Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Аналитическая химия. Расчеты в количественном анализе. Практикум
.pdf
31
ЭКВ
ЭКВ
Р -РА
.
10
C(Х) М (Х)
(X)=
(3.11)
.
)У(n)Х(n
)Х(n
)Х(
Р-РА
m(Х)
T(Х)=
V
ЭКВ ЭКВ
.
1000
C(Х) М (Х)
Т(Х)=
Р -РА
m(У)
Т(Х/У)=
V
Р -РА
(ОВ)m
V
Молярная доля χ(Х) – отношение числа молей n(X) данного
компонента к общему числу молей данной системы. Для бинарной системы, содержащей два компонента X и У, ее можно рассчитать по формуле
(3.12)
Для оценки малых количеств вещества используют тысячные (промилле), миллионные (млн-1, ррm), миллиардные (млрд-1,
ррb) и триллионные (ррt) доли. При этом в уравнении (3.9) или
(3.10) множитель 100 заменяют на 1000, 106, 109, 1012 соответственно.
Титр Т(Х) – масса растворенного вещества m(x) в 1 см3
раствора (г/см3):
. (3.13)
Титр раствора связан с молярной концентрацией эквивалента согласно формулам (3.5) и (3.13) уравнением
(3.14)
Титр рабочего вещества (X) по определяемому веществу
(У), Т(РВ/ОВ) или Т(X/У) – масса определяемого вещества
m(ОВ), реагирующая с той массой рабочего вещества, которая
содержится в 1 см3 раствора рабочего вещества:
или Т (РВ/ОВ)
. (3.15)
Согласно закону эквивалентов:
32
n
ЭКВ ЭКВ
(ОВ)
(РВ)
.
(ОВ) (РВ)
m
m
=
ММ
ЭКВ ЭКВ
ЭКВ Р - РА ЭКВ
(РВ) (ОВ) (ОВ)
(РВ / ОВ) (РВ)
(РВ) (РВ)
m ММ
Т = = Т
М V М
ЭКВ
ЭКВ
.
М (У)
Т(Х/У) = Т(Х)
М (Х)
ЭКВ ЭКВ
(РВ) (ОВ)
1000
СМ
ЭКВ ЭКВ
1000
С (Х) М (У)
Т(Х/У)=
ЭКВ
ЭКВ ЭКВ
Р - ЛЯ
ЭКВ Р -РА
1000 1000
(Х)
)
10
.
T(X) Т(Х/У)
C(Х) Z C(X)
M М (У)
В(Х Z m
(Х)
М (Х) V
(ОВ) = n
ЭКВ
(РВ) и
ЭКВ
Можно рассчитать m(ОВ) и, подставив полученное выражение в формулу (3.15), получить расчетное уравнение для титра
по определяемому веществу через массу рабочего или растворенного вещества:
(3.16)
или
Сравнивая формулы (3.5) и (3.16), можно вывести формулу, связывающую титр по определяемому веществу с молярной
концентрацией эквивалента:
Т (РВ/ОВ)
(3.17)
или
.
В точных расчетах значения Т(А), Т(РВ/ОВ) рассчитывают
обычно с точностью до шестого знака после запятой.
Используя формулы (3.6), (3.8), (3.11), (3.14), (3.17), можно
записать равенство, связывающее все рассмотренные способы
выражения количественного состава растворов:
(3.18)
33
Пример 1. Для реакции осаждения используется раствор, в
Р -РА
24
24
2,8400
0,056800
50
m(H SO )
T(H SO )=
V
Р -РА Р - РА
24
24
2,8400
0,055
50 1,035
m(H SO )
(H SO )=
V
Р -РА Р - РА
24
24
100
5,50%.
m(H SO )
(H SO )=
V
ЭКВ ЭКВ
2 4 2 4 2
2 4 2
.
T(H SO ) Т(H SO /BaCl )
=
M (H SO ) M (BaCl )
2
1
50,00 см3 которого содержится 2,8400 г серной кислоты. Рассчитайте титр, титр по хлориду бария и массовую долю раствора,
если его плотность равна 1,035 г/см3.
Решение. Титр раствора показывает массу растворенного
вещества в 1 см3 и, следовательно, может быть рассчитан по
формуле (3.13):
г/см3;
m
Р-РА
= V · ρ
, следовательно:
Р-РА
.
Если массовую долю выразить в процентах, то
Титр раствора по хлориду бария – это масса хлорида бария, реагирующая с той массой серной кислоты, которая содержится в 1 см3 раствора. Используя закон эквивалентов, можно
записать:
n
ЭКВ (H2SO4
) = n
(BaCl2)
ЭКВ
или
Рассчитываем молярные массы эквивалента для H2SO4 и
BaCl2:
М
ЭКВ(H2SO4
) =
М (H2SO4) = 49,04 г/моль;
34
М
2
1
ЭКВ
ЭКВ
2
2 4 2 2 4
24
3
2,8400 104,12
0,120596 г см .
