7.2. Нетрадиционные задачи

121. Требуется количественно разделить ионы Мn²⁺и Со²⁺, используя метод дробного осаждения. Начальные концентрации - по 0,1 М. Реагент-осадитель и разделяющую концентрацию (или рН) подобрать самостоятельно.

122.Предложите и обоснуйте необходимыми расчетами методику гравиметрического анализа известняка (определение кальция), связанную с осаждением СаСО₃и прокаливанием осадка. В частности, выберите массу навески, способ растворения пробы и способ осаждения весовой формы, оцените потери при промывании осадка выбранным промывным раствором, укажите, как рассчитывать результат анализа. Особенно важно оценить минимально необходимый объем осадителя (его начальную концентрацию следует выбрать самостоятельно) с учетом рН осаждения.

123. Предложите состав и методику приготовления 1 л буферного раствора с рН = 5,6 и буферной емкостью = 1 для проведения комплексонометрического титрования ионов цинка. Учтите доступность реагентов и другие требования, которые следует учитывать при выборе буферного раствора.

124.Применяя программу “Protoliz”, проведите компьютерные эксперименты, моделируя изменения рН при добавлении к 100 мл буферного раствора разных объемов посторонней сильной кислоты или щелочи. Найдите по графику тот “порог”(объем добавленного 1 М раствора), при котором рН буфера меняется на единицу. Состав буферного раствора задайте самостоятельно.

125. Предложите и обоснуйте необходимыми расчетами методику объемного определения карбоната натрия в технической соде, анализ должен быть основан на реакциях нейтрализации.

126. Титрование 10^-2М раствора соляной кислоты провели с малоподходящим индикатором, имеющим рТ 3,2. На титрование было затрачено 17,5 мл титранта (0,1 М раствора едкого кали). А сколько миллилитров должно было бы пойти, если бы индикатор был выбран правильно?

127.Необходимо удержать в растворе при рН 8 ионы алюминия в виде любого растворимого комплекса. Общая концентрация алюминия - 2 мг/мл. Объем раствора - 200 мл. Предложено в качестве маскирующего вещества ввести в раствор винную кислоту (10 г чистого реактива). Правильна ли эта рекомендация? Может быть, можно предложить другой вариант маскирования?

128. Осадок карбоната свинца (приблизительно 2 грамма) находится в 200 мл воды в виде суспензии. Предложите способ растворения этой суспензии - что надо добавить в раствор и в каком количестве?Указание. А что, если попробовать изменить рН?

129. Осадок сульфата свинца (приблизительно 2 грамма) находится в 200 мл воды в виде суспензии. Предложите способ растворения этой суспензии - что надо добавить в раствор и в каком количестве.Указание. Изменение рН в данном случае не поможет.

130. Дана смесь катионов: Zn²⁺и Cu²⁺· Предложите методику маскирования каждого из ионов в присутствии другого и укажите, какие комплексы образуются при маскировании в каждом случае.

131. Отработанный фотографический фиксаж содержит около 100 г тиосульфата натрия в литре раствора. В этом растворе обработали 20 стандартных 36-кадровых фотопленок (кадр 24 на36 мм) с содержанием серебра 0,0014 г/см². В раствор при фиксировании переходит около 70% серебра. Можно ли в отработанном фиксажном растворе обнаружить катионы серебра по образованию осадка с хлорид-ионами (C_Cl =0,1 моль/л)?Указание: следует учесть комплексообразование ионов серебра с тиосульфатом.

132.Применяя программу “Complex”, постройте графические зависимости, наглядно показывающие: 1) как меняется общая закомплексованность ионов алюминия при изменении концентрации какого-либо маскирующего лиганда от 10^-8до 1 М. Желательно, чтобы комплексы образовывались даже при очень малой концентрации лиганда; 2) как при этом меняется состав смеси комплексов? 3) при каких концентрациях лиганда будет наблюдаться максимальный выход каждого из комплексов алюминия?

