Аналитическая химия задачи с решением

Прежде чем изучать готовые решения задач, нужно знать теорию, поэтому для вас я подготовила сначала очень краткую теорию по предмету «химия», после которого, чуть ниже размещены подробные решения задач.

Эта страница подготовлена для школьников и студентов любых специальностей.

Если что-то непонятно вы всегда можете написать мне в воцап и я вам помогу!

Титриметрический метод анализа ионная сила, активность, коэффициент активности

К оглавлению…

Произведение активностей гидроксильных ионов и ионов водорода в водных растворах при данной температуре — величина постоянная:

Решение задач по аналитической химии

При проведении расчетов следует различать действительную (или истинную), обозначаемую обычно буквой с, и эффективную (или активную) концентрацию, обозначаемую буквой а. Обе концентрации имеют размерность моль/л и связь между ними осуществляется посредством коэффициента активности

Решение задач по аналитической химии

Коэффициент активности характеризует степень отклонения системы от идеальной из-за электростатических взаимодействий ионов, участвующих в реакции, с посторонними (или собственными, если их концентрация очень высока) ионами. В идеальной системе (в разбавленных растворах сильных электролитов, когда Решение задач по аналитической химии) Решение задач по аналитической химии и коэффициент активности равен единице.

Это означает, что электростатическое взаимодействие отсутствует.

В растворах с большей концентрацией Решение задач по аналитической химии. Величина коэффициента активности, а значит и активности, зависит от заряда и ионной силы, создаваемой всеми ионами в растворе. Ионная сила Решение задач по аналитической химии равна полусумме произведения концентрации всех ионов в растворе на квадрат их заряда:

Решение задач по аналитической химии

где Решение задач по аналитической химии — концентрация (в молях на литр); Решение задач по аналитической химии— заряд иона.

В растворах слабых электролитов Решение задач по аналитической химии. Зная Решение задач по аналитической химии, можно рассчитать коэффициент активности по формулам Дебая-Хюкксля:

Решение задач по аналитической химии

Но чаще всего для определения коэффициента активности Решение задач по аналитической химии пользуются справочными таблицами (см. приложение). Зная коэффициент активности, можно оценить активность иона или электролита в растворе.

Возможно эта страница вам будет полезна:

Предмет химия

Для облегчения расчетов можно пользоваться следующими допущениями.

  1. Коэффициенты активности ионов одинакового заряда независимо от радиуса иона примерно равны. Поэтому в справочниках часто приводятся усредненные величины коэффициентов активности для одно-, двух-, трех- и четырехзарядных ионов.
  2. Коэффициенты активности нейтральных частиц в разбавленных растворах электролитов принимают равными единице.
  3. Очень разбавленные или насыщенные растворы малорастворимого электролита можно считать идеальными.

Задача №1

Рассчитайте активность иона натрия и сульфат-иона в растворе, в одном литре которого содержится 0,005 моль Решение задач по аналитической химии и 0,02 моль Решение задач по аналитической химии

Решение:

Записываем процесс ионизации сильного электролита:

Решение задач по аналитической химии

и определяем концентрацию каждого иона:

Решение задач по аналитической химии

Ионизацией молекул Решение задач по аналитической химии пренебрегаем, так как Решение задач по аналитической химии является слабым электролитом и не участвует в создании ионной силы. Рассчитываем ионную силу раствора:

Решение задач по аналитической химии

По табл. 1 приложения определяем приближенные значения Решение задач по аналитической химии и вычисляем активности ионов:

Решение задач по аналитической химии

Задача №2

Рассчитайте коэффициент активности для 0,1 М раствора гидроксида натрия и сравните его с экспериментально найденной величиной 0,764.

Решение:

Рассчитаем ионную силу раствора:

Решение задач по аналитической химии

По формуле Дсбая-Хюккеля находим Решение задач по аналитической химии:

Решение задач по аналитической химии

Как видно, в данном случае рассчитанное и экспериментально найденное значения коэффициента активности близки; различие составляет 0,8 %.

Часто при расчетах сложных равновесий коэффициенты активности принимают равными единице. В этих случаях рассчитанные величины коэффициентов активности могут быть далекими от истинных; влияние химических факторов гораздо больше, чем электростатических сил, поэтому пренебрежение последними при расчетах сложных равновесий не вносит ощутимой погрешности в результаты.

Расчет эквивалентных масс

К оглавлению…

В основе объемного анализа лежит закон эквивалентов, согласно которому вещества реагируют друг с другом в строго определенных (эквивалентных) соотношениях.

Химический эквивалент — реальная или условная частица вещества в кислотно-основной реакции химически равноценна одному иону Решение задач по аналитической химии, а в окислительно-восстановительной реакции — одному электрону.

Реальная частица — ион, атом или молекула, условная частица — определенная часть (половина, треть и т.д.) иона, атома или молекулы.

В общем случае эквивалент любого вещества X обозначают следующим образом: Решение задач по аналитической химии число эквивалентности.

Число эквивалентности Решение задач по аналитической химии — число ионов Н+ в кислотноосновной реакции или число электронов в окислительно-восстановительной реакции, которое химически равноценно одной частице вещества X.
Фактор эквивалентности Решение задач по аналитической химии — число, которое показывает, какая доля реальной частицы X эквивалентна одному иону Н+ в кислотно-основной реакции или одному электрону в окислительно-восстановительной реакции.
Химическое количество эквивалента вещества XРешение задач по аналитической химии — величина, численно равная отношению массы вещества X к молярной массе его эквивалента. Единица измерения — моль.

Расчет эквивалентов при использовании различных методов объемного анализа производится на основании конкретных химических реакций.

Так, в случае метода нейтрализации число эквивалентов рассчитывается по числу Решение задач по аналитической химии или Решение задач по аналитической химии-ионов, вступающих во взаимодействие.

Возможно эта страница вам будет полезна:

Задачи по химии

Задача №3

Решение задач по аналитической химии
Решение задач по аналитической химии

Задача №4

Решение задач по аналитической химии
Решение задач по аналитической химии

Задача №5

Решение задач по аналитической химии
Решение задач по аналитической химии

Если применяют метод осаждения, молекулярную массу делят на число зарядов иона, участвующего в образовании осадка, и получают массу, эквивалентную (Мэ).

Задача №6

Решение задач по аналитической химии
Решение задач по аналитической химии

Задача №7

Решение задач по аналитической химии

Решение задач по аналитической химии

В случае методов окисления-восстановления величина эквивалента окислителя равна молекулярной (ионной) массе окислителя, деленной на число приобретенных электронов. Эквивалент восстановителя равен молекулярной (ионной) массе восстановителя, деленной на число отданных электронов.

Задача №8

Решение задач по аналитической химии
Решение задач по аналитической химии

В косвенных определениях эквивалент определяемого вещества равен эквиваленту титруемого заместителя.

Задача №9

Для определения кальция методом перманганатометрии кальций осаждают в виде Решение задач по аналитической химии. Осадок отделяют от раствора, растворяют в соляной кислоте и титруют выделившуюся щавелевую кислоту перманганатом калия в кислой среде:

Решение задач по аналитической химии
Решение задач по аналитической химии

Так как в осадке количество эквивалентов кальция равно количеству эквивалентов щавелевой кислоты, то

Решение задач по аналитической химии

Способы выражения концентрации

К оглавлению…

Способ выражения концентрации в объемном анализе зависит от назначения раствора и характера компонентов, образующих раствор.