50 49, 04
M (BaCl )
T(H SO /BaCl )=T(H SO ) =
M (H SO )
/
100
ЭКВ 3
15
()M CH COOH
100
()
ЭКВ 3
15
()M CH COOH
(BaCl2) =
ЭКВ
М (BaCl2) = 104,12 г/моль.
Следовательно:
Пример 2. Чему равны молярная концентрация, молярная
концентрация эквивалента и поправочный коэффициент к ней
для раствора уксусной кислоты, массовая доля которого равна
15,00 %?
Решение. По справочнику [5] находим плотность раствора с
ω(NaOH) = 15,00 %; она равна 1,020 г/см3; 100 г раствора уксус-
ной кислоты с ω(CН3СООН) = 15 % занимают объем
содержат 15 г уксусной кислоты или
вивалента (см. формулу 3.3). Чтобы найти молярную концентрацию эквивалента, надо рассчитать количество эквивалентов
(n
), которое содержится в 1 дм3 данного раствора. Составим
ЭКВ
пропорцию:
см3 число эквивалентов равно
1000 см3 число эквивалентов равно С
М
(СН
ЭКВ
СООН) = М (СН3СООН), так как кислота одноос-
3
новная, следовательно, молярная концентрация будет равна молярной концентрации эквивалента С(СН3СООН) = С
(СН3СООН)
ЭКВ
(СН3СООН):
ЭКВ
г/см3 и
моль эк-
35
ЭКВ
ЭКВ 3
3
3
15,00 1000
()
100
10 15,00 1,020
2,5463моль дм .
60,05
C СН СOOH
М (СН СOOH)
/
ИСТ
СТ
3
3
3
2,5463
1,2722.
2,0000
С (СН СООН)
К(СН СООН)=
С (СН СООН)
Поправочный коэффициент К вычисляем по формуле (3.7):
3.2.1. Задачи на расчет количественного состава растворов
1. В 100,00 см3 раствора содержится 0,6040 г гидроксида
натрия. Рассчитайте массовую долю и молярную концентрацию
эквивалента гидроксида натрия в растворе, если его плотность
равна 1,005 г/см3.
2. В 500,00 см3 воды растворили 5,0200 г хлорида калия
марки «х.ч.». Рассчитайте титр и массовую долю хлорида калия в
растворе, если его плотность равна 1,052 г/см3.
3. В 100 г раствора содержится 2,0020 г уксусной кислоты.
Рассчитайте молярную концентрацию раствора и его титр по
гидроксиду калия (плотность примите равной 1,001 г/см3).
4. В 250,00 см3 раствора содержится 2,5225 г хлорной кислоты. Рассчитайте молярную концентрацию эквивалента и титр
раствора, если его будут использовать для титрования в реакции
нейтрализации.
5. В мерной колбе вместимостью 250,00 см3 растворили
5,08 г гидроксида натрия, содержащего 5,00 % влаги. Объем полученного раствора довели до метки водой. Рассчитайте молярную концентрацию раствора и его титр по хлороводороду.
6. В 250,00 см3 воды растворили 1,0184 г сульфата магния
марки «х.ч.». Рассчитайте титр и молярную концентрацию полученного раствора, если его плотность равна 1,003 г/см3.
7. В 100,00 см3 хлороводородной кислоты с плотностью,
равной 1,005 г/см3, содержится 1,3650 г хлороводорода. Рассчи-
36
тайте массовую долю HCl в растворе и его титр по гидроксиду
калия.
8. В 500,00 см3 воды растворили 2,4112 г безводного карбоната натрия марки «х.ч.». Рассчитайте молярную концентрацию полученного раствора и его титр (ρ = 1,00 г/см3).
9. Чему равны молярная концентрация и моляльность раствора, если в 100,00 г его содержится 0,9906 г серной кислоты?
Плотность раствора равна 1,005 г/см3.
10. Объем воды, равный 500,00 см3, поглотил 41,958 г аммиака. Рассчитайте массовую долю аммиака в растворе и его
титр по оксиду серы (VI); плотность раствора равна 0,966 г/см3.
11. Рассчитайте молярную концентрацию и титр раствора,
содержащего в 100,00 см3 1,0846 г йодида калия.
12. Рассчитайте массовую долю и молярную концентрацию эквивалента раствора, содержащего в 500,00 см3 10,0500 г
йодоводорода. Плотность примите равной 1,005 г/см3.
13. Чему равны титр и молярная концентрация CH3COOH
в растворе, если в 100,00 г его содержится 3,6200 г уксусной кислоты? Плотность раствора равна 1,002 г/см3.
