Неорганическая химия / Физическая химия / Химия. Сборники задач / Общая химия задачи с медико-биологической направленностью учебное пособие (Т. Н. Литвинова)

ОБЩАЯ ХИМИЯ: задачи с медико биологической направленностью

Решение.

KMnO4+H2O2+H2SO4→MnSO4+О2+K2SO4+H2O;

2KMnO4– + 16H+ + 5H2O2→ 2Mn2+ + 8H2O + 5O2 + 10H+; 6H+

2KMnO4+5H2O2+3H2SO4 = 2MnSO4+5О2+K2SO4+8H2O;

1

KMnO4 – окислитель, fэквокислителя = 5 ;

c(KMnO4 ) 0,02

сэкв(KMnO4) = fýê (KMnO4 ) = 1/5 = 0,1 моль/л.

Ответ: сэкв(KMnO4) = 0,1 моль/л.

37. Сколько миллилитров концентрированной соляной кислоты с массовой долей 38% и плотностью, равной 1,19 г/мл, следует взять для приготовления 1,0 л 2 н. HCl?

Решение.

Рассчитываем молярную концентрацию HCl в концентриро ванном растворе по формуле:

ñ(HCl) = 10 ω(HCl) ρ; M(HCl)

ñ(HCl) = 10 38,1 1,19 =12,39 ìîëü/ë.

36,5

Так как кислота HCl одноосновная, то f(HCl) = 1 и молярная концентрация эквивалента (HCl) равна молярной концентра ции (HCl).

Используя закон разбавления, определяем объем концент рированного раствора HCl:

с1(HCl) V1(HCl) = с2(НCl) V2(HCl)

30

МОДУЛЬ «ОСНОВЫ КОЛИЧЕСТВЕННОГО АНАЛИЗА»

V1(HCl) = c2 (HCl) V2 (HCl);

c1(HCl)

V1(HCl) = 100012,392 =161,40ìëмл. .

Ответ: V(HCl) = 161,40 мл.

38. Рассчитайте массу кристаллического хлорида натрия, которая необходима для приготовления 250 мл раствора с мо лярной концентрацией хлорида натрия 0,8 М. Выразите кон центрацию приготовленного раствора через массовую долю и титр, если известно, что его плотность равна 1,027 г/мл.

Решение.

= m(NaCl)

Из формулы ñ(NaCl) M(NaCl) V находим массу соли: m(NaCl) = c(NaCl) M(NaCl) V;

m(NaCl) = 0,8 58,5 0,25 = 11,7 г.

Титр раствора рассчитываем по формуле:

Ответ: m(NaCl) = 11,7 г; Т(NaCl) = 0,04680 г/мл; ω(NaCl) = 4,56%.

31

ОБЩАЯ ХИМИЯ: задачи с медико биологической направленностью

39. При отравлениях цианидами внутривенно вводят ра створ с массовой долей нитрита натрия 2% (ρ = 1,011 г/мл). Рас считайте молярную концентрацию и титр соли в этом растворе.

Решение.

Ответ: с(NaNO2) = 0,2930 М, Т(NaNO2) = 0,02022 г/мл.

40. На титрование 10,00 мл 0,1 н. раствора тетрабората на трия пошло 9,60 мл раствора HCl (среднее значение). Вычисли те молярную концентрацию НСl в растворе.

Решение.

Записываем математическое выражение закона эквивалентов:

1

с(HCl) V(HCl) = c( 2 Na2B4O7 10H2O) V(Na2B4O7 10H2O). Вычисляем с(HCl) по формуле:

Ответ: с(HCl) = 0,1042 моль/л.

41. Навеска KOH растворена в мерной колбе на 200 мл. Вы числите массу KOH в растворе, если на титрование 10,00 мл это го раствора израсходовано 12,40 мл раствора HCl с Т(HCl) = = 0,00420 г/мл.

32

МОДУЛЬ «ОСНОВЫ КОЛИЧЕСТВЕННОГО АНАЛИЗА»

Решение.

Выражаем Т(HCl) через с(HCl) по формуле:

T(HCl) = ñ(HCl) Ì(HCl), отсюда

1000

ñ(HCl) = Ò(HCl) 1000; Ì(HCl)

ñ(HCl) = 0,00420 1000 = 0,1151 ìîëü/ë. 36,5

Вычисляем с(KOH), используя закон эквивалентов:

с(HCl) Vпип(HCl) = c(KOH) Vпип(KOH),

где Vпип(KOH) — объем раствора KOH, взятый для титрования; Vпип(HCl) — объем раствора HCl, пошедший на эквивалент

ное взаимодействие с KOH.

ñ(KOH) = ñ(HCl) Vïèï (HCl); Vïèï (KOH)

ñ(KOH) = 0,1151 12,40 = 0,1427 ìîëü/ë.

