Контрольная работа №1

Контрольная работа №1

12) Рабочие растворы, установочные вещества (первичные стандарты). Требования, предъевляемые к установным веществам. Определение концентрации рабочего раствора способом пипетирования и способом отдельных навесок.

Титрование — это процесс постепенного добавления небольшими порциями стандартного раствора реагента (рабочего раствора) к раствору определяемого вещества. Стандартный или рабочий раствор — это раствор с точно известной концентрацией активного вещества (реагента R) или с точно известным титром, приготовленный по точной навеске специального вещества — первичного стандарта. Стандартами называют вещества, состав которых точно соответствует химической формуле. В качестве первичных стандартов может быть использовано ограниченное число веществ, которые легко очищаются от примесей (содержат примеси не более 0,05% по массе), устойчивы на воздухе и в растворе по отношению к кислороду и углекислому газу, не гигроскопичны и не гидролизуются. Для этих целей обычно используют препараты марки х. ч. («химически чистый») или ч. д.а. («чистый для анализа») после высушивания или прокаливания.

Их готовят либо растворением точно известного количества первичного стандарта в мерной колбе известной вместимости, получая первичный стандартный раствор, либо растворяют приблизительно известное количество вещества и концентрацию полученного раствора определяют титрованием этим раствором точно отмеренного количества другого реагента.

Для стандартизации растворов применяют два способа: титрование отдельных навесок и способ пипетирования.

Способ отдельных навесок. В этом способе берут серию (3–5) близких навесок первичного стандартного (установочного) вещества массой m(S) с точностью 0,0002 г, переносят их количественно в чистые конические колбы для титрования, растворяют в небольшом произвольном объеме дистиллированной воды и титрируют с индикатором по соответствующей методике стандартизируемым раствором до изменения окраски индикатора. В каждом случае измеряют затраченный объем титранта V(R) по шкале бюретки с максимальной точностью.

Исходя из соотношений n(R)/n(S)=r/s для точки эквивалентности (для реакции титрования sS + rR продукты реакции) вычисляют молярную концентрацию c(R) по формуле:

c=(r/s) * (m(S)*103/M(S)*V(R))

где r и s — стехиометрические коэффициенты реакции титрования; m(S) — масса первичного стандарта (R). Символы s, S относятся к первичному стандарту, а R — к стандартизируемому раствору.

Далее проводят статистическую обработку результатов параллельных определений c(R), полученных при титровании, находят среднее значение концентрации и доверительный интервал с достоверностью до четвертой значащей цифры.

Способ пипетирования. Точную навеску первичного стандарта (установочного вещества) m(S) переносят в мерную колбу вместимостью VК, растворяют в небольшом объеме дистиллированной воды, доводят до метки водой и перемешивают многократным переворачиванием закрытой колбы. Затем 2–3 мл этого раствора ополаскивают мерную пипетку с одной меткой вместимостью VП, заполняют пипетку раствором и дозируют содержимое пипетки в коническую колбу для титрования. Эту порцию раствора, содержащую долю растворенной навески массой m(S)*VП/VK, называют аликвотной частью (долей) навески или просто аликвотой.

Всего отбирают 3–4 аликвотных части и титрируют их. По результатам титрования вычисляют среднее арифметическое значение измеренных по шкале бюретки объемов титранта. При работе с бюреткой, номинальная и действительная вместимость которой отличаются, для нахождения действительного эквивалентного объема V(R) пользуются графиком поправок к бюретке. Далее вычисляют молярную концентрацию по формуле:

с= (r/s) * (VП/VK)* (m(S)*103/M(S)*V(R))

Способ пипетирования более оперативен, чем способ отдельных навесок.

32) Предложите схему для титриметрического определения карбоната натрия и гидроксида натрия (в смеси): метод определения, титрант, метод титрования, индикаторы. Дать неоходимые расчёты, написать уровнения реакций.

Сначала титруют анализируемую смесь 0.1 н. кислотой в присутствии фенолфталеина. При этом нейтрализуется весь NaOH и “наполовину” Na2СO3, превращаемый в NaHCO3. Этим путем можно установить, сколько миллилитров кислоты (V') идет на титрование NaOH+1/2 Na2СO3. Затем раствор дотитровывают кислотой в присутствии метилового оранжевого. Так устанавливают, сколько миллилитров кислоты пошло на титрование NaHCO3, образовавшегося из Na2СO3, т. е. половины Na2СO3.Таким образом, пользуясь двумя индикаторами, удается зафиксировать две точки эквивалентности: первую – когда полностью нейтрализован NaOH и “наполовину” Na2СO3, и вторую точку - когда нейтрализуется NaHСO3. В этот момент наступает полная нейтрализация смеси Na2СO3 + NaOH.

