4.2. Определение количества реактива

4.2.1. Вычисление стехиометрического количества реактива.

Расчет эквивалентного количества реактива, необходимого для осаждения определяемого элемента, основан на стехиометрических соотношениях реагирующих веществ в соответствии с уравнением реакции.

^{Запишем уравнение реакции осаждения ионов металла Мz+ анионами осадителя Аy-}

г

(4.3)

Если известен состав анализируемого вещества (М_qX_p), то количество реактива B_cA_d (b) вычисляется по следующей формуле:

г

(4.4)

М_x, M_a - молекулярные массы реактива B_cA_d и анализируемого вещества М_qX_p соответственно; а- навеска образца; у, z, q, d - стехиометрические коэффициенты.

Однако чаще бывает известно лишь приблизительное содержание М в анализируемом образце (p%). В этом случае расчет производится следующим образом.

Находим количество М в образце (С)

г

(4.5)

Количество реактива (b) определяется по формуле

г

(4.6)

А_м - атомная масса элемента М; М_x - молекулярная масса реактива B_cA_d

Пример 4. Сколько мл 0.5 М раствора H₂SO₄ необходимо взять для осаждения Ва из 0.5 г дигидрата хлорида бария?

Решение. Записываем уравнение реакций

М_а (молекулярная масса ВаС1₂×2Н₂О) = 244.27;

М_x (молекулярная масса H₂SO₄) = 98.08.

Вычислим количество H₂SO₄ в г (b)

г

Находим объем 0.5 М раствора H₂SO₄ (V)

мл

Пример 5. Найти объем раствора H₂SO₄ плотности 1.07, необходимый для осаждения Ва из 0.3 г образца, содержащего с коло 40% Ва.

Решение. По формуле (4.6) вычисляем стехиометрическое количество H₂SO₄ в г (b)

г

По таблице находим, что концентрация раствора H₂SO₄ плотности 1.07 равна 10.19%. Определяем число мл раствора H₂SO₄ (V)

мл

З а д а ч и

486 Сколько 8,4%-ного раствора серной кислоты надо взять для осаждения бария из 0.4859 г дигидрата хлорида бария?|

487. Навеска 0.2783 г карбоната бария растворена в хлороводородной кислоте. Сколько 4%-ного раствора серной кислоты надо взять для осаждения бария?

488. Взята навеска 5.0000 г вещества, содержащего около 1% серы, и проведено окисление всей серы в серную кислоту. Сколько 5%-ного раствора хлорида бария потребуется для осаждения образовавшегося сульфат-иона?

489. Сколько 3.3%-ного раствора аммиака надо взять для осаждения гидроксида алюминия из раствора 0.9865 г алюминиево-калиевых квасцов?

490. Сколько 0.1 н раствора щавелевой кислоты надо взять для осаждения кальция из навески гипса 0.2723 г?

491. Сколько 4%-ного раствора гидрофосфата натрия надо взять, чтобы осадить Mg в виде MgNH₄PO₄ из 0.4456 г гептагидрата сульфата магния?

492. Сколько 4.2%-ного раствора нитрата серебра надо взять, чтобы осадить хлорид-ион из 0.1777 г КС1?

493. Сколько 2.8%-ного раствора аммиака надо взять для осаждения железа из навески 0.5263 г руды, содержащей 12% железа?

494. Сколько 4%-ного раствора гидроксида калия надо взять для осаждения оксида меди из раствора 0,7267 г медного купороса?

495. Сколько 10%-ного раствора карбоната натрия надо взять для осаждения цинка в виде карбоната из навески 0.6543 г латуни, содержащей около одной трети цинка?

496. Сколько 7.7%-ного раствора серной кислоты надо взять для осаждения стронция в виде сульфата из навески 0.6327 г безводного хлорида стронция?

497. 1 г серебряного сплава, содержащего около 80% серебра, растворили в 250 мл. Сколько мл хлороводородной кислоты плотностью 1.020 необходимо взять для осаждения серебра в 25 мл полученного раствора?

498. Сколько 1%-ного раствора диметилглиоксима надо взять для осаждения никеля из навески 0.9531 г сплава, содержащего 0,5% никеля?

499. Сколько 5%-ного раствора оксихинолина надо взять для осаждения алюминия из раствора 0.5173 г сплава, содержащего 3% алюминия?

4.2.2. Вычисление избытка реактива для практически полного осаждения.

В гравиметрическом анализе осаждение считается практически полным тогда, когда количество осаждаемой формы в данном объеме раствора не будет превышать 1×10^-4 г. Во избежание заметных потерь осадка за счет растворимости его как при осаждении, так и последующем промывании вводят некоторый избыток осадителя, определяемый константой растворимости осадка и зависящий от объема раствора.

Допустим, что осаждение ионов М^z+ в виде M_yA_z проводится в объеме V мл. По условию содержание M_yA_z в V мл не должно превышать 1×10^-4 г (можно задаться и меньшей величиной).

Найдем концентрацию М^z+([М^z+]) в этом растворе, выраженную в М,

г

(4.7)

М₀ - молекулярная масса M_yA_z

Зная константу растворимости осадка (K_s), вычислим концентрацию ионов осадителя ([А^y-]), которую необходимо иметь в избытке для практически полного осаждения M_yA_z.