133. Трехвалентное железо часто определяют по интенсивности окраски раствора, содержащего желтый сульфосалицилатный комплекс FeR₃. Для его образования нужен больший избыток реагента, чем для образования красно-фиолетовых ненасыщенных комплексов. Применяя программу “Complex”, определите, какую избыточную концентрацию свободных сульфосалицилат-анионов необходимо создать в растворе, чтобы можно было пренебречь присутствием комплексов FeR₂и FeR.

134.При каком рН следует проводить реакцию, описанную в задаче 133, если избыточная концентрация сульфосалицилата натрия в растворе известна и составляет примерно 20 г/л ?

135. Растворимость карбоната бария в водном растворе при рН 8 определяли при комнатной температуре опытным путем и получили величину, приблизительно равную 3 мг/литр. Согласуется ли этот результат с вычисленным с учетом констант соответствующих равновесий? Если нет, то чем можно объяснить расхождение опытных данных и результатов расчета?

136.Три студента определяли гравиметрическим методом содержание компонентов в химически чистом пентагидрате сульфата меди. Для анализа были взяты совершенно одинаковые исходные навески этой соли (медного купороса)- по 0,5000 г. Первый студент определял содержание меди и в параллельных пробах получил следующие массы CuO: 187,5; 186,4; 186,9; 187,4; 198,0 (мг). Второй студент определял серу, причем весовой формой был сульфат бария. В параллельных анализах он получил 545,0; 544,1; 545,2; 544,5; 545,0 мг BaSO₄. Третий определял воду, при этом привес сосуда-поглотителя был равен 29,0; 30,2; 29,5 мг. Оцените точность работы каждого студента, сопоставив полученные результаты с действительным составом этой соли и, кроме того, друг с другом. Используйте алгоритмы статистической обработки результатов анализа.

137.Программа «Протолиз» позволяет проводить расчет рН с учетом и без учета какого-либо фактора. Воспользуйтесь этим и проведите по собственному плану вычислительные эксперименты так, чтобы получить ответы на следующие вопросы:

а) начиная с какой концентрации сильной кислоты при расчете рН ее водного раствора нельзя пренебрегать эффектом автопротолиза?

б) начиная с какой концентрации сильного основания при расчете рН его водного раствора нельзя пренебрегать «собственной» ионной силой этого раствора? Посторонние электролиты отсутствуют.

в) для каких кислот расчет рН их водных 0,01 М растворов по общеизвестной формуле рН = 0,5 (рК_а+ рС) дает правильные результаты, а для каких требуются более сложные способы расчета? Кислоты характеризуйте величиной рК_а.

Упрощенные расчеты считаем достаточно точными, если отличие величины рН от найденной компьютером без упрощений не превышает 0,1 единицы рН.

138. Программа «Complex» позволяет вычислить закомплексованность ионов с учетом ступенчатого характера комплексообразования (вводятся все значения констант) и без него (вводится константа устойчивости только одного, обычно «насыщенного» комплекса). Естественно, во втором случае получаются неточные значения Ф. Проведите для нескольких систем металл-лиганд вычислительные эксперименты, в ходе которых определите, насколько велика может быть ошибка, вызываемая неучетом ступенчатого характера процесса комплексообразования. Зависит ли она от концентрации свободного лиганда?

139. Программа «Static» позволяет проверить нормальность распределения не только для результатов в серии анализов, но и для любых других случайных событий. Попробуйте опросить 15-20 человек о дне их рождения (число от 1 до 31) или росте в см, а затем определите, можно ли считать эти величины распределенными по нормальному закону.

140.Рассчитайте, во сколько раз должны отличаться средние арифметические значения в двух сериях анализов при n₁= n₂= 3, чтобы можно было с надежностью 0,95 утверждать - средние арифметические в обеих выборках достоверно отличаются друг от друга.

Воспроизводимость в обеих сериях практически одинакова и характеризуется значением s_r = 0,05. Повторите расчет для других значений s_r.