В первой точке эквивалентности:

pH = (1/2)⋅[pK(H2СO3+ pK(HСO3-)] = (1/2)(6.4+10.3) = 8.35

Следовательно, когда едкий натр будет полностью нейтрализован, а карбонат натрия превратится в бикарбонат, раствор станет слабощелочным. Этот момент фиксируют с помощью фенолфталеина, меняющего свой цвет в интервале рН = 8.0-10.1.

Во второй точке эквивалентности :

pH = (1/2)⋅pK(H2СO3)-(1/2)⋅lg C(H2CO3) == (1/2)(6.4-lg0.05) = 3.85.

Этот момент фиксируют с помощью метилового оранжевого, меняющего свою окраску в интервале рН = 3.1-4.4.

Уравнения реакций:

OH - + H+ = H2O

CO32- + H+ = HCO3-

HCO3- + H+ = H2CO3 = CO2 + H2O

52) Как готовят для проведения анализа колбы для титрования?

В титриметрических методах анализа воспроизводимость и правильность конечного результата в очень большой степени определяются точностью приготовления стандартных растворов и точностью измерения объемов титранта и титруемого вещества. Для точного измерения объемов употребляются бюретки, пипетки и мерные колбы двух классов точности измерений* различной вместимости и модификаций, изготавливаемые промышленностью в соответствии с требованиями ГОСТов и калиброванные при стандартной температуре 20 °С. Номинальная вместимость мерной посуды не всегда соответствует ее истинной вместимости. Это отражается на точности титриметрических определений — калибровку посуды при точных определениях необходимо проверить.

За единицу объема в метрической системе мер принимают «истинный литр», т. е. объем, занимаемый массой воды в 1 кг при температуре ее наибольшей плотности (т. е. при 3,98 °С), взвешенной в безвоздушном пространстве. В титриметрическом анализе за единицу принят 1 мл, равный 0,001 л.

В качестве стандартной температуры при калибровании мерной посуды в настоящее время принята температура 20 °С.

«Нормальный литр» равен объему такого количества вещества, которое занимает при 20 °С объем истинного литра.

Мерную посуду калибруют или проверяют, определяя массу чистой воды, содержащейся в ней, или массу воды, вылитой из нее при определенной температуре; по массе воды рассчитывают вместимость посуды.

Мерные колбы. Мерные колбы применяют для приготовления растворов строго определенной концентрации, точного отмеривания объемов растворов, разбавления растворов и т. п. Этот плоскодонный стеклянный сосуд с длинным узким горлом (шейкой), на которой в определенном месте нанесена кольцевая метка, калиброван при 20 °С на вливание. Если при 20 °С налить воду так, чтобы нижний мениск ее находился на уровне метки, то объем находящейся в колбе воды будет равен номинальной вместимости колбы. На стенке колбы указываются номинальный объем колбы, температура калибрования, класс точности. При любой другой температуре объем воды, налитый до метки, будет больше или меньше обозначенного. Мерные колбы изготавливают вместимостью 5–2000 мл.

72) Сколько мл. 45% по массе уксусной кислоты (плотность 1,03 г/см3) потребуется для приготовления 2 л 0,5 М раствора?

Решение:

с=n/V, n(CH3COOH)=c*V=0.5*2=1моль, m(CH3COOH)=n*M=1*60=60 г

ω=mв-ва/mр-ра, mр-ра=mв-ва/ω=60/0,45=133,3 г,

V= mр-ра/ρ=133.3/1.03=129.4 см3 =129.4 мл

92) Сколько граммов хлористого водорода содержится в 200 мл 0,005 М раствора HCl?

с=n/V, n(HCl)=c*V=0.005*0.2=1*10-3моль,

m(HCl)=n*M=1*10-3*36.5=36.5 мг=0,0365 г

Контрольная работа №2

12) Рабочий раствор и установочные вещества метода перманганатометрии.

В качестве рабочего раствора в методе перманганатометрии применяют 0,02н – 0,05 н растворы KMnO4. Использование перманганата калия дает возможность фиксировать точку эквивалентности без применения индикатора, т. к. добавление лишь одной капли избытка стандартного раствора KMnO4 окрашивает титруемый раствор в розовый цвет.