Концентрация растворов неорганических веществ в воде, которые используются в качестве рабочих для титрования, выражается в грамм-эквивалентах на 1 л раствора (молярная концентрация эквивалента, н.), в молях на 1 л раствора (молярные растворы, М), в молях на 1 кг растворителя (молярьные растворы, Решение задач по аналитической химии), через титр рабочего раствора (Решение задач по аналитической химии) и титр рабочего раствора по определяемому веществу (Решение задач по аналитической химии).

Концентрация растворов, использующихся для вспомогательных операций (создания определенной среды, сдвига равновесия реакции в нужную сторону, подавления гидролиза и пр.), выражается в граммах на 100 г или 100 мл раствора (процентные растворы — массовая или объемная доля растворенного вещества). Концентрацию растворов двух неограниченно смешивающихся компонентов выражают в мольных долях.

Концентрация, выраженная в процентах, показывает, какое весовое (объемное) количество вещества содержится в 100 г раствора.

Массовая доля растворенного вещества Решение задач по аналитической химии выражается в долях единицы, процентах (%), миллионных долях (млнРешение задач по аналитической химии). Массовая доля численно равна отношению массы растворенного вещества Решение задач по аналитической химии к общей массе раствора:

Решение задач по аналитической химии

Объемная доля растворенного вещества Решение задач по аналитической химии выражается в долях единицы, процентах (%) и численно равна отношению объема жидкого или газообразного вещества Решение задач по аналитической химии к общему объему раствора V:

Решение задач по аналитической химии

Задача №10

Вычислить концентрацию раствора хлорида натрия, приготовленного растворением 12,8 г соли в 250 мл воды.

Решение:

Решение задач по аналитической химии

Для перехода от массы к его объему используют зависимость Решение задач по аналитической химии.

Тогда

Решение задач по аналитической химии

Концентрация, выраженная в молях, показывает, какое количество молей вещества растворено в 1 л раствора, и называется молярной концентрацией вещества Решение задач по аналитической химии

Решение задач по аналитической химии

Задача №11

В 300 мл раствора содержится 40 г сульфата натрия. Определите молярную концентрацию раствора.

Решение:

1 способ

Решение задач по аналитической химии

Найдем количество соли:

Решение задач по аналитической химии

Рассчитаем молярную концентрацию раствора: в 300 г раствора — 0,28 моль вещества, в 1000 г раствора — х моль вещества.

Решив пропорцию, получим х = 0,93 моль.

См = 0,93 моль/л.

Решение:

II способ
Молярную концентрацию раствора также можно рассчитать по формуле, подставив соответствующие значения:

Решение задач по аналитической химии

Концентрация раствора, выраженная через моляльность Решение задач по аналитической химии, рассчитывается по аналогичной формуле, только вместо объема раствора берется масса растворителя (1 кг):

Решение задач по аналитической химии

Разница между молярностью и моляльностью разбавленных растворов незначительна. Однако в тех случаях, когда измерения проводят при различных температурах, рекомендуется концентрацию выражать в моляльностях, так как моляльность раствора нс изменяется при изменении температуры.
Молярная концентрация эквивалента вещества (эквивалентная концентрация Решение задач по аналитической химии показывает, какое количество грамм-эквивалентов вещества растворено в 1 л раствора:

Решение задач по аналитической химии

где Решение задач по аналитической химии — масса эквивалентная:

Решение задач по аналитической химии
Решение задач по аналитической химии

Грамм-эквивалент Решение задач по аналитической химии в данном случае равен значению молярной массы вещества, выраженной в граммах (1 моль).

Решение задач по аналитической химии

Грамм-эквивалент Решение задач по аналитической химии здесь равен половине значения молярной массы вещества (1/2 моль).

Решение задач по аналитической химии

Грамм-эквивалент Решение задач по аналитической химии в этом случае равен 1/3 значения молярной массы вещества (1/3 моль).

Задача №12

Рассчитать эквивалентную концентрацию раствора гидроксида калия, приготовленного растворением 11,2 г препарата в 200 мл воды. Плотность полученного раствора равна 1,04 г/мл.

Решение:

I способ
Эквивалентная масса КОН в реакциях нейтрализации равна его молекулярной массе. Поэтому концентрацию раствора можно рассчитать по формуле

Решение задач по аналитической химии

где масса раствора равна 200 + 11,2 = 211,2 г.

Решение:

II способ
Рассчитаем массу полученного раствора:

Решение задач по аналитической химии

Объем полученного раствора составляет

Решение задач по аналитической химии

Определяем количество гидроксида калия, растворенного в воде. Эквивалентная масса Решение задач по аналитической химии в реакциях нейтрализации равна молекулярной массе. Поэтому Решение задач по аналитической химии

Решение задач по аналитической химии

Эквивалентная концентрация раствора гидроксида калия равна

Решение задач по аналитической химии

Задача №13

Рассчитать эквивалентную концентрацию раствора перманганата калия, приготовленного растворением 18 г препарата, предназначенного для титрования в кислой среде, в 250 мл воды.

Решение:

В кислой среде ион марганца восстанавливается из семи — до двухзарядного, т.е. в реакции окисления-восстановления участвуют 5 электронов. Поэтому Решение задач по аналитической химии

Решение задач по аналитической химии

Концентрация, выраженная через титр, показывает, какое количество растворенного вещества в граммах содержится в 1 мл рабочего раствора. Титр рассчитывается по формуле

Решение задач по аналитической химии

Задача №14

Рассчитайте титр 0,08 н раствора соляной кислоты.

Решение:

Эквивалентная масса соляной кислоты равна молекулярной массе Решение задач по аналитической химии, поэтому

Решение задач по аналитической химии

Титр по определяемому веществу показывает, какое количество определяемого вещества (в граммах) эквивалентно одному миллилитру рабочего раствора данной концентрации:

Решение задач по аналитической химии

Задача №15

Рассчитать титр 0,1 н раствора едкого натрия по уксусной кислоте.

Решение:

Решение задач по аналитической химии

Молярная доля растворенного вещества Решение задач по аналитической химии — выражается в долях единицы или процентах (%) и численно равна отношению химического количества растворенного вещества Решение задач по аналитической химии к суммарному числу моль всех компонентов раствора Решение задач по аналитической химии:

Решение задач по аналитической химии

Число молей каждого компонента равно Решение задач по аналитической химии

где Решение задач по аналитической химии — масса компонентов; Решение задач по аналитической химии — молекулярная масса.

Решение задач по аналитической химии

Возможно эта страница вам будет полезна:

Решение задач по химии

Задача №16

К 200 мл воды добавлено 350 мл этилового спирта. Рассчитать количество мольных долей каждого компонента смеси.

