Для выполнения контрольной работы

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 2

В задачах 1-10 рассчитать ПР по данным о растворимости веществ:

1. В 500 мл насыщенного раствора содержится 9, 5 •10 ^-4 г AgCl.

2. Из 2 л насыщенного раствора после выпаривания получено 1, 976 г CaSO₄.

3. Растворимость СаСО₃ равна 0, 0062 г/л.

4. Растворимость Fe(0H)₃равна 2 •10^-8 г/л.

5. Растворимость AgCl равна 2, 57 г/л.

6. Насыщенный раствор содержит 3, 84 мг PbS0₄ в 100 см³.

7. В 2л насыщенного раствора содержится 0, 124 г СаСОз.
8. Для насыщения 200 см³ воды потребуется 0, 57 мг BaCrO₄.

9.Растворимость CaC₂O₄ равна4, 8•10 ^-5 моль/л.

10. Растворимость Аg_зРО₄ равна 1, 96 • 10 ^-3 г/л.

11. На основании ПР рассчитать, сколько граммов BaCrO₄ содержится

в 500 см³ насыщенного раствора этой соли.

12.Вычислить растворимость Mg(ОH)₂ в г/л, если ПР(Мn(ОН)₂)=6•10 ^-10.

13.ПР(Аg₂С₂О₄) = 1, 1•10^-12. Вычислить растворимость этой
соли в моль/л.

14.По произведению растворимости РbJ₂,; равному 1, 1•10-⁹, вычислить растворимость этой соли в моль/л.

15.Во сколько раз растворимость AgCl в растворе NaCl концентрацией 0, 01 моль/л меньше по сравнению c его растворимостью в воде?

16. Вычислить растворимость CaC₂O₄ в растворе NH₄C₂O₄ концентрации 0, 01 моль/л.

17. Вычислить растворимость СаСО₃ в растворе NаСО₃ кон
центрации 0, 001 моль/л.

18. Вычислить растворимость CuS в растворе Na₂S концентра
ции 0, 1 моль/л.

19. Вычислить растворимость AgBr в растворе NaBr концентра
ции 0, 01 моль/л.

20. По произведению растворимости Cul, равному 1, 1•10^-12,
вычислить растворимость этой соли в г/л.

21. При каком значении рН начнется выпадение осадка Sr(OH)₂
из 0, 1 М раствора SrCl₂ при добавлении раствора NaOH?

22. Вычислить концентрацию ионов магния в растворе, если
после осаждения его в виде Mg(ОH)₂ рН раствора равно 10.

23. При каком значении рН начнется выпадение осадка Zn(ОН)₂
из 0, 001 М раствора Zn(N0₃)₂ при добавлении раствора КОН?

24. При каких значениях рН и какой из осадков - AgOH или
Mg(ОH)₂ - будет выпадать первым при постепенном прибавлении КОН
к смеси, содержащей 0, 1 моль/л AgNO₃ и 0, 001 моль/л Mg(NO₃)₂?

25. При каких значениях рН и какой из осадков Ca(ОН)₂
или Ba(ОН)₂ будет выпадать первым при постепенном прибавлении
раствора гидроксида натрия к смеси, содержащей 0, 01 моль/л CaCl₂
и 0, 1 моль/л BaCl₂?

26. Определите рН и очередность выпадения осадков - Zn(ОН)₂
и Fe(0H)₃ - при постепенном прибавлении раствора щелочи к смеси,
содержащей 0, 01 моль/л ZnSО₄ и 0, 1 моль/л FeSО₄?

27. Определите рН начала осаждения и очередность выпадения
осадков - Ni(ОH)₂ и Zn(ОH)₂ при постепенном прибавлении раствора
КОН к смеси, содержащей 0, 01 моль/л Ni Zn и 0, 001 моль/л Zn Cl₂?

28. При каких значениях рН и какой из осадков Ca(ОН)₂
или Sr(ОН)₂ будет выпадать первым при постепенном прибавлении раствора КОН к смеси, содержащей 0, 1 моль/л Ca(NО₃)₂
и 0, 01 моль/л Ca(NО₃)₂?

