотной кислоты не подвергаются гидролизу, но в растворе безводной уксусной кислоты (Ks = 2,5 · 10-13) идет интенсивный сольволиз:

 

NO3- + CH3COOH ↔ HNO3 + CH3COO-.

 

Еще интенсивнее протекает сольволиз солей, растворенных     в безводной серной кислоте (Ks = 1 · 10-5):

 

NO3- + H2SO4 ↔ HNO3 + HSO4-.

 

Другой важной характеристикой растворителя в теории Бренстеда является сродство к протону. Иначе говоря, кислоты  диссоциируют тем сильнее, чем легче молекулы растворителя  принимают протоны.

Вода, представляет собой довольно сильный основной растворитель и имеет сравнительно большое сродство к протону. При растворении в ней сильные кислоты (Н2SO4, HCl, HNO3) практически полностью ионизированы. В растворителях, имеющих меньшее сродство к протону (апротонные растворители), например, в ацетоне, все сильные кислоты, кроме HClO4 и H2SO4, становятся умеренно сильными. Значительно уменьшается и степень ионизации слабых кислот.

В жидком аммиаке, который обладает большим сродством к протону, т. е. более основн