Основы химического анализа (стр. 3 )

 

ВАРИАНТ 1.24

 

1.    Объясните, как используются методы математической статистики для проверки значимости различий между параллельными анализами.

2.    При определении сульфат-иона в сухом образце гравиметрическим методом получены следующие значения массовой доли SO3 (%): 45.51; 45.45; 45.57; 46.15. Определите, содержат ли результаты анализа грубую погрешность?

3.    Составьте схему разделения и определения смеси катионов: Na+, Zn2+, Co2+, Bi3+, As(V).

 

 ВАРИАНТ 1.25

 

1.    Какими величинами характеризуется правильность анализа?

2.    При измерении рН раствора получены следующие значения: 8.48; 8.55; 8.20; 8.40. Определите, содержат ли результаты измерений грубую погрешность.

3.    Приведите ход анализа смеси катионов Mg2+, Ca2+, Fe3+, Pb2+, Cu2+ , Sn2+.

 

ТЕМА 2. ГРАВИМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ.

РАВНОВЕСИЯ В РАСТВОРАХ МАЛОРАСТВОРИМЫХ

СОЕДИНЕНИЙ

 

В насыщенном растворе малорастворимого электролита устанавливается равновесие между веществом в осадке и ионами его в растворе:

 BaSO4Û Ba2+ + SO42- ,

 в осадке в растворе

константа равновесия которого

[Ba2+] [SO42-]

¾¾¾¾¾¾ = KBаSO4

[BaSO4]

называется произведением растворимости ПР, т.к. в насыщенном растворе величина [BaSO4] при неизменной температуре является постоянной.

 

[Ba2+] [SO42-] = K [BaSO4] = const

 

Произведение растворимости при неизменной температуре и давлении - величина постоянная, количественно характеризующая способность данного электролита к растворению.

В общем виде для малорастворимого электролита KaAb произведение растворимости выражается уравнением:

 

 KaAb Û aK+ + bA-

в осадке в растворе

 

ПРKaAb = [K+] а [A-] b,

 

где [K+] и [A-] - равновесные концентрации катионов и анионов, образующихся при электролитической диссоциации электролита KaAb;

a и b - стехиометрические коэффициенты в формуле у катиона и аниона.

Труднорастворимый электролит может оставаться в растворе до тех пор, пока произведение концентрации его ионов не превышает ПР.

Если при смешивании растворов произведение концентраций ионов данного электролита окажется выше ПР, то избыточное количество электролита выпадает из раствора в виде осадка .

Процесс осаждения определяемого элемента из раствора в виде малорастворимого соединения лежит в основе гравиметрического метода химического анализа.

Результаты гравиметрических определений обычно выражают в массовых процентах.

Нередко для вычислений в гравиметрическом анализе используют факторы пересчета F, называемые также аналитическими факторами.

Фактор пересчета F представляет собой отношение молярной массы определяемого вещества к молярной массе вещества, находящегося в осадке:

 

М определяемого вещества

F = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾-

М вещества, находящегося в осадке

 

Фактор пересчета показывает, сколько граммов определяемого вещества содержит 1 г осадка.

 

Пример. Определите массовую долю (%) бария в образце хлорида бария ВаCl2

2H2O, если навеска чистого BaCl2 2H2O равна 0.4872 г, а масса осадка

BaSO4 после прокаливания 0.464.

Решение. Используем понятие о количестве вещества (n):

m BaSO4

n(BaSO4) = ¾¾¾¾ ,

М BaSO4

n(BaSO4) = 0.464 г/233.4 г/моль = 0.00199 моль

т.к. 1 моль BaSO4 содержит 1 моль Ba, то m(Ba) = n(Ba) M(Ba);

m(Ba) = 0.00199 моль 137.33 г/моль = 0.2732 г.

Затем находим массовую долю Ba в навеске BaCl2 2H2O:

m(Ba)

w(Ba) = ¾¾¾ ; w(Ba) = 0.2732/0.4872 = 0.5608

m навески

 

Следовательно, BaCl2 2H2O содержит массовую долю Ba 0.5608.

 

Пользуясь фактором пересчета, делают вычисления по готовым формулам.

Для вычисления содержание элемента в сложном веществе используют формулу:

 

m · F· 100

W(%) = ¾¾¾¾ ,

G

где m - масса полученного осадка,

F - фактор пересчета,

G - навеска исследуемого вещества.