Гравиметрический анализ.

В практике химических лабораторий обычно пользуются методиками, в которых приведены готовые формулы для расчетов результата анализа. В эти формулы входит постоянный множитель, называемый фактором пересчета F (аналитическим фактором); он служит для вычисления содержания какого-либо компонента в анализируемой пробе, если известна масса весовой формы этого компонента.

В гравиметрическом (весовом) анализе окончательный результат взвешиванием того или иного химического соединения, в состав которого входит нужный нам компонент. Это химическое соединение называют весовой формой компонента. Например, при гравиметрическом определении кальция, если его осаждают в виде оксалата, весовой формой является оксид кальция, образующийся при прокаливании осадка:

CaC₂O₄•H₂O → СаО + СО₂ + СО+ H₂O.

В таком случае фактор пересчета оксида кальция на кальций определяется по формуле:

F = М(Са)/М(СаО)=40, 08/56, 08 - 0, 7147.

В общем случае фактор пересчета " F" вычисляют по формуле:

F=х М(А) / у М(В), где М(А) и М(В) - молярные массы определяемого компонента и весовой формы соответственно; х, у- стехиометрический коэффициент.

Например, при определении содержания магния по массе осадка Mg₂Р₂О₇ F=2 M(Mg) / M(Mg₂P₂O₇)=2•24, 31/226, 6 = 0, 2184;

В этом примере х=2; у=1, так как одна молекула Mg₂P₂O₇ содержит два атома магния.

Примеры решения типовых задач.

Пример 1. Какой должна быть навеска чугуна с массовой долей 2% для ее гравиметрического определения ввиде сульфата бария, чтобы при анализе можно было получить 0, 5 г осадка?

Решение. Находим фактор пересчета:

F=M(S) / M(BaS0₄) = 32 / 233, 4 =0, 1373.

Умножив фактор пересчета на массу весовой формы (масса осадка), получим массу серы; 0, 5•0, 1337=0, 0687 г. Затем вычисляем необходимую массу чугуна для анализа, учитывая массовую долю серы: (0, 0687•100) / 2 =3, 435 г.

Пример 2. Вычислить объем раствора серной кислоты с массовой долей 4 %, необходимой для осаждения бария из навески 0, 3025 г BaCl₂•2H₂0.

Решение. Записываем уравнение реакции осаждения сульфат бария:

ВaСl₂ + H₂SO₄ → BaS0₄ + 2НСl;

Определяем массу кислоты, необходимую для осаждения 0, 3021 BaCl₂• 2H₂0.

по пропорции:

244г ВaСl₂ •2H₂0 - 98 г H₂SO₄

0, 3025 г ВaСl₂ •2H₂0 - х г H₂SO₄

_{------------------------------------------------------------------------------------- _________________}х = (0, 3025-98) / 244 =0, 1215 (г);

Учитывая массовую концентрацию раствора кислоты, получаем: (0, 1225•100) / 4=3, 04 г или 3, 04 см³ раствора, т.к. плотность раствора с малой концентрацией кислоты близка к 1 г/см³. На практике берут 50% избытка осадителя, т.е. в 1, 5 раза больше.

Пример 3. Рассчитать объем осадителя в виде 0, 05 М раствора Na₂HPO₄для осаждения магния в виде MgNH₄P0₄ из 100 см³ 0, 02М paствора MgCl₂ с использованием избытка осадителя до 120%.

Решение. Записываем уравнение реакции осаждения:

MgCl₂ + Na₂НPQ₄ + NH₄OH → MgNH₄PO₄ + 2NaCl + H₂O

Из уравнения видно, на 1 моль MgCl₂ расходуется 1 моль Na₂НPQ₄. Вычисляем количество MgCl₂ в растворе: 0, 02•100=0, 002 моль. Находим объем раствора Nа₂HP0₄, в котором содержится 0, 002 моль этой соли:

V - 0, 002 / 0, 05 = 0, 04 дм³ = 40 см³. С учетом 120% избытка получаем окончательный результат:

V=40•120 /100 = 48 см³.