Решение:

Мольная доля воды

Решение задач по аналитической химии

Мольная доля спирта

Решение задач по аналитической химии

Перевод значений концентрации раствора из одних единиц в другие

К оглавлению…

Если концентрация выражена в весовых процентах Решение задач по аналитической химии (%), то для перехода к концентрации, выраженной через молярную концентрацию эквивалентов, можно использовать формулу

Решение задач по аналитической химии

Задача №17

Рассчитать молярную концентрацию эквивалентов 12 %-ного раствора серной кислоты Решение задач по аналитической химии

Решение:

Масса, эквивалентная серной кислоте, равна 49, так как Решение задач по аналитической химии

Масса раствора равна Решение задач по аналитической химии

Рассчитаем, сколько Решение задач по аналитической химии содержится в 1085 г раствора:

12 г Решение задач по аналитической химии содержится в 100 г раствора;

х г Решение задач по аналитической химии содержится в 1085 г раствора.

Решение задач по аналитической химии

Молярную формуле концентрацию эквивалентов можно рассчитать по формуле

Решение задач по аналитической химии

Для перехода от процентной концентрации к молярной используют аналогичную формулу, в которую вместо эквивалентной массы подставляют молекулярную массу растворенного вещества.

Задача №18

Рассчитать молярность 13,7 %-ного раствора углекислого натрия, плотность которого 1,145.

Решение:

Масса раствора равна

Решение задач по аналитической химии

Рассчитаем, сколько г Решение задач по аналитической химии содержится в 1145 г раствора:

13,7 г Решение задач по аналитической химии содержится в 100 г раствора;

х г Решение задач по аналитической химии содержится в 1145 г раствора.

Решение задач по аналитической химии

Молярную концентрацию можно рассчитать по формуле, подставив соответствующие значения:

Решение задач по аналитической химии

Для вычисления моляльности раствора, содержащего Решение задач по аналитической химии вещества, используем формулу

Решение задач по аналитической химии

Задача №19

Рассчитать моляльность 8 %-ного раствора азотной кислоты.

Решение:

8 г азотной кислоты находится в (100-8) г растворителя; х г азотной кислоты находится в 1000 г растворителя.

Решение задач по аналитической химии

Найдем количество моль азотной кислоты, растворенной в 1000 г растворителя:

Решение задач по аналитической химии

Моляльную концентрацию можно рассчитать по формуле, подставив соответствующие значения:

Решение задач по аналитической химии

Растворы готовят из навесок, если исходное вещество твердое, или методом разбавления, если вещество находится в виде раствора. Основная расчетная формула, применяющаяся при приготовлении растворов методом разбавления:

Решение задач по аналитической химии

где Решение задач по аналитической химии — молярная концентрация эквивалентов и объем исходного раствора; Решение задач по аналитической химии — молярная концентрация эквивалентов и объем приготовленного раствора.

Задача №20

Рассчитать, какое количество 2,0 н серной кислоты необходимо взять для приготовления 300 мл 0,07 н раствора.

Решение:

Решение задач по аналитической химии

Массу навески (в г) для приготовления определенного объема V раствора с заданной молярной концентрацией эквивалентов рассчитывают по формуле.

Решение задач по аналитической химии

где Решение задач по аналитической химии — нормальная концентрация рабочего раствора; Решение задач по аналитической химии — масса эквивалентная определяемого вещества; V — объем раствора определяемого вещества.

Расчет значений ph в растворах электролитов

К оглавлению…

Для сильной кислоты

Решение задач по аналитической химии

для сильного основания

Решение задач по аналитической химии

для слабой кислоты

Решение задач по аналитической химии

для слабого основания

Решение задач по аналитической химии

для буферной смеси (кислой)

Решение задач по аналитической химии

для буферной смеси (щелочной)

Решение задач по аналитической химии

для соли сильного основания и слабой кислоты

Решение задач по аналитической химии

для соли слабого основания и сильной кислоты

Решение задач по аналитической химии

для соли слабого основания и слабой кислоты

Решение задач по аналитической химии

для смеси двух слабых кислот, если Решение задач по аналитической химии,

Решение задач по аналитической химии

для смеси двух слабых кислот, если Решение задач по аналитической химии

Решение задач по аналитической химии

Сильные кислоты и основания

К оглавлению…

Задача №21

Рассчитать Решение задач по аналитической химии 0,01 н, раствора соляной кислоты.

Решение:

Решение задач по аналитической химии

Ионная сила Решение задач по аналитической химии 0,01 н раствора соляной кислоты равна

Решение задач по аналитической химии

Поэтому коэффициент активности можно рассчитать по расширенному уравнению Дсбая-Хюккеля или найти в соответствующей справочной литературе.

Для

Решение задач по аналитической химии

Если рассчитать значение pH без учета коэффициента активности, получаем Решение задач по аналитической химии; Разница составляет Решение задач по аналитической химии.

Возможно эта страница вам будет полезна:

Примеры решения задач по химии

Задача №22

Рассчитать pH в 0,02 М растворе NaOH.

Решение:

Решение задач по аналитической химии

Слабые кислоты и основания

К оглавлению…

В водном растворе слабая кислота диссоциирует согласно уравнению

Решение задач по аналитической химии

Применим закон действующих масс:

Решение задач по аналитической химии , так как Решение задач по аналитической химии

или

Решение задач по аналитической химии

Аналогично выводится уравнение для расчета Аналитическая химия задачи с решением в слабых основаниях:

Аналитическая химия задачи с решением

Задача №23

Рассчитать pH в 0,1 М растворе уксусной кислоты.

Решение:

Аналитическая химия задачи с решением

Уксусная кислота — слабый электролит, Аналитическая химия задачи с решением,

Аналитическая химия задачи с решением

Задача №24

Рассчитать pH в 0,02 М растворе Аналитическая химия задачи с решением.

Решение:

Аналитическая химия задачи с решением — слабый электролит, Аналитическая химия задачи с решением.

В формулу подставляем значения и получаем

Аналитическая химия задачи с решением

Гидролиз катионов и анионов

К оглавлению…

Помимо кислот и оснований, растворы которых отличаются соответственно кислой и щелочной реакцией, растворы многих солей также имеют кислую или щелочную реакцию.

Водные (и неводные) растворы солей подвергаются гидролизу.

Кислая среда характерна для растворов солей, образованных катионами слабых оснований и анионами сильных кислот (Аналитическая химия задачи с решением):

Аналитическая химия задачи с решением

Применим закон действующих масс:

Аналитическая химия задачи с решением

Умножим и разделим левую часть уравнения на [Аналитическая химия задачи с решением], получим

Аналитическая химия задачи с решением
Аналитическая химия задачи с решением

Из уравнения следует, что

Аналитическая химия задачи с решением

тогда

Аналитическая химия задачи с решением

Щелочная среда характерна для растворов солей, образованных катионами сильных оснований и анионами слабых кислот (Аналитическая химия задачи с решением):

Аналитическая химия задачи с решением

Аналогично выводится уравнение для расчета [Аналитическая химия задачи с решением]. В результате получим

Аналитическая химия задачи с решением

Буферные растворы

К оглавлению…

Растворы, содержащие одновременно какую-либо слабую кислоту и ее соль и оказывающие буферное действие (способность поддерживать постоянное значение pH), называются кислыми буферными растворами (pH < 7).

Например:

ацетатный буфер Аналитическая химия задачи с решением

формиатный буфер Аналитическая химия задачи с решением

Растворы, содержащие одновременно какое-либо слабое основание и его соль и оказывающие буферное действие, называются основными буферными растворами (pH > 7).

