книги из ГПНТБ / Ярославцев А.А. Сборник задач и упражнений по аналитической химии учеб. пособие

ные: а) результат анализа; б) среднее значение несколь­ ких параллельно выполненных анализов одного и того же образца; в) число Авогадро; г) данные таблицы плот­ ностей растворов кислот различных концентраций; д) ло­ гарифм точного числа; е) логарифм приближенного чис­ ла; ж) валентность элемента; з) данные таблиц атомных и молекулярных весов.

б) отвешено 5 г хлорида натрия; в) 1 л содержит 1000 мл; г) длина стержня 50 мм?

5.Как следует записать результат взвешивания 8 г. вещества при помощи технических, технохимических и аналитических весов?

6.В три колбы налито по 10 мл раствора: в одну — цилиндром на 1 л, в другую — цилиндром на 25 мл, в третью — бюреткой на 50 мл. Записать объем, налитый в каждую колбу.

7.Число 25,9352 округлить с точностью до пяти, че­ тырех, трех и двух значащих цифр.

8.Масса воды, вмещаемой литровой мерной колбой при 20° С равна 0,99717 кг. Округлить это число до четы­ рех, трех и двух значащих цифр.

9.Сколько значащих цифр и десятичных знаков в числах: 20,0008; 0,0025; 987,500?

10.Сколько значащих цифр и десятичных знаков в приближенных числах: 900; 0,2005; 5,4000; 1,008?

П . В двух колбах приготовлено по 150 мл раствора соли из двух навесок по 5 г. Для одной колбы навеска отвешена на технических весах чувствительностью 0,1 г, для другой •— на аналитических весах. Сколько граммов соли содержится в 50 мл каждого раствора?

12.Кусок проволоки длиной 25,0 см измерен с точно­ стью до 0,1 см. Найти длину одной третьей части его.

13.Округлить точное число 2090 до сотен. Определить количество значащих цифр в этом числе до и после округ­ ления.

23.Какой способ вычисления следует применить для решения задач 19 и 21?

24.Какой способ вычисления следует применить для решения задач 20 и 22?

25.Рассчитать с точностью до двух значащих цифр,

какую часть грамм-молекулы составляет 1 г сернокисло­ го алюминия.

26.Рассчитать с наибольшей возможной точностью число молекул сульфата меди, содержащееся в 5 г его

кристаллогидрата CuS04-5H2 0, если принять число Авогадро равным 6-102 3 .

27.Рассчитать: а) с точностью до одной значащей цифры и б) с наибольшей возможной точностью, сколько процентов алюминия содержится в кристаллогидрате алюмокалиевых квасцов KA1(S04)2-12H2 0.

28. Рассчитать: а) с точностью до двух значащих цифр и б) с наибольшей рациональной точностью, сколько про­ центов воды содержится в кристаллогидрате сульфата меди.

Если известны весовые количества растворяемого ве­ щества (а) и растворителя (Ь), то процентную концентра­ цию раствора (с%) можно определить из пропорции:

деляют, сколько граммов растворенного вещества содер­

П р и м е р 3. Определить молярностъ раствора, содер­ жащего 5,0 г безводного сульфата натрия в 150 мл раствора.

Решение. Сколько граммов соли (а) содержит 1 л раствора?

Определяем молярность раствора, деля найденную ве­ личину на молекулярный вес сульфата натрия:

Задачи на определение нормальности раствора реша­ ют так же, как и предыдущую, но вместо молекулярного веса растворенного вещества берут его эквивалентный вес.

Выражая концентрацию раствора в нормалях, необхо­ димо правильно вычислять эквивалент, так как он может быть различным у одного и того же вещества в зависи­ мости от реакции, в которую оно вступает. Так, чтобы найти эквивалент азотной кислоты в реакции его со ще­ лочью нужно молекулярный вес разделить на единицу:

3 = — (так как реакция сводится только к взаимодейст­ вию одного однозарядного иона водорода с ионом гидроксила). Если же азотная кислота действует как окисли­ тель, восстанавливаясь до окиси азота, то азот в ней из валентного состояния 5+ переходит в валентное состояние 2+ за счет присоединения трех электронов. В этом случае эквивалент азотной кислоты будет равен одной трети молекулярного веса:

химических реакций, в которых оба ее однозарядных иона водорода вступают во взаимодействие, например в реак­ ции полной нейтрализации:

H 2 S 0 4 + ' 2КОН = K 2 S 0 4 + 2 Н 2 0

В реакции

H 2 S 0 4 + КОН = KHSO4 + HsO

у серной кислоты замещается только один ион водорода, и 3h2 so4 будет равен молекулярному весу кислоты, т. е. 98,08. И если мы для второй реакции приготовим, напри­ мер, 10 н. раствор, содержащий 980,8 г кислоты в 1 л раствора, то этот же самый раствор в случае применения его для первой реакции будет являться уже 20 н.

Таким образом, нельзя говорить об эквиваленте вещества и нормальности раствора вообще, а можно гово­ рить об этом только применительно к конкретной хими­ ческой реакции.

Переход от одной системы выражения концентрации раствора к другим. Перейти от процентной концентрации к молярной или нормальной (и обратно) можно только в том случае, если известна плотность раствора, так как процентная концентрация указывает на содержание ве­ щества в определенном весовом количестве раствора ((в 100 весовых частях), а молярная и нормальная — в опре­ деленном объеме (в 1 л ) . Следовательно, для решения задач подобного рода необходимо пересчитывать массу раствора на объем и объем на массу, что выполняется де­

плотности растворов различных молярностей (или нормальностей). Выполняя подобные расчеты приближенно, плотность очень разбавленных растворов (порядка одного процента) можно считать равной единице, что даст ошиб­ ку порядка одного процента.

Смешение и разбавление расторов. Если раствор раз­ бавить водой, то его концентрация изменится обратно пропорционально изменению объема. Если от разбавле­ ния объем раствора увеличится в два раза, то его концен­ трация в два раза уменьшится. То же самое происходит при смешении нескольких растворов; при этом уменьїла-

ров А, В и раствора, полученного в результате смешения. Что касается концентраций при пользовании этой формулой, то их можно выразить любым способом. Толь­ ко надо помнить, что если концентрации выражены в про­ центах, то количества смешиваемых растворов нужно брать в весовых единицах; если же концентрации взяты в молях или нормалях, то количества смешиваемых раство­ ров можно выражать только в литрах. Пользуясь этой формулой, можно находить любое неизвестное, если из­

вестны остальные данные.

Чтобы вычислить соотношения, в каких следует взять

правила креста. Пользуясь этим способом, две прямые ли­ нии располагают «косым» крестом. В центре креста пи­ шут ту концентрацию, которую требуется получить. У концов линий слева пишут концентрации исходных растворов: большую — сверху, меньшую — снизу. У кон­ цов линий креста справа пишут искомые количества рас­ творов, которые получаются вычитанием по направлению

Таким образом, следует взять 30 вес. ч. 90%-ного раствора и прибавить к ним 50 вес. ч. 10%-ного.

В общем виде схема решения задач по правилу креста имеет вид

Лс — Ь) = шА

/с \

Ь' \а — с) = тъ

Если в задаче требуется узнать, какие количества растворов данной концентрации следует взять, чтобы по­ лучить заданное количество раствора новой концентра­ ции, то сначала определяют (как в предыдущем примере) отношение гпа : тв, а потом делят заданное количество пропорционально этому отношению.