- •Міністерство освіти і науки України Харківський національний університет імені в. Н. Каразіна Теоретичні основи та способи розв’язання задач з аналітичної хімії
- •Вступне слово
- •Основні позначення
- •1. Величини, що визначають склад
- •1.1. Хімічний склад
- •Розв’язок. Масова концентрація дорівнює
- •1.2. Стехіометричні розрахунки за рівнянням реакції
- •1.3. Вправи
- •2. Закон дії мас. Алгебра хімічних реакцій
- •2.1. Загальні співвідношення
- •2.2. Активності та рівноважні концентрації
- •Позначення констант рівноваг
- •2.3. Лінійні комбінації реакцій
- •2.4. У який бік зміщено рівновагу реакції?
- •2.5. Як записувати реакції у лабораторних журналах?
- •2.6. Вправи
- •3. Концентраційно-логарифмічні діаграми (клд)
- •3.1. Клд для гетерогенних систем
- •3.2. Графіки логарифмів розчинності
- •3.3. Вправи із гетерогенних систем
- •3.4. Умови переважання в гомогенних системах
- •3.5. Ускладнення у визначенні областей переважання
- •3.6. Клд для систем із одноядерними комплексами
- •3.7. Зміна ядерності реагентів
- •3.8. Вправи із гомогенних систем
- •4. Баланс компонентів
- •4.1. Загальні принципи
- •4.2. Підстановка рівнянь здм у рівняння балансу
- •4.3. Одноядерні продукти
- •4.4. Фази постійного складу
- •4.5. Вправи Гомогенні системи
- •5. Розрахунки за балансом компонентів
- •5.1. Буферні розчини
- •5.2. Стехіометричні співвідношення концентрацій
- •Кислотно-основні рівноваги
- •5.3. Ієрархія макро- та мікрокомпонентів
- •5.4. Гетерогенні системи
- •5.5. Кількісний вимір буферних властивостей
- •5.6. Вправи Буферні розчини
- •Стехіометричне співвідношення концентрацій
- •Гетерогенні системи
- •Буферні властивості
- •Системи із комплексами
- •6. Розрахунки за балансом реакції
- •6.1. Умови балансу
- •6.2. Прості розрахунки
- •Добуваючи квадратний корінь з обох частин, маємо
- •6.3. Методи розрахунків
- •6.4. Вправи
- •7. Умовні константи рівноваги
- •7.1. Класи реагентів
- •7.2. Умовні константи рівноваги
- •7.3. Умовні константи в розрахунках рівноваг
- •7.4. Графіки залежностей часток та їх логарифмів
- •7.5. Графіки логарифмів умовних констант
- •Параметри графіка залежності
- •7.6. Вправи
- •8. Декілька фаз змінного складу
- •8.1. Розподіл речовини між фазами
- •Відношення об’ємів порцій фаз дорівнює
- •Тангенси кутів нахилу асимптот для логарифма умовної константи екстракції оксинату плюмбуму від pH, приклад 8.4
- •8.2. Іонний обмін
- •8.3. Вправи
- •9. Утворення певної рівноважної концентрації, розчинності або ступеня екстракції
- •9.1. Метод балансу компонентів
- •На кроці 5 (непотрібному для уточнення клд) використовуємо
- •9.2. Метод балансу реакцій
- •9.3. Концентрація реагенту, що забезпечує задані умови для іншої речовини
- •9.4. Відокремлення компонентів Графічний розв’язок цієї проблеми показано на прикладі 3.3. Тут розгляньмо типові розрахункові методи.
- •9.5. Вибір величини умовної константи
- •9.6. Вправи
- •Варіанти завдання для вправи 9.1
- •10. Визначення компонентів. Гравіметрія
- •10.1. Стехіометричні співвідношення у гравіметрії
- •10.2. Розрахунок результату аналізу
- •10.3. Похибки у гравіметрії
- •10.4. Вправи
- •11. Титриметрія: стехіометричні розрахунки
- •11.1. Загальні відомості про титриметрію
- •11.2. Результат кислотно-основного титрування
- •Аліквотне відношення, {Vк/Vп}, безрозмірне, бо величини Vк та Vп виражено у однакових одиницях.
- •Виводячи формулу, маємо (у процентах)
- •11.3. Визначення концентрації розчину титранту за титруванням зразкової речовини
- •Для еквівалентів коефіцієнти вживаємо неявно,
- •Стехіометричний множник 2 приховуємо, застосовуючи еквівалент, (1/2)h2c2o4, або (1/2)h2c2o4·2h2o.