Например:

аммиачно-аммонийный буфер Аналитическая химия задачи с решением

В буферном растворе содержится слабая кислота Аналитическая химия задачи с решением и ее соль МсАп. Запишем выражение для константы ионизации:

Аналитическая химия задачи с решением

где Аналитическая химия задачи с решением — слабая кислота. Она присутствует в растворе почти исключительно в виде неионизированных молекул, так как одноименные ионы (Аналитическая химия задачи с решением) практически полностью подавляют ее ионизацию, т. е. [Аналитическая химия задачи с решением] = Аналитическая химия задачи с решением.

С другой стороны, поскольку соль Аналитическая химия задачи с решением диссоциирована полностью, а кислота ионизирована очень слабо, почти все имеющиеся в растворе Аналитическая химия задачи с решением — анионы получены в результате ионизации соли, причем каждая молекула соли дает один анион Аналитическая химия задачи с решением.

Отсюда следует, что Аналитическая химия задачи с решением

Аналитическая химия задачи с решением
Аналитическая химия задачи с решением

Аналогично выводится уравнение для расчета pH в щелочном буферном растворе:

Аналитическая химия задачи с решением

Задача №25

Рассчитать pH раствора, полученного при титровании 100 мл 0,08 н раствора уксусной кислоты 15 мл 0,1 н раствора едкого натра.

Решение:

При титровании до точки эквивалентности образуется буферная смесь, состоящая из неоттитрованной Аналитическая химия задачи с решением и образовавшегося Аналитическая химия задачи с решением

Аналитическая химия задачи с решением

Возможно эта страница вам будет полезна:

Примеры решения задач по аналитической химии

Построение кривых титрования

К оглавлению…

При использовании метода нейтрализации кривые титрования строятся в координатах pH — количество прибавленного рабочего раствора (мл).

Задача №26

Построить кривую титрования 100 смАналитическая химия задачи с решением 0,1 н раствора Аналитическая химия задачи с решением 0,1 н раствором Аналитическая химия задачи с решением.

Решение:

Определяем pH в точках кривой титрования.

1. До начала титрования. В растворе находится слабое основание Аналитическая химия задачи с решением. Для вычисления pH используем формулу для слабых оснований:

Аналитическая химия задачи с решением

2. При титровании до точки эквивалентности. В титриметрической смеси присутствуют неоттитрованный Аналитическая химия задачи с решением и образовавшаяся при титровании соль Аналитическая химия задачи с решением. Кислотно-основная пара Аналитическая химия задачи с решением обладает буферными свойствами, pH в таких растворах вычисляют по формуле

Аналитическая химия задачи с решением

Оттитрованная часть основания превратилась в соль, поэтому отношение Аналитическая химия задачи с решением равно отношению числа миллилитров оттитрованного основания (или к равному ему числу миллилитров прибавленной кислоты).

В момент, когда оттитровано 50 % основания:

Аналитическая химия задачи с решением

Прибавлено 90 % кислоты: Аналитическая химия задачи с решением

Прибавлено 99 % кислоты: Аналитическая химия задачи с решением

Прибавлено 99,9 % кислоты: Аналитическая химия задачи с решением

3. В точке эквивалентности Аналитическая химия задачи с решением полностью оттитрован и переведен в соль Аналитическая химия задачи с решением, которая подвергается гидролизу по катиону. pH в растворе этой соли можно вычислить с использованием формулы Аналитическая химия задачи с решением

Аналитическая химия задачи с решением

4. После точки эквивалентности в растворе появляется избыток 0,1 мл сильной кислоты Аналитическая химия задачи с решением:

Аналитическая химия задачи с решением

Избыток соляной кислоты 1 мл:

Аналитическая химия задачи с решением

Избыток соляной кислоты 10 мл:

Аналитическая химия задачи с решением

Избыток соляной кислоты 100 мл:

Аналитическая химия задачи с решением

Область скачка титрования лежит в пределах значений pH от момента, когда осталось 0,1 мл неоттитрованного свободного основания, до момента, когда прибавлено 0,1 мл сильной кислоты (в интервале pH 6,24-4,3).

Точка эквивалентности не совпадает с точкой нейтрализации, из-за гидролиза соли она сдвинута в слабо-кислую область (pH = 5,12).

Для определения точки эквивалентности в процессе титрования нужно применить индикатор метиловый красный (pH = 4,2 — 6,2) или метиловый оранжевый (pH = 3,1 — 4,0). При использовании метилового оранжевого погрешность будет больше.

Ошибки титрования

К оглавлению…

Задача №27

Рассчитаем, чему равна индикаторная ошибка титрования 0,1 н раствора Аналитическая химия задачи с решением 0,1 и раствором Аналитическая химия задачи с решением с различными индикаторами:

а) метиловым красным;

б) фенолфталеином;

в) метиловым оранжевым.

Решение:

Величина pH в точке эквивалентности равна 5,12.

а) При титровании Аналитическая химия задачи с решением с метиловым красным титрование заканчивается при pH = 6,2 вместо 5,12, поэтому возникает Аналитическая химия задачи с решением — ошибка:

Аналитическая химия задачи с решением

б) С фенолфталеином — при pH = 9. В растворе находится некоторое количество неоттитрованного Аналитическая химия задачи с решением, т. е. необходимо рассчитать основную ошибку:

Аналитическая химия задачи с решением

Из расчетов видно, что недотитрованного Аналитическая химия задачи с решением останется в растворе 35,9 %.

в) При титрованииАналитическая химия задачи с решением с метиловым оранжевым титрование заканчивается при pH = 4 вместо 5,12, поэтому возникает Аналитическая химия задачи с решением — ошибка:

Аналитическая химия задачи с решением

Как видно из расчетов, наименьшую погрешность мы получим при титровании в присутствии метилового красного, наибольшую — с фенолфталеином. Индикатор метиловый оранжевый тоже пригоден, погрешность лежит в пределах допустимой нормы.

Расчет результатов анализа проводят на основании закона эквивалентности.

В точке эквивалентности объемы исследуемого и рабочего растворов пропорциональны их нормальностям:

Аналитическая химия задачи с решением

где Аналитическая химия задачи с решением — объем и молярная концентрация эквивалентов рабочего раствора; Аналитическая химия задачи с решением — объем и молярная концентрация эквивалентов исследуемого раствора.

Поэтому по количеству эквивалентов рабочего раствора, затраченного на титрование, можно рассчитать количество эквивалентов исследуемого вещества.

Результаты прямого титрования в граммах рассчитываются по формуле

Аналитическая химия задачи с решением

где Аналитическая химия задачи с решением — молярная концентрация эквивалентов рабочего раствора; Аналитическая химия задачи с решением -масса эквивалентная определяемого вещества; Аналитическая химия задачи с решением аликвотная часть исследуемого раствора, взятая для титрования; Аналитическая химия задачи с решением — исходный объем раствора определяемого вещества; Аналитическая химия задачи с решением — навеска определяемого вещества.

Задача №28

На титрование раствора КОН до точки эквивалентности ушло 12 мл 0,08 н раствора соляной кислоты. Сколько граммов едкого кали содержится в растворе?

