Задачи по "Аналитической химии"

Кафедра аналитической химии

Контрольная работа

Билет № 6

1. Способы титрования, применяемые в титриметрическом анализе. Расчётные уравнения, используемые в этих случаях для вычисления результатов анализа.

Ответ:

В титриметрическом анализе применяют прямое титрование, обратное титрование и косвенное титрование по заместителю (заместительное титрование).

Прямое титрование – титрование, когда определяемое вещество А непосредственно титруется стандартным раствором титранта В или наоборот.

Содержание компонента А при прямом титровании титрантом T рассчитывают на основе равенства

 

 

 

 

Где n(1⁄z A), n(1⁄z B) - число моль эквивалента титруемого вещества и титранта.

 – объём  всего анализируемого раствора  в мерной колбе в литрах (объём  мерной колбы)

- объём всего анализируемого раствора в мерной колбе в миллилитрах.

 

Обратное титрование (титрование по остатку) заключается в титровании непрореагировавшего вещества, которое прибавлено в избытке к анализируемому раствору в виде стандартного раствора.

К аликвотной доле анализируемого раствора объёмом прибавляют в избытке точно известный объём стандартного раствора вещества T1 с молярной концентрацией эквивалента . Определяемое вещество А реагирует с Т1 нацело. Затем непрореагировавший избыток вещества Т1 оттитровывают стандартным раствором титранта Т2.

Схема реакции при обратном титровании:

А + Т1 = Продукты реакции

Т1(избыток) + Т2 = Продукты реакции

Вещество Т1 реагирует с А и Т2, поэтому

 

 

 

 

Косвенное титрование (заместительное титрование) – титрование, при котором определяемое вещество не реагирует с титрантом непосредственно, а определяется косвенно в результате использования стехиометрически протекающей реакции с образованием другого вещества, реагирующего с титрантом.

К анализируемому раствору, содержащему определяемый компонент А, прибавляют реагент В в избытке (для обеспечения полноты протекания реакции) по сравнению со стехиометрическим количеством. При этом образуется вещество С – заместитель в количестве, эквивалентном прореагировавшему компоненту А:

А + В(избыток) = С(заместитель)

Образовавшийся заместитель С оттитровывают стандартным раствором титранта Т:

С + T = D

По результатам титрования рассчитывают молярную концентрацию эквивалента , титр и массу m(А) определяемого компонента А в анализируемом растворе, исходя из закона эквивалентов:

 

 

 

 

Таким образом, расчёты результатов анализа способом косвенного титрования аналогичны таковым при прямом титровании.

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Рассчитать массу навески, необходимую для приготовления 200 см3 раствора KOH с концентрацией 0,15 М. Какова будет эквивалентная концентрация эквивалента этого раствора и его титр?

Дано: V(раствора) = 200 см3 СМ = 0,15 М	Решение: C = n/V  n (KOH) = C·V=0,15 моль/л · 200 мл / 1000 = 0,03 моль  m = n·M = 0,03 моль · (39 + 16 +1) г/моль = 1,68 г – масса навески КОН.  СN = m/(MN·V)   MN (KOH) = M (KOH), таким образом, СN = С = 0,15 моль-экв/л  ТKOH = m(KOH)/V(раствора) = 1,68 г / 200 мл = 0,0084 г/мл
Найти: m(KOH) - ? CN - ? TKOH - ?	Ответ: m(KOH) = 1,68 г CN = 0,15 моль-экв/л TKOH = 0,0084 г/мл

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Рассчитать процентное содержание меди в руде, если из навески в 0,5100 г медь перевели в раствор, добавили к нему йодид калия, а выделившийся йод оттитровали 14,10 мл тиосульфата натрия, титр которого по меди составляет 0,006500 г/мл.

Дано: a (руда) = 0,5100 г V (Na2S2O3) = 14,10 мл	Решение:     В первой реакции количество образовавшегося йода эквивалентно количеству прореагировавшей меди.
Найти: w,%(Cu) - ?

Титр раствора тиосульфата натрия по определяемому веществу Cu2+   г/мл – это число граммов меди, эквивалентное 1 мл раствора тиосульфата натрия. Так как объём раствора тиосульфата натрия равен 14,10 мл, то масса меди будет равна

 

 

 

Ответ:

 

 

 

 

4. Для титрования 25 мл 0,01 М раствора CaCO3 потребовалось 20,0 мл раствора ЭДТА. На титрование 75 мл жёсткой воды пошло 30,0 мл этого же раствора ЭДТА. Рассчитать в мг/л концентрацию Ca и CaCO3 в пробе жёсткой воды.

Дано: V(CaCO3) = 25 мл СМ(CaCO3) = 0,15 М V1(ЭДТА) = 20,0 мл V (жёст. вода) = 75 мл V2(ЭДТА) = 30,0 мл

Решение:     Найдём концентрацию мг/л в его стандартном растворе. В 1 литре раствора содержится 0,15 моль . m() = M()·n() = 100 г/моль · 0,15 моль = 15 г = 15000 мг Концентрация равна 15000 мг/л По закону эквивалентов     Таким образом, мы вычислили молярную концентрацию раствора ЭДТА. Теперь вычисли молярную концентрацию кальция в жёсткой воде     Выразим концентрацию в мг/л ионов Са2+ в пробе жёсткой воды: M()·n() = 40 г/моль · 0,08 моль = 3,2 г = 3200 мг/л

Найти: Концентрация в мг/л Ca и CaCO3 – ?

Ответ: с() = 15000 мг/л с() = 3200 мг/л

 

 

5. Исследуемый раствор имеет оптическую плотность 0,9 при измерении в кювете с толщиной слоя 5 см. Чему равна его концентрация, если стандартный раствор, содержащий 5 мкг/мл этого же вещества, имеет оптическую плотность 0,6 при измерении в кювете с толщиной слоя 3 см?

Дано: А1 = 0,9 l 1 = 5 см Тстандартный = 5 мкг/мл А2 = 0,6 l 2 = 3 см	Решение: 1) Находим удельный коэффициент поглощения   2) Находим  титр исследуемого раствора T=A1/(l2·a) = 0,9/(40·5) = 0,0045 г/л
Найти:	Ответ: T = 0,0045 г/л

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. При каких показателей потенциометра можно закончить титрование железа (II) дихроматом калия в 1 М растворе соляной кислоты, чтобы оттитровать раствор с погрешностью ±0,1 %?

Дано: СМ (HCl) = 1 М ∆x = ±0,1%

Решение: Fe2+ – e → Fe3+                                     | 6 Cr2O72– + 14H+ + 6e → 2Cr3+ + 7H2O | 1 Cr2O72– +6 Fe2+ + 14H+→ 2Cr3+ + 7H2O + Fe3+ В точке эквивалентности окислительно-восстановительный потенциал можно рассчитать по уравнению: , где a и b стехиометрические коэффициенты перед окислителем и восстановителем.     Так как погрешность составляет ±0,1 %, то закончить титрование можно при следующих показателях потенциометра:

Найти: Еэкв. потенц. – ?

Ответ: