Контрольные задания по курсу Аналитическая химия (110

Вопросы к коллоквиуму

1.Кислотно-основное равновесие.

2.Протолитическая теория Бренстеда-Лоури.

3.Классификация растворителей.

4.Автопротолиз. Константа ионного произведения воды.

5.Сила кислот и оснований. Степень диссоциации.

6.Константа кислотности и константа основности и соотношение между ними для сопряженной пары.

7.Расчет равновесий для растворов кислот и оснований в воде. Вычисление рН растворов сильных и слабых кислот и оснований, солей, амфолитов.

8.Буферные системы. Вычисление рН буферных растворов. Буферная емкость.

9.Титриметический анализ. Сущность мeтoдa. Классификация титриметрических методов.

10.Стандартизация растворов в титриметрии. Первичные и вторичные стандарты. Требования к веществам, используемым в качестве первичных стандартов.

11.Расчеты в титриметрическом анализе. Приемы титрования.

12.Метод кислотно-основного титрования. Основные положения и сущность метода.

13.Титрование сильной кислоты сильным основанием. Анализ кривой титрования. Факторы, влияющие на величину скачка.

14.Титрование слабой кислоты сильным основанием. Анализ кривой титрования.

15.Индикаторы метода кислотно-основного титрования. Принцип действия. Показатель титрования индикатора и интервал перехода окраски индикатора. Выбор индикаторов для кислотно-oсновного титрования.

16.Индикаторные ошибки титрования.

17.Практическое применение методов кислотно-основного титрования.

11

РАВНОВЕСИЕ КОМПЛЕКСООБРАЗОВАНИЯ. КОМПЛЕКСОНОМЕТРИЯ

Контрольная работа № 3

Вариант № 1.

1.Вычислить значение рFe при титровании 0.02 M раствора FeCl3 раствором ЭДТА той же концентрации, когда в систему добавлено 99.0 и 99.9 % ЭДТА от эквивалентного количества.

2.Рассчитайте условную константу устойчивости комплекса магния с ЭДТА при рН 5.0.

Вариант № 2.

1.Вычислить значение рNi при титровании 10–3 М раствора NiCl2 раствором ЭДТА той же концентрации, когда в систему добавлено 101 и 110 %

ЭДТА от эквивалентного количества, а титрование проводили в присутствии аммиачного буфера при рН 10.0, Vo = 10.00 см3.

βNiY2− =10 18.6

2.Определить молярную концентрацию и титр раствора Pb(NO3)2, если после прибавления к 20.00 см3 его 20.00 см3 0.0994 М трилона Б на обрат-

ное титрование последнего израсходовано 15.24 см3 раствора ZnС12 с концентрацией 0.1036 моль/дм3.

Вариант № 3.

1.На титрование 20.00 мл раствора NiCl2 израсходовано 21.22 см3 0.0207 М раствора ЭДТА. Определить концентрацию (г/дм3) раствора соли никеля.

2.Сколько граммов сульфата содержится в пробе, если после прибавления

20.00 см3 0.0632 М BaCl2 избыток его оттитрован 15.64 см3 0.0464 М

трилона Б.

Вариант № 4.

1.Вычислить значение рZn при титровании 0.02 М раствора ZnSO4 раствором ЭДТА той же концентрации, если в систему добавлено 100.0 и 100.1 % ЭДТА, а титрование проводили при рН 10.0; βZnY2− =10 16.5.

2.Рассчитайте условную константу устойчивости Ag(CN)2– в растворе, содержащем 1 . 10–3 М тиосульфата натрия.

12

Вариант № 5.

1. Рассчитать начало скачка на кривой титрования при титровании 50.00 см3 0.01 М Сa(NO3)2 0.01 М раствором трилона Б в буферном рас-

творе с рН 10. lg β = 10.7.