Решение:

Аналитическая химия задачи с решением

Задача №29

Рассчитать процентное содержание Аналитическая химия задачи с решением в препарате, если на титрование 10 мл раствора соды, приготовленного растворением 2,0202 г навески ее в 250 мл воды, ушло 12 мл 0,1 и раствора соляной кислоты.

Решение:

Аналитическая химия задачи с решением

Окислительно — восстановительные реакции

К оглавлению…

Уравнение Нернста

В редоксометрии используются реакции окисления — восстановления, связанные с переходом электронов от одного иона (молекулы) к другому.

Окислитель — вещество, атомы которого принимают электроны, превращается в ионы с более низкой степенью окисления (процесс восстановления).

Восстановитель — вещество, атомы которого отдают электроны, превращается в ионы с более высокой степенью окисления (процесс окисления). Следует говорить не об отдельном окислителе или восстановителе, а об окислительно-восстановительных системах:

Аналитическая химия задачи с решением

Для того чтобы в приведенных схемах реакция протекала слева направо, необходимо, чтобы Аналитическая химия задачи с решением был более сильным восстановителем, чем образованная из Аналитическая химия задачи с решением его сопряженная форма Аналитическая химия задачи с решением. Согласно всему сказанному Аналитическая химия задачи с решением, являются соответственно окислительно-восстановительными системами.

Представить направление окислительно-восстановительной реакции можно, только зная количественную характеристику относительной силы окислительно-восстановительной системы. Такой характеристикой является величина окислительно-восстановительного потенциала.

Значение окислительно-восстановительного потенциала зависит от величины стандартного окислительно-восстановительного потенциала Е° концентрации и реакции среды. Эта зависимость выражается уравнением Нернста:

Аналитическая химия задачи с решением

где Аналитическая химия задачи с решением— стандартный окислительно-восстановительный потенциал; R -газовая постоянная (8,313 дж/(моль- град); Т — абсолютная температура, К; F — число Фарадея (96 500 кулон/г-экв); n — число электронов (теряемых или получаемых).

Если подставить числовые значения констант и от натурального перейти к десятичному, то для комнатной температуры (20 °C) получим:

Аналитическая химия задачи с решением

Очень часто превращение окисленной формы анионов кислородосодержащих кислот в восстановленную сопровождается глубоким изменением их состава и происходит при участии Аналитическая химия задачи с решением-ионов:

Аналитическая химия задачи с решением

Константа равновесия

К оглавлению…

Возможность изменения направления реакций окисления — восстановления на прямо противоположное является, очевидно, следствием обратимости этих реакций. Обратимые реакции, как известно, приводят к установлению химического равновесия. Константу равновесия нетрудно рассчитать, зная стандартные потенциалы обеих окислительно-восстановительных пар.

Сделаем такой расчет для реакции:

Аналитическая химия задачи с решением

константа равновесия которой равна

Аналитическая химия задачи с решением

Напишем прежде всего выражения для окислительно-восстановительных потенциалов пар Аналитическая химия задачи с решением

Аналитическая химия задачи с решением

В результате течения реакции эти потенциалы сравняются и устанавливается равновесие:

Аналитическая химия задачи с решением

Решив это уравнение, получим

Аналитическая химия задачи с решением
Аналитическая химия задачи с решением

Найденный результат показывает, что в состоянии равновесия произведение концентраций Аналитическая химия задачи с решением раз превышает произведение концентраций Аналитическая химия задачи с решением

Другими словами, большое числовое значение константы равновесия свидетельствует о том, что соответствующая реакция протекает практически до конца.

Используя приведенное вычисление константы равновесия К, получим для любого обратимого окислительно-восстановительного процесса (при 20 °C) следующее уравнение:

Аналитическая химия задачи с решением

где Аналитическая химия задачи с решением — стандартные потенциалы пар, соответствующих взятым окислителю Аналитическая химия задачи с решением и восстановителю Аналитическая химия задачи с решением; n — число электронов.

Из формулы видно, что константа равновесия должна быть тем больше, чем больше разность стандартных потенциалов обеих пар.

Если разность велика, реакция идет практически до конца. Наоборот, при малой разности потенциалов химическое превращение взятых веществ до конца не дойдет. Для использования подобной реакции необходимо подобрать концентрации участвующих в ней веществ или ионов так, чтобы реакция протекала более полно до конца.

Построение кривых титрования

К оглавлению…

При редоксиметрическом титровании концентрации участвующих в реакции веществ или ионов все время изменяются.

Должен, следовательно, изменяться и окислительно-восстановительный потенциал раствора (Е) подобно тому, как при титровании по методу кислотноосновного титрования все время изменяется pH раствора.

Если величины окислительно-восстановительных потенциалов, соответствующие различным моментам титрования, наносить на график, то получаются кривые титрования, аналогичные кривым, получаемым по методу кислотно-основного титрования.

Комплексонометрия

К оглавлению…

Циклические комплексные соединения с полидентантными лигандами называются хелатами. Хелаты, в которых замыкание цикла сопровождается вытеснением из кислотных групп лиганда одного или нескольких протонов ионом металла, называют внутрикомплексными соединениями.

Органические реагенты, которые образуют с ионами металлов устойчивые и растворимые в воде внутрикомплексные (клешневидные, хелатные) соединения, называются комплексонами. Образующиеся при этом соединения называются комплексонатами.

В молекуле комплексонов должны присутствовать группы:

основные: Аналитическая химия задачи с решением:

кислотные: Аналитическая химия задачи с решением Аналитическая химия задачи с решением

Хорошо известными комплексонами являются производные аминокарбоновых кислот. Простейший из них — комплексон I.

Комплексон I — это трехосновная нитрилотриуксусная кислота (НТА):

Аналитическая химия задачи с решением

Наибольшее значение имеет этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТА) — комплексон II:

Аналитическая химия задачи с решением

На практике применяют ее двунатрисвую соль, комплексон III или трилон Б (Аналитическая химия задачи с решением):

Аналитическая химия задачи с решением

Образующиеся при этом соединения очень прочны, отличаются достаточно малыми величинами Аналитическая химия задачи с решением, (например, для Аналитическая химия задачи с решениемАналитическая химия задачи с решением):

Аналитическая химия задачи с решением

Очень важно для анализа то, что почти со всеми ионами металлов в различных условиях образуются комплексные соединения строго определенного состава, а именно такие, в которых отношение ионов металла к лиганду равно 1:1.

При комплексонометрических титрованиях нужно иметь в виду, что ЭДТА- четырехосновная кислота. Ступенчатые константы ее ионизации отвечают значениям рК = 2,0; 2,7; 6,2; 10,3. В образующихся комплексах ионы металла замещают водородные ионы двух или более карбоксильных групп реагента. Поэтому pH раствора имеет большое значение при титровании комплексоном III.

В качестве индикаторов в комплексонометрии применяют так называемые металлиндикаторы, которые позволяют визуально определять точку конца титрования. Металлиндикаторы — органические красители, образующие окрашенные комплексные соединения с ионами металла, менее прочные, чем комплекс металла с комплексоном (Аналитическая химия задачи с решением).

