FKhMA_reshenie_zadach

Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software

http://www.foxitsoftware.com For evaluation only.

Îттитровывàнию HCl соответствует объем V' = 1,39 мл, оттитровывàнию CH3COOH – объем V'' = (2,2 – 1,39) = 0,81 мл.

Ðàссчитàем концентрàции кислот в титруемом рàстворе соглàсно зàкону эквивàлентов:

Ñ(HCl) 5 = 0,05000 1,39; Ñ(HCl) = 0,0139 моль/л.

Ñ(CH3COOH) 5,0 = 0,05000 0,81; Ñ(CH3COOH) = 0,0081 моль/л.

Ïри решении любых зàдàч, основàнных нà использовàнии зàконà эквивàлентов (не только в потенциометрическом методе àнàлизà), следует использовàть молярные концентрàции эквивàлентов веществ, и не зàбывàть учитывàть фàкторы эквивàлентности.

11

Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software

http://www.foxitsoftware.com For evaluation only.

2. КОНДУКТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД АНАЛИЗА

Ïри решении зàдàчи № 46 необходимо провести вычисления в следующей последовàтельности:

–нàписàть урàвнения реàкций взàимодействия веществ;

–построить кривую высокочàстотного титровàния;

–определить по кривой титровàния, кàкой объем HCl зàтрàчивàется нà титровàние фенолятà нàтрия (т. к. в зàдàче применяется обрàтное титровàние, то внàчàле титруется NaOH, который остàлся после взàимодействия NaOH с фенолом, à потом титруется обрàзовàвшийся фенолят нàтрия);

–по зàкону эквивàлентов нàйти концентрàцию фенолà (количество моль эквивàлентà фенолятà нàтрия рàвно количеству моль эквивàлентà фенолà);

–рàссчитàть мàссу фенолà;

–рàссчитàть мàссовую долю фенолà.

Ïринцип решения см. в примере 4.

Ïри решении зàдàч № 47–49 необходимо:

–нàписàть урàвнение реàкции взàимодействия веществ;

–построить кривую титровàния;

–определить V(H2SO4) в точке эквивàлентности;

–определить мàссу хлоридà бàрия.

Ïринцип решения см. в примере 4.

Ïример 4 поможет Âàм при решении зàдàч 50–56. Àнàлизируемую смесь веществ HCl и HF мàссой 1,2365 г помес-

тили в мерную колбу вместимостью 100,0 мл и довели объем до метки. Ïри титровàнии àликвоты 10,0 мл рàствором ÊÎÍ с концентрàцией 0,09999 н. получили следующие результàты (тàбл. 7).

Òàблицà 7

Ïостроить кривую титровàния и вычислить мàссу и мàссовые доли (%) HCl и HF в àнàлизируемой смеси, à тàкже мàссовые концентрàции HCl и HF в приготовленном рàстворе (100,0 мл).

Ðешение. Çàпишем урàвнения реàкций

HCl + ÊÎÍ = ÊCl + Í2Î;

12

Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software

http://www.foxitsoftware.com For evaluation only.

 первой точке эквивàлентности зàкàнчивàет титровàться сильнàя кислотà HCl, à во второй – слàбàя HF.

Ïо кривой титровàния определяем объем титрàнтà в точкàх эквивàлентности: V1 = 7,50 мл, V2 = 11,77 мл. Çнàчит, нà титровàние HCl зàтрàчено 7,50 мл щелочи, à нà HF приходится

V3 = V2 – V1 = 11,77 – 7,50 = 4,27 мл.

Êонцентрàции àнàлизируемых веществ рàссчитàем из зàконà эквивàлентов

C1 ×V1 = C2 ×V2 .

Êонцентрàции кислот рàвны:

Ñ(1HCl) = C(KOH) ×V1 = 0,09999× 7,50 = 0,07499 моль/л;

Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software

http://www.foxitsoftware.com For evaluation only.

Ìàссы àнàлизируемых веществ нàйдем по формуле m = C × M ×V ;

M(HCl) = 36,461 г/моль;

M(HF) = 20,006 г/моль;

m(HCl) = 0,07499 · 36,461 · 0,1 = 0,2734 г; m(HF) = 0,04270 · 20,006 · 0,1 = 0,0854 г.

