9.6. Вправи

Вправа 9.1. Маємо 2 розчини (дивись табл. 9.1). Який об’єм V розчину 1 слід узяти, щоб, додавши до нього розчин 2 до загального об’єму суміші 100 см³, одержати задане раН = р а(Н⁺)? Порівняйте результат із рекомендаціями довідника [4, с. 267-272], що наведені у останньому стовпчику табл. 9.1.

Вправа 9.2 – склад буферного розчину. Маємо розчин із с(NaOH) = 0,50 моль/л й розчини кислот із концентраціями с = 0,10 моль/л: фосфатної (lg K_H1 = 12,35, lg K_H2 = 7,20, lg K_H3 = 2,15), щавлевої (lg K_H1 = 4,26, lg K_H2 = 1,25), цитринової (lg K_H1 = 6,40, lg K_H2 = 4,76, lg K_H3 = 3,13), винної кислоти (lg K_H1 = 4,36, lg K_H2 = 3,036), амінооцтової кислоти (амфоліту, lg K_H1 = 9,78, lg K_H2 = 2,35). Які об’єми вказаних розчинів слід змішати, щоб здобути 1 л буферного розчину з рН, що дорівнюють: (а) 3,0; (b) 4,0; (c) 5,0; (d) 6,0; (e) 7,0; (f) 9,0; (g) 10,0?

Шукайте найпростіші суміші, враховуючи взаємне розведення розчинів. Наближений розв’язок уточніть, оцінивши I, lg  та lg K^c.

Таблиця 9.1

Варіанти завдання для вправи 9.1

(тут Cit^3‑ — аніон цитрату)

Варіант	Розчин 1, моль/л	Розчин 2, моль/л	раН	V, мл
a	с(H2NCH2COOH) =0,1	с(HCl) =  0,1	2,0	51,90
b	с(NаН2Cit) = 0,1	с(HCl) = 0,1	3,0	40,30
c	с(NаOН) = 0,1	с(NаН2Cit) = 0,1	6,0	40,40
d	c(Na2B4O7) = 0,05	с(HCl) = 0,1	8,0	55,85
e	с(NаOН) = 0,1	c(Na2B4O7) = 0,05	10,0	41,00

Вправа 9.3. Який рН половинної екстракції для 8‑гідроксихінолінатів іонів: (a) алюмінію, (b) галію, (c) індію? Концентрація 8-гідрок­сихіноліну в хлороформі 0,01 моль/л. lg K_ex(AlOx₃) = ‑5,22; lg K_ex(GaOx₃) = 3,72; lg K_ex(InOx₃) = 1,35. При якому рН алюміній та галій максимально розділяються між фазами?

Вправа 9.4. При якому pH у стехіометричній точці іодометричного титрування As(III) перетвориться у As(V) не менш ніж на 99,9%? Прийняти, що c(As(III)) = c(I₃^‑) = 0,025 моль/л у стехіометричній точці, а стійкість I₃^‑ забезпечує c(I^‑) = 0,10 моль/л.

Вправа 9.5. При якому pH у стехіометричній точці комплексометричного титрування зв’яжеться у комплекс із Y^4‑ не менше ніж 99,9% Mg²⁺ при c(Mg²⁺) = c(Y^4‑) = 0,0050 моль/л? Якщо титрують інший іон металу, як залежить величина pH від lg  його комплексу, якщо конкурують лише реакції Y^4‑ із H⁺?

Вправа 9.6. Аналізуючи Mg, осад MgNH₄PO₄(s) промили 0,1 л розчину c(NH₃) = 0,75 моль/л. При якому pH внесок у похибку гравіметричного аналізу (втрата маси гравіметричної форми Mg₂P₂O₇) не більше за m = 2·10^‑4 г ?

Вправа 9.7. Задано суміші катіонів,

(a) Zn2+ та Mg2+	(b) Ni2+ та Zn2+	(c) Ni2+ та Al3+	(d) Cd2+ та Al3+
(e) Fe3+ та Al3+	(f) Cu2+ та Al3+	(g) Cd2+ та Zn2+	(h) Fe3+ та Zn2+
(i) Cu2+ та Zn2+	(j) Cd2+ та Fe2+	(k) Cd2+ та In3+	(l) Fe2+ та In3+.

Початкові концентрації кожного із них с = 0,01 моль/л. Розгляньте інтервали значень рН, при яких ці компоненти відокремлюються осадженням їх гідроксидів (варіанти a – i) або сульфідів при p(H₂S) = 0,1013 МПа = 1 атм = const (варіанти j ‑ l, lg K_s(Cd²⁺, S^2‑) = = -27,0, lg K_s(Fe²⁺, S^2‑) = ‑18,1, lg K_s(2 In³⁺, 3 S^2‑) = -73,2, lg K(2 H⁺ + + S^2--  H₂S (g)) = 21,9). Відокремлення іона М вважати за успішне, якщо S(M(OH)_i(s)) < 10^‑5 моль/л або S(M_jS_i(s)) < 10^‑5 моль/л.

Вправа 9.8. Розрахуйте окисний потенціал, E , що забезпечує поділ суміші катіонів Ag⁺ та Cu²⁺ (із початковими концентраціями кожного із них с = 10^‑3 моль/л, у середовищі з с(Н₂SО₄) = 0,1 моль/л) відновленням до елементного стану. Відокремлення іона М у тверду фазу вважати за успішне, якщо [M] < 10^‑6 моль/л. Відповідь порівняти із графіками у вправі 3.5.

Вправа 9.9. Який рН половинної екстракції для 8‑гідроксихінолінатних комплексів іонів: (a) плюмбуму, (b) бісмуту? Концентрація 8-гідроксихіноліну в хлороформі 0,1 моль/л. При яких значеннях рН концентрація комплексу бісмуту в екстракті перевищує концентрацію плюмбуму більше ніж у 100 разів, якщо їх концентрації у водяній фазі однакові, lg K_ex(BiOx₃) = –1,2; lg K_ex(PbOx₂) = –8,04 та відношення об’ємів фаз w = 5?

Вправа 9.10. Маємо малу концентрацію Pb(II) у водяному розчині й розчин оксихіноліну в хлороформі, c( ) = 0,1 моль/л. При яких pH екстрагуємо у хлороформ: (а) половину вихідної кількості Pb(II) при рівних об’ємах розчинів; (б) 99% вихідної кількості Pb(II) в умовах концентрування, якщо об’єм екстракту в 10 разів менший за об’єм водяної фази?

Вправа 9.11. При яких рН концентрація реагенту в органічному розчиннику, що наведені в табл 8.2, у 10 разів перевищує загальну концентрацію реагенту в водяній фазі?

Вправа 9.12. Яким має бути рН водяного розчину, щоб одноразовою екстракцією із 500 мл водяної фази можна було вилучити 99% іонів бісмуту в 20 мл розчину 8‑гідроксихіноліну в хлороформі, с(НОxin) = 0,1 моль/л? lg K_ex(BiOx₃) = ‑1,2, дані для реагенту див. у табл. 8.2.