14. Рассчитайте титр и моляльность раствора с плотностью
1,015 г/см3, содержащего в 100,00 см3 3,6571 г фтороводорода.
15. Для определения чистоты йодида калия приготовили
раствор, содержащий 0,5184 г дихромата калия в 100,00 см3 раствора. Рассчитайте титр, молярную концентрацию эквивалента и
поправочный коэффициент к ней для этого раствора.
16. 1,0158 г нитрата серебра марки «х.ч.» растворили в
мерной колбе вместимостью 500,00 см3. Рассчитайте молярную
концентрацию полученного раствора и его титр по хлориду натрия.
17. В 200,00 см3 раствора содержится 35,4514 г фосфорной
кислоты. Рассчитайте титр и массовую долю H3PO4 в растворе,
если его плотность равна 1,090 г/см3.
18. Рассчитайте массовую долю H2SO4 в растворе и его
титр по гидроксиду калия, если в 250,00 см3 этого раствора содержится 94,2900 г серной кислоты. Плотность раствора примите равной 1,225 г/см3.
19. В мерную колбу вместимостью 250,00 см3 поместили
100,00 см3 раствора HNO3 с массовой долей вещества, равной
37
15,13 %, и довели до метки водой. Рассчитайте молярную кон-
центрацию и титр полученного раствора, если плотность исходного раствора равна 1,085 г/см3.
20. Навеску гептагидрата сульфата магния (MgSO4·7H2O),
равную 1,0145 г, растворили в мерной колбе вместимостью
500,00 см3. Рассчитайте молярную концентрацию эквивалента
полученного раствора и его титр.
21. Для йодометрических определений 0,8182 г хромата
калия растворили в мерной колбе вместимостью 500,00 см3 и довели до метки водой. Рассчитайте молярную концентрацию эквивалента для полученного раствора и его титр по йодид-иону.
22. Навеску гидроксида калия, равную 10,0020 г, содержащую 3,00 % влаги, растворили в мерной колбе вместимостью
500,00 см3. Рассчитайте молярную концентрацию эквивалента и
моляльность полученного раствора (плотность раствора равна
1,015 г/см3).
23. В 250,00 см3 раствора содержится 1,0145 г азотной кислоты. Рассчитайте молярную концентрацию раствора и его титр
по оксиду кальция.
24. В 200,00 см3 раствора содержится 2,4562 г фосфорной
кислоты. Рассчитайте молярную концентрацию эквивалента и
титр по оксиду натрия для данного раствора.
25. Навеску декагидрата тетрабората натрия
(Na2B4O7·10H2O), равную 5,1845 г, растворили в мерной колбе
вместимостью 2 дм3. Рассчитайте молярную концентрацию полученного раствора и его титр по хлороводороду.
26. В 100,00 г раствора с плотностью, равной 1,020 г/см3,
содержится 1,9408 г гидроксида натрия. Рассчитайте массовую
долю NaOH в растворе и его титр.
27. В 250,00 см3 воды растворили 1,7116 г оксалата натрия
Na2C2O4. Рассчитайте молярную концентрацию и молярную кон-
центрацию эквивалента для полученного раствора; плотность
раствора равна 1,005 г/см3.
28. Для перманганатометрических определений в кислой
среде приготовили раствор, содержащий в 200,00 см3 0,9489 г
перманганата калия KMnO4. Чему равна молярная концентрация
полученного раствора и его титр по оксалату натрия?
38
29. В 200,00 см3 раствора содержится 6,0140 г гидроксида
калия. Рассчитайте массовую долю и моляльность раствора, если
его плотность равна 1,025 г/см3.
30. В 500,00 см3 раствора с плотностью, равной 1,020 г/см3,
содержится 18,4111 г хлорной кислоты. Рассчитайте молярную
концентрацию раствора и его массовую долю.
3.2.2. Задачи на пересчет
одной концентрации раствора в другую
1. Рассчитайте молярную концентрацию и титр по серной
кислоте для раствора аммиака с титром, равным 0,001459 г/см3.
2. Рассчитайте молярную концентрацию эквивалента и молярную концентрацию хлороводородной кислоты с титром по
гидроксиду натрия, равным 0,001754 г/см3.
3. Рассчитайте молярную концентрацию эквивалента и
титр раствора карбоната натрия, плотность которого равна
1,120 г/см3, а массовая доля Na2CO3 равна 11,59 %.
4. Рассчитайте массовую долю и титр по оксиду кальция
для раствора хлорной кислоты HClO4 с молярной концентрацией
1,6640 моль/дм3 и плотностью 1,095 г/см3.
5. Рассчитайте массовую долю и молярную концентрацию
эквивалента раствора аммиака с титром, равным 0,09340 г/см3
(плотность равна 0,960 г/см3).
6. Чему равны молярная концентрация и титр по гидроксиду калия для раствора хлорной кислоты HClO4 с плотностью,
равной 1,520 г/см3, и массовой долей 58,54 %?