г

(4.8)

Общее количество реактива равно сумме эквивалентного количества, вычисляемого по уравнениям (4.4) или (4.6), и избытка его [А^у-], рассчитываемого по уравнению (4.8).

Пример 6. Какой избыток H₂SO₄ необходимо ввести для практически полного осаждения PbSO₄ из 200 мл раствора? K_S (PbSO₄) =1.6×10^-8.

Решение. В 200 мл раствора должно содержаться не более 1×10^-4 г PbSO₄ (М₀ = 303.3). Концентрация Рb²⁺ не должна превышать следующую величину:

Определим концентрацию , необходимую для практически полного осаждения,

Следовательно, избыток H₂SO₄, превышающий эквивалентное количество ее, должен составлять 9.6×10^-3 М.

Пример 7. Сколько мл 4%-ного раствора оксалата аммония потребуется взять для практически полного осаждения оксалата кальция, если для анализа взято 0.4154 г известняка, содержащего 43% окиси кальция, а объем раствора составляет 250 мл? = 2.3×10^-9.

Решение. Запишем уравнение реакции и найдем эквивалентное количество реактива (b) в г

М_х (молекулярная масса (NH₄)₂C₂O₄) = 124.1; М_Са0 = 56.08; р = 43, а = 0.4154;

г

Вычислим объем 4%-ного раствора (NH₄)₂C₂O₄ (V)

Для определения избытка реактива, необходимого для понижения растворимости осадка, учтем, что в 250 мл раствора может содержаться не более 1×10^-4г СаС₂О₄ (молекулярная масса = 128). Концентрация Са²⁺ в М не должна превышать

Найдем избыток , который необходимо ввести, чтобы обеспечить указанную концентрацию Са²⁺,

Концентрация (NH₄)₂C₂O₄ в г/л будет равна 7,37×10^-4 × 124.1 = 9.2×10^-2 г/л. На 250 мл раствора необходимо ввести

г (NH₄)₂C₂O₄.

Объем 4%-ного раствора (V) будет составлять

мл.

Общее количество реактива, необходимое для осаждения СаС₂О₄, будет равно

9.9 + 0.6 = 10.5 мл.

Аналогичные расчеты проводятся для определения концентрации осадителя, которую необходимо обеспечить в промывной жидкости с тем, чтобы потеря осадка за счет растворения составляла не более 1×10^-4 г.

Пример 8. Вычислить количество H₂SO₄ (в г), которое необходимо ввести в промывную жидкость для промывания сульфата стронция с тем, чтобы потеря осадка за счет растворения не превышала 1×10^-4 г в 300 мл; = 3.2×10^-7.

Решение. Вычислим концентрацию Sr²⁺ в М (М. м. SrSO₄= 183.68).

Найдем концентрацию SO₄^2-

Количество H₂SO₄ в г/л (b) будет равно b = 1.78×10^-1×98.08 =17.4 г. В 300 мл должно содержаться

г.

З а д а ч и

487. Какой объем 10.56%-ного раствора серной кислоты надо добавить к 200 мл раствора соли бария, чтобы в нем могло остаться не более 0,00001 г сульфата бария?

501. Сколько 5%-ного раствора хлорида бария надо взять, чтобы при осаждении сульфата бария из 150 мл раствора потеря за счет растворения не превышала 0.00001 г серы?

502. Сколько 4%-ного раствора оксалата аммония надо взять, чтобы в 400 мл фильтрата при осаждении оксалата кальция оставалось не более 0.00001 г оксида кальция?

503. Сколько 2%-ного раствора оксалата аммония надо взять, чтобы в 300 мл фильтрата при осаждении оксалата кальция оставалось не более 0.00001 г кальция?

504. Сколько мл 5%-ного раствора нитрата аммония следует взять, чтобы в 500 мл фильтрата при осаждении MgNH₄PO₄ потеря осадка за счет растворения в пересчете на оксид магния составляла не более 0.0002 г?

505. Какой избыток 7.7%-ного раствора серной кислоты необходим для практически полного осаждения сульфата стронция из 250 мл раствора?

506. Сколько мл 5.5%-ного раствора серной кислоты надо взять, чтобы после осаждения сульфата бария содержание его в 250 мл фильтрата не превышало 0.0001 г?

507. Сколько 10%-ного раствора серной кислоты надо взять для практически полного осаждения стронция из навески 0.6327 г безводного хлорида стронция, растворенного в 250 мл воды?

508. Какова должна быть концентрация раствора нитрата аммония в промывной жидкости для промывания осадка MgNH₄PO₄, чтобы потеря от растворения составляла не более 0.00001 г MgO в 200 мл?

509. Какой общий объем 3%-ного раствора оксалата аммония надо взять для осаждения оксалата кальция из навески карбоната кальция, равной 0.3745 г, чтобы в 300 мл фильтрата оставалось не более 0.00001 г кальция?

510. Сколько г сульфата аммония нужно добавить к 250 мл воды, чтобы при промывании осадка сульфата бария потеря за счет растворения не превышала 0.001 мг?

502. Сколько г хромата калия нужно добавить к 300 мл воды, чтобы при промывании осадка хромата бария в фильтрат перешло не более 0.003 мг этой соли?