10,00

Вычисляем массу KOH, содержащуюся в 200 мл раствора, ис пользуя формулу:

ñ(KOH) = m(KOH) 1000 ; Ì(KOH) Vð-ðà

Ответ: m(KOH) = 1,5982 г.

42. Рассчитайте массовую долю KOH в исследуемом раство ре, если на титрование навески KOH массой 0,8864 г, содержа щей индифферентные примеси, израсходовано 30,60 мл 0,5М раствора HCl.

33

ОБЩАЯ ХИМИЯ: задачи с медико биологической направленностью

Решение.

Записываем закон эквивалентов и вычисляем массу KOH:

m(KOH) = c(HCl) Vïèï (HCl) M(KOH) 1000

m(KOH) = c(HCl) Vïèï (HCl) M(KOH),

1000

гдеVпип(HCl) — объем раствора HCl, пошедший на титрование.

m(KOH) = 0,5 30,60 56 = 0,8568 ã. 1000

Вычисляем массовую долю KOH в навеске:

Ответ: ω(KOH) = 96,66%.

43. Рассчитайте молярную концентрацию эквивалента и титр HCl в растворе, если на титрование 2,0 мл исследуемого раствора пошло 3,0 мл 0,02 н. раствора NaOH.

Решение.

HCl + NaOH → NaCl + H2O. По закону эквивалентов:

сэкв(HCl) V(HCl) = cэкв(NaOH) V(NaOH); сэкв(HCl) = с(HCl), так как fэкв(HCl) = 1;

Ответ: с(HCl) = 0,03 моль/л; Т(HCl) = 0,00110 г/мл.

34

МОДУЛЬ «ОСНОВЫ КОЛИЧЕСТВЕННОГО АНАЛИЗА»

44. Чему равна масса декагидрата тетрабората натрия (буры), если на титрование его раствора затрачено 15,1 мл соляной кис лоты с молярной концентрацией с(HCl) = 0,103 моль/л?

Решение.

Na2B4O7 + 2HCl + 5H2O → 2NaCl + 4H3BO3;

1 fэкв(Na2B4O7 10H2O) = 2;

m(буры) = М(буры) fэкв c(HCl) V(HCl);

1

m(буры) = 382 2 0,103 15,1 10 3 = 0,297 г.

Ответ: m(буры) = 0,297 г.

45. Проба муравьиной кислоты массой 2,32 г разбавлена водой в мерной колбе вместимостью 100 мл. На титрование 10,0 мл разбавленного раствора затрачено 7,2 мл титранта с кон центрацией с(KОН) = 0,150 моль/л. Рассчитайте массовую долю муравьиной кислоты в исходном растворе.

Решение.

НСООН + KОН → НСООK + Н2О;

7,2 0,15

сэкв(НСООН) = с(НСООН), так как fэкв(НСООН) = 1;

m

с(НСООН) = M V m = c M V;

m(НСООН) = 0,108 46 0,1 = 0,497 г;

m

ω(НСООН) = mпробы 100%;

35

ОБЩАЯ ХИМИЯ: задачи с медико биологической направленностью

0,497

ω(НСООН) = 2,32 100% = 21,4%.

Ответ: ω(НСООН) = 21,4%.

46. В сточной воде находятся ионы Ве2+ (0,003 моль/л). Во сколько раз необходимо разбавить сточную воду, чтобы ее мож но было сливать в водоем?

Решение.

Содержание вредных примесей в воде, сливаемой в водоем, не должно превышать предельно допустимую концентрацию (ПДК), которая составляет для Ве2+ 0,0002 мг/л.

В соответствии с условием концентрация ионов Ве2+ равна: 0,003 моль/л 9 г/моль = 0,027 г/л = 27 мг/л;

для достижения ПДК необходимо разбавить воду:

27:0,0002 = 135 000 раз.

Ответ: сточную воду необходимо разбавить в 135 000 раз.

47. Анализ воды показал, что в ней содержатся гидрокарбо нат кальция Са(НСО3)2 массой 1386 мг, хлорид кальция CaCl2 массой 610 мг, хлорид натрия NaCl массой 480 мг. Объем воды составил 5 л. Определите общую жесткость Жо, карбонатную Жк, некарбонатную Жнк.

Решение.

Общая жесткость воды Жо – это суммарная концентрация ионов Са2+ и Mg2+, выраженная в ммоль экв/л:

где m1, m2 – массы катионов Са2+, Mg2+ в воде или соответству ющих им солей;

36

МОДУЛЬ «ОСНОВЫ КОЛИЧЕСТВЕННОГО АНАЛИЗА»

Мэ1, Мэ2 – молярные массы эквивалентов катионов Са2+, Mg2+ или соответствующих им солей (г/моль);

V – объем воды, л.