7. Чему равны молярная концентрация эквивалента и молярная концентрация раствора карбоната натрия Na2CO3 с титром, равным 0,01541 г/см3?
8. Чему равны молярная концентрация эквивалента и массовая доля аммиака в растворе с титром по оксиду серы (VI),
равным 0,009840 г/см3, и плотностью, равной 0,991 г/см3?
9. Рассчитайте молярную концентрацию эквивалента и
массовую долю для раствора хлорида кальция с плотностью
1,015 г/см3 и титром по нитрату серебра, равным 0,062200 г/см3.
39
10. Рассчитайте титр и молярную концентрацию эквивалента раствора серной кислоты с молярной концентрацией, равной 0,2010 моль/дм3.
11. Рассчитайте молярную концентрацию эквивалента и
титр по уксусной кислоте для раствора гидроксида калия с плотностью, равной 1,020 г/см3, и массовой долей 1,94 %.
12. Рассчитайте титр и титр по бромоводороду для раствора гидроксида натрия с молярной концентрацией эквивалента,
равной 0,5050 моль/дм3.
13. Рассчитайте массовую долю и титр по хлороводороду
для раствора карбоната натрия с молярной концентрацией эквивалента 0,1590 моль/дм3; плотность раствора примите равной
1,015 г/см3.
14. Рассчитайте молярную концентрацию эквивалента и
массовую долю для раствора фосфорной кислоты с плотностью,
равной 1,030 г/см3, и молярной концентрацией 0,6134 моль/дм3.
15. Рассчитайте молярную концентрацию и титр раствора
гидроксида калия с плотностью 1,025 г/см3 и массовой долей,
равной 2,93 %.
16. Рассчитайте титр и массовую долю раствора уксусной
кислоты, молярная концентрация которого равна 0,4885
моль/дм3, а плотность 1,025 г/см3.
17. Рассчитайте молярную концентрацию эквивалента и
молярную концентрацию раствора хлороводородной кислоты с
титром по оксиду натрия, равным 0,001541 г/см3.
18. Рассчитайте титр и молярную концентрацию эквивалента для раствора оксалата натрия, молярная концентрация которого равна 0,2122 моль/дм3.
19. Рассчитайте молярную концентрацию и поправочный
коэффициент к ней для раствора серной кислоты с титром по
оксиду калия, равным 0,008894 г/см3.
20. Рассчитайте титр по серной кислоте и массовую долю
раствора гидроксида натрия с плотностью 1,020 г/см3 и молярной
концентрацией эквивалента, равной 0,6744 моль/дм3.
21. Рассчитайте молярную концентрацию и массовую долю для раствора уксусной кислоты с плотностью 1,005 г/см3 и
титром, равным 0,004640 г/см3.
40
22. Рассчитайте массовую долю и титр по оксиду кальция
для раствора серной кислоты с плотностью 1,065 г/см3 и молярной концентрацией, равной 1,0660 моль/дм3.
23. Рассчитайте молярную концентрацию эквивалента и
титр раствора щавелевой кислоты с плотностью 1,080 г/см3 и
массовой долей, равной 8,10 %.
24. Рассчитайте массовую долю и молярную концентрацию раствора карбоната калия с плотностью 1,016 г/см3 и титром, равным 0,020320 г/см3.
25. Рассчитайте молярную концентрацию эквивалента и
титр раствора нитрита натрия с плотностью 1,052 г/см3 и массовой долей, равной 8,00 %. Раствор будет использован для титрования по реакции окисления-восстановления.
26. Рассчитайте молярную концентрацию эквивалента и
титр по Ba2+ для раствора сульфата натрия c молярной концентрацией, равной 0,0960 моль/дм3.
27. Рассчитайте титр и титр по нитрату серебра для раствора хлорида калия с плотностью 1,037 г/см3 и массовой долей,
равной 6,00 %.
28. Рассчитайте массовую долю и молярную концентрацию
эквивалента раствора хлорида кальция с титром 0,010070 г/см3 и
плотностью, равной 1,007 г/см3.
29. Рассчитайте титр и титр по нитрату ртути (I) для раствора хлорида натрия, молярная концентрация которого равна
0,1250 моль/дм3.
30. Рассчитайте молярную концентрацию эквивалента и
титр по гидроксиду калия для раствора уксусной кислоты с титром, равным 0,009982 г/см3.
3.3. Расчеты при приготовлении растворов
При приготовлении растворов обычно приходится решать
две задачи: какую навеску вещества или какой объем концентрированного раствора необходимо взять для получения раствора
заданного состава. В практике химического анализа используют
несколько способов приготовления растворов.
1. По точной навеске готовят растворы стандартных ве-
ществ, удовлетворяющих определенным требованиям.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]