Ìàссовые концентрàции определяем по формуле ρ* (HCl) = m = Ñ × Ì = 0,2734 = 2,734 г ;

Ìàссовàя доля HF состàвляет

w = mвеществà ×100% = 0,0854 ×100% = 6,91% .

mнàвески 1,2365

Ïример 5 поможет Âàм при решении зàдàч 57–60.

Èспользуя стàндàртные рàстворы, построили грàдуировочный грàфик (тàбл. 8). Ïри измерении электропроводности àнàлизируемого рàстворà былà полученà величинà χ = 200 Ñм/см. Îпределить мàссовую и молярную концентрàцию эквивàлентà NaOH.

Ðешение. Ïостроим грàдуировочный грàфик (рис. 7).

Íàйдем по грàфику знàчение концентрàции, соответствующее зàдàнному àнàлитическому сигнàлу c = 200 Ñм/см:

Ñ(1 NaOH) = 0,24 моль/л.

14

Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software

http://www.foxitsoftware.com For evaluation only.

Ðис. 7. Ãрàдуировочный грàфик

Îпределим мàссовую концентрàцию NaOH:

ρ* (NaOH) = Ñ(1NaOH) × Ì (1NaOH) = 0,24 ×39,9971 = 9,5993 г .

л

15

Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software

http://www.foxitsoftware.com For evaluation only.

3. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА, ОСНОВАННЫЕ НА ПРИМЕНЕНИИ ЭЛЕКТРОЛИЗА

3.1. Âольтàмперометрия

Ïример 6 поможет Âàм при решении зàдàч № 61–63.

Ïри полярогрàфировàнии стàндàртных рàстворов меди (II) получили следующие результàты (тàбл. 9).

Íàвеску лàтуни мàссой 0,1200 г рàстворили и рàствор рàзбàвили до 50,0 мл.

Âычислить мàссовую долю меди (II) в обрàзце лàтуни, если высотà волны нà полярогрàмме окàзàлàсь рàвной 23,0 мм.

Ðешение. Ñтроим грàдуировочный грàфик в координàтàх: высотà полярогàфической волны (h) – концентрàция рàстворов меди (II) (рис. 8). Ïо грàфику нàходим ρ*(Cu2+) = 1,24 · 10–3 г/мл, соответствующую h = 23 мм.

16

Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software

http://www.foxitsoftware.com For evaluation only.

Íàходим мàссу меди (II) в 50,0 мл рàстворà: m = ρ*(Cu2+) · V = 1,24 ·10–3 · 50,0 = 0,0620 г.

Ðàссчитывàем мàссовую долю (%) меди в лàтуни

ωCu = mCu ×100% = 0,0620×100% = 51,7%.

mсплàвà 0,12

Ïример 7 поможет Âàм при решении зàдàч № 64–67.

Äля определения кàдмия в сплàве методом добàвок нàвеску сплàвà мàссой 3,7460 г рàстворили в смеси кислот и полученный рàствор рàзбàвили до 250,0 мл. Àликвоту объемом 20,0 мл полярогрàфировàли и измерили высоту полярогрàфической волны кàдмия, онà рàвнà 18,5 мм. Äругие компоненты сплàвà при условиях проведения àнàлизà не мешàли определению кàдмия. Ïосле добàвления в электролизер 5,00 мл 0,0300 Ì рàстворà CdSO4 высотà волны увеличилàсь до 23,5 мм.

Îпределить мàссовую долю (%) кàдмия в сплàве.

Ðешение. Ðàссчитывàем концентрàцию кàдмия (II) в àликвоте рàстворà по формуле методà добàвок [4]:

Íàходим мàссу кàдмия в рàстворе

mCd2+ = CCd2+ ×VCd2+ × M Cd2+ =

= 0,0222 · 0,250 · 112,411 = 0,6240 г. Ðàссчитывàем мàссовую долю (%) кàдмия в сплàве

wCd = mCd ×100% = 0,624×100% = 16,7% .

mсплàвà 3,746

3.2. Àмперометрическое титровàние

Ïример 8 поможет Âàм при решении зàдàч № 68–73. Îпределить концентрàцию кàдмия (мг/л) в рàстворе, если при

àмперометрическом титровàнии 25,0 мл этого рàстворà рàствором K4[Fe(CN)6] с TK 4[Fe(CN) 6] / Cd = 0,00358 г/мл получили следующие результàты (тàбл. 9).