Молярные массы солей, обусловливающих жесткость воды:

М(Са(НСО3)2) = 162,1 г/моль; М(CaCl2) = 111,0 г/моль.

1

Мэкв = fэкв М, где fэкв = 2 .

Общую жесткость воды можно рассчитать по формуле:

= 5,5 ммоль экв/л.

Карбонатная жесткость — часть Жо, обусловленная содержа нием в воде гидрокарбонатов кальция и магния:

m (Ñà(ÍÑÎ3 )2 ) 1386

Некарбонатная жесткость Жнк обусловлена содержанием в ней соли хлорида кальция:

m (ÑàÑl2 ) 610

Ответ: жесткость общая равна 5,5 ммоль экв/л, карбонат ная — 3,42 ммоль экв/л, некарбонатная — 2,2 ммоль экв/л.

48. На умягчение 10 л воды израсходовано Са(ОН)2 массой 3,7 г и Na2CO3 массой 1,06 г. Рассчитайте общую жесткость (Жо) исходной воды. Составьте уравнения процессов умягчения воды.

Решение.

При добавлении в воду извести Са(ОН)2 снижается карбо натная жесткость воды:

Са(НСО3)2(р р)+Са(ОН)2(р р) → 2СаСО3(к) + 2Н2О(ж). (1)

37

MgCl2 + 2Na2CO3 + 2H2O → Mg(OH)2 + 2NaНCO3 + 2NaCl (2)

ОБЩАЯ ХИМИЯ: задачи с медико биологической направленностью

При добавлении в воду соды Na2CO3 снижается некарбонат ная жесткость воды:

Na2CO3→ 2Na+ + CO 32−;

CO 32− + H2O P HCO3− + OH–; Mg2+ + 2OH– → Mg(OH)2.

MgCl2 + 2Na2CO3 + 2H2O → Mg(OH)2↓ + 2NaНCO3 + 2NaCl.(2) По уравнению (1) рассчитываем количество и массу Са(НСО3)2:

m3,7

n(Са(ОН)2) = M = 74 = 0,05 моль;

n(Са(НСО3)2) = n(Са(ОН)2) = 0,05 моль; m(Са(НСО3)2) = 0,05 162 = 8,1 г.

По уравнению (2) рассчитываем количество и массу MgCl2:

m1,06

n(Na2CO3) = M = 106 = 0,01 моль;

n(MgCl2) = n(Na2CO3) = 0,01 моль; m (MgCl2) = 0,01 95 = 0,95 г.

Общую жесткость рассчитываем по уравнению:

= 0,00134 ммоль экв/л, или 1,34 ммоль экв/л,

1

где Мэкв(Са(НСО3)2) = М fэкв = 162 2 = 81 г/моль;

1

Мэкв(MgCl2) = М fэкв = 95 2 = 47,6 г/моль.

Ответ: общая жесткость исходной воды равна 1,34 ммоль экв/л.

49. Определите общую (Жо), карбонатную (Жк) и некарбо натную (Жнк) жесткость воды, если на титрование ее 100 мл по

38

МОДУЛЬ «ОСНОВЫ КОЛИЧЕСТВЕННОГО АНАЛИЗА»

требовалось 8 мл 0,1 н. раствора трилона Б и 5 мл 0,1 н. раствора соляной кислоты.

Решение.

Общую (Жо) и карбонатную (Жк) жесткость воды можно оп ределить методом титрования. Для определения Жо произво дится комплексонометрическое титрование пробы анализируе мой воды раствором двузамещенной натриевой соли этилендиа минтетрауксусной кислоты (Na2ЭДТА или трилон Б) в щелоч ной среде (рН 8) в присутствии индикатора (хром темно синий,

ваналитической практике данный индикатор называется «эрио хром черный Т»). Фиксируется переход окраски воды из розовой

вголубую. Карбонатная жесткость (Жк) определяется кислотно основным титрованием воды раствором соляной кислоты в при сутствии индикатора (метилового оранжевого), фиксируется пе реход желтой окраски в оранжевую.

Расчет общей и карбонатной жесткости воды ведется по зако ну эквивалентов:

Æî = Vò ñýêâ 1000, ммоль-экв/л ,

Vâ

где Vв – объем анализируемой пробы воды, мл; Vт – объем титранта, мл;

сэкв – молярная концентрация эквивалента титрующего ра створа, моль/л.

Æî = 8 0,1 1000 = 8 ммоль-экв/л ;

100

Æê = 5 0,1 1000 = 5 ммоль-экв/л;

100

некарбонатная жесткость составила разность между общей и кар бонатной жесткостью:

Жнк = Жо – Жк = 8 – 5 = 3 ммоль экв/л.

Ответ: жесткость общая равна 8 ммоль экв/л; карбонат ная – 5 ммоль экв/л; некарбонатная – 3 ммоль экв/л.

39