В качестве примера металлиндикатора можно рассмотреть эрио-хром черный Т (сокращенно ЭХЧ-Т), который очень широко применяется в комплексонометрии. Анион индикатора, который можно обозначить как Аналитическая химия задачи с решением, имеет формулу
Этот ион проявляет себя как кислотно-основной индикатор:

Аналитическая химия задачи с решением

При pH = 7-11, когда индикатор имеет синий цвет, многие ионы металлов образуют комплексы красного цвета, например такие ионы, как Аналитическая химия задачи с решением и др. Реакции Аналитическая химия задачи с решением и Аналитическая химия задачи с решением с индикатором можно представить уравнением

Аналитическая химия задачи с решением

Следовательно, если в раствор, например, соли кальция, при pH = 7-11 ввести эриохром черный Т, то раствор окрасится в красный цвет; если этот раствор титровать раствором комплексона Ш, который с Аналитическая химия задачи с решением дает бесцветный, более прочный комплекс Аналитическая химия задачи с решением с индикатором, то в конечной точке титрования раствор примет синий цвет.

Аналитическая химия задачи с решением

Гравиметрический метод анализа

К оглавлению…

Весовой анализ основан на законе сохранения веса веществ при химических превращениях. Анализ включает несколько стадий, основные из которых следующие:

1) превращение определяемого компонента в труднорастворимое соединение;

2) количественное отделение осадка от маточного раствора;

3) отмывание его от соосаждасмых примесей;

4) термическая обработка осадка;

5) взвешивание полученной весовой формы.

Одним из важнейших теоретических вопросов весового анализа является равновесие между осадком и его насыщенным раствором.

Равновесие в насыщенных растворах описывают исходя из правила растворимости. Если осадок переходит в раствор по схеме

Аналитическая химия задачи с решением

Правило произведения растворимости выражается следующим образом:

Аналитическая химия задачи с решением

а так как

Аналитическая химия задачи с решением

то

Аналитическая химия задачи с решением

где Аналитическая химия задачи с решением — средний коэффициент активности, который согласно предельному закону Дебая и Хюккеля учитывается в вычислениях, если ионная сила раствора больше Аналитическая химия задачи с решением. Если произведение растворимости мало и в насыщенном растворе нет постороннего электролита, Аналитическая химия задачи с решением, а активность приравнивается к концентрации.

В этом случае правило произведения растворимости записывается так:

Аналитическая химия задачи с решением

Зная растворимость осадка в воде, можно рассчитать его произведение растворимости.

Возможно эта страница вам будет полезна:

Решение задач по неорганической химии

Вычисление произведения растворимости

К оглавлению…

Задача №30

Вычислить произведение растворимости сульфита кальция, если его растворимость при температуре 20 «С равна Аналитическая химия задачи с решением г в литре раствора.

Решение:

Для вычисления произведения растворимости необходимо выразить растворимость вещества в молях на литр. Молекулярная масса Аналитическая химия задачи с решением равна 120,2. Следовательно,

Аналитическая химия задачи с решением

Вычисление растворимости осадка по величине произведения растворимости

К оглавлению…

Растворимость осадка может быть определена из произведения растворимости.

Расчет по формуле

Аналитическая химия задачи с решением

где S — растворимость осадка (в молях на литр); n, m — заряды ионов осадка.

Задача №31

Вычислить растворимость сульфата бария в воде, если Аналитическая химия задачи с решением

Решение:

Ионы Аналитическая химия задачи с решением переходят в раствор согласно уравнению

Аналитическая химия задачи с решением

Следовательно, растворимость

Аналитическая химия задачи с решением

(поскольку растворимость менее Аналитическая химия задачи с решением г-ион/л, нет необходимости учитывать коэффициент активности).

Возможно эта страница вам будет полезна:

Химия экзаменационные билеты

Влияние различных факторов на растворимость осадка

К оглавлению…

Влияние одноименных ионов

К оглавлению…

Согласно правилу произведение концентраций ионов какого-либо малорастворимого электролита в насыщенном растворе представляет собой величину постоянную при данной температуре и равную произведению растворимости. Если понижаем один из множителей, то необходимо повысить второй путем ввода избытка реагента.

Задача №32

Рассчитать растворимость сульфата бария в растворе, в 1 л которого содержится 0,01 моля сульфата натрия.

Решение:

Одноименным к иону осадка является сульфат-ион. Поэтому растворимость Аналитическая химия задачи с решением вычисляется исходя из концентрации ионов бария:

Аналитическая химия задачи с решением

где X — избыточная концентрация одноименного иона. Значит,

Аналитическая химия задачи с решением

где

Аналитическая химия задачи с решением

Растворимость сульфата бария в присутствии сульфата натрия уменьшается по сравнению с растворимостью его в воде в 10‘5/10’8 = 1000 раз.

Влияние посторонних электролитов (солевой эффект)

К оглавлению…

Присутствие в растворе различных сильных электролитов и слишком большое количество осадителя обычно повышают растворимость осадка.

Растворимость осадка в растворе электролита вычисляется с учетом коэффициентов активности. В этом случае оценивают ионную силу раствора Аналитическая химия задачи с решением, которая определяется общей солевой концентрацией по уравнению

Аналитическая химия задачи с решением

Затем по закону Дебая и Хюккеля или по таблицам справочной литературы находят коэффициенты активности ионов осадка при данной ионной силе раствора. Найденный коэффициент активности используют для вычисления растворимости по формуле

Аналитическая химия задачи с решением

Задача №33

Вычислить растворимость оксалата кальция в 0,1 М растворе хлорида калия Аналитическая химия задачи с решением.

Решение:

Находим концентрацию ионов Аналитическая химия задачи с решением из величины ПР оксалата кальция:

Аналитическая химия задачи с решением

Ионная сила раствора

Аналитическая химия задачи с решением

Коэффициенты активности ионов Аналитическая химия задачи с решением в растворе с ионной силой 0,1 равны

Аналитическая химия задачи с решением

Следовательно, Аналитическая химия задачи с решением

Аналитическая химия задачи с решением

Таким образом, растворимость осадка в 0,1 М растворе хлористого калия в 2,6 раза больше, чем в воде.

Условия выпадения осадка

К оглавлению…

Образование осадков происходит лишь при условии, что произведение концентраций (точнее, активностей) соответствующих ионов превысит величину произведения растворимости осаждаемого соединения при данной температуре.
В насыщенном растворе Аналитическая химия задачи с решением

в ненасыщенном — Аналитическая химия задачи с решением

в пересыщенном — Аналитическая химия задачи с решением

Из пересыщенных растворов выпадает осадок. При выпадении осадка постепенно уменьшается концентрация Аналитическая химия задачи с решением, т.е. раствор перестает быть пересыщенным, с течением времени устанавливается динамическое равновесие насыщенный раствор Аналитическая химия задачи с решением осадок.

Абсолютно нерастворимых веществ не существует, ПР > 0. Следовательно, ни одно осаждение не бывает совершенно полным.

Задача №34

Смешали равные объемы 0,0001 М растворов Аналитическая химия задачи с решением. Выпадет ли осадок?

