Главная
страница 1страница 2страница 3страница 4


Министерство образования и науки Республики Казахстан
Павлодарский государственный университет им. С.Торайгырова
Биолого-химический факультет
Кафедра химических технологий

СБОРНИК ЗАДАЧ

ПО АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ

Титриметрические и гравиметрические методы анализа.

Для студентов химико - технологических,

химических и нехимических специальностей.

Павлодар

УДК 543 (076.1)

ББК 24.4 я 73

З-15
Рекомендовано Ученым советом ПГУ им. С. Торайгырова


Рецензент:

кандидат химических наук, доцент Мальков И.В.


Составители: Н.В. Убаськина, С.Р. Масакбаева
З-15 Сборник задач по аналитической химии. Титриметрические и

гравиметрические методы анализа. Для студентов химико-

технологических, химических и нехимических специальностей /

составители Н.В. Убаськина, С.Р. Масакбаева – Павлодар. –

2007.– 49 с.

Сборник задач составлен для студентов химико- технологических, химических и нехимических специальностей в соответствии с программами курсов по аналитической химии и химическому анализу. Содержит решение типовых задач по основным разделам аналитической химии (титриметрическим и гравиметрическим методам). Каждой теме предшествует небольшое теоретическое введение, облегчающее понимание решения задач, приводятся основные расчетные формулы, в конце каждой темы предлагаются задачи для самостоятельного решения.

Сборник задач разработан в соответствии с ГОСО РК–3.08.095–2004, утвержденным Министерством образования и науки РК от 07.08.2004г №671, ГОСО РК-3.08.096-2004, утвержденным Министерством образования и науки РК от 07.08.2004г №671.

УДК 543 (076.1)

ББК 24.4 я 73

© Н.В. Убаськина, С.Р. Масакбаева, 2007

© Павлодарский Государственный университет

им. С.Торайгырова, 2007



Введение
Целью химического анализа является получение знания о содержании определяемого вещества. Поэтому важно не только методически правильно выполнить анализ, но и научиться рассчитывать количество определяемого вещества в граммах и процентах. Число задач, с которыми можно встретиться в количественном анализе, очень велико, но для того, чтобы научиться решать эти задачи, необходимо овладеть сравнительно небольшим числом общих приемов, применяемых в химических расчетах. При решении каждой задачи надо ясно представлять себе сущность того метода анализа или определения, к которому относится данная задача, уметь написать уравнение и понимать значение каждой величины. Поэтому, прежде чем приступить к решению задач, следует ознакомиться с соответствующими разделами количественного анализа, получить теоретическую подготовку, ознакомиться со способами вычислений в титриметрических и гравиметрических методах анализа. При решении можно ограничиться решением задачи только в общем виде, т.е. довести решение до общего выражения в виде конечной формулы, не подставляя при этом числовые значения. Однако при решении задач не следует механически применять готовые формулы, не уяснив их смысл.

Сборник задач по аналитической химии предназначен для практических занятий и самостоятельной работы студентов химических и нехимических специальностей. Он составлен в соответствии с программой курсов по аналитической химии и химическому анализу. В начале сборника даются краткие теоретические сведения по каждой изучаемой теме, а также основные расчетные формулы, с помощью которых студенты могут в дальнейшем решать задачи, рассматриваются образцы решения задач, которые могут быть полезны при самостоятельной работе студентов. В конце каждой темы предлагаются задачи для самостоятельного решения.

В сборнике представлены задачи по следующим темам: вычисление эквивалента, фактора эквивалентности, закон эквивалентов, титриметрическим методам анализа, гравиметрическим методам анализа, задачи на вычисление рН в растворах, др.

1 Титриметрические методы анализа
1.1 Эквивалент. Фактор эквивалентности

Расчет результатов титриметрического анализа основан на принципе эквивалентности, в соответствии с которым вещества реагируют между собой в эквивалентных количествах.

Если определяемое вещество А реагирует с раствором титранта В по уравнению

аА+вВ→ продукты реакции(1)то эквивалентными массами веществ будут аМА и вМВ, где МА и МВ –молярные массы веществ А и В, а и в- стехиометрические коэффициенты.

Уравнению (1) можно придать вид

продукты реакции, где а>в, что означает, что одна частица вещества А будет эквивалентна частиц вещества В.

