Приклади розв’язку типових задач з аналітичної хімії

Приклад 1. В 5 л розчину міститься 40 г гідроксиду натрію, густина розчину 1,007 г/мл. Обчислити молярну концентрацію та визначте масову частку лугу у розчині.

Дано: Розв’язок:

m = 40 г

V_р-ну = 5 л; За формулою С_м = υ/V_р-ну = m/M∙V_р-ну знаходимо С_м:

ρ = 1,007 г/мл. С_м = 40/40∙5 = 0,2 моль/л.

Визначити С_м та ω_NaOH. ω = С_м∙М/10ρ = 0,2∙40/10∙1,007 = 0,79%.

Відповідь: 0,2 моль/л; 0,79%.

Приклад 2. Змішали 100 г 20%-го та 200 мл (ρ=1,1 г/мл) 10%-го розчинів соди. Обчислити масову частку соди у розчині після змішування.

Дано: Розв’язок:

ω₁ = 20%; Цю задачу найлегше розв’язувати за допомогою «правила

m₁ = 100г; хреста»: ω₁ ω₃ – ω₂ m₁

ω₂ = 10% ω₃ =

V_р-ну = 200 мл; ω₂ ω₁ – ω₃ m₂, тобто:

ρ = 1,1 г/мл. Для визначення m₂ слід знати, що m = ρ∙V.

Визначити ω₃. 20 ω₃ – 10 100

ω₃ = ω₃ = 13,1%

10 20 – ω₃ 200∙1,1

Відповідь: 13,1%.

Приклад 3. Обчислити ступінь дисоціації етанової (оцтової) кислоти у розчині з молярною концентрацією речовини СН₃СООН 0,1 моль/л.

Дано: Розв’язок:

С(СН₃СООН) = 0,1 моль/л. Для розв’язування задачі необхідно взяти з довідника

Визначити α(СН₃СООН). значення константи дисоціації оцтової кислоти :

К_Д(СН₃СООН) = 1,074∙10^-5.

Пишемо рівняння дисоціації кислоти та розраховуємо α. СН₃СООН = Н⁺ + СН₃СОО^-

= √1,74∙10^-5/0,1 = 1,33∙10^-2 ∙ або 1,33%

Відповідь: 1,33%.

Приклад 4. Обчислити рН у 0,01М розчині нітратної кислоти.

Дано: Розв’язок:

С(HNO₃) = 0,01 моль/л. Пишемо рівняння дисоціації даної кислоти та

Визначити рН. визначаємо молярну концентрацію іонів Н⁺:

HNO₃ → H⁺ + NO₃^-,

За рівнянням реакції: 1 моль 1 моль 1 моль

За умов задачі: С_м: 0,01 0,01 0,01,

тобто [Н⁺] = С(HNO₃) = 0,01 моль/л

рН = -lg[H⁺] = -lg0,01 = 2.

Відповідь: рН = 2.

Пам’ятайте, якщо треба обчислити рН лугу, спочатку розраховуємо [OH^-], потім рОН.

Щоб розрахувати рН слід знати, що рН = 14 – рОН.

Приклад 5. Закінчити рівняння реакцій та написати йонно - молекулярні рівняння реакцій утворення менш розчинних сполук, ніж вихідні:

AgNO₃ + KCl  AgCl↓ + KNO₃

Ag⁺ + NO₃^- + K⁺ + Cl^-  AgCl↓ + K⁺ + NO₃^-

Ag⁺ + Cl^-  AgCl

Приклад 6. Написати по два молекулярні (повні) рівняння реакцій утворення таких малорозчинних сполук

Al³⁺ + 3OH^-  Al(OH)₃.

Al(NO₃)₃ + 3KOH  Al(OH)₃↓ + 3KNO₃

AlCl₃ + 3NaOH  Al(OH)₃↓ + 3NaCl

Приклад 7. Написати рівняння гідролізу для фосфату натрію Na₃PO₄. Вказати середовище, в якому відбувається гідроліз.

Спочатку записуємо молекулярне рівняння реакції: К₃PO₄ + 3НОН → 3КОН + Н₃РО₄

Визначаємо, який з продуктів реакції є слабким, а який сильним електролітом. В даному випадку КОН – це сильна основа, а Н₃РО₄ – слабка кислота. Потім записуємо рівняння реакції в іонному вигляді, причому слабкі електроліти не розписуємо на іони: 3К⁺ + PO₄^3- + 3НОН → 3К⁺ + 3ОН^- + Н₃РО₄.

Після цього скорочуємо однакові йони в правій та лівій частині і отримуємо рівняння гідролізу в іонному вигляді: PO₄^3- + 3НОН → 3ОН^- + Н₃РО₄.

На середовище, в якому відбувається гідроліз, вказує йон в продуктах реакції. В даному випадку гідроліз відбувається в лужному середовище (на це вказує іон ОН^-).

Приклад 8. Розставити коефіцієнти в рівняннях ОВР, вказати окисник та відновник, навести процеси відновлення та окиснення:

КМnO₄ + КІ + Н₂SO₄  МnSO₄ + I₂ + K₂SO₄ + H₂O.

Встановлюємо, що ступінь окиснення Мангану змінився від +7 до +2, а Йоду — від -1 до 0, тобто Манган відновився (перманганат калію — окисник), а Йод — окислився (йодид калію — відновник). Щоб розрахувати коефіцієнти перед окисником і відновником, потрібно скласти рівняння електронного балансу:

2 Мn⁺⁷ + 5e  Мn⁺² (процес відновлення)

5 2I^- – 2e  I₂⁰ (процес окиснення)

Враховуючи те, що кількість електронів, що віддав Йод, повинна дорівнювати кількості електронів, приєднаних Манганом, знаходимо спільний множник для цих двох рівнянь. Ця рівність буде дотримана в тому разі, коли 10 йодид-іонів віддадуть 10 електронів, а два йони Мангану приєднають їх:

2КМnO₄ + 10КІ + 8Н₂SO₄ = 2МnSO₄ + 5I₂ + 6K₂SO₄ + 8H₂O.

Приклад 9. Написати математичний вираз добутку розчинності для Mg₃(PO₄)₂ .

У насиченому водному розчині фосфату магнію є рівновага:

Mg₃(PO₄)₂ = 3Mg²⁺ + 2PO₄^3-

осад розчин

Вираз добутку розчинності для даної сполуки записується в наступному вигляді:

ДР = [Mg²⁺]³∙[ PO₄^3-]².

Приклад 10. На титрування 20 мл 0,02 М розчину хлоридної кислоти витрачається 15мл розчину натрій гідроксиду. Визначити молярну концентрацію натрій гідроксиду у розчині.

Дано: Розв’язок:

С_м(HCl) = 0,02 моль/л Запищемо рівняння даної реакції:

V(HCl) = 20 мл; HCl + NaOH NaCl + H₂O

V(NaOH) = 15 мл. H⁺ + Cl^- + Na⁺ + OH^-  Na⁺ + Cl^- + H₂O

Визначити С_м(NaOH). H⁺ + OH^-  H₂O

За законом еквівалентів:

С(HCl) ∙V(HCl) = C(NaOH) ∙ V(NaOH)

знаходимо С(NaOH):

С(NaOH) = С(HCl) ∙V(HCl) / V(NaOH) =

= 0,02∙20/15 = 0,03 моль/л.

Відповідь: 0,03 моль/л.