2.3. Расчет результатов анализа

В протолитометрии, как и в других методах титрования, все расчеты основаны на стехиометрических отношениях или на за­коне эквивалентов. Рассмотрим простой пример:

Задача 2.3.1. Рассчитать массу вещества А, если на реакцию с ним израсходовано V(см³) раствора титранта R с концентрацией С_Э(R).

Решение. По закону эквивалентов _э(А) =_э(R).

_э(А) =m(A)/M_э(А) и _э(R) = С_Э(R)V10^-3, тогда:

m(А)= С_Э(R)VM_э(А)10^-3 (г).

Такой способ определения вещества А называют – прямым титрованием. Если вещество А по ряду причин не может быть определено непосредственно по реакции с титрантом R, то существуют косвенные методы определения: титрование по остатку или по замещению.

Рассмотрим решение типовой задачи по методу замещения.

Задача 2.3.2. Раствор нитрата кадмия насыщен сероводородом, осадок CdS отфильтрован, промыт. Фильтрат и промывные воды разбавлены в мерной колбе до 200 см³. На титрование 20,0 см³ этого раствора израсходовано 14,5 см³ 0,1000 н. раствора NaOH с метиловым оранжевым в качестве индикатора. Вычислить содержание кадмия в растворе и титр щелочи по кадмию.

Решение. Запишем уравнения реакций:

,

.

Учтем, что слабая сероводородная кислота титроваться с метиловым оранжевым не будет.

Из уравнения реакций следует, что один моль иона кадмия соответствует двум молям кислота или двум молям щелочи. На титрование образовавшейся HNO₃, затрачено =V(NaOH)C(NaOH)10^-3=14,50,110^-3=1,4510^-3 моль, что соответствует (Cd)=1,4510^-3/2=7,2510^-4 моль в 20 см³ исходного раствора.

Масса кадмия в 200см³ будет равна:

m(Cd)=(Cd)M(Cd)10=7,2510^-4112,410=0,8149 г.

T(NaOH/Cd) = 0,8149/145 = 0,005620 г/см³.

Возможно другое решение этой задачи.

По закону эквивалентов: _э(Cd)=_э(HNO₃)=_э(NaOH).

Выразим _э(Cd)=m(Cd)/M_э(Cd) и _э(NaOH)=VC10^-3, тогда

m(Cd)=VCM_э(Cd)10^-3А,

где г/моль, А = 10 – учет аликвоты, т.к. на титрование взята одна десятая часть раствора. На весь раствор пошло бы в 10 раз больше.

m(Сd) = 14,500,156,2010^-310 = 0,8149 г.

T(NaOH/Cd)=C_э(NaOH)10^-3M_э(Cd)=0,110^-356,20=0,005620 г/мл.

Ответ: m(Cd)=0,8149 г; T(NaOH/Cd)=0,005620 г/см³.

68. При титровании кислоты щелочью на 20,0 см³ раствора HCI с массовой концентрацией 0,003646 г/см³, израсходовано 21,12 см³ раствора NaOH. Вычислить молярную и массовую концентрации щелочи, а также титр щелочи по кислоте.

69. На нейтрализацию 100,0 см³ воды по метиловому оранжевому потребовалось 41,0 см³ 0,0200 М HCI. На нейтрализацию такого же объема воды по фенолфталеину затрачено 2,0 см³ той же кислоты. Вычислить содержание HCO₃^- и CO₃^2- в воде (в мг/дм³). Рассчитать титр хлороводородной кислоты во СО₂.

70. Титр раствора хлороводородной кислоты был установлен добавлением аммиака в избытке к 100 см³ этой кислоты, выпариванием досуха и взвешиванием сухого остатка. Масса последнего оказалась равной 0,5346 г. Вычислить нормальную концентрацию кислоты и титр ее по Na₂СО₃.

71. Раствор чистого нитрата свинца (25 см³) был насыщен сероводородом. Осадок PbS отфильтрован и промыт, а фильтрат оттитрован раствором NaOH с метиловым оранжевым в качестве индикатора. На титрование было израсходовано 24,50 см³ 0,5000 М NaOH. Вычислить содержание свинца в анализируемом растворе (в г/дм³). Рассчитать титр щелочи по свинцу.

72. Сколько см³ 0,1100 М раствора NаOH пойдет на титрование избытка кислоты после взаимодействия 0,300 г вещества, содержащего 35,3 % Na₂СО₃ и 42,0 % NaOH, с 25 см³ 0,2400 н. раствора хлороводородной кислоты?

73. На 3,2 г концентрированного раствора HCI при титровании расходуется 32 см³ 1,010 М раствора NaOH. Удовлетворяет ли данная кислота стандарту, предусматривающему содержание HCI в пределах  = 35-38 %? Рассчитать титр щелочи по кислоте.

74. Для нейтрализации 0,5000 г смеси карбонатов натрия и калия до СО₂ потребовалось 39,50 см³ 0,2000 М HCI. Определить массовую долю соды в смеси, считая, что других примесей смесь не содержит. Рассчитать титр кислоты по СО₂.

