Аналитическая химия. Физико-химические методы анализа. Практикум

51

По результатам титрования строим кривую титрования, по которой методом пересечения двух касательных определяем VЭКВ = 2,80 см3.

Рассчитываем содержание кальция в сыре по формуле:

m(Ca 2+ ) = CЭКВ (ЭДТА) VЭКВ (ЭДТА) МЭКВ (Ca 2+ ) VМ.К.. 100 ; VАЛ.Ч. 1000 m

ЗАДАЧА 2. Определите массовую долю кобальта в пробе, если навеску образца, равную 1,0578 г, перенесли в мерную колбу вместимостью 200 см3, добавили реактив арсеназо и довели раствор до метки. Оптическая плотность раствора, измеренная при λ = 600 нм, составила 0,57 в кювете с толщиной слоя 20,00 мм; ε = 2500. Плотность раствора примите равной 1 г/см3.

Решение. Анализ проведен расчетным методом. Используем основной закон фотометрии (формула 3.1): А = ε l С. Следовательно, концентрацию ио-

нов Со2+ можно рассчитать по формуле: C = εAl , предварительно переведя

толщину слоя раствора в см.

Рассчитываем молярную концентрацию раствора:

C(Co2+ ) = 2,00,572500 =1,14 10−4 моль/дм3.

Определяем содержание кобальта (в г) в объеме мерной колбы:

Массовую долю кобальта в пробе вычисляем согласно выражению:

ω(Co2+ ) = m(Co) 100 = 0,00113 100 = 0,11 % . mПРОБЫ 1,0578

52

ЗАДАЧА 3. Для определения железа в гречневой крупе озолили в муфельной печи 10,00 г крупы, золу растворили в концентрированной азотной кислоте, раствор перенесли в мерную колбу вместимостью 50 см3, добавили реактив феррон и довели до метки дистиллированной водой. Определите содержание железа в гречневой крупе в мг/100 г, если концентрация стандартного раствора железа равна 1,54 мг/50 см3, а значения оптических плотностей раствора пробы и раствора сравнения равны соответственно: Ах = 0,15 и Аст = 0,41.

Решение. Анализ выполнен методом сравнения (стандарта, эталона). Расчет содержания железа в мг/50 см3 проводим по формуле (1.7),стр.6:

Такая же масса Fe3+ содержится в 10,00 г крупы, так как после озоления навески получили 50 см3 раствора. В 100 г крупы масса Fe3+ будет равна:

m(Fe3+ ) = 0,56 10010 = 5,6 мг/100г.

ЗАДАЧА 4. Для определения ионов олова (II) приготовили в мерных колбах 5 стандартных растворов SnSO4 с реактивом фенилфлуороном в кислой среде, затем измерили оптическую плотность при λ = 490 нм. Полученные результаты приведены ниже.

Рассчитайте содержание ионов олова в растворе в моль/дм3, если оптическая плотность исследуемого раствора равна 0,29.

Решение. Анализ выполнен методом градуировочного графика. По данным таблицы строим градуировочный график, представленный ниже, и по нему определяем содержание олова в мг/дм3.

А

53

Чтобы выразить концентрацию в моль/дм3, полученное значение делим на 1000 (переводим мг в г), затем на молярную массу олова, которая равна

118,69 г/моль.

ЗАДАЧА 5. При флуориметрическом определении содержания витамина В2 использовали 3 мерные колбы вместимостью 25 см3. В первую колбу налили 1,00 см3 стандартного раствора, содержащего 20 мкг витамина В2, во вторую - 4,00 см3 того же раствора. В третью колбу внесли 3,00 см3 исследуемого раствора. Растворы довели до метки. Измерили интенсивность флуоресценции всех растворов, которая была равна соответственно: I1 = 0,11; I2 = 0,50; Ix = 0,24. Рассчитайте содержание витамина В2 в мг/дм3 в исследуемом растворе.

