
- •Кунце у, Шведт г. Основы качественного и количественного анализа, - м.:”Мир,1997 общие методические указания
- •I. Теоретические основы аналитической химии
- •Тема 1. Динамическое равновесие в гомогенных средах.
- •Тема 2. Динамическое равновесие в гетерогенных системах.
- •Тема 3. Окислительно - восстановительные реакции, комплексные соединения и органические растворы в химическом анализе.
- •Раздел II. Основы количественного анализа.
- •Тема 4. Сущность гравиметрического анализа
- •Тема 5. Основы титриметрического анализа
- •Раздел III. Физико-химические методы анализа
- •Тема 6. Оптические (спектральные ) методы анализа
- •Тема 7. Электрохимические методы анализов
- •Тема 8. Хроматографические методы анализа
- •Решение типовых задач
- •Тема 1.
- •Тема 3.
- •Тема 4.
- •Тема 5.
Тема 3.
Задача 1. Определить направление окислительно-восстановительной реакции в зависимости от концентрации окислителей и восстановителей, присутствующих в растворе, и от рН среды и записать уравнение реакции в ионно-молекулярной форме по следующим данным:
MnO4- + 8H+ +5e Mn2+ +4H2O Yо =1,5076 В;
Fe2+ +e Fe3+ Yо =0,771 В.
Концентрации активности веществ, участвующих в реакции, равны 0,1 моль /л, [ H2SO4 ] =0,02 моль /л.
Решение. Рассчитываем потенциалы по уравнению Нерста для Т=298k
Y MnO4- / Mn2+ = Yo + 0,059 /5 lg [ MnO4- ] * [ H+ ]8 / [Mn2+ ]=1,508 + 0,059 /5 lg [ H+ ]8=1,508 +0,059 /5 lg (10-2)8 = 1,508 + 0,011 *
10-16=1,508-0,011 * 16=1,508-0,176= 1,332В;
Y Fe3+ / Fe2+ = YoFe3+ /Fe2+=0,771 B.
Следовательно,
YMnO4 - / Mn2+ > Y Fe3+ /Fe2+
Когда комбинируют две какие-либо окислительно-восстановительные пары, то более сильный из двух окислителей отнимает электроны и более сильного восстановителя, причем образуется более слабые восстановитель и окислитель.
В данном случае более сильным окислителем является ион MnO4- (Yo =+ 1,508 B ), а с учетом рН Yo =1,3326, более сильным восстановителем - Fe2+ -ионы ,( Yo =+0,77 В ). В соответствии с этим реакция между указанными парами идет в направлении
MnO4- +Fe2+ + 8H+ Mn2+ +Fe3+ +4H2O,
т.е., в сторону образования более слабых восстановителя (Mn2+) и окислителя (Fe3+), чем исходные.
Задача 2. Записать уравнение диссоциации комплексного иона, выражение константы нестойкости, вычислить концентрацию иона комплексообразователя и концентрацию иона осадителя, с помощью которого можно разрушить комплексный ион. Концентрация комплексного иона
[Ag ( NH3 )2]+ = 0,01 моль /л.
Решение:
[ Ag ( NH3 )2 ]+ =0,01 моль /л; К = 5,8 * 10-8;
ПРAgJ =8,3 * 10-17.
Первая ступень [ Ag (NH3 )2 ]+ [AgNH3]+ +NH3 :
КAg(NH3)2+= [AgNH3]+ [NH3] / [Ag(NH3)2]+
Вторая ступень [AgNH3]+ Ag+ + NH3 :
[KAgNH3]+=[Ag+] [NH3] / [AgNH3+]
Диссоциация комплекса идет в незначительной степени и может быть охарактеризована величиной общей константы ионизации данного комплекса, которая является произведением константы ионизации по отдельным ступеням. Так в примере
Кнест= К [Ag(NH3)2]+ * K[Ag(NH3)]+=[AgH3]+ [NH3]*[Ag]+[NH3] / [Ag(NH3)2]+ *{Ag(NH3)2]+=5,8 *10-8.
Найдем концентрацию комплексообразователя (Ag+) в 0,01 М раствора.
Обозначим искомую концентрацию Ag+ через х. Из уравнения ионизации комплекса Ag(NH3)2+ находим:
[Ag+] = x [NH3] =2x [Ag(NH3)2]+ =0,01-x=0,01,
так как степень ионизации комплекса незначительная, следовательно можно написать:
Кнест= х(2х)2 / 0,01=5,8 * 10-8,
откуда х=[Ag+]= N5,8 * 10-10 / 4= 5,25 * 10-4 моль/л.
Ионом осадителем будет являться ион J- (аналогично CI-Br-), его концентрацию находим из выражения произведения растворимости:
ПРAgJ =8,3 * 10-17= [Ag+] [J-];
8,3 * 10-17=5,25 * 10-4[J-];
[J-]=8,3 * 10-17 /5,25 *10-4=1,58 *10-13 моль /л.
Тема 4.
Задача 1. Определить количество бария в навеске BaCI2 * 2H2O, если масса полученного при анализе осадка BaSO4 a =0,3252г.
Решение. Находим аналитический множитель (фактор пересчета), равный F.
F=Мопредел. в-ва / М вес. формы= АBa / MBaSO4=137,4 /233,4 =0,5884.
Количество бария (х)
х=F * a =0,5884 * 0,3252 = 0,1913г.
Задача 2. Какой объем раствора аммиака с плотностью 0,985 г/дм3 и массовой долей NH3 равной 3%, нужно взять для осаждения железа из навески 1,5г FeCI3.
Решение. Из уравнения реакции осаждения
FeCI3 + 3NH4OH Fe (OH)3 + 3NH4CI
видно, что одна молекула FeCI3 взаимодействует с тремя молекулами NH4OH.
MFeCI3---------------3MNH
162,3--------------------3 *17=51
1,5-----------------------х
Отсюда х= 1,5 *51 / 162,3 =0,47г.
Такое количество химически чистого NH3 необходимо для осаждения 1,5 г Fe3+.Количество аммиака с массовой долей 3% получим из пропорции
100 -3,0
х - 0,47
х= 100 * 0,47 / 3=15,6 г.
Найдем объем раствора аммиака
V= m /p =15,6 / 0,985= 15,8 см3.
Задача 3. Определить массовые доли ( % ) окиси кальция и кальция в пробе известняка, если из навески известняка 0,7512 получено 0,4486 г CaO.
Решение.
w ( CaO )= 0,4486 * 100 / 0,7512 = 59,7 %;
w ( Ca ) = 0,4486 * 40,08 * 100 / 0,7512 * 56,0 = 42 %.