75. Рассчитать массовую долю соды в растворе, если на 20,0 см³ его при титровании до СО₂ потребовалось 33,5 см³ 0,570 М HCI. Плотность раствора соды равна 1,05 г/см³. Рассчитать титр кислоты по СО_2.

76. Сколько мл 0,1000 М раствора HCI требуется взять для нейтрализации аммиака, выделяемого из 0,500 г вещества с массовой долей азота 4 %, чтобы на титрование избытка кислоты расходовалось 5,0 см³ 0,1100 М раствора едкого натра? Вычислить титр кислоты по аммиаку.

77. Навеску муки, равную 0,8880 г, обработали концентрированной серной кислотой для перевода содержащегося в ней азота в аммонийную соль (NH₄)₂SO₄. Из последней действием щелочи отогнали аммиак в раствор, содержащий 20,00 см³ раствора HCI. Избыток кислоты оттитровали 0,1962 М раствором NaOH , затратив на титрование 5,50 см³. Рассчитать массовую долю азота в муке, если массовая концентрация кислоты равна 0,0030 г/см³.

78. Для определения концентрации хлороводородной кислоты 25,00 см³ этого раствора добавили к 0,2122 г х.ч. соды. После удаления СO₂ кипячением, избыток HCI оттитрован 5,05 см³ раствора NaOH. Предварительно установлено, что 1,00 см³ раствора NaOH может нейтрализовать 1,014 см³ исследуемого раствора кислоты. Рассчитать массовую и молярную концентрации кислоты и титр ее по СаО.

79. Для определения постоянной жесткости воды к 200 см³ воды прибавлено 20 см³ раствора соды с титром по СаО равным 0,00241 г/мл. Выпавший осадок отфильтрован, а фильтрат оттитрован раствором HCI с титром по СаО равным 0,00261 г/см³, которого потребовалось 12,00 см³. Рассчитать жесткость воды в мг СаО на 100 см³.

80. Для нейтрализации 1,400 г пробы олеума, содержащего только SO₃ и H₂SO₄, израсходовано 36,10 см³ 0,8050 М NaOH. Определить массовую долю каждого из компонентов.

81. Найдите массовую долю H₃PO₄ в растворе ортофосфорной кислоты, если на нейтрализацию 3,00 г раствора ее израсходовано 22,7 см³ КОН с титром по Р₂O₅ равным 0,06230 г/см³.

82. Сколько миллилитров H₃PO₄ ( = 1,74 г/см³) нужно растворить в мерной колбе вместимостью 500 см³, чтобы на титрование 20 см³ полученного раствора расходовалось не более 25 см³ раствора едкого натра с массовой концентрацией 0,004115 г/см³ в присутствии метилового оранжевого в качестве индикатора.

83. Навеска раствора фосфорной кислоты 0,2544 г растворена в произвольном объеме вода. На ее титрование израсходовано 41,45 см³ 0,1124 М КОН в присутствии фенолфталеина. Определить массовую долю кислоты, а также массу Р₂О₅ в исходном растворе.

84. К раствору, содержащему 0,7500 г H₂C₂O₄2H₂O, добавили 25,00 см³ раствора КОН, а затем избыток последнего оттитровали 4,02 см³ 0,1250 М раствора HCl. Определить концентрацию щелочи (моль/дм³).

85. К 0,1500 г известняка (СаС0₃), содержащего примеси, не реагирующие с кислотой, добавлено 20 мл 0,2060 М раствора HCI. Затем избыток кислоты оттитровали 5,60 см³ NaOH, 1 см³ которого эквивалентен 0,975 см³ этой кислоты. Определить массовую долю CO₂ в известняке.

86. Рассчитать массовую долю буры (Na₂B₄О₇10H₂О) в загрязненном образце ее, если на навеску 0,8750 г при титровании расходуется 20,40 см³ 0,2120 М раствора HCl.

87. Навеску 1,100 г исследуемого вещества (гидроксида калия или натрия) нейтрализуют 31,40 см³ 0,8600 М раствора HCI. Установить, что это за вещество? Определить массовую долю примесей.

88. На титрование 200 см³ дистиллированной воды с фенолфталеином в качестве индикатора израсходовано 4,1 см³ 0,1 М раствора NaOH. Каково содержание СО₂ в воде в мг/дм³? Рассчитать титр щелочи по СО₂.

89. Навеска доломита 1,167 г была растворена в HCI. После отделения кальция и нейтрализации раствора добавлено 25,0 см³ 1,120 М раствора NаOH для осаждения магния. На титрование избытка щелочи после отделения осадка пошло 15,0 см³ 0,8454 М раствора HCI. Рассчитать массовую долю MgO в доломите.

90. На нейтрализацию навески 0,5000 г смеси чистых карбонатов лития и стронция требуется 15,00 см³ 0,5000 М HCI. Определить массовую долю карбоната стронция в образце.

91. К 100 см³ сероводородной воды добавлено 50 см³ 0,100 М раствора AgNO₃. Осадок Ag₂S отфильтрован и промыт. В фильтрате кислоту оттитровали 38,5 см³ 0,1015 М раствора NaOH. Вычислить молярную и массовую (мг/см³) концентрацию сероводорода в исходном растворе. Сколько граммов серебра осталось в фильтрате?