1 курс / Химия / neorganicheskaya_i_analiticheskaya_khimia_metodicheskie_ukazania

- он является одним из самых точных методов анализа, его погрешность не пре-

вышает 0.1- 0.2%;

- метод не требует сложной аппаратуры.

Недостатком метода является длительность анализа (от 2 до 24 часов).

Например, анализ на сульфат ион SO42- длится 10-15 часов).

Гравиметрический анализ выполняется двумя методами – методом отгонки и методом осаждения.

Метод отгонки – предназначен для определения содержания летучих

компонентов (Н2O, SO2 , СO2 и др.). Широко используется для контроля влаж-

ности почвы, удобрений, пищевых продуктов, кормов, медицинских препаратов и др. Под влажностью понимают массовую долю гигроскопической, т.е. ад-

В методе отгонки определяемый компонент выделяется из пробы в виде газа при нагревании. Анализ основан либо на определении массы отогнанного вещества, либо на определении массы остатка.

Метод осаждения - в нем определяемый компонент с помощью химиче-

ской реакции переводят в осадок, который представляет собой малораствори-

мое сложное или простое вещество (углерод, металл – Ag, Au, Pt, др.). После фильтрования, промывания, высушивания и прокаливания, осадок известного состава взвешивают и по его массе рассчитывают содержание определяемого компонента в образце. С помощью данного метода определяют, например, со-

держание фосфора в фосфорных удобрениях, почвах, кормах; содержание маг-

ния и кальция в известняках, доломитах и силикатах.

Например, определение Mg2+ основано на следующих реакциях:

Mg2+ + HPO42- + NH4OH → MgNH4PO4↓ + H2O

2MgNH4PO4↓ → Mg2P2O7↓ + 2NH3↑ + H2O

131

Первоначально катион магния осаждается в виде осадка магний-аммоний

фосфат MgNH4PO4, который называется осаждаемой формой. Затем, после прокаливания при температурах 800-1000◦С, образуется пирофосфат магния

Mg2P2O7, который называется гравиметрической формой. Состав её должен точно соответствовать приведенной химической формуле. В ряде случаев эти обе формы могут совпадать, например, при осаждении катиона серебра Ag+ в

виде AgCl или Ba2+ в виде BaSO4.

Для расчетов массы определяемого компонента удобно пользоваться по-

нятием гравиметрического фактора (F) или фактора пересчета. Он равен отно-

шению молярной массы определяемого вещества (компонента) к молярной массе вещества, находящегося в прокаленном осадке (гравиметрическая форма)

с учетом коэффициентов в химической реакции.

Пусть: А – определяемый компонент; В – гравиметрическая форма осадка;

Масса определяемого компонента (вещества) равна произведению гравиметри-

ческого фактора на массу осадка В:

Гравиметрический фактор F показывает, сколько граммов определяемого ве-

щества содержит 1 г гравиметрической формы осадка.

Для вычисления массовой доли определяемого компонента в исследуе-

где m (образца) – масса исследуемого образца.

132

Значения гравиметрического фактора F приведены в разделе «Приложения» в

таблице 6.

3.6.1. Примеры решения задач по теме « Гравиметрический анализ»

Пример 2. После соответствующей обработки 0.9000 г сульфата калия-

алюминия получен осадок Al2O3 массой 0.0967 г. Вычислите массовую долю

(%) алюминия в исследуемом образце.

Решение: Формула сульфата калия-алюминия KAl(SO4)2 ∙ 12 H2O.

Определяемый компонент - Al ; гравиметрическая форма - Al2O3 . В этом случае гравиметрический фактор с учетом стехиометрических коэффициентов рассчитываем по формуле

F = 2 M(Al) / M (Al2O3) = (2×26.981) / 101.96 = 0.5292

Для вычисления содержания алюминия используем формулу (3.22):

ω(%) = F ∙ ∙100%

(Al), % = (0.5292 ∙ 0.0967 / 0.9000) ∙ 100% = 5.69%

Ответ: Массовая доля алюминия в исследуемом образце (Al) = 5.69%.

133

Пример 3. Какую навеску сульфата железа FeSO4 ∙ 7 H2O следует взять для определения в нем железа в виде Fe2O3 , считая массу осадка (Fe2O3) равной

0.2000 г?

Решение: Определяемый компонент (вещество) - FeSO4 ∙ 7 H2O;

гравиметрическая форма - Fe2O3 . В данном случае фактор пересчета с уче-

том стехиометрических коэффициентов рассчитываем по формуле: F = 2 М (FeSO4 ∙ 7 H2O) / M (Fe2O3) = (2×278.02)/159.69 = 3.4820.

Тогда навеску FeSO4 ∙ 7 H2O рассчитываем по формуле:

m (FeSO4 ∙ 7 H2O) = F ∙ m (Fe2O3) = 3.4820 ∙ 0.2000 = 0.6964 г. Ответ: m (FeSO4 ∙ 7 H2O) = 0.6964 г.

3.6.2. Контрольные задания 191-200

(гравиметрический анализ) 191. а) Охарактеризуйте методы отгонки и осаждения.

б) В растворе, содержащем ионы хлора, хлор осажден в виде AgCl, масса ко-

торого после высушивания и прокаливания оказалась равной 0.1562 г. Напи-

сать уравнение реакции и вычислить массу хлора в растворе.

192. а) Что такое гравиметрический анализ? Его достоинства и недостатки. Для определения содержания каких веществ применяется?