Решение. Интенсивность флуоресценции исследуемого раствора находится в пределах интенсивности флуоресценции стандартных растворов: I2 > Iх > I1. Это указывает на то, что анализ выполнен методом ограничивающих растворов. Для решения используем формулу (1.14):

Рассчитываем содержание витамина В2 в двух стандартных растворах с учетом вместимости мерной колбы:

C1 = Cст · V1 = 1·20 = 20 мкг/25см3; С2 = Сст · V2 = 4·20 = 80 мкг/25см3

Найденные значения подставляем в расчетную формулу:

CX = 20 + (80 −20) (0,24 −0,11)= 40мг/ 25см3 0,50 −0,11

Такая же масса витамина содержится в 3 см3 исследуемого раствора, а в 1 дм3 раствора (т.е.1000см3) содержится:

m(B2) = CX 31000 = 40 10003 =13,3мг/ дм3

ЗАДАЧА 6. В две мерные колбы вместимостью 50 см3 поместили по 5,00 см3 исследуемого раствора железа (III). В одну из колб добавили 4,00 см3 стандартного раствора железа (III). Затем в обе колбы ввели азотную кислоту, тиоцианат аммония и довели раствор до метки. При фотометрировании были получены следующие значения оптических плотностей: АХ = 0,15; А(Х + СТ) = 0,35.

54

Рассчитайте молярную концентрацию железа С (Fe3+) в исследуемом растворе, если 1 см3 стандартного раствора содержит 0,384 мг железа (III).

Решение. Анализ выполнен методом добавок, без изменения объема растворов. Для вычисления результата используем формулу (1.10),стр 6:

Рассчитаем содержание железа в объеме мерной колбы для стандартного раствора:

CСТ(Fe3+) = 4 · 0,384 = 1,536 мг/50см3

Из вышеприведенной формулы, рассчитаем содержание Fe3+ в исследуемом растворе после его разбавления в мерной колбе:

СX = 1,536 15 =1,152мг/ 50см3 . 0,35−0,15

Такая же масса Fe3+ содержится в 5,00 см3 исследуемого раствора. Рассчитаем молярную концентрацию раствора:

С(Fe3+ ) = m(Fe3+ ) 1000 10−3 ,

Vр− ра M (Fe3+ )

где M (Fe3+) − молярная масса железа, равна 55,85 г/моль; 10 -3 − коэффициент перевода мг в г.

С(Fe3+) =1,152 1000 10−3 =4,1 10−3 моль/дм3 . 5,00 55,85

ЗАДАЧА 7. Показатель преломления водного раствора с массовой долей этиленгликоля 50,00 % равен 1,3831. Рассчитайте молярную концентрацию исследуемого раствора, если показатель преломления его nx равен 1,3546, а показатель преломления воды n (H2O) равен 1,3330. Плотность исследуемого раствора равна 1,050 г/см3.

Решение. Для решения используем систему уравнений (1.9),стр 6:

55

k = 1,3831−1,3330 50

По одной из формул титриметрического анализа рассчитываем молярную концентрацию раствора:

С = 10 Mω ρ ,

где М − молярная масса этиленгликоля, равная 62 г/моль.

C = 10 1,050 21,56 = 3,6508 моль / дм3 62

Задачи

1. При анализе стандартных растворов, содержащих никель, были получены значения оптической плотности, представленные ниже.

Анализируемый раствор имел оптическую плотность, равную 0,70. Определите молярную концентрацию исследуемого раствора никеля, если ρр-ра = 1,000 г/см3.

Ответ: 0,0060 моль/дм3

2. Для количественного определения FeSO4 провели титрование его рабочим раствором KMnO4, молярная концентрация которого была равна 0,0491 моль/дм3. Результаты титрования приведены ниже.

Рассчитайте молярную концентрацию раствора FeSO4, если объем аликвотной части равен 5,00 см3.

Ответ: 0,1915 моль/дм3

3. Оптическая плотность раствора, содержащего 0,48 мг меди в 250 см3, равна 0,18, оптическая плотность пробы вина, после соответствующей обработки, была равна 0,23. Определите содержание ионов меди в вине в мг/дм3.

Ответ: 2,45 мг/дм3

56

4. Молярный коэффициент поглощения комплекса железа с сульфосалициловой кислотой при длине волны 416 нм равен 5500. Определите, какую навеску Fe2(SO4)3 9Н2О надо растворить в 50 см3 воды, чтобы из 5,00 см3 этого раствора, после соответствующей обработки и разбавления до 25 см3, был получен окрашенный раствор, оптическая плотность которого, измеренная в кювете с толщиной слоя раствора 2 см, была равна 0,50.

Ответ: 0,0064 г

5. Раствор, содержащий Sn (II), титруют раствором K2Сr2O7 с молярной концентрацией 0,0500 моль/дм3. Величина коэффициента пропускания в зависимости от прилитого объема изменяется. Данные представлены ниже.

Определите массу Sn2+ в анализируемом растворе.

Ответ: 0,0925 г

6. Молярный коэффициент поглощения комплекса свинца с арсеназо при длине волны 650 нм равен 10000. Определите содержание свинца (мг/дм3) в минеральной воде, если после соответствующей обработки оптическая плотность ее, измеренная в кювете с толщиной слоя 5 см, была равна 0,10.