По этой формуле можно рассчитать процентное содержание бария в BaCl2 2H2O

0.4464 · 100 · 0.5883

W%(Ba) = ¾¾¾¾¾¾¾¾ = 56.09

0.4872

 

I. ОБЩИЕ ЗАДАНИЯ ПО ТЕМЕ II

Максимальное

количество баллов

1. Выполните лабораторную работу ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ

СУЛЬФАТОВ В ПИТЬЕВОЙ ВОДЕ ГРАВИМЕТРИЧЕСКИМ

МЕТОДОМ (ПО ГОСТ 4389-72) ……….........................................................................30

 

 II. ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ ПО ТЕМЕ II

 

 ВАРИАНТ 2.1

 

1.    Объясните, как произведение растворимости малорастворимого соединения связано с его растворимостью?..............................................................................................................25

2.    Какую массу технического сульфата натрия с массовой долей Na2SO4 90% нужно взять для гравиметрического анализа, чтобы масса осадка BaSO4 была равной 0.5 г ?.................................................................................................................................................30

 

ВАРИАНТ 2.2

 

1.    Сформулируйте условия выпадения осадка.

2.    При определении массовой доли оксида кремния в минерале необходимо, чтобы масса прокаленного осадка SiO2 была не более 0.2 г. Вычислите массу минерала, необходимую для анализа, если в его составе 30 % кремния.

 

 ВАРИАНТ 2.3

 

1.    Объясните, как рассчитать концентрацию иона-осадителя с помощью произведения растворимости?

2.    Рассчитайте навеску чугуна для определения в нем серы путем сжигания, окисления и осаждения в виде BaSO4 , чтобы масса осадка BaSO4, была 0.2 г, если массовая доля серы в чугуне составляет 0.8-1%.

 

 ВАРИАНТ 2.4

 

1.    Сформулируйте условия растворения малорастворимых соединений.

2.    Рассчитайте навеску известняка для определения в нем оксида кальция так, чтобы масса прокаленного осадка CaO была 0.1 г, если известняк имеет массовую долю CaCO3 75%.

 

ВАРИАНТ 2.5

 

1.    Объясните, как влияют на растворение осадков сильные кислоты, реакции комплексообразования и окисления-восстановления, изменение температуры и тип растворителя?

2.    Вычислите, какой объем раствора BaCl2 с массовой долей 10 % нужно взять для осаждения сульфата из 100 см3 раствора Na2SO4 с молярной концентрацией 0.05 м/дм3?

 

ВАРИАНТ 2.6

 

1.    Назовите виды осаждения.

2.    Рассчитайте навеску сплава с массовой долей Mg 0.5 %, чтобы при гравиметрическом определении получилось 0.1 г Mg2P2O7.

 

ВАРИАНТ 2.7

 

1.    Объясните, в каких случаях образуются коллоидные растворы; как они влияют на осаждение и растворение осадков?

2.    Вычислите, какой должна быть навеска пигмента для определения в нем хрома в виде BaCrO4, чтобы масса осадка была не более 0.1 г? Массовая доля Cr2O3 в пигменте 20%.

 

 ВАРИАНТ 2.8

 

1.    Объясните, что называется осаждаемой формой? Какие основные требования предъявляются к осаждаемой форме?

2.    Вычислите навеску технического стеарата хрома с массовой долей хрома 10 % для его гравиметрического определения в виде BaCrO4, чтобы масса осадка при анализе была 0.3 г.

 ВАРИАНТ 2.9

 

1.    Объясните, каким требованиям должна удовлетворять гравиметрическая форма осадка?

2.    При определении магния в виде MgNH4PO4 масса прокаленного осадка не должна превышать 0.3 г. Рассчитайте массу образца для анализа с массовой долей MgCO3 40 % .

ВАРИАНТ 2.10

 

1.    Объясните, что называется практически полным осаждением? Какие потери осадка допустимы в количественном анализе?

2.    При анализе раствора хромата калия получили осадок PbCrO4 массой 0.1524 г. В этом же растворе определяли калий в виде KClO4. Какова должна быть масса осадка KClO4?

 

ВАРИАНТ 2.11

 

1.    Охарактеризуйте условия осаждения кристаллического осадка.

2.    При анализе стали взяли навеску 2.0046 г, после соответствующей обработки был получен осадок WO3 массой 0.1942 г. Вычислите массовую долю вольфрама в анализируемой стали.

 

ВАРИАНТ 2.12

 

1.    Охарактеризуйте адсорбционные свойства аморфных осадков.

2.    При анализе цемента использовали навеску 1.9578 г, которую после сплавления растворили в объеме воды 250 см3 Из 100 см3 этого раствора получили осадок MgNH4PO4, после прокаливания масса Mg2P2O7 составила 0.2234 г. Вычислите массовую долю оксида магния в цементе.

 ВАРИАНТ 2.13

 

1.    Объясните, какие процессы происходят при созревании кристаллического осадка?

2.    При анализе соли Мора на содержание в ней FeSO4(NH4)2SO4 6H2O взяли навеску 0.925 г и после прокаливания получили массу Fe2O3 0.1804 г. Вычислите массовую долю FeSO4(NH4)2SO4 6H2O в анализируемом образце.

 

ВАРИАНТ 2.14

 

1.    Объясните, как влияет соотношение скоростей агрегации и ориентации на форму и структуру осадка?