- •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
Окисно-відновне титрування
Вправа 11.30. До 0,6779 г солі Мора, (NH4)2SO4FeSO46H2O, додано 25 мл розчину із с(H2SO4) 0,5 моль/л та 3 мл фосфатної кислоти із масовою часткою w 85 %. Титруючи розчин, витрачено 15,45 мл розчину із с(KMnO4) = 0,0223 моль/л. Яка масова частка феруму (заліза) у солі Мора? Яка роль допоміжних реактивів?
Вправа 11.31. До наважки масою 0,1228 г пергідролю додано 15 мл води та 5 мл розчину із с(H2SO4) 4,5 моль/л. Титруючи, витрачено 14,50 мл розчину із с(KMnO4) = 0,0299 моль/л. Яка масова частка H2O2 у пергідролі? Яка роль допоміжних реактивів?
Вправа 11.32. До наважки 0,2044 г кристалогідрату оксалату кальцію додано 15 мл розчину із с(H2SO4) 2 моль/л, нагріто до 70‑80оС. Титруючи, витрачено 20,41 мл розчину із с(KMnO4) = 0,0274 моль/л. Скільки молекул кристалізаційної води приходиться на 1 молекулу оксалату кальцію? Яка роль допоміжних реактивів?
Вправа 11.33. Наважку масою 0,2000 г кристалогідрату щавлевої кислоти, H2C2O42H2O, розчинено у 50 мл води, додано 15 мл розчину із с(H2SO4) 2 моль/л, нагріто до 70 ‑ 80оС. Титруючи, витрачено 20,65 мл розчину KMnO4. Яка його молярна концентрація? Яка роль допоміжних реактивів?
Вправа 11.34. Наважку масою 0,7510 г кристалогідрату щавлевої кислоти, H2C2O42H2O, розчинено у мірній колбі місткістю 250 мл. Титруючи аліквоту об’ємом 25,00 мл за методикою, що описана у попередній вправі, витрачено 20,65 мл розчину KMnO4. Яка молярна концентрація розчину KMnO4?
Вправа 11.35. Концентрацію титранту, розчину Na2S2O3, визначали за наважкою масою 0,1510 г дихромату калію, K2Cr2O7. Її розчинено у воді, розчин підкислено й додано надлишок іодиду калію, KI. Титруючи іод, що виділився, витрачено 31,00 мл розчину Na2S2O3. Яка молярна концентрація розчину Na2S2O3? Для чого підкислюють розчин?
Вправа 11.36. Визначаючи концентрацію розчину с(KMnO4) 0,02 моль/л, титрують наважки кристалогідрату щавлевої кислоти, H2C2O4.2H2O. Яку наважку слід взяти, щоб витратити 20 мл розчину?
Вправа 11.37. Яку наважку залізної руди із масовою часткою заліза 40 % слід взяти, якщо концентрація розчину титранту с(KMnO4) = 0,0225 моль/л, а його об’єм має бути близьким до 20 мл?
Вправа 11.38. Наважку стопу із масовою часткою феруму 20% розчинюють у кислоті (із продуктом Fe2+), об’єм розчину доводять до 250 мл. Яку наважку слід взяти, щоб, титруючи аліквоту об’ємом 25,0 мл, витратити < 20,0 мл розчину із с(KMnO4) = 0,02 моль/л?
Вправа 11.39. Наважку пергідролю масою 2,50 г розчинено в мірній колбі місткістю 500,0 мл. Аліквоту об’ємом 50,00 мл підкислено сульфатною кислотою. Титруючи, витратили 37,45 мл розчину із с(KMnO4) = 0,0225 моль/л. Яка масова частка H2O2 у пергідролі? Для чого підкислюють систему?
Вправа 11.40. 0,2820 г проби, що містить сульфати феруму (II) та феруму (III), розчинено у воді. Титруючи розчин, як у вправі 11.30, витрачено 12,50 мл розчину із с(KMnO4) = = 0,0100 моль/л. Розчин такої самої наважки оброблено цинком та розчином H2SO4, й титруючи, витратили 21,22 мл розчину KMnO4. Які масові частки солей у пробі?
Вправа 11.41. Наважку масою 1,1531 г хлорного вапна розчинено у мірній колбі місткістю 500 мл. До аліквоти об’ємом 50,0 мл додано надлишок KI. Титруючи іод, що виділився, витратили 10,56 мл розчину із с(Na2S2O3) = 0,0769 моль/л. Яка масова частка активного хлору в хлорному вапні?
Вправа 11.42. 4,00 г стопу, що містить плюмбум (свинець), розчинено у кислоті, об’єм доведено до 250 мл. До аліквоти об’ємом 25,0 мл додано хромат калію, K2CrO4. Осад хромату плюмбуму, PbCrO4(s), відокремлено, промито, розчинено у кислоті та додано надлишок KI. Іод, що виділився, титровано 16,85 мл розчину із с(Na2S2O3) = 0,0718 моль/л. Яка масова частка плюмбуму в стопі?
Вправа 11.43. Визначаючи основну речовину в технічному аніліні, С6Н5NН2, 0,1982 г його перенесено в конічну колбу із притертою пробкою, підкислено та додано 50,0 мл розчину iз c(KBrO3) = 0,0411 моль/л та c(KBr) = 0,2054 моль/л. У розчині утворюється Br2 (що взаємодіє iз аніліном у співвідношенні 3:1). Через 15 хв до розчину внесено надлишок KI, що, реагуючи із Br2, дає м’який окисник, І2 (чи І3‑), який титрують тіосульфатом. На титрування витрачено 20,50 мл розчину із с(Na2S2O3) = = 0,1023 моль/л. Яка масова частка аніліну в технічному продукті?
Вправа 11.44. 0,8510 г реактиву нітрофенолу розчинено у мірній колбі місткістю 250 мл. Аліквоту об’ємом 25,0 мл вміщено в конічну колбу з притертою пробкою, додано 50,0 мл розчину з c(KBrO3) = 0,0197 моль/л та c(KBr) = 0,0987 моль/л. У розчині утворюється Br2 (що взаємодіє iз нітрофенолом у співвідношенні 2:1). Через 15 хв до розчину внесено надлишок KI, що, реагуючи із Br2, дає більш м’який окисник, І2 (чи І3‑), який можна титрувати тіосульфатом. На титрування витрачено 36,10 мл розчину із с(Na2S2O3) = 0,1018 моль/л. Яка масова частка домішок у нітрофенолі?