2.Раствор ЭДТА приготовили растворением 4.45 г очищенного и высу-

шенного Na2H2Y . 2H2O в подходящем объеме воды и разбавлением точно до 1 дм3. Рассчитать молярную концентрацию полученного раствора, учитывая, что исходное вещество содержит 0.5 % влаги.

Вариант № 6.

1.Сколько граммов меди обнаружено в растворе, если на титрование этого раствора ушло 15.20 см3 0.0300 М раствора ЭДТА в присутствии индикатора мурексида?

2.Концентрация рабочего раствора ЭДТА была установлена по раствору,

содержащему в 1 дм3 24.00 г FeNH4(SO4)2 . 12H2O. На титрование 10.00 см3 этого раствора израсходовано 12.30 см3 раствора ЭДТА. Рас-

считать: а) молярную концентрацию эквивалента; б) титр по Fe2O3 ; в) титр по CaO раствора ЭДТА.

Вариант № 7.

1.Рассчитать содержание ионов Al3+ в растворе по следующим данным. К раствору добавили 15.00 см3 0.1100 М раствора ЭДТА. Избыток последнего был оттитрован 3.00 см3 0.1010 М раствора ZnSO4.

2.К 20.00 см3 раствора соли марганца прибавили 25.00 см3 0.0101 M раствора ЭДТА. На титрование избытка ЭДТА израсходовали 14.36 см3 0.0101 М ZnSO4. Вычислить концентрацию (г/дм3) ионов марганца в исходном растворе.

Вариант № 8.

1.Определить массовую долю Mg в сплаве, если после растворения

0.5000 г его и удаления мешающих элементов объем раствора довели до 100.0 см3, а 20.00 см3 его оттитровали 12.06 см3 0.0100 M раствором трилона Б.

2.Вычислить равновесные концентрации ионов серебра и его комплексов с аммиаком при начальных концентрациях С(Ag+)=0.01 M; C(NH3)=0.1 M.

13

Вариант № 9.

1.Рассчитать концентрацию ионов магния в воде (в ммоль/дм3), если при титровании 200 см3 воды раствором ЭДТА при рН 9.7 с хромогеном черным Т до синей окраски израсходовано 25.15 см3 0.0151 М раствора.

2.Титруют 0.0200 М раствор, содержащий ионы металла (М), 0.0200 М раствором ЭДТА при рН 5.00 в присутствии лиганда (L), образующего комплекс (ML). Рассчитайте рМ в точке эквивалентности

(β МY = 2.86 . 1020, β’МL = 1.00 . 105, CL = 0.1000 M).

Вариант № 10.

1.Навеску Hg(NO3)2, равную 0.6865 г, растворили в 250 см3 воды. На титрование 25.00 см3 этого раствора в присутствии индикатора эриохрома черного Т израсходовано 8.50 см3 0.022 М раствора ЭДТА. Рассчитать массовую долю Hg(NO3)2 в исследуемом образце соли.

2.На титрование 20.00 см3 раствора MgSO4, приготовленного из 1.5250 г безводного MgSO4 (хч) в мерной колбе вместимостью 500 см3, расходуется 19.55 см3 раствора трилона Б. Определите титр по Mg2+ и молярную концентрацию эквивалентов трилона Б.

Вариант № 11.

1.Вычислить значение рCa при титровании 0.002 М раствора CaCl2 раствором ЭДТА той же концентрации, когда в систему добавлено 75.0 % и 95.0 % ЭДТА от эквивалентного количества.

2.Вычислить концентрацию иона Ag+ в 0.2 М растворе комплексной соли

Na5[Ag(S2O3)3].

Вариант № 12.

1.Вычислить значение рSr в точке эквивалентности при титровании

0.001 М раствора SrCl2 раствором ЭДТА той же концентрации, если константа устойчивости комплексоната стронция равна 108.63, рН 10.

2.Вычислить концентрацию ионов Zn2+ и его аммиачных комплексов в растворе, содержащем 0.02 М ZnSO4 и 0.1 М аммиака.