Рабочий раствор KMnO4 нельзя готовить путем взятия точной навески и растворения ее в определенном объеме воды. Обычно берут приблизительную навеску KMnO4 и приготовленный раствор стандартизируют.

Для стандартизации раствора перманганата калия применяют H2C2O4 2H2O, (NH4)2C2O4·H2O, Na2C2O4, As2O3, K4[Fe(CN)6], металлическое железо и некоторые другие вещества. Наиболее удобны как установочные вещества щавелевая кислота и ее соли, т. к. они могут быть легко очищены от примесей перекристаллизацией из водных растворов.

32) Ответьте и обоснуйте ответ, какие из приведённых веществ будут реагировать с Cl2: KBr, H2, FeCl2? Написать реакции.

Хлор способен при нагревании вытеснить бром:

Cl2 + 2KBr= 2KCl + Br2

Свободный хлор очень реакционноспособен. Он непосредственно реагирует со всеми простыми веществами:

Cl2 + H2 = 2 HCl

Кроме того, участвует в окислительно-восстановительных реакциях:

Cl2 +2 FeCl2 =2FeCl3

52) Какие металлиндекаторы применяют в методе комплексонометрии? Свойства этих индекаторов.

64) Навеска 0,6000 г медной руды после растворения в кислоте и обработки избытком иодида калия, оттитрована 0,1000 н. раствором тиосульфата натрия, которого израсходовано 6,00 мл. Вычислить массовую долю меди в руде и титр тиосульфата по меди.

Решение:

Сu2+ + 2KI=I2 + Cu + 2K+

I2 + 2Na2S2O3= Na2S4O6 +2NaI

N(Na2S2O3)=n*z/V, z=2,

n(Na2S2O3)=N*V/z=0.1000*0.0060/2=0.0003 моль

n(Cu)=n(I2)= n(Na2S2O3)/2=0.00015 моль

m(Cu)=M* n(Cu)=63.546*0.00015=0.009532 г

ω(Cu)= (m(Cu)/ mруды)*100%=(0.009532/0,6000)*100%=1,59%

T(Na2S2O3/Cu) = m(Cu)/ V(Na2S2O3)= 0.009532/6,00=0,001589 г/мл

84) Для установки титра раствора перманганата калия взято 20 мл стандартного раствора оксалата аммония (NH4)2С2О4·2H2O с титром Т=0,07112 г/мл. Раствор разбавлен в мерной колбе до объёма 250 мл. На титрование 25,00 мл полученного раствора расходуется 19,90 мл раствора KMnO4. Определить Т(KMnO4).

Решение:

(NH4)2C2O4 ↔NH3 + H2C2O4

5H2C2O4 + 2MnO4-+ 6H+ => 10CO2↑ +2Mn2+ + 8H2O

T((NH4)2С2О4·2H2O) = m((NH4)2С2О4·2H2O)/ V((NH4)2С2О4·2H2O)

m((NH4)2С2О4·2H2O)= T((NH4)2С2О4·2H2O) * V((NH4)2С2О4·2H2O)= =0.07112*20=1.4224 г

250 мл содержит 1.4224 г

25 мл содержит m2((NH4)2С2О4·2H2O)

m2((NH4)2С2О4·2H2O)= 1.4224/10=0,14224 г

n2((NH4)2С2О4·2H2O)= m2((NH4)2С2О4·2H2O)/M=0,14224 /128.0797= 0,001110моль

n(KMnO4)=2* n2((NH4)2С2О4·2H2O)/5=0,0004440моль

m(KMnO4)= n(KMnO4)*M=0,0004440 * 157.8814=0.0701 г

T(KMnO4) = m(KMnO4)/ V(KMnO4)=0,0701/19,90=0,003524 г/мл

113) Навеску сульфата магния массой 0,7634 г растворили в мерной колбе местимостью 250 мл. На титровние 25,00 мл этого раствора затратили 28,20 мл Определить малярную концентрацию эквивалента Трилона Б и его титр.

Решение:

250 мл содержит 0,7634 г

25 мл содержит m(MgSO4)

m(MgSO4)=0.7634/10=0.07634 г

n(экв MgSO4)= n(экв трилона Б)

n(экв MgSO4)=m*z/M=0.07634*2/ 119.9368=0.001273 моль

n(экв трилона Б) =0.001273 моль

с(экв трилона Б)= n(экв трилона Б)/V=0.001273/0.0282=0.04514 моль/л

T n(экв трилона Б/ MgSO4) = m(MgSO4)/ V(Трилона Б)= 0.07634/28.2=0.002707 г/мл