Отношение обозначают символом f экв(В) и называют фактором эквивалентности вещества В


F экв(В) = (1)
Фактор эквивалентности - это число, обозначающее, какая доля реальной частицы вещества Х эквивалентна одному иону водорода в кислотно-основной реакции или одному электрону в реакциях окисления- восстановления.

Фактор эквивалентности и эквивалент являются величинами не постоянными, а зависят от стехиометрии реакции, в которой реагенты принимают участие. Фактор эквивалентности величина безразмерная, она равна единице или меньше единицы.



Эквивалентом называют условную или реальную частицу вещества, которая в кислотно-основной реакции эквивалентна одному иону водорода или в реакции окисления восстановления – одному электрону. Единицей количества вещества эквивалента является моль.

Молярной массой эквивалента вещества Х называют массу одного моля эквивалента вещества, равную произведению фактора эквивалентности на молярную массу эквивалента.

В реакциях комплексообразования или осаждения обычно избегают применения понятия « молярная масса эквивалента» и пользуются исключительно молярными массами.



Пример1

Вычислить фактор эквивалентности и молярные массы эквивалентов ортофосфорной кислоты в реакциях


а)

б)

в)




Задания для самостоятельного расчета
1.Вычислить фактор эквивалентности и молярную массу эквивалента в реакции полной нейтрализации:

а) HNO3, б) NaOH; в) NH3;г) H2SO4; д) KHSO4; е) Na2B4O7 ∙10H2O; ж)Na2 CO3;з)NaHCO3; к)K2O, л)N2O5; м) H2C2O4; н) SO2; о) Ba(OH)2 ; п) H3PO4; р) H2CO3

Ответы: а)fэкв =1; М (HNO3)=63,01 г/моль; б) fэкв = 1; М(NaOH) = 39,99 г/моль; в) fэк = 1; М(NH3)= 17,01 г/моль; г) fэкв =1/2; М(H2SO4) = 49,07 г/моль; д) fэкв = 1; М(KHSO4) = 136,2 г/моль; е) fэкв = 1/2; М(Na2B4O7 ∙10H2O) = 190,68 г/моль; ж) fэкв = 1/2; М( Na2 CO3) = 52,99г/моль; з) fэкв = 1; М(NaHCO3) = 84,01г/моль; к) fэкв =1/2; М(K2O)=47,1 г/моль, л) fэкв =1/2; М(N2O5)=54,01 г/моль; м) fэкв =1/2; М( H2C2O4 ) = 45,02г/моль; н) fэкв = 1 ; М(SO2) = 40,03г/моль;

В задачах 2-11 рассчитать количество вещества:

2. Количество HCl для нейтрализации 4,33г Na2C2O4. Ответ: n (HCl) = 0,06463 моль.

3.Количество HNO3 для нейтрализации 5,3г Na2CO3 . Ответ: n (HNO3) = 0,1000 моль.

4.Количество Na2B4O7·10H2O для нейтрализации 3,65г HCl. Ответ: n (0,5 Na2B4O7·10H2O) = 0,1001 моль.

5.Количество HCl для нейтрализации 0,2г CaO. Ответ: n (HCl) = 0,007133 моль.

6.Количество NaOH для нейтрализации 6,3г CH3COOH.

Ответ: n (NaOH) = 0,1049 моль.

7.Количество HNO3 для нейтрализации3,1г Na2O.

Ответ: n (HNO3) = 0,1000 моль.

8.Количество HCl для нейтрализации 4,709г K2O.

Ответ: n (HCl) = 0,09998 моль.

9.Количество HNO3 для нейтрализации 22,6г Ba(OH)2· 8H2O. Ответ: n (HNO3) = 0,142 моль.

10.Количество KOH для нейтрализации 0,49г H2SO4 .

Ответ: n (KOH) = 0,01000 моль.

11.Количество NaOH для нейтрализации 5,4 N2O5 .

Ответ: n (NaOH) = 0,1000 моль.

12.Вычислить массу моля эквивалента вещества, участвующего в окислительно- восстановительной реакции и определить, сколько миллимолей содержится в 100 мг вещества:

а) FeSO4 ( Fe2+ → Fe3+). Ответ: n (FeSO4) = 0,659 ммоль.

б) HNO3 (NO3- → NO2). Ответ: n (1/3HNO3) = 4,76 ммоль.

в) HNO3 (NO3- → NO). Ответ: n (HNO3) = 1,585 ммоль.

г)H2O2 (в реакции с KJ). Ответ: n (0,5 H2O2) = 5,90 ммоль.

д) KMn O4(в кислой среде). Ответ: n (1/5KMnO4) = 3,17 ммоль.

е) KMn O4(в щелочной среде). Ответ: n (KMnO4) = 1,58ммоль.

ж) KMn O4(в нейтральной среде). Ответ: n (1/3KMnO4) = 1,91 ммоль.

з) K2Cr2O7 (в кислой среде). Ответ: n (1/6K2Cr2O7) = 2,11 ммоль.

и) Na2S2O3(S2O3 2- → S4O82-). Ответ: n (Na2S2O3) = 0,632 ммоль.

к) CuCl2 (при йодометрическом определении). Ответ: n (CuCl2) = 0,745 ммоль.

л) J2 ( J2 2JO - ). Ответ: n (0,5 J2) = 0,790 ммоль.

м) J2 ( J2 2J - ). Ответ: n( 1/2 J2) = 0,790 ммоль.

н) H2C2O4( C2O42- CO2↑). Ответ: n (1/2H2C2O4) =2,23 ммоль

о) SO2 (SO2 → SO42-). Ответ: n (1/2 SO2) = 3,13 ммоль

п) V2O5 (VO2 + →V3+). Ответ: n (1/2V2O5) =1,10 ммоль
1.2 Основные расчетные формулы в титриметрических методах анализа

1.2.1 Нормальность (N) раствора- число грамм-эквивалентов вещества, содержащихся в 1 л раствора


, (2)
где а- навеска образца анализируемого вещества, г;

Э- грамм-эквивалент;

n- число грамм-эквивалентов;

V- объем, мл.

Если V=1л, то N · V=a

1.2.2. Молярность (См) – число моль(грамм - молекул) растворенного вещества в 1л раствора


, (3)
где М- масса 1моль растворенного вещества.
(4)
Если V=1л, то
, (5)
где Т- титр, г/см3, г/мл
Основное расчетное уравнение химического анализа
NAVA=NBVB (6)
В момент эквивалентности химических реакций произведение нормальных концентраций на объемы растворов реагирующих веществ равны друг другу.

При известной нормальной концентрации раствора вещества А можно рассчитать его титр ТА, перейдя к массе qА через эквивалентен ЭА.


, (7)
где А- определяемое вещество;

qА- содержание определяемого вещества, г.


(8)
(9)
(10)
(11)
Рассчитать количество вещества в граммах можно по формуле
, (12)
где В –титрант.
С учетом разбавления в мерной колбе VK и титрования аликвотной части исследуемого раствора Va.
, (13)
где VК- емкость мерной колбы, мл;

Vа- объем аликвотной части раствора, мл.


Рассчитать количество вещества в процентах можно по формуле
(14)
Поправочный коэффициент определяют и рассчитывают следующим образом
, (15)
где К- поправочный коэффициент;

пр- практическое значение;

т- теоретическое значение.
(16)
(17)
1.3 Расчет содержания вещества методом обратного титрования

1.3.1 Расчет содержания вещества обратным титрованием по методу отдельных навесок, %


, (18)
где В –стандартный раствор, взятый с избытком;

В1 – стандартный раствор, идущий на титрование раствора В.

1.3.2 Расчет содержания вещества обратным титрованием по методу пипетирования, %
(19)
1.3.3 Расчет содержания вещества методом обратного титрования по титру, %
(20)
1.4 Переходные формулы для расчетов концентраций

1.4.1 Формула для перехода от процентной концентрации к нормальной


, (21)
где C – процентная концентрация;

Э – эквивалент, грамм – эквивалент

ρ – плотность г/см3.

1.4.2 Формула для перехода от нормальной концентрации к процентной


, (22)
где n – число эквивалентов.

1.4.3 Формула для перехода от процентной концентрации к молярной


, (23)
где M – молекулярный вес.

1.4.4 Формула для перехода от молярной концентрации к процентной


, (24)
где m – число моль.
1.5 Расчет ошибок кислотно-основного титрования

1.5.1 Протонную ошибку можно рассчитать ОТ [Н+] ,%


, (25)
где V- исходный объем определяемого вещества, мл;

VD- объем добавленного титранта, мл;

рТ- показатель титрования индикатора.

1.5.2 Гидроксидную ошибку можно рассчитать ОТ [ОН-], %


(26)
1.5.3 Кислотная ошибка возникает,если при недотитровании слабых кислот в растворе остается небольшое количество кислоты в молекулярной форме (ОТА) ,%
(27)
1.5.4 Основная ошибка появляется при недотитровании слабого основания (ОТВ), %
(28)

Примеры решения задач.



Пример 1

На титрование смеси, состоящей из карбонатов натрия и калия массой 0,4 г израсходовали 22,00 мл 0,3М HCl. Вычислить массовую долю (%) Na2CO3 и К2СО3 в смеси.


Решение:

Обозначим: w – количество Na2CO3 в % - (доля Na2CO3),

(100-w) – количество К2СО3 в % - (доля К2СО3)


%сод =
qA=
qA = nA · ЭA
где %сод - процентное содержание.
nA · ЭA = ,
т.е. nA · ЭA · 100 = % сод · а

n=
n=
В точке эквивалентности количество эквивалентов в смеси равно
n+ n= n
Подставляем числовые значения
+=
Тогда
ω = 46,12% Na2CO3
а массовая доля К2СО3 находится из разности
100 – 46,12 = 53,88% К2СО3
Пример 2

Навеску хлорида аммония обработали избытком щелочи. Выделившийся аммиак поглотил 50 мл 0,5120М HCl и раствор разбавили до 250 мл. На титрование 50 мл полученного раствора израсходовали 23,73 мл 0,05М КОН (К = 0,9740). Вычислить массу NH3, которая содержалась в хлориде аммония.


Решение

Итак, количество HCl в исходном растворе кислоты составляе
n=
С учетом разбавления до 250 мл
n=
Количество КОН, пошедшего на титрование HCl, взятого в избытке
n=
Количество аммиака считаем: n= n – n

Пример 3

Чему должен быть равен титр раствора К2Сr2О7, чтобы 1 мл его, израсходованный на титрование FeCl2, полученного из навески руды 0,2 г соответствовал точно 0,5% железа.


Решение
6Fe2++ Сr2О72- +14H+ → 6Fe3++ 2Сr3+ +7H2O
% =
q =
1 мл К2Сr2О7 титрует 0,001 г Fe, т.е. это


- два атома Cr по 3
ТВ/А=
ТВ=
Подставляем числовые значения
ТВ=
Пример 4

Для определения свободного Р2О5 в суперфосфате, содержащуюся в водном растворе его Н3РО4 титруют NaOH, причем образуется NaH2PO4. Чему равен Т, если на 0,1035г Н2С2О4 расходуется 25,15 мл данного раствора NaOH?


Решение
Н3РО4 + NaOH = NaH2РO4+НОН
3РО42О5 + 3Н2О
fэкв 2О5)=1/2
Р2О5 + 3Н2О = 2Н3РО4

25,15 мл NaOH титруют 0,1035г Н2С2О4
1 мл NaOH титрует x г Н2С2О4
х =
Это ТВ/А)
ТВ/А=
ТВ= - это Т
Т=

следующая страница >>
Смотрите также:
Сборник задач по аналитической химии титриметрические и гравиметрические методы анализа. Для студентов химико технологических
454.64kb.
4 стр.
Сборник задач по курсу неорганической химии часть 3 Методическая разработка
413.64kb.
1 стр.
Методические рекомендации по изучению дисциплины и самостоятельной работе студентов специальности 240702 «Химическая технология полимерных композиций, порохов и твердых ракетных топлив»
358.67kb.
1 стр.
Физическая химия
97.09kb.
1 стр.
Сборник задач по логическому программированию для студентов специальности «030100 информатика»
747.53kb.
8 стр.
Актуальные проблемы неорганической и аналитической химии
107.19kb.
1 стр.
Программа «Методы анализа и синтеза проектных решений»
26.32kb.
1 стр.
Отчет о лаботарорной работе методы и средства анализа данных по теме: «Система анализа данных weka»
383.87kb.
2 стр.
Сборник задач по гидравлике и гидроприводу допущено Учебно-методическим объединением вузов
1504.99kb.
9 стр.
Методические рекомендации для практических занятий Тема: Гигиенические основы применения средств индивидуальной защиты в химико-фармацевтической промышленности
65.97kb.
1 стр.
Учебное пособие «Методика решения задач по химии»
882.54kb.
6 стр.
Методические указания к контрольным работам для студентов химико-биологического факультета заочная форма обучения Павлодар
320.69kb.
8 стр.