Вариант № 13.

1.Рассчитать конец скачка на кривой титрования 50.0 см3 0.01 М СаСl2 0.01 М раствором ЭДТА в буферном растворе с рН 10; lg β = 10.7.

2.Рассчитайте условную константу устойчивости комплексоната кальция при рН 3.0.

14

Вариант № 14.

1.Определить концентрацию (г/дм3) раствора Bi(NO3)3, если на титрование

20.00см3 его израсходовано 17.26 см3 0.0691 М ЭДТА.

2.Вычислить массовую долю CaCO3 и MgCO3 в известняке, если после растворения 1.000 г его получили 100.0 см3 раствора, на титрование

20.00см3 которого для определения суммы Ca2+ и Mg2+ затратили

19.25см3 0.05140 М ЭДТА, а на титрование Са2+ в отдельной пробе (20.00 см3) израсходовали 6.25 см3 того же раствора ЭДТА.

Вопросы к коллоквиуму

1.Комплексы в аналитической химии. Применение в качественном и количественном анализе.

2.Комплексонометрия. Основные понятия. Сущность метода. Титранты в комплексонометрии. Первичные стандарты.

3.Комплексы ионов металлов с комплексонами – состав, структура, устойчивость. Константа устойчивости и константа нестойкости.

4.Индикаторы метода комплексонометрии. Принцип действия. Примеры металлохромных индикаторов.

5.Кривые титрования. Влияние различных факторов на скачок титрования. Общая оценка метода.

6.Определение общей жесткости воды методом комплексонометрии.

7.Принципы определения смеси катионов металлов.

15

РАВНОВЕСИЕ В ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ. ОКСРЕДМЕТРИЯ

Контрольная работа № 4

Вариант № 1.

1.Сколько молей эквивалентов H2C2O4 2H2O содержится в 1.8908 г этого вещества? Из навески приготовлен раствор, используемый в перманганатометрии.

2.Рассчитать навеску Н2С2О4 . 2Н2О, которую следует взять в мерную колбу емкостью 500 см3, чтобы на титрование 25.00 см3 раствора израсходовать 20.25 см3 раствора, содержащего 3.2800 г/дм3 KMnO4.

Вариант № 2.

1.Молярная концентрация эквивалентов раствора KMnO4 равна 0.0250 моль/дм3. Чему равен его титр по Fe2+?

2.К 2.50 см3 раствора КСlO3 было прибавлено 25.00 см3 0.1200 М раствора FeSO4, избыток которого затем оттитровали 5.00 см3 раствором KMnO4 С(1/5 KMnO4) = 0.1100 моль/дм3. Рассчитать процентное содержание КСlO3 в растворе, если плотность этого раствора равна 1.020.

Вариант № 3.

1.Какая масса перманганата калия (содержание основного вещества 98.27 %) необходима для приготовления 1 дм3 раствора с

TKMnO4 / Fe =0.01000 г/см3 .

2.Рассчитайте значения потенциалов при титровании раствора, содержащего Fe (II) раствором, содержащим Ce (IV) в сернокислой среде 1.0 М Н2SO4 при добавлении 99.9 % и 100.1 % раствора, содержащего Ce (IV).

Вариант № 4.

1. На титрование раствора, содержащего ионы марганца (II) в слабощелочной среде затрачено 15.10 см3 раствора перманганата калия С(1/5 KMnO4)=0.1240 моль/дм3. Рассчитайте содержание (мг) марганца

(II) в растворе.

2.Раствор, содержащий ионы церия (IV) с концентрацией 0.0500 М титруют 0.0500 М раствором, содержащим ионы железа (II) в среде 1.0 М

Н2SO4. Потенциал в конечной точке титрования равен 1.30 В. Рассчитайте концентрацию ионов церия (IV) в конечной точке титрования.

16

Вариант № 5.

1.Навеска образца щавелевой кислоты 2.000 г растворена в 300 см3 раствора. На титрование 25.00 см3 этого раствора затрачено 24.50 мл раствора

перманганата калия; С(1/5 KMnO4) = 0.1064 моль/дм3. Сколько процентов H2C2O4 . 2H2O содержится в образце?

2.Кальций осадили в виде СаС2О4 . Н2О, осадок отфильтровали, промыли и

растворили в разбавленной Н2SО4. Образующуюся кислоту Н2С2О4 оттитровали 20.15 см3 раствора KMnO4 с титром по СаО 0.01752 г/см3. Сколько граммов кальция содержалось в пробе?

Вариант № 6.

1.Навеска ВаСl2 . 2H2O массой 6.7000 г растворена в мерной колбе на 100.0 см3. На титрование 25.00 мл этого раствора расходуется 28.95 см3 раствора AgNO3 Вычислить массовую долю хлора в образце.

( T AgNO3 / Ag =0.005120 г/см3 ).

2.Вычислите величину скачка титрования раствора, содержащего ионы железа (III) раствором, содержащим ионы олова (II) в присутствии 1.0 М HCl при степени оттитрованности 100.1 и 101.0 %.

Вариант № 7.

1.Сколько процентов Fe2O3 содержит образец, если его навеска 0.1700 г после растворения и восстановления железа оттитрована 38.4 см3 рас-

твора KMnO4 с T KMnO4 / Fe =0.000100 г/см 3?

2.Для определения концентрации раствора арсенита натрия взяли 0.1182 г

стандартного образца стали с массовой долей марганца 0.84%. После со-

ответствующей обработки, в результате которой Mn превратили в MnO4–, на титрование полученной HMnO4 израсходовали 22.27 см3 раствора арсенита натрия. Чему равен титр арсенита натрия по марганцу?

Вариант № 8.

1. Сколько граммов Na2S2O3 5H2O следует взять для приготовления 1300 см3 его 0.01 М раствора?

2.Вычислить потенциал в точке эквивалентности при титровании раствора FeSO4 раствором КMnО4 в кислой среде (С (Н2SO4)= 1 М).

17

Вариант № 9.

1.Навеска 0.1602 г известняка была растворена в HCl, после чего Ca2+ оса-

дили в виде CaC2O4; промытый осадок растворили в разбавленной серной кислоте и оттитровали 20.75 см3 раствора KMnO4, титр которого по CaCO3 равен 0.006020 г/см3. Рассчитать массовую долю СаСО3 в известняке.

2.Рассчитайте потенциал в точке эквивалентности, если раствор H2O2 титруют раствором KMnO4 при рН 1.0.

Вариант № 10.

1.Раствор азотной кислоты плотностью 1.185 г/см3 содержит 30.1 % HNO3. Рассчитать ее молярную концентрацию эквивалентов на основании по-

луреакции: NO3– + 4H+ +3e → NO + 2H2O

2.На титрование 25.00 см3 раствора FeSO4 в H2SO4 израсходовали 31.25 см3 раствора K2Cr2O7 С(1/6 K2Cr2O7)=0.1000 моль/дм3. Сколько воды нужно добавить к 200.0 мл раствора соли железа, чтобы сделать раствор точно

0.0500 М?

Вариант № 11.

1.Навеску руды 0.2133 г растворили в серной кислоте; содержащееся в пробе железо восстановили до Fe2+ и затем оттитровали раствором KMnO4 С(1/5 KMnO4)=0.1117 моль/дм3, которого потребовалось 17.20 см3. Найти массовую долю железа в руде.

2.Из 0.5600 г технического Na2SO3 приготовили 200 см3 раствора. На титрование 20.00 см3 его израсходовали 16.20 мл раствора I2, титр которого по As2O3 равен 0.002473. Определить процентное содержание Na2SO3 в образце.

Вариант № 12.

1.Сколько % сурьмы содержит сплав, если после растворения его навески массой 1.0000 г раствор оттитрован 42.50 см3 раствора KMnO4 с

TKMnO4 / Sb =0.006124 г/см3?

2.Рассчитать скачок титрования раствора FeSO4 раствором KMnO4 при рН 0 в точках, соответствующих недостатку и избытку титранта на

0.1 %.

18

Вариант № 13.

1. Кальций из раствора осадили в виде CaC2O4 . H2О, осадок отфильтровали, промыли и растворили в разбавленной H2SO4. Образовавшуюся кислоту H2C2O4 оттитровали 20.15 см3 раствора KMnO4, имеющего T KMnO4 / CaO =0.01752 г/см3. Какая масса кальция содержалась в рас-

творе?

2.Раствор соли ванадия (III) с концентрацией 0.1000 М титруют 0.1000 М

раствором K2Cr2O7 при рН 1.0. Рассчитайте потенциал, при котором степень оттитрованности раствора равна 100.1 %.

Вариант № 14.

1.Сколько нужно KMnO4 (содержащего 96.27 % чистого вещества), чтобы получить 12 дм3 раствора с С(1/5 KMnO4) = 0.1 моль/дм3?

2.Рассчитайте значения потенциалов при титровании раствора KMnO4 раствором соли железа (II) при рН 2.0, если добавлено титранта 99.9 % и 100.1 %.

Вопросы к коллоквиуму

1.Окислительно-восстановительное равновесие. Уравнение Нернста.

2.Константа равновесия окислительно-восстановительной реакции.

3.Определение направления окислительно-восстановительного процесса.

4.Эквивалент и фактор эквивалентности в окислительно-восстано- вительной реакции.

5.Окислительно-восстановительное титрование (оксредметрия). Основы метода.

6.Классификация методов окислительно-восстановительного титрования по применяемому рабочему раствору.

7.Индикаторы в оксредметрии.

8.Кривая окислительно-восстановительного титрования. Расчет и построение. Факторы, влияющие на величину скачка.

19

РАВНОВЕСИЕ В СИСТЕМЕ ОСАДОК–РАСТВОР. ГРАВИМЕТРИЯ

Контрольная работа № 5

Вариант № 1.

1.В каком случае растворимость гидроксида магния больше: при рН 7.0

или при рН 10.0? КS0 = 5 10–12.

2.Рассчитать навеску сплава с массовой долей магния 0.005, чтобы при гравиметрическом определении получилось 0.1 г Mg2P2O7.

Вариант № 2.

1.В 500 см3 насыщенного раствора содержится 9.5 10–4 г AgCl. Рассчитать

КS0.

2.Вычислить рН, при котором нужно осаждать железо в виде Fe(OH)3, чтобы потери железа за счет растворимости в объеме 300 см3 не превы-

шали 0.1 мг. KS0 = 6.3 . 10 –38.

Вариант № 3.

1.Вычислить растворимость CaC2O4 в растворе (NH4)2C2O4 c молярной концентрацией 0.01 М. KS0 = 2.3 . 10 –9.

2.Для промывания осадка BaCrO4 массой 0.300 г использовали 250 см3 воды. Вычислить массовую долю потерь осадка за счет промывания. KS0 = 1.2 . 10–10.

Вариант № 4.

1.Во сколько раз «солевой эффект» 0.01 М раствора KNO3 повысит растворимость осадка AgNCS (КS0 = 1.16 10–12)?

2.Для определения кремния в чугуне взяли навеску 3.0000 г и получили

после прокаливания гравиметрическую форму SiO2 массой 0.1244 г. Вычислить массовую долю кремния в чугуне.

Вариант № 5.

1.Концентрация Ag3PO4 в насыщенном растворе равна 1.96 10–3 г/дм3. Рассчитать КS0.

2.Рассчитать навеску известняка для определения в нем оксида кальция так, чтобы масса прокаленного осадка СаО была 0.1 г, если известняк имеет массовую долю СаСО3 0.75.

20