Министерство
образования и науки Республики Казахстан
Павлодарский
государственный университет им.
С.Торайгырова
Задача
1.
Рассчитайте объем 20%-ного раствора
хлороводо-родной кислоты (р = 1,10 г/мл),
необходимый для приготовления 2 л 0,1 н.
раствора.
Решение.
Рассчитываем
массу навески хлороводородной кислоты
по формуле для растворов:
М(HCl)
= 36,46 г/моль;
Мэ′
(HCl)
= М(HCl)
· fэ(HCl)
:
1000 = 0,03646.
Зная
плотность раствора, найдем объем
исходного раствора:
Задача
2.
На титрование 20,00 мл 0,09218 н. раствора
тетрабората
натрия расходуется 19,42 мл раствора
хлороводородной кислоты. Рассчитайте
титр и молярную концентрацию эквивалента
раствора HCl.
Решение.
Согласно закону эквивалентности:
откуда
молярная
концентрация эквивалента раствора HCl
равна:
Рассчитываем титр
раствора HCl по формуле:
Т
= СМэ(HCl)
· Мэ′(HCl);
М(HCl)
= 36,46 г/моль;
Мэ′
(HCl)
= М(HCl)
· fэ(HCl)
:
1000 = 0,03646.
Т
= 0,09493
· 0,03646 = 0,003461.
Ответ: 0,003461 г/мл;
0,09493 моль/л.
Приготовление стандартных растворов метода кислотно-основного титрования.
2.1.
Приготовление 250 мл 0,1 М раствора NaOH.
Способ приготовления
– установленного титра.
Методика
работы. Мерным
цилиндром отмеривают 25 мл 1 М раствора
NaOH и помещают в мерный
цилиндр на 250 мл, доводят дистиллированной
водой до метки, перемешивают, переливают
в склянку, закрывают пробкой, наклеивают
этикетку с указанием концентрации и
объема приготовленного раствора, даты
приготовления, фамилии и номера группы.
Приготовленный раствор оставляют для
работы на следующих занятиях.
2.2.
Приготовление 250 мл 0,1 М раствора HCl.
Способ приготовления
– установленного титра.
М(HCl)
= 36,46 г/моль;
Мэ(HCl)
= 36,46 г/моль.
а – навеска, мл;
Мэ
–
молярная масса эквивалента хлороводородной
кислоты;
V
– заданный объем;
С% – процентная
концентрация раствора хлороводородной
кислоты, из которой готовят раствор
заданной концентрации.
Методика
работы. В
мерный цилиндр наливают имеющийся в
лаборатории раствор хлороводородной
кислоты, измеряют плотность с помощью
ареометра. По таблице находят концентрацию,
соответствующую найденной плотности
хлороводородной кислоты. Рассчитанный
объем хлороводородной кислоты отмеряют
мерным цилиндром небольшой вместимости,
переносят в мерный цилиндр вместимостью
250 мл и доводят дистиллированной водой
до метки. Приготовленный раствор
переливают в склянку, закрывают пробкой,
наклеивают этикетку с указанием
концентрации и объема приготовленного
раствора, даты приготовления, фамилии
и номера группы. Приготовленный раствор
оставляют для работы на следующих
занятиях.
7.
НАГЛЯДНЫЕ ПОСОБИЯ, ТС обучения
и контроля
7.1.
Табличный
фонд по теме занятия.
7.2. Учебные пособия:
– справочник
по аналитической химии.
7.3. ТС обучения и
контроля:
– карточки
для выявления исходного уровня
знаний-умений;
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.
Соседние файлы в предмете Аналитическая химия
Физико-химические методы анализа
Методические рекомендации по решению задач по дисциплине «Аналитическая химия и физико-химические методы анализа» для студентов заочной формы обучения химико-технологических специальностей
доцент кафедры аналитической химии БГУ, кандидат педагогических наук;
доцент кафедры , кандидат химических наук
С Физико-химические методы анализа: методические рекомендации по решению задач по дисциплине «Аналитическая химия и физико-химические методы анализа» для студентов заочной формы обучения химико-технологических специальностей / А. Е. Соколовский, Н. Ф. Шакуро, Т. Н. Кийко– Мн.: БГТУ, 2008. – с.
В рекомендациях представлены решения основных типов задач по оптическим, электрохимическим методам анализа, методам концентрирования и разделения, имеющих наибольшее значение в химической технологии.
Предназначается для студентов заочной формы обучения химикотехнологических специальностей.