б) Для определения сульфатной серы в минерале его навеску в 1.1850 г

перевели в раствор, а сульфат - ионы осадили в виде BaSO4. Осадок промыли,

высушили и прокалили. Масса BaSO4 составила 0.1321 г. Вычислить массу и массовую долю (%) серы в навеске.

193. а) Что представляют собой осаждаемая и гравиметрическая формы?

Рассмотрите на примере определения катионов магния. Напишите уравнения реакций и рассчитайте гравиметрический фактор.

б) Вычислите массовую долю (%) гигроскопической воды в хлориде натрия по следующим данным: масса бюкса 0.1282 г; масса бюкса с навеской 6.7698

г; масса бюкса с навеской после высушивания 6.7506 г.

134

194. а) Перечислите химическую посуду и приборы, необходимые для прове-

дения метода осаждения в гравиметрическом анализе.

б) Из навески серебряного сплава 0.2466 г, после соответствующей обработ-

ки, был получен осадок хлорида серебра массой 0.2675 г. Вычислить массо-

вую долю ( %) серебра в сплаве.

195. а) Перечислите правила взвешивания на аналитических весах.

б) В растворе хлорида магния осадили магний в виде MgNH4PO4. После прокаливания масса полученного осадка Mg2P2O7 была равна 0.1113 г.

Написать уравнения реакций и вычислить массу магния в растворе.

196. а) Опишите операцию фильтрования осадков. Как правильно выбрать фильтр для того или иного случая фильтрования?

б) Вычислить навеску карбоната кальция, необходимую для получения осадка (гравиметрической формы) CaO массой 0.3000 г.

197. а) Как проводятся вычисления результатов анализа в методе осаждения?

б) В растворе сульфата железа (III) железо было осаждено в виде гидроксида.

Масса прокаленного осадка Fe2O3 оказалось равной 0.3288 г. Вычислить массу железа в растворе.

198. а) Что представляют собой осаждаемая и гравиметрическая формы?

Рассмотрите на примере определения катионов серебра. Напишите уравнения реакций и рассчитайте гравиметрический фактор.

б) Для анализа взято 0.4328 г фосфорного удобрения. Масса прокаленного осадка пирофосфата магния Mg2P2O7 составила 0.1823 г. Вычислить массо-

вую долю фосфора (Р) в удобрении.

199. а) Опишите операции гравиметрического анализа – высушивание и прока-

ливание осадков.

б) Масса прокаленного осадка BaSO4 составила 0.4128 г. Чему равна масса хи-

мически чистого FeS, из которой получен осадок BaSO4?

200. а) Что называется гравиметрическим фактором? Как он рассчитывается и какую роль играет в методе осаждения?

135

б) Вычислите массовую долю (%) гигроскопической воды в иодиде калия по следующим данным: масса тигля 4.4523 г; масса тигля с веществом 9.9727 г;

масса бюкса с веществом после высушивания 9.9512 г.

136

ЛИТЕРАТУРА

1.Князев, Д.А. Неорганическая химия. / Д.А. Князев, С.Н. Смарыгин. М.:

Юрайт, 2012. 598 с.

2.Хомченко, Г.П. Неорганическая химия. / Г.П. Хомченко, И.К. Цитович. СПБ: ИТК ГРАНИТ, 2009. 464 с.

3.Глинка, Н.Л. Общая химия: учебное пособие для вузов. / Н.Л. Глинка. М.: Интеграл-Пресс, 2010. 728 с.

4.Лидин, Р.А. Химические свойства неорганических веществ. / Р.А. Лидин, В.А. Молочко, Л.А. Андреева. М.: Колосс, 2008. 480с.

5.Литвинова, Т.Н. Сборник задач по общей химии. / Т.Н. Литвинова. М.: Оникс. Мир и образование, 2007. 223 с.

6.Хомченко, И.Г. Общая химия. / И.Г. Хомченко. М.: Новая волна, 2011.

464 с.

7.Глинка, Н.Л. Задачи и упражнения по общей химии. / Н.Л. Глинка. М.: Ин- теграл-Пресс, 2009. 240 с.

8.Цитович, И.К. Курс аналитической химии. / И.К. Цитович. М.: Лань, 2009. 495 с.

9.Власова, Е.Г. Аналитическая химия: химические методы анализа./ Е.Г. Власова; под ред. О.М. Петрухина, Л.Б. Кузнецовой. М.: Лаборатория зна-

ний, 2017. 464 с.

10.Золотов, Ю.А. Введение в аналитическую химию. / Ю.А. Золотов. М.: Лаборатория знаний, 2016. 263 с.

11.Моногарова , О.В. Аналитическая химия. Задачи и вопросы. Учебное пособие. / О.В. Моногарова, С.В. Мугинова, Д.Г. Филатова; под ред. Т.Н. Шеховцовой. М.: ГЕОТАР-Медиа, 2016. 112 с.

12.Волков, А.И. Справочник по аналитической химии. / А.И. Волков, И.М. Жарский. Минск. ООО «Литера Гранд», 2014. 320 с.

13.Хаханина, Т.И. Аналитическая химия. / Т.И. Хаханина, Н.Г. Никитина. М.: Издательство Юрайт, 2016. 278 с.

137

ПРИЛОЖЕНИЯ

Таблица 1

Плотность (ρ) и концентрация (ω) водных растворов некоторых веществ (20º С)

Натрий хлорид

Соляная кислота

Азотная кислота

Серная кислота

Уксусная кислота

138

Плотность растворов гидроксидов калия и натрия

Плотность растворов аммиака

139

140