Пример 4. Для промывания осадка сульфата бария массой 0, 5 использовали 250 мл волы. Вычислить массовую долю потерь осадка за счет промывания.

Решение. Допустим, что при промывании образуется насыщенный раствор ВаSO₄. Вычисляем растворимость осадка, исходя из ПР. Принимаем, что [Ва²⁺]=[SO^2-₄] = = 1, 5•10^-5 моль/л, тогда масса осадка, растворившегося в 250 см³ (0, 25 дм³) промывной воды, составит: m=1, 05•10^-5•0, 25•233, 4=0, 0006г (здесь 233, 4- мольная масса ВаSO₄, г/моль ).

Массовая доля потерь осадка составит:

W=(m_потери/ m_осадка) •100%=0, 006•100/0, 5=0, 12%.

Пример 11. Рассчитать фактор пересчета «F» весовой формы Al₂O₃на Al.

Решение. Находим отношение молярных (атомных) масс определяемого компонента в весовой форме, получаемой в результате анализа. Оно равно:

F=2М(Al)/ М(Al₂O₃)=(2•27)/102=0, 5197, где М(Al) и М(Al₂O₃) -

соответствующие молярные массы.

Пример 12. При гравиметрическом определении свинца из 2, 0 г олова получено 0, 6048 г PbSQ₄. Вычислить массовую долю свинца в сплаве.

Решение. Рассчитаем фактор пересчета F(PbS0₄) на РЬ:

F = 208 / 304 = 0, 6842.

Определим содержание свинца в 0, 6048 г PbS0₄:

m(Pb) - 0, 6048-0, 6842 - 0, 4138 г.

Определим массовую долю свинца в навеске:

W = 0, 4138•100 / 2, 00 - 20, 69%.

Пример 13. Рассчитать массовую долю карбонатов кальция и магния в известняке, если навеска его 0, 9866 г. В результате анализаполучено 0, 3755 г СаО и 0, 4105 г Mg₂P₂О₇.

Решение. Вычислим фактор пересчета СаО на СаCO₃:

F = М(CaCO₃) / М(СaO)= 100/56 =1, 7847.

Находим массу CaCO₃, умножая F на СаО:

1, 7847•0, 3755 =0, 6701 Г.

Определяем массовую долю СаСОз в известняке:

W(СаСОз) = 0, 6701•100 / 0, 9866 = 67, 94%.

Аналогично вычисляем массовую долю MgСОз, используя фактор пересчета Mg₂P₂О₇ на MgСОз, массу осадка дифосфата (пирофосфата) магния и навеску известняка, взятую для анализа:

W(MgСОз) =(2•84, 03•0, 4105•100)/(224, 06•0, 9866)=31, 48%

где: 84, 03 и 224, 06 - молярные массы MgСОз и Mg₂P₂О₇- соответственног/моль; коэффициент, 2- уравнивающий соотношение по магнию для этих двух веществ.

Пример 14. Вычислить число молекул воды в кристаллогидрате ацетата свинца при гравиметрическом анализе, если из его навески 0, 3243 г получено 0, 2593 сульфата свинца.

Решение. Обозначим молярную массу кристаллогидрата РЬ(СН₃СOO)₂•хH₂O через М(х). Запишем значения молекулярных масс ацетата свинца, сульфата свинца и воды:

М[РЬ(СН₃СOO)₂]=325 г/моль; М (РЬSO₄)=303, 2 г/моль;

М(H₂O)=18 г/моль.

Составим пропорцию и вычислим М(х):

0, 2593 г - 0, 3243 г 303, 2 г

303, 2г - М(х)

М(х) = (302, 2-0, 3243) / 0, 2593=379 г/моль.