- •11.4. Оцінка наважок та аліквот
- •Бюретці відповідає оптимальна витрата титранту 20 мл, отже nst(oh‑) 2·10‑3 моль, n(н2с4н4о4) nst(oh‑) / 2 1·10‑3 моль.
- •11.5. Окреме визначення декількох аналітів
- •За двома рівняннями,
- •11.6. Зворотне титрування
- •Титруванню надлишку реагенту відповідає реакція
- •Дія 4. Масова частка CaCo3(s) у мінералі дорівнює
- •11.7. Визначення продукту, в який перетворено аналіт
- •Бо при зворотному титруванні здобутий po43‑ знову переходить у hpo42‑. Надлишок реагенту титруємо за реакцією
- •Дія 5. Масова частка p2o5 у мінералі дорівнює
- •11.8. Окисно-відновне титрування
- •11.9. Комплексометричне титрування
- •Дія 4. Масова частка kAl(so4)2 12 h2o у технічному галуні ‑
- •11.10. Вправи
- •Окисно-відновне титрування
- •Комплексонометричне титрування
- •12. Титриметрія: розбіжність точок –стехіометрії та кінцевої
- •12.1. Загальні уявлення
- •12.2. Дослідження титрування безпосередньо за клд
- •12.3. Різні методи титрування
- •12.4. Класи та умовні константи у титруванні
- •12.5. Вибір умов титрування за графіками залежностей логарифмів умовних констант
- •Параметри асимптот для прикладу 12.10
- •Із здм реакції
- •Параметри асимптот графіків (приклад 12.11)
- •Параметри асимптот графіків (приклад 12.12)
- •12.6. Вправи
- •Кислотно-основне титрування
- •Окисно-відновне титрування
- •Комплексонометричне титрування
- •Теоретичні проблеми титрування
- •Цитована література
- •Відповіді до вправ
- •61077, М.Харків, пл. Свободи, 4 Харківський національний університет ім. В.Н. Каразіна, Організаційно-видавничий відділ нмц
4.5. Вправи Гомогенні системи
Вправа 4.1. Складіть рівняння балансу – ЗДМ для розчинів, що містять такі основи Бренстеда із концентрацією 0,010 моль/л:
(а) CN‑ |
(b) CO32‑ |
(c) NH3 |
(d) HCOO‑ |
(e) NO2‑ |
(f) PO43‑ |
(g) AsO43‑ |
(h) As(OH)4‑ |
(i) HO2‑ |
(j) S2‑ |
(k) SO32‑ |
(l) SO42‑ |
(m) SiO32‑ |
(n) IO3‑ |
(o) Fe(CN)64‑ |
(p) H2N-NH2 . |
|
|
Вправа 4.2. Із компонентами – іоном Н+, комплексоутворювачем та лігандом – складіть рівняння балансу – ЗДМ для таких розчинів (вважайте, що іони ввели як солі сильних кислот, таких як HClO4, або сильних основ):
(a) Cd2+ та CN‑ |
(b) Fe3+ та SCN‑ |
(c) Hg2+ та SCN‑ |
(d) Ni2+ та NH3 |
(e) Cd2+ та NH3 |
(f) Hg2+ та NH3 |
(g) Cu2+ та NH3 |
(h) Ag+ та S2O32‑ |
(i) Fe3+ та F‑ |
(j) Hg2+ та I‑ |
(k) Hg2+ та S2‑ |
(l) Hg2+ та Cl‑ . |
Вважати, що c(M) = 0,010 моль/л, c(L) = 0,020 моль/л.