Решение:

При смешивании равных объемов растворов концентрации каждого из указанных веществ уменьшаются вдвое и станут равными 0,00005 М или Аналитическая химия задачи с решением М. Поскольку соли как сильные электролиты в водных растворах диссоциированы практически нацело, а каждая молекула указанных солей, диссоциируя, образует по одному иону Аналитическая химия задачи с решением, концентрации этих ионов после смешения будут равны:

Аналитическая химия задачи с решением

Так как Аналитическая химия задачи с решением, т.е. величины Аналитическая химия задачи с решением при данной температуре, раствор получается ненасыщенным относительно Аналитическая химия задачи с решением и осадок этой соли нс образуется.

Растворимость солей, образованных анионами слабых кислот, зависит от pH раствора, так как изменение содержания ионов водорода оказывает влияние на диссоциацию слабых кислот и, следовательно, на концентрацию иона осадителя.

В этом случае для определения произведения растворимости используют выражение

Аналитическая химия задачи с решением

где СА — общая концентрация аниона Аналитическая химия задачи с решением — доля аниона осадителя, равная Аналитическая химия задачи с решением

Если выразить концентрацию НА через константу диссоциации слабой кислоты и подставить значение в приведенную формулу, получим

Аналитическая химия задачи с решением


Зная Аналитическая химия задачи с решением, можно рассчитать растворимость (при любом значении pH) по формуле

Аналитическая химия задачи с решением

которая применима для осадков, содержащих равнозарядные ионы: осадок

Аналитическая химия задачи с решением

В общем случае для осадка Аналитическая химия задачи с решением, когда

Аналитическая химия задачи с решением
Аналитическая химия задачи с решением

Возможно эта страница вам будет полезна:

Помощь по химии

Задача №35

Рассчитать растворимость йодада серебра при

Аналитическая химия задачи с решением

Решение:

Аналитическая химия задачи с решением

Ошибки в количественном анализе систематические и случайные ошибки

К оглавлению…

К систематическим относятся методические и индивидуальные ошибки. Систематические ошибки сравнительно велики по абсолютному значению, характеризуются знаком, имеют размерность той величины, погрешность которой определяют, и при оценке результатов анализа могут быть учтены тем или иным способом.

Случайные ошибки малы по абсолютной величине, нс определяются знаком, безразмерны, могут быть сведены к минимальному значению путем увеличения числа измерений и учтены с помощью методов математической статистики.

Способ выражения ошибок зависит от характера определения. Погрешность прямых определений может быть выражена в виде абсолютной или относительной ошибки. Для оценки погрешности косвенных методов измерения, где результат получается из сочетания нескольких значений, целесообразно рассчитывать относительную ошибку определения.

Абсолютная ошибка определяется разностью между полученным и истинным значением определяемой величины.

Задача №36

В навеске стандартного образца стали содержится 0,0424 г марганца. Какова абсолютная ошибка определения (Аналитическая химия задачи с решением), если найдено 0,0396 г марганца?

Решение:

Аналитическая химия задачи с решением

Если значение определяемой величины неизвестно, абсолютную ошибку рассчитывают исходя из среднего арифметического ряда определений Аналитическая химия задачи с решением как наиболее достоверного значения.

Задача №37

На титрование четырех одинаковых объемов кислоты израсходовано 12,50; 12,52; 12,48; 12,46 мл щелочи. Вычислите абсолютную ошибку определения.

Решение:

Наиболее достоверным значением определяемой величины является среднее арифметическое измерений:

Аналитическая химия задачи с решением

Абсолютные ошибки (Аналитическая химия задачи с решением) каждого определения равны:

Аналитическая химия задачи с решением

Полученные величины отклонений отдельных измерений от среднего арифметического называются остаточными погрешностями. Алгебраическая сумма остаточных погрешностей равна нулю.

Относительная ошибка измерения (Аналитическая химия задачи с решением) определяется отношением абсолютной ошибки к истинному значению определяемой величины или к среднему арифметическому измерений, выраженному в процентах.

Для примера 1 относительная ошибка:

Аналитическая химия задачи с решением

Для примера 2 относительные ошибки вычисляются для каждого определения:

Аналитическая химия задачи с решением

Индикаторные ошибки титрования

К оглавлению…

Метод нейтрализации

К оглавлению…

Индикаторные ошибки относятся к систематическим ошибкам и возникают тогда, когда изменение окраски индикатора не соответствует точке эквивалентности реагирующих веществ.

При титровании по методу нейтрализации индикаторные ошибки обусловлены несовпадением pH в точке эквивалентности с показателем титрования (рТ) применяющегося индикатора. Различают водородную, гидроксильную, кислотную, щелочную и солевую ошибки титрования.

Водородная ошибка (Аналитическая химия задачи с решением) определяется наличием в системе в момент изменения окраски индикатора неоттитрованной сильной кислоты и рассчитывается по уравнению

Аналитическая химия задачи с решением

где Аналитическая химия задачи с решением — молярная концентрация эквивалентов титруемой кислоты; Аналитическая химия задачи с решением — объем титруемой кислоты; Аналитическая химия задачи с решением — объем раствора в конце титрования.

Задача №38

Рассчитать индикаторную ошибку титрования 0,1 н раствора соляной кислоты раствором едкого натра той же концентрации в присутствии метилового оранжевого, рТ которого равен 4.

Решение:

При титровании сильной кислоты сильным основанием pH в точке эквивалентности должно быть равно 7, но так как показатель титрования метилового оранжевого 4, титрование заканчивается в кислой среде (pH = 4) в присутствии некоторого количества неоттитрованной сильной кислоты. Поэтому

Аналитическая химия задачи с решением

Минус поставлен потому, что исследуемый раствор соляной кислоты недотитрован.
Гидроксильная ошибка (Аналитическая химия задачи с решением) определяется наличием в системе в момент изменения окраски индикатора неоттитрованного сильного основания, которое полностью диссоциирует на ионы. Ошибка рассчитывается по уравнению

Аналитическая химия задачи с решением

Задача №39

Рассчитать индикаторную ошибку титрования 0,1 н раствора соляной кислоты раствором едкого натра той же концентрации в присутствии фенолфталеина, рТ которого равен 9.

Решение:

В присутствии фенолфталеина титрование заканчивается при pH = 9, т. е. в щелочной среде. Следовательно, в момент изменения окраски индикатора в растворе находится избыток гидроксильных ионов. Поэтому ошибка вычисляется по уравнению

Аналитическая химия задачи с решением

Ошибка имеет положительное значение, так как раствор перетитрован.

Кислотная ошибка определяется наличием в системе в момент изменения окраски индикатора неоттитрованной слабой кислоты и рассчитывается по уравнению

Аналитическая химия задачи с решением

Возможно эта страница вам будет полезна:

Заказать работу по химии

Задача №40

Вычислить ошибку титрования 0,1 н раствора уксусной кислоты раствором едкого натра той же концентрации в присутствии метилового оранжевого (рТ = 4).

Решение:

При титровании слабой кислоты сильным основанием в точке эквивалентности

Аналитическая химия задачи с решением

Так как титрование заканчивается при pH = рТ = 4, в системе остается некоторое количество неоттитрованной слабой кислоты и

Аналитическая химия задачи с решением

С другой стороны,

Аналитическая химия задачи с решением

Если всего было (5,4 + 1) частей кислоты, а осталось неоттитрованной 5,4 части, то

Аналитическая химия задачи с решением

Щелочная ошибка имеет тот же смысл, что и кислотная, и рассчитывается по уравнению

Аналитическая химия задачи с решением

Задача №41

Вычислить ошибку титрования 0,1 н раствора гидроксида аммония раствором соляной кислоты той же концентрации в присутствии фенолфталеина, рТ которого 9.