Ответ: 0,42 мг/дм3

7. Определение марганца в репчатом луке основано на мокром озолении пробы с последующим окислением до MnO4−, раствор которого фотометрируют при 550 нм. Рассчитайте содержание марганца в мкг на 100 г продукта, если пробу лука, равную 12,34 г, после соответствующей обработки перенесли в мерную колбу вместимостью 50 см3 и довели до метки дистиллированной водой. Затем приготовили эталонный раствор марганца с содержанием 120 мкг/50 см3. Значения оптических плотностей раствора пробы и стандартного раствора были равны 0,14 и 0,61 соответственно.

Ответ: 223,2 мкг/100 г

8. Для определения железа 100,00 см3 питьевой воды поместили в кювету для титрования, добавили сульфосалициловую кислоту для образования окрашенного комплекса и оттитровали раствором комплексона III (ЭДТА), измеряя значения оптической плотности. Были получены результаты, представленные ниже. Рассчитайте массу железа в воде в мг/дм3, если молярная концентрация раствора комплексона III была равна 0,0100 моль/дм3.

Ответ: 12,29 мг/дм3

57

9. При определении содержания железа (II) в томатной пасте пробу массой 10,15 г подвергли мокрому озолению, перенесли в мерную колбу вместимостью 50 см3, добавили реактив 2,2'-дипиридил и довели раствор дистиллированной водой до метки. Во второй такой же колбе приготовили стандартный раствор железа, концентрация которого 4,00 мг/50 см3. Рассчитайте содержание железа в мг на 100 г пасты, если оптическая плотность раствора пробы и стандартного раствора, снятых при λ = 522 нм, равны соответственно 0,17 и 0,31.

Ответ: 21,61 мг/100 г

10. При фотоэлектрическом титровании NaOH рабочим раствором HCI в присутствии фенолфталеина были получены данные, которые представлены ниже.

Рассчитайте молярную концентрацию эквивалентов раствора щелочи, если СЭКВ(HCI) = 0,0100 моль/дм3, а аликвотная часть раствора NaOH была равна

5,00 см3.

Ответ:0,0084 моль/дм3

11. Определение фторид-ионов с арсеназо I основано на обесцвечивании фторид-ионами алюминиевого комплекса, который имеет фиолетовую окраску. Для анализа приготовили стандартные растворы фторида натрия и измерили их оптическую плотность. Полученные данные приведены ниже.

Определите содержание фторид-ионов в воде в мг/дм3, если оптическая плотность анализируемого раствора равна 0,62.

Ответ: 2,4 мг/дм3

12. Из 100,00 см3 сточной воды экстрагировали хлороформом гербицид каратан. Экстракт упарили, перенесли в кювету и оттитровали при λ = 290 нм уксуснокислым раствором HСlO4 c титром по каратану, равным 0,000300 г/см3. Вычислите содержание каратана (в г/дм3) в воде по приведенным ниже результатам титрования.

Ответ: 0,00675 г/дм3

58

13. Содержание фосфора в сайре определяли методом фотоколориметрии. Для этого навеску, равную 5,25 г, после озоления перенесли в мерную колбу вместимостью 100 см3, добавили молибдат аммония, затем довели раствор до метки дистиллированной водой и замерили оптическую плотность при λ = 360 нм, которая была равна 0,24. Оптическая плотность стандартного раствора фосфора при этой же длине волны равнялась 0,45. Рассчитайте содержание фосфора в мг на 100 г сайры, если концентрация стандартного раствора равна 25 мг/100 см3.

Ответ: 254,0 мг/100 г

14. В две мерные колбы вместимостью 100,00 см3 поместили по 20,00 см3 сточной воды. В одну колбу добавили 10,00 см3 стандартного раствора CuSO4 c Т(Cu) = 0,00100 г/см3. В обе колбы ввели растворы аммиака, рубеановодородной кислоты и разбавили до метки дистиллированной водой. При фотометрировании растворов получили значения оптических плотностей Ах = 0,280, А(х+ст) = 0,420. Рассчитайте содержание меди (мг/дм3) в сточной воде.

Ответ: 1,0 мг/дм3

15. Фотометрическое определение ионов цинка в пиве проводят в виде комплекса с дитизоном. Рассчитайте содержание Zn2+ в мг/дм3, если оптические плотности стандартных растворов и их концентрации приведены ниже; оптическая плотность пива, после соответствующей обработки, равна 0,28.

Ответ: 2,2 мг/дм3

16. Молярный коэффициент поглощения комплексного соединения кобальта с арсеназо при λ = 600 нм равняется 25000. Рассчитайте минимальное содержание кобальта (мг/дм3), которое можно измерить в кювете с толщиной слоя 5 см, если минимальная оптическая плотность, измеренная на приборе с достаточной точностью, равна 0,01.

Ответ: 4,7 10-3 мг/дм3

17.При фотометрическом анализе 50,00 см3 исследуемого раствора NiSO4

ссалицилальдоксимом оптическая плотность была равна 0,50. После добавления к нему 2 см3 стандартного раствора, содержащего 10 мг Ni2+, поглощение стало равным 0,70. Чему равен титр исследуемого раствора?

Ответ: 0,000481 г/см3

18. Для определения содержания кобальта в воде провели экстракцию, что позволило увеличить концентрацию Со2+ в 100 раз. При фотометрическом титровании 5,00 см3 полученного раствора раствором арсеназо, молярная кон-

59

центрация эквивалентов которого равна 0,0501 моль/дм3, были получены данные, представленные далее.

Рассчитайте содержание кобальта в мг/дм3.

Ответ: 34,8 мг/дм3

19.Для определения фосфора в горбуше по синей окраске восстановленного фосфоромолибденового комплекса на фотоколориметре были получены данные для стандартных растворов и анализируемого образца, представленные ниже. Рассчитайте содержание фосфора в 100 г рыбы, если 10 г образца озолили и для анализа приготовили 100,00 см3 раствора.

Ответ: 0,210 г

20. Для фотометрического определения в минеральной воде Al3+ с эриохромцианином взяли 3 мерные колбы вместимостью 50,00 см3. В одну из них поместили 20,00 см3 исследуемой воды, во вторую - 20,00 см3 раствора алюминия с Т(AI3+)=0,10 мкг/см3; в третью - 30,00 см3 этого же раствора. Во все колбы добавили буферный раствор, реактив, довели до метки дистиллированной водой и перемешали. Затем измерили оптическую плотность всех растворов:

Ах = 0,289; Аст1 = 0,241; Аст2 = 0,361.

Рассчитайте концентрацию Al3+ в исследуемой воде (мг/дм3).

Ответ: 0,120 мг/дм3

21. Для определения железа (III) в воде в виде трисульфосалицилатного комплекса была приготовлена серия стандартных растворов и измерена их оптическая плотность в кювете с толщиной слоя, равной 2 см. Полученные данные. представленные ниже.

Рассчитайте молярный коэффициент поглощения и концентрацию Fe3+ в мг/дм3 в исследуемом растворе, если оптическая плотность его, измеренная в тех же условиях, равна 0,37.

Ответ: 5438,0; 1,9 мг/дм3

60

22. Для определения жесткости воды взяли 50,00 см3 и оттитровали раствором комплексона III (ЭДТА) в присутствии индикатора эриохрома черного Т. Полученные данные приведены далее.

Рассчитайте жесткость исследуемой воды в ммоль/дм3, если молярная концентрация эквивалентов комплексона III равна 0,0614 моль/дм3.

Ответ: 7,37 ммоль/дм3

23. Рассчитайте содержание общего сахара в виноградном соке, если оптическая плотность его после обработки дихроматом калия была равна 0,35, а оптическая плотность стандартного раствора с массовой долей сахара 20,00 % равнялась 0,38.

Ответ: 18,42 %

24.Провели титрование 10,00 см3 раствора HCl рабочим раствором NaOH с С(NaOH) = 0,0100 моль/дм3 в присутствии индикатора метилового оранжевого. Были получены следующие результаты, которые представлены ниже. Определите молярную концентрацию хлороводородной кислоты.

Ответ: 0,0084 моль/дм3

25. Для определения олова (II) в концентрированном фруктовом соке использовали фотоэлектрическое титрование раствором йода с молярной концентрацией 0,0050 моль/дм3. Рассчитайте содержание олова в соке в мг/дм3 по данным титрования, если аликвотная часть сока была равна 10,00 см3.

Ответ: 183,8 мг/дм3

26. При фотоэлектрическом титровании 20,00 см3 минеральной воды рабочим раствором комплексона III (ЭДТА) в присутствии индикатора были получены результаты, представленные ниже. Рассчитайте содержание Ca2+ в минеральной воде в мг/дм3, если СЭКВ(ЭДТА) = 0,0500 моль/дм3.

Ответ: 140,0 мг/дм3