Вправа 4.3. Складіть рівняння балансу – ЗДМ для компонентів: або іонів Н+ та металу, або іонів ОН‑ та металу. Уведено сіль іона металу, аніон якої (наприклад, СlО4‑) не бере участі у реакціях, с(М) = 0,010 моль/л, та вільну сильну кислоту із с(Н+) = 0,003 моль/л. Як іони металу розгляньте:
(а) Mg2+ |
(b) Ca2+ |
(c) Mn2+ |
(d) Fe2+ |
(e) Fe3+ |
(f) Co2+ |
(g) Ni2+ |
(h) Cu2+ |
(i) Zn2+ |
(j) Cd2+ |
(k) Hg2+ |
(l) Al3+ |
(m) Pb2+ |
(n) Sr2+ |
(o) Cr3+ . |
|
Вправа 4.4. Вибравши сіль в окремій фазі як один із компонентів, складіть рівняння балансу – ЗДМ для таких гетерогенних систем:
(a) AgSCN(s), c(KSCN) = 0,010 моль/л;
(b) HgI2(s), c(KI) = 0,010 моль/л, c(HClO4) = 0,020 моль/л;
(c) AgBr(s), c(KBr) = 0,010 моль/л;
(d) AgI(s), c(KI) = 0,010 моль/л;
(e) BiI3(s), c(KI) = 0,010 моль/л, c(HClO4) = 0,020 моль/л;
(f) PbCl2(s), c(NaCl) = 0,010 моль/л;
(g) PbI2(s), c(KI) = 0,010 моль/л;
(h) ZnC2O4(s), c(Na2C2O4) = 0,010 моль/л;
(i) CaC2O4(s), c(Na2C2O4) = 0,010 моль/л;
(j) HgBr2(s), c(KBr) = 0,010 моль/л, c(HClO4) = 0,020 моль/л;
(k) PbF2(s), c(KF) = 0,010 моль/л;
(l) HgI2(s), c(KI) = 0,010 моль/л, c(HClO4) = 0,020 моль/л;
(m) Hg(SCN)2(s), c(KSCN) = 0,010 моль/л, c(HClO4) = = 0,020 моль/л;
(n) PbCl2(s), c(HCl) = 0,010 моль/л.
Вправа 4.5. Вибравши гідроксид в окремій фазі як один із компонентів, складіть рівняння балансу – ЗДМ для гетерогенних систем, що складаються з розчину лугу, с(NaOH) = 0,010 моль/л, та такими гідроксидами:
(а) Mg(ОН)2(s) |
(b) Ca(ОН)2(s) |
(c) Mn(ОН)2(s) |
(d) Fe(ОН)2(s) |
(e) Fe(ОН)3(s) |
(f) Co(ОН)2(s) |
(g) Ni(ОН)2(s) |
(h) Cu(ОН)2(s) |
(i) Zn(ОН)2(s) |
(j) Cd(ОН)2(s) |
(k) Hg(ОН)2(s) |
(l) Al(ОН)3(s) |
(m) Pb(ОН)2(s) |
(n) Sr(ОН)2(s) |
(o) Cr(ОН)3(s) |
(р) AgОН(s). |
|
|
Вправа 4.6. Вибравши газ в окремій фазі як один із компонентів, складіть рівняння балансу – ЗДМ для таких гетерогенних систем:
(a) p(H2S) = 1 атм, c(HCl) = 0,010 моль/л;
(b) p(SO2) = 1 атм, c(HCl) = 0,010 моль/л;
(c) p(CO2) = 1 атм, c(NaOH) = 0,010 моль/л.
Вправа 4.7. Складіть рівняння балансу – ЗДМ із окисно-відновними реакціями для систем, що містять:
(a) c(FeSO4) = 0,010 моль/л, c(K2Cr2O7) = 0,0010 моль/л, c(H2SO4) = = 0,030 моль/л;
(b) c(KBrO3) = 0,010 моль/л, c(KBr) = 0,030 моль/л, c(H2SO4) = = 0,030 моль/л;
(c) c(KIO4) = 0,010 моль/л, c(KI) = 0,030 моль/л, c(H2SO4) = = 0,030 моль/л;
(d) c(Hg(NO3)2) = 0,005 моль/л, c(Fe(NO3)2) = 0,005 моль/л, c(H2SO4) = 0,003 моль/л;
(e) c(Hg2(NO3)2) = 0,005 моль/л, c(Fe(NO3)3) = 0,005 моль/л, c(H2SO4) = 0,003 моль/л;
(f) Hg(s) та розчин із c(Hg(NO3)2) = 0,010 моль/л, c(H2SO4) = 0,003 моль/л;
(g) CuІ(s) та розчин із c(Cu(NO3)2) = 0,010 моль/л, c(KI) = = 0,070 моль/л, c(H2SO4) = 0,003 моль/л;
(h) S(s) та розчин із c(Na2S) = 0,010 моль/л, c(Na2SO3) = = 0,0050 моль/л, c(HCl) = 0,030 моль/л;
(i) S(s) та розчин із c(Na2S) = 0,010 моль/л, c(Na2SO3) = = 0,0050 моль/л, c(HCl) = 0,030 моль/л;
(j) Fe(s) та розчин із c(AgNO3) = 0,010 моль/л;
(k) S(s) та розчин із c(Na2S) = 0,010 моль/л, c(Na2SO3) = = 0,0050 моль/л, c(HCl) = 0,030 моль/л;
(l) Zn(s) та розчин із c(Cr(NO3)3) = 0,010 моль/л.