Сборник задач по аналитической химии (стр. 1 )

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова

Биолого-химический факультет

Кафедра химических технологий

  СБОРНИК ЗАДАЧ

ПО АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ

Титриметрические и гравиметрические методы анализа.

Для студентов химико - технологических,

химических и нехимических  специальностей.

Павлодар

УДК 543 (076.1)

ББК  24.4 я 73

З-15

Рекомендовано Ученым советом ПГУ им. С. Торайгырова

Рецензент:

       кандидат химических наук, доцент

Составители: ,

З-15 Сборник задач по аналитической химии. Титриметрические и

  гравиметрические методы анализа. Для студентов химико -

  технологических, химических и нехимических специальностей /

  составители  , – Павлодар. –

  2007.–  49 с.

Сборник задач составлен для студентов химико - технологических, химических и нехимических специальностей в соответствии с программами курсов по аналитической химии и химическому анализу. Содержит  решение типовых задач по основным разделам аналитической химии (титриметрическим и гравиметрическим методам). Каждой теме предшествует  небольшое теоретическое введение, облегчающее понимание решения задач, приводятся основные расчетные формулы, в конце каждой темы предлагаются задачи для самостоятельного решения.

Сборник задач разработан в соответствии с ГОСО  РК–3.08.095–2004, утвержденным Министерством  образования  и  науки  РК  от  07.08.2004г  № 000,  ГОСО РК-3.08.096-2004, утвержденным Министерством  образования и науки  РК от 01.01.2001г № 000.

УДК 543 (076.1)

  ББК  24.4 я 73

  © , , 2007

  © Павлодарский Государственный университет

  им. С. Торайгырова, 2007

Введение

  Целью химического анализа является получение знания о содержании определяемого вещества. Поэтому важно не только методически правильно выполнить анализ, но и научиться рассчитывать количество определяемого вещества в граммах и процентах. Число задач, с которыми можно встретиться в количественном анализе, очень велико, но для того, чтобы научиться решать эти задачи, необходимо овладеть сравнительно небольшим числом общих приемов, применяемых в химических расчетах. При решении каждой задачи надо ясно представлять себе сущность того метода анализа или определения, к которому относится данная задача, уметь написать уравнение и понимать значение каждой величины. Поэтому, прежде чем приступить к решению задач, следует ознакомиться с соответствующими разделами количественного анализа, получить теоретическую подготовку, ознакомиться со способами вычислений в титриметрических и гравиметрических методах анализа. При решении можно ограничиться решением задачи только в общем виде, т. е. довести решение до общего выражения в виде конечной формулы, не подставляя при этом числовые значения. Однако при решении задач не следует механически применять готовые формулы, не уяснив их смысл.

  Сборник задач по аналитической химии  предназначен для практических занятий и самостоятельной работы студентов химических и нехимических специальностей. Он составлен в соответствии с программой курсов по аналитической химии и химическому анализу. В начале сборника  даются краткие теоретические сведения по каждой изучаемой теме, а также основные расчетные формулы, с помощью которых студенты могут в дальнейшем решать задачи, рассматриваются образцы решения задач, которые могут быть полезны при самостоятельной работе студентов. В конце каждой темы  предлагаются задачи для самостоятельного решения.

  В сборнике представлены задачи по следующим  темам: вычисление эквивалента, фактора эквивалентности, закон эквивалентов, титриметрическим методам анализа, гравиметрическим методам анализа, задачи на вычисление рН в