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.