Так как М(х) = М[РЬ(СНзСО0)₂] + х•М(Н₂0), находим " х":

х = (379 - 325) /18 = 3.

Таким образом, формула кристаллогидрата - РЬ(СНзСОО)₂•ЗН₂О.
Пример 15. Для гравиметрического определения хлорида в ка
менной соли пробу в 100 мг растворили в 100 см³ раствора. Расс
читать, какое количество 0, 1 М раствора AgNО₃ следует добавить к
раствору, чтобы потери вследствие неполноты осаждения хлорида
серебра не превысили 0, 001%. Солевой эффект не учитывать.

Решение. Допустим, что соль состоит полностью из NaCl. Определим, сколько миллимолей хлорида натрия содержится в пробе:

n(NaCl) = m(NaCl)/M(NaCl) = 100 мг/(58, 44 мг/моль) =1, 7 ммоль.

Потери хлорида не должны превышать 0, 001 %, т.е.: n(NaCl) = 1, 7 ммоль-10^-3 % / 100% = 1, 7•10^-5 ммоль.

Определим эквивалентное количество осадителя AgNO₃:

n(NaCl) = n(AgNО₃) = C(AgNО₃) •V(AgNО₃), отсюда

V(AgN0₃) = n(NaCl)/C(AgN0₃)=1, 7ммоль/(0, 1 ммоль/см³)=17см^э.

Таким образом, после добавления эквивалентного количества осадителя общий объем составил: V=100 см³ + 17 см³= 117 см³.

Допустим, что при добавлении избыточного количества осадителя объем раствора практически не изменится. Тогда максимальное значение концентрации хлорид-иона в растворе не превысит значения: С(Cl^-)= n(NaCl)_потери / V= 1, 7•10^-5 ммоль/117 см³=1, 410^-5 ммоль/см³.

Исходя из значения ПР (AgCl)=1, 78•10^-10, находим концентрацию иона серебра в растворе:

C(Ag⁺) =ПP(AgCl) / [Сl^-] =1, 78•10^-10 / 1, 4•10^-7=

1, 3•10^-3ммоль/см³.

Находим избыточное количество раствора нитрата серебра из соотношения: C(Ag NО₃) •V(AgNО₃) =C(Ag⁺)•V, отсюда V(AgNО₃)_изб= (1, 3•10^-3ммоль/см³•117см³)/(0, 1ммоль/см³)=1, 5 см³

Находим общее количество осадителя:

V = 17 см³ + 1, 5 см³ =18, 5 см³.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Что такое осаждаемая форма? Какие основные требования
предъявляются к осаждаемой форме?

2. Что такое практически полное осаждение? Какие потери
осадка допустимы в количественном анализе?

3. В виде какого соединения - ВаСОз, BaC₂O₄ иди BaS0₄ - болee целесообразно осаждать ионы бария с целью количественного
гравиметрического определения?

4. Каким требованиям должна удовлетворять гравиметрическая
форма осадка?

5. Каким осадителем - раствором NaOH или NH₄OH - более
предпочтительно осаждать гидроксиды железа и алюминия и почему?

6. Как влияет соотношение скоростей агрегации и ориентации
на форму и структуру осадка?

7. Какие процессы происходят при созревании кристаллического осадка?

8. Охарактеризуйте условия осаждения кристаллического осадка.

9. Охарактеризуйте адсорбционные свойства аморфных осадков.

10. Что такое коагуляция, пептизация? Какие условия обеспечивают получение хорошо фильтруемого аморфного осадка?

11. Каким требованиям должны удовлетворять реакции, используемые в гравиметрическом анализе?

12. Адсорбция, ее причины. Сравнительная оценка адсорбционных свойств кристаллических и аморфных осадков.

13. Какие факторы влияют на количество адсорбированных примесей в осадке?

14. Как проводится очистка от адсорбированных примесей?

15. Чем руководствуются при выборе промывных жидкостей для промывания осадков в гравиметрическом анализе?

ЗАДАЧИ

⇐ Предыдущая 12