Решение:

В точке эквивалентности должно быть

Аналитическая химия задачи с решением

Так как титрование в присутствии фенолфталеина заканчивается при pH = 9, раствор недотитрован и

Аналитическая химия задачи с решением

При титровании многоосновных кислот и их солей в зависимости от рТ применяемого индикатора возможны так называемые солевые ошибки титрования, которые учитываются аналогичным образом по схеме:

  • рассчитывают pH в точке эквивалентности;
  • сопоставляют значение pH в точке эквивалентности с рТ применяемого индикатора;
  • выражают ошибку в виде отношения соответствующих концентраций ионов, находящихся в системе до конца титрования, и вычисляют ошибку.

Задача №42

Рассчитать ошибку титрования карбоната натрия до гидрокарбоната в присутствии фенолфталеина (рТ = 9).

Решение:

Аналитическая химия задачи с решением

рТ фенолфталеина больше значения pH в точке эквивалентности, следовательно, карбонат полностью не оттитрован до гидрокарбоната и

Аналитическая химия задачи с решением

Исходя из констант диссоциации угольной кислоты находим концентрации Аналитическая химия задачи с решением:

Аналитическая химия задачи с решением

Метод окисления — восстановления

К оглавлению…

При использовании метода окисления — восстановления индикаторные ошибки обусловлены несовпадением величины нормального окислительно-восстановительного потенциала индикатора с потенциалом системы в точке эквивалентности. Если в качестве рабочего раствора применяется раствор окислителя, до точки эквивалентности ошибка Аналитическая химия задачи с решением рассчитывается из уравнения

Аналитическая химия задачи с решением

где Е — потенциал системы в конечной точке титрования; Аналитическая химия задачи с решением— нормальный потенциал титруемого восстановителя.

После достижения точки эквивалентности для вычисления ошибки применяется уравнение

Аналитическая химия задачи с решением

Для выяснения вопроса о том, перетитрован или недотитрован раствор, вычисляется потенциал системы в точке эквивалентности по уравнению

Аналитическая химия задачи с решением

где а и b — количество электронов окислителя и восстановителя соответственно, принимающих участие в реакции; Аналитическая химия задачи с решением — значения нормальных окислительно-восстановительных потенциалов.

Полученное значение потенциала сравнивается с потенциалом системы в момент окончания титрования.

Задача №43

Рассчитать ошибку титрования двухвалентного железа перманганатом калия до потенциала 910 мВ.

Решение:

В точке эквивалентности

Аналитическая химия задачи с решением

Поскольку 1395 мВ >910 мВ, при Е = 910 мВ раствор двухвалентного железа недотитрован и ошибку нужно рассчитывать из уравнения

Аналитическая химия задачи с решением
Аналитическая химия задачи с решением

Методы осаждения и комплексонометрического титрования

К оглавлению…

При титровании по методу осаждения в качестве индикаторов используют вещества, которые с рабочим раствором образуют труднорастворимые осадки.

Если индикатор выбран правильно, осадок выпадет после достижения точки эквивалентности, поэтому ошибка титрования имеет положительное значение.

Абсолютная ошибка определяется разностью между концентрацией металл-иона в конце титрования Аналитическая химия задачи с решением и его концентрацией в точке эквивалентности Аналитическая химия задачи с решением. Концентрации Аналитическая химия задачи с решением рассчитываются из величин произведений растворимости соответствующих труднорастворимых осадков.

Задача №44

Вычислить индикаторную ошибку титрования 25 мл раствора хлорида натрия в присутствии 2 мл 0,01 М раствора хромата калия 0,05 М раствором азотнокислого серебра Аналитическая химия задачи с решением; Аналитическая химия задачи с решением

Решение:

Концентрация хромата калия в титруемом растворе

Аналитическая химия задачи с решением

Осадок хромата серебра из Аналитическая химия задачи с решением М раствора начинает выпадать при

Аналитическая химия задачи с решением

В точке эквивалентности

Аналитическая химия задачи с решением

Тогда относительная ошибка титрования

Аналитическая химия задачи с решением

Для вычисления индикаторных ошибок в комплексонометрии Рингбом предложил уравнение*

Аналитическая химия задачи с решением

где Аналитическая химия задачи с решением — эффективная константа устойчивости трилоната; [М] — общая концентрация металлического иона в растворе; Аналитическая химия задачи с решением — разность между концентрациями Me-иона в конечной точке титрования (Аналитическая химия задачи с решением) и в точке эквивалентности (Аналитическая химия задачи с решением). (Опытным путем установлено, что при визуальном способе установлении точки эквивалентности Аналитическая химия задачи с решением = 0,5.)

Эффективная константа устойчивости Аналитическая химия задачи с решением вычисляется по уравнению

Аналитическая химия задачи с решением

где Аналитическая химия задачи с решением константа устойчивости трилоната; Аналитическая химия задачи с решением — доля ЭДТА-иона, не связанного с водородом, при определении pH; Аналитическая химия задачи с решением — доля Ме-иона, нс связанного в комплекс с аммиаком.

Значения Аналитическая химия задачи с решением для этилендиаминтетрауксусной кислоты при различных pH приведены ниже:

Аналитическая химия задачи с решением

Величина Аналитическая химия задачи с решением рассчитывается по уравнению

Аналитическая химия задачи с решением

где [X] — концентрация иона комплексообразователя.

Кстати готовые задачи на продажу и теория из учебников тут.

Приложение

К оглавлению…

Таблица 1

Приближенные значения средних коэффициентов активности ионов при различной силе раствора

Аналитическая химия задачи с решением

Таблица 2

Произведения растворимости некоторых малорастворимых веществ

Аналитическая химия задачи с решением

Таблица 3

Плотности и концентрации растворов в воде при 20 °C

а) растворы гидроксида натрия

Аналитическая химия задачи с решением

б) растворы соляной кислоты

Аналитическая химия задачи с решением

Таблица 4

Константы ионизации некоторых кислот и оснований
а) кислоты

Аналитическая химия задачи с решением
Аналитическая химия задачи с решением
Аналитическая химия задачи с решением

б) основания

Аналитическая химия задачи с решением

Таблица 5

Некоторые кислотно-основные индикаторы

Аналитическая химия задачи с решением
Аналитическая химия задачи с решением

Таблица 6

Нормальные окислительно-восстановительные потенциалы

Аналитическая химия задачи с решением
Аналитическая химия задачи с решением

Таблица 7

Важнейшие окислительно-восстановительные индикаторы

Аналитическая химия задачи с решением

Таблица 8

Константы устойчивости комплексных ионов

Аналитическая химия задачи с решением
Аналитическая химия задачи с решением

Примечание. Две и более цифр индекса поставлены у констант полной диссоциации комплексов с соответствующим числом групп лиганда, например для комплекса Аналитическая химия задачи с решением с хлорид-ионами

Аналитическая химия задачи с решением

Таблица 9

Наиболее распространенные индикаторы в комплексонометрии

Аналитическая химия задачи с решением