Вычисления в объёмном анализе

 

Вычисления в объемном анализе основаны на законе эквивалентов, законе сохранения массы вещества при химических реакциях, законе постоянства состава веществ. В расчетах используются числовые данные периодической системы химических эквивалентов Д.И. Менделеева или справочные таблицы относительных молекулярных масс элементов и различных формульных единиц.

 

Примеры типовых задач и расчетов в объемном анализе

1.4.1.1 Какова масса двухводного кристаллогидрата щавелевой кислоты, необходимая для приготовления 200 мл раствора с молярной концентрацией эквивалента 0,1500 моль/л? Каков титр этого раствора?

Решение:

1) М (Н₂С₂О₄ · 2Н₂О) = 126,07 г/моль (из справочной таблицы)

2) Z = 2, 1/z = ½ = 0,5

3) m (Н₂С₂О₄ · 2Н₂О) = C (½Н₂С₂О₄ · 2Н₂О) · M (½Н₂С₂О₄ · 2Н₂О) · V (Н₂С₂О₄)

m (Н₂С₂О₄ · 2Н₂О) = 0,1500 моль/л · ½ · 126 г/моль · 0,2 л = 1,8900 г.

4) Т (Н₂С₂О₄ · 2Н₂О) = m (Н₂С₂О₄ · 2Н₂О)/ V (Н₂С₂О₄)

Т (Н₂С₂О₄ · 2Н₂О) = 1,8900 г/200 мл = 0,009450 г/мл

Ответ: m (Н₂С₂О₄ · 2Н₂О) = 1,8900 г.

Т (Н₂С₂О₄ · 2Н₂О) = 0,009450 г/мл.

 

1.4.1.2 Каковы титр и нормальная концентрация раствора серной кислоты, если на титрование 15,0 мл его затрачено 13,7 мл титрованного раствора гидроксида калия с молярной концентрацией 0,1304 моль/л?

Решение:

1) H₂SO₄ + 2 KOH → K₂SO₄ + 2 H₂O

Z (H₂SO₄) = 2, 1/z = ½ = 0,5

Z (KOH) = 1

По закону эквивалентов:

V (H₂SO₄)/ V (KOH) = C (KOH) / C (½H₂SO₄)

C (½H₂SO₄) = 0,1304 моль/л · 13,7 мл / 15,0 мл = 0,1191 моль/л

2) Т(H₂SO₄) = С (½H₂SO₄) · М(½H₂SO₄) / 1000,

М (½H₂SO₄) = ½ · 98,078 = 49, 039 г/моль

Т (H₂SO₄) = 0,1191 моль/л · 49,03 г/моль/1000 мл = 0,005836 г/мл

Ответ: C (½H₂SO₄) = 0,1191 моль/л

Т (H₂SO₄) = 0,005836 г/мл

 

1.4.1.3 Из навески 0,6172 г иодида калия приготовили 100 мл раствора. На титрование 15,0 мл этого раствора затрачено 25,0 мл раствора нитрата серебра, молярная концентрация которого равна 0,0204 моль/л. Вычислите массовую долю иода в иодиде калия по результатам титрования и теоретическую (для сравнения).

Решение:

KI + AgNO₃ → AgI + KNO₃

 

1) T (AgNO₃/I^-) = C(AgNO₃) · M(I^-)/1000

T (AgNO₃/I^-) = 0,0204 моль/л · 127 г/моль /1000 мл = 0,002591 г/мл

2) m (I^-) = T (AgNO₃/I^-) · V (AgNO₃) · V₁ (KI)/V₂ (KI)

m (I^-) = 0,002591 г/мл · 25 мл · 100 мл / 15 мл = 0,4318 г.

3) W (I^-) = m (I^-) / m (KI)

по результатам титрования:

W (I^-)_прак. = 0,4318 г / 0,6172 г = 0,6996 или 69,96 %

W (I^-)_теор. = М (I^-) / М (KI)

W (I^-)_теор. = 127 г/моль / 166 г/моль = 0,7651 или 76,51 %

Ответ: W (I^-)_прак. = 0,6996 или 69,96 %

W (I^-)_теор. = 0,7651 или 76,51 %

 

1.4.2 Решить самостоятельно задачи

1.4.2.1 Какова молярная концентрация раствора хлорида натрия, если для приготовления 500 мл раствора бала взята на аналитических весах навеска 0,5850 NaCl х.ч.? Каков титр этого раствора? Какова нормальная концентрация этого раствора?

1.4.2.2 Какова масса сульфата меди в 2,5 л раствора с молярной концентрацией эквивалента 0,25 моль/л? Вычислите для безводной соли и пятиводного кристаллогидрата.

1.4.2.3 Каковы титр и молярная концентрация эквивалента раствора нитрита натрия, если при титровании его в кислой среде на 10,0 мл раствора нитрита натрия затрачено 12,5 мл раствора перманганата калия, молярная концентрация эквивалента которого равна 0,0800 моль/л? При титровании протекает реакция:

 

5NO₂ ^- + 2MnO₄^- + 6H⁺ → 5NO₃^- + 2Mn²⁺ +3H₂O

 

Лабораторная работа № 1

Метод нейтрализации. Приготовление рабочего титрованного раствора кислоты. Приготовление рабочего титрованного раствора щелочи. Определение концентрации кислоты по щелочи

Введение

 

Метод нейтрализации или кислотно-основное титрование является одним из методов объемного химического количественного анализа аналитической химии. Основан на применении реакций нейтрализации в целях анализа. Сущность реакции нейтрализации заключается во взаимодействии протонов с гидроксид-ионами, в результате чего образуются слабодиссоциирующие молекулы:

H⁺ + OH^- H₂O

 

Методом нейтрализации устанавливают концентрацию растворов кислот по рабочим титрованным растворам щелочей; концентрацию растворов щелочей по рабочим титрованным растворам кислот; концентрацию растворов гидролитически кислых солей (11) по рабочим титрованным растворам щелочей; концентрацию гидролитически щелочных солей (11) по рабочим титрованным растворам кислот.

Так как реакции нейтрализации обычно не сопровождаются каким-либо внешним эффектом, точку эквивалентности при титровании фиксируют на глаз по изменению цвета добавленного к титруемому раствору индикатора. В методе нейтрализации применяются кислотно-основные индикаторы, изменение цвета которых происходит при изменении реакции среды. Наиболее распространенными индикаторами метода нейтрализации являются:

 

Таблица 1 – Кислотно-основные индикаторы

 

№	Индикатор	Интервал перехода pH	Окраска молекулярной формы	Окраска ионной формы	Окраска в интервале перехода
	Метиловый оранжевый	3,1 – 4,4	красная	желтая	оранжевая
	Метиловый красный	4,4 – 6,2	красная	желтая	оранжевая
	Фенолфталеин	8,0 – 10,0	бесцветная	малиновая	бесцветная – бледно-розовая
	Лакмус	5,0 – 8,0	красная	синяя	фиолетовая