17

Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software

http://www.foxitsoftware.com For evaluation only.

Ïо кривой àмперометрического титровàния определяем объем титрàнтà, пошедшего нà титровàние рàстворà: V = 0,5 мл.

Ðàссчитывàем мàссу кàдмия (II) в рàстворе:

m(Cd2+) = TK 4[Fe(CN) 6] / Cd · V = 0,00358 · 0,5 = 0,00179 г = 17,9 мг. Íàходим концентрàцию кàдмия (II) в рàстворе (мг/л)

ρ*(Cd2+) = m(Cd2+ ) = 17,9/0,025 = 716 мг/л:

Vр−рà

3.3. Ýлектрогрàвиметрия

Ïример 9 поможет Âàм при решении зàдàч № 74–77.

18

Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software

http://www.foxitsoftware.com For evaluation only.

Íàвеску сплàвà мàссой 0,8456 г рàстворили и путем электролизà при силе токà 0,200 À зà 20,0 мин выделили полностью нà кàтоде кàдмий. Âычислить мàссовую долю (%) кàдмия в сплàве.

Ðешение. Â соответствии с зàконом Ôàрàдея

mCd = ItMCd ,

Fn

где mCd – мàссà выделенного кàдмия, г; I – силà токà, À; t – время электролизà, с; MCd молярнàя мàссà = 112,411 г/моль; F – постояннàя Ôàрàдея F = 96500 Êл/моль; n – количество электронов, учàствующих в электрохимическом процессе, определяемое нà основàнии полуреàкции:

Cd2+ + 2ē = Cd.

Ðàссчитывàем мàссу кàдмия

mCd = 0,200× 20,0× 60×112,411 = 0,1400 г. 96500× 2

Ìàссовàя доля (%) кàдмия в сплàве рàвнà

wCd = mCd ×100% = 0,140×100% = 16,56 % .

mсплàвà 0,8456

3.4. Êулонометрия

Ïример 10 поможет Âàм при решении зàдàч № 78–81.

Íàвеску пикриновой кислоты мàссой 0,0060 г рàстворили и количественно восстàновили в кулонометрической ячейке по реàкции

Ñ6H2(OH)(NO2)3 + 18H+ + 18ē = Ñ6H2(OH)(NH2)3 + 6H2O.

Êоличество зàтрàченного электричествà устàновили по количеству выделившегося в йодном кулонометре йодà, нà титровàние которого потребовàлось 21,15 мл 0,0200 н. рàстворà Na2S2O3. Ðàссчитàть мàссовую долю (%) пикриновой кислоты в нàвеске.

Ðешение. Êоличество веществà пикриновой кислоты эквивàлентно количеству веществà йодà, выделившегося в кулонометре и рàвно количеству веществà тиосульфàтà нàтрия. Ñледовàтельно, мàссу пикриновой кислоты можно рàссчитàть по формуле

m = ÑNa2S2O3 · VNa2S2O3 ·1 18Mпикр. к-ты =

19

Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software

http://www.foxitsoftware.com For evaluation only.

= 0,02 · 0,02115 · 229,082/18 = 0,00538 г.

Ðàссчитывàем мàссовую долю (%) пикриновой кислоты в нàвеске

w = mпикр к-ты ×100 = 0,00538×100 = 89,67% .

mнàвески 0,0060

Ïример 11 поможет Âàм при решении зàдàч № 82–85.

Ðàствор K2Cr2O7 объемом 25,00 мл оттитровàли ионàми железà (II), генерируемыми при силе токà 0,250 À в течение 35,0 мин. Êонец реàкции фиксировàлся по фотометрическим дàнным.

Îпределить мàссу K2Cr2O7 (г) в рàстворе.

Ðешение. Â дàнном случàе использовàлся метод кулонометрического титровàния. Êоличество электричествà, пошедшее нà генерàцию титрàнтà, эквивàлентно количеству определяемого веществà. Ïоэтому используем урàвнение Ôàрàдея (см. пример 9).

×исло электронов, учàствующих в электрохимическом процессе, определяется нà основàнии полурекции:

Ñr2O27- + 14H+ + 6ē = 2Cr3+ + 7H2O;

n = 6.

Ðàссчитывàем мàссу K2Cr2O7:

20