УДК 543.4:543.5 (075.8)
В нем даны примеры решения задач из всех разделов контрольной работы. При их выборе мы руководствовались опытом проверки заданий. Особое внимание уделяется типовым задачам, в решении которых наиболее часто встречаются ошибки, и задачам, примеры решения которых редко встречаются в рекомендуемой литературе. Напротив, в случае однотипных задач мы приводим не решение, а только его алгоритм.
При разборе типовых задач даются краткие пояснения теоретического характера, основные формулы, общие алгоритмы и ход решения. Дать решения задач всех типов, встречающихся в контрольных работах, невозможно. Однако в приведенных примерах содержатся основные элементы решения практически любой задачи.
1. ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД АНАЛИЗА
1.1 Прямая потенциометрия
поможет Вам при решении .
Для определения фторид-ионов методом калибровочного графика приготовили серию стандартных растворов и измерили потенциалы фторид-селективного электрода относительно хлорсеребряного электрода сравнения. Используя полученные данные, построить калибровочный график:
По калибровочному графику определить концентрацию фторидионов (г/л) в исследуемом образце, если 15 мл исследуемого раствора поместили в колбу вместимостью 100 мл и довели объем до метки фоновым раствором. Потенциал фторид-селективного электрода в полученном растворе составил 195 мВ.
Согласно уравнению Нернста, потенциал электрода является функцией –lg, поэтому преобразуем исходные данные:
По графику находим концентрацию фторид-ионов в растворе, соответствующую значению потенциала 195 мВ:
–lg = 2,43
= 10 = 3,72∙10 (моль/л).
Так как исходный анализируемый раствор перед измерением был разбавлен, то с учетом разбавления:
11 22
∙ 15 = 3,72∙10 ∙ 100 = 0,0248 (моль/л).
Для перевода молярной концентрации в массовую используем значение относительной молярной массы фторид-иона –
(F) = 0,0248 ∙ 18,9984 = 0,4712 (г/л). (F) = 0,4712 г/л.
1.2 Потенциометрическое титрование
поможет Вам при решении .
Навеску железосодержащей руды массой 0,3241 г растворили в кислоте без доступа воздуха, перенесли в мерную колбу вместимостью 200 мл и довели объем до метки. Отобрали аликвоту полученного раствора 10 мл, поместили в стакан для титрования и оттитровали железо (II) потенциометрически 0,0500 н раствором KMnO. По полученным результатам
построить интегральную и дифференциальную кривые титрования и рассчитать массовую долю железа в руде.
Для того, чтобы найти массу железа в анализируемом растворе по данным титрования, используется закон эквивалентов:
СVCV,
где и – нормальные концентрации анализируемого вещества и титранта (моль-экв/л), объем аликвоты анализируемого раствора, – объем титранта в точке эквивалентности.
В протекающей при титровании реакции
MnO+ Fe+ H= Mn+ Fe+ HO
фактор эквивалентности Fe (II) 1/z = 1.
Для нахождения построим интегральную кривую титрования в координатах – , которая имеет s-образный вид (Рис.2).
Точка эквивалентности определяется по точке перегиба кривой титрования. Экстраполируем линейные участки и в точке перегиба найдем точку эквивалентности: 2,86 мл.
Построим дифференциальную кривую титрования в координатах /Δ– , для этого преобразуем исходные данные:
Точку эквивалентности находим по максимуму на дифференциальной кривой (Рис.3): 2,9 мл.
2,6 2,7 2,8 2,9 3,0 3,1 3,2 , мл
Рис.3. Дифференциальная кривая потенциометрического титрования
Рассчитаем концентрацию железа в титруемом растворе согласно закону эквивалентов:
11 22
(1 Fe)∙ 10 = 0,0500 ∙ 2,9,
(1 Fe)= 0,0145 (моль-экв/л).
Масса железа в исследуемом растворе: (Fe)= (1 Fe)∙ ∙ (1 Fe).
С учетом исходного объема раствора и относительной атомной массы железа (55,845 г/моль) находим массу железа в растворе, и, соответственно, в навеске руды:
(Fe) = 0,0145 ∙ 0,2 ∙ 55,845 = 0,1620 (г).
Содержание железа в руде: ω(Fe) = ((Fe) / ) ∙ 100%
ω(Fe) = (0,1620 / 0,3241) ∙ 100% = 49,98%. ω(Fe) = 49,98%.
поможет Вам при решении .
Для определения уксусной и соляной кислот в их смеси 5 мл анализируемого раствора поместили в стакан для титрования и
оттитровали потенциометрически 0,0500 н раствором КОН. Используя полученные данные:
построить кривые титрования и определить концентрации кислот (моль/л) в исследуемом растворе.
Для нахождения концентраций кислот в анализируемом растворе по данным титрования используем закон эквивалентов (см. пример 2).
