Аналитические методы контроля окружающей среды (стр. 33 )

Кислоты разлагают все нитраты с выделением оксида азота:

  NaNO2 + H2SO4  →  ; HNO2 →

Йодид калия в присутствии разбавленной серной кислоты окисляется нитритами до свободного йода. Свободный йод узнается по посинению крахмальной бумаги.

Запишите уравнение реакции.

Частные реакции ацетат-иона СН3СОО-.

Опыт № 21.

В пробирку поместите 5-6 капель раствора ацетата натрия и добавьте 2 капли концентрированной серной кислоты. Осторожно нагревайте. Уксусную кислоту обнаруживают по запаху.

Запишите уравнение реакции.

Опыт № 22.

К нескольким каплям раствора уксусной кислоты прибавьте 3-4 капли концентрированной серной кислоты и столько же капель амилового спирта С5Н4ОН, смесь нагрейте на водяной бане, после чего содержимое пробирки вылейте в стакан с холодной водой. Образуется амилацетат,, характерного запаха.

Запишите уравнение реакции.

СН3СООН + С5Н11ОН ↔ СН3СОО С5Н11 + Н2О

Опыт № 23.

К 6 каплям испытуемого раствора прибавьте столько же хлорида железа (III) FeCl3. При этом образуется красно-бурый осадок ацетата железа Fe(СН3СОО)3. При разбавлении раствора водой в 2-3 раза  и нагревании выпадает осадок основной соли ацетата железа (III) Fe(СН3СОО)3.

Открывать ацетат-ионы этой реакции нельзя в присутствии анионов: CO32, PO43-, I-, SO42-, S2-. Их необходимо осадить хлоридом бария и нитратом серебра. Реакция протекает при рН = 5-7.

Вопросы для самоконтроля

1. Составить молекулярное уравнение следующих реакций:

а) MnO4- + NO2- + H+ →Mn2+ + NO3- + H2O

б) SO32- + I2 + H2O → SO42- + H+ + I-

2. Какими способами можно разделить анионы PO43-, SiO32-, SO32-?

  Написать уравнение химических реакций.

3. Как можно открыть хлорид-, бромид - и йодид-ионы в присутствии сульфид-ионов?

4. Как определяются нитрат-ионы в присутствии нитрит-иона? Написать уравнение химических реакций.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА.

Определение кристаллизационной воды

в кристаллогидрате хлорида бария.

В зависимости от термодинамических условий одна и та же соль может кристаллизоваться с различным количеством молекул воды. Так, например, тетраборат натрия ниже 600 С Na2B4O7 * 5H2O. Образует кристалл состава Na2B4O7 * 10H2O.

При нагревании кристаллогидратов выделяется кристаллизационная вода. При этом температура высушивания для различных кристаллогидратов может быть различна в зависимости от прочности связи, координации и положения молекул воды в кристаллизационной решётки. Так, например, при определении кристаллизационной воды в кристаллогидрате щавелевой кислоты H2S2O4 * 2H2O температура её высушивания поддерживается в пределах 110 – 112 0С в кристаллогидратах BaCl2 * 2H2O и Na2Cl2O7 – 120 – 125 0С, а в медном купоросе CuSO4 * 5H2O – 140 – 150 0С и тд.

Содержание кристаллизационной воды должно соответствовать приписываемой ему химической формуле.. Поэтому для определения следует брать перекристаллизационную химически чистую соль.

Взятие навески.

Бюкс, в котором будет производиться взвешивание, необходимо тщательно вымыть, высушить в сушильном шкафу и поставить в эксикатор на 20 минут. При высушивании и охлаждении бюкс должен быть открыт, а при взвешивании закрыт крышкой. После этого взвести бюкс с крышкой на аналитических весах. Возьмите на аналитических грубую навеску хлорида бария BaCl2 около 1,5г и поместите её в бюкс, закройте её крышкой и взвести на аналитических весах.

Высушивание.

Перевернув крышку, бюкса на ребро, поставьте его на полку сушильного шкафа. Под бюкс положите листок бумаги. Закройте дверку шкафа и держите в нём бюкс при температуре 120 – 125 0С. По истечении этого времени тигельными щипцами переместите бюкс вместе с крышкой в эксикатор и поставьте его. Через 20 минут закройте бюкс крышкой и взвести его на аналитических весах. Далее снова поставьте бюкс с солью в сушильный шкаф и подержите его там, около часа, снова охладите в эксикаторе и взвести. Если второе взвешивание дало тот же результат, что и первое или отличается от него не более чем на 0,0002г, то и кристаллизационная вода удалена практически полностью. Если второе взвешивание отличается от первого более чем на 0,0002г, то высушивание необходимо продолжить для получения постоянной массы. Цифровые данные всех взвешиваний необходимо записать в журнал.

Вычисление содержания кристаллизационной воды в %

Допустим, что получены следующие цифровые данные:

Масса бюкса с веществом	13,9602г
Масса бюкса	12,4234г
навеска	1,5368г

Масса бюкса с веществом после высушивания:

13,7352г 13,7342г 13,7340г 

Количество кристаллизационной воды в навеске:

13,9602 – 13,7340 = 0,2262г

в 1,5368г BaCl2 * 2H2O содержится 0,2262г H2O

в 100г  BaCl2 * 2H2O -  Xг H2O

X = (0.2262 * 100)/ 1.5368 = 14.72г или 14,72%

Проверка прочности проведённого анализа.

Найденную величину кристаллизационной воды сравните с теоретически вычисленным значением содержания её в кристаллогидрате BaCl2 * 2H2O исходя из его формулы, найдём, что в моле (24,43) хлорида бария содержится 2 моля (36,03) воды, можно составить следующую пропорцию:

в 244,3г BaCl2 * 2H2O содержится 36,06г H2O

в 100г  BaCl2 * 2H2O  -  Xг H2O

X =  (36,03 * 100)/ 244,3 = 14,75г или 14,75%

Абсолютная ошибка анализа составит: 14,72 – 14,75 = -0,03%

Относительная ошибка будет равна: (-0,03 * 100)/ 14,75 = -0,2%

Аналогичным методом проводят определение влажности различного рода веществ с той или иной разницей, что высушивание производится не при 125 0С, а при 105 – 110 0С. Вода, адсорбированная веществами, называется гигроскопической. В отличие от кристаллизационной воды содержание гигроскопической воды непостоянно. Оно зависит от температуры и влажности воздуха. Взвешивают предварительно высушенный бюкс. Затем берут навеску около 2 – 5г хорошо измельчённого вещества и высушивают до постоянной массы. Уменьшение массы указывает на количество гигроскопической воды. Результат выражается в процентах к навеске вещества

Вопросы для самоконтроля

В чём сущность гравиметрического метода анализа? Каким требованием должны удовлетворять осадки в гравиметрическом методе анализа? Какие условия необходимо создавать для получения крупнокристаллических осадков? Какие операции весового анализа знаете? Что такое беззольные фильтры, где они применяются? Правила обращения с аналитическими весами. Ошибка в весовом анализе.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА.

Приготовление титрованных растворов кислот и щелочей. Определение содержания NaOH в растворе неизвестной концентрации.

Приготовление O, I и  раствора тетрабората натрия (буры).

Для определения титра раствора соляной кислоты берут кристаллогидрат тетрабората натрия. Эта соль удовлетворяет почти всем требованиям, предъявляемым к исходным веществам, но относительно мало растворяется в холодной воде (2:100). Для установки тира соляной (серной) кислоты использует перекристаллизованный продукт.

Перекристаллизацию тетрабората натрия рекомендуется проводить таким способом: приготовляют насыщенный раствор соли при 50-600С, профильтровывают через воронку о подогревом. Профильтрованному раствору дают остыть до 300С, а затем помещают в ледяную воду и тщательно перемешивают стеклянной палочкой в течение 20 – 30 мин. Полупившиеся мелкие кристаллы быстро отсасывают на воронке Бюхнера. Промывают небольшими порциями ледяной дистиллированной водой (2 – 40С) и высушивают при комнатной температуре до тех пор, пока кристаллики не будут прилипать к стеклянной палочке. При загрязненном препарате перекристаллизацию повторяют.

При взаимодействии тетрабората натрия о соляной кислотой протекают реакции, которые могут быть выражены схемой:

H2BO3 ионы в растворе подвергаются гидролизу:

ОН – ионы оттитровываются  кислотой, и гидролиз идет до конца.

Суммарно реакцию тирования можно выразить уравнением:

Навеску 4,77 г. берут на технических весах с точностью до 0,02 г. переносят в бюкс с крышкой, взвешивают на аналитических весах, количественно переносят через сухую широкогорлую воронку в чистую мерную колбу на 250 мл. Воронку ополаскивают дистиллированной водой, а бюкс с кристаллами тетрабората натрия взвешивают снова и определяют по разности точную массу. В лабораторном журнале вычисляют массу навески:

масса боксы с

масса без

масса

Для растворения тетрабората натрия наливают в колбу примерно Ѕ объема дистиллированной воды, нагревают на водяной бане, перемешивают, держа колбы вращательным движением до полного растворения соли. После растворения колбу с тетраборатом натрия охлаждают до комнатной температуры и доходят до метки дистиллированной водой сначала небольшими порциями, а. затем по каплям, применяя капиллярную пипетку. Закрыв колбу с пробкой, тщательно перемешивают.

При расчете титра и нормальности раствора тетрабората натрия используют формулы:

Как известно, нормальность соляной кислоты можно определить методом пипетирования и методом отдельных навесок.