В протекающих при титровании реакциях
HCl + KOH = KCl + HO,
CHCOOH + KOH = CH3COOK + HO,
факторы эквивалентности кислот и KOH равны 1.
Для нахождения объема титранта в точке эквивалентности построим интегральную кривую титрования в координатах рН –
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5
Рис.4. Интегральная кривая потенциометрического титрования смеси кислот.
Так как в анализируемом растворе присутствуют две кислоты, на кривой титрования наблюдаются два скачка: первый соответствует сильной кислоте HCl, второй – слабой кислоте CHCOOH. Точки эквивалентности можно определять по точкам перегиба интегральной кривой титрования, но в данном случае при наличии двух близких
Рис.5. Дифференциальная кривая потенциометрического титрования смеси кислот.
Найдем объемы титранта в точках эквивалентности:
= 1,39 мл, = (2,2 – 1,39) = 0,81 мл.
Рассчитаем концентрации кислот в титруемом растворе согласно закону эквивалентов:
11 22
(HCl)∙ 5 = 0,0500 ∙ 1,39,
(HCl)= 0,0500 ∙ 1,39 / 5 = 0,0139 (моль/л).
(CHCOOH)∙ 5 = 0,0500 ∙ 0,81,
(CHCOOH)= 0,0500 ∙ 0,81 / 5 = 0,0081 (моль/л).
(HCl)= 0,0139 (моль/л), (CHCOOH)= (моль/л).
2. КОНДУКТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД АНАЛИЗА
При решении задачи № 46 необходимо провести вычисления в следующей последовательности:
написать уравнения реакций взаимодействия веществ;
построить кривую высокочастотного титрования;
определить по кривой титрования, какой объем HCl затрачивается на титрование фенолята натрия (т. к. в задаче применяется обратное титрование, то вначале титруется NaOH, который остался после взаимодействия NaOH с фенолом, а потом титруется образовавшийся фенолят натрия);
по закону эквивалентов найти концентрацию фенола (количество моль эквивалента фенолята натрия равно количеству моль эквивалент фенола);
рассчитать массу фенола;
рассчитать массовую долю фенола.
Принцип решения см. в примере 4.
При решении необходимо:
написать уравнение реакции взаимодействия веществ;
построить кривую титрования;
SO) в точке эквивалентности;
определить массу хлорида бария.
Принцип решения см. в примере 4.
поможет Вам при решении .
По аналитической химии
Титриметрические
и гравиметрические методы анализа.
химических и
нехимических специальностей.
УДК 543 (076.1)
ББК 24.4 я 73
Рекомендовано
Ученым советом ПГУ им. С. Торайгырова
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
Проверка вместимости мерных пипеток.
Методика
работы. На
аналитических весах взвешивают стеклянный
бюкс. В мерную пипетку набирают
дистиллированную воду до метки (отсчет
уровня воды по нижнему краю мениска),
выливают воду во взвешенный бюкс и
взвешивают его с водой. Вновь в мерную
пипетку набирают дистиллированную воду
до метки и выливают в тот же бюкс,
взвешивают. Опыт повторяют еще раз
(расхождения в результатах взвешивания
не должны отличаться более чем на 0,005
г). Записывают результаты взвешивания.
Рассчитывают
погрешность ΔV, сравнивают
ее с допустимой и определяют класс
точности калибровки пипетки.
Допустимые
отклонения в объеме для пипеток на 5,00
мл:
1 класс –
0,01 мл, 2 класс – 0,02 мл.
Литература
1.
Алексеев В.Н. Количественный анализ. –
М.: Химия, 1972. – С. 9-41, 58-61, 193-228.
2.
Васильев В.П. Аналитическая химия. В 2
кн. Кн. 1. Титриметрические и гравиметрические
методы анализа. – М.: Дрофа, 2002. – С.
68-74.
3.
Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической
химии. – 5-е изд., перераб. и доп. – М.:
Химия, 1979. – 480 с.
4.
Основы аналитической химии. Под ред.
Ю.А. Золотова.
В 2 кн. Кн. 2. Методы химического анализа.
–
М.: Высшая школа, 1999. – С. 29-34.
5.
Пономарев В.Д. Аналитическая химия. В 2
кн. Кн. 2. – М.: Высшая школа, 1982. – С. 5-10,
18-27.
6.
Харитонов Ю.Я. Аналитическая химия
(аналитика). В 2 кн. Кн. 2. Количественный
анализ. Физико-химические (инструментальные)
методы анализа. – М.: Высшая школа, 2001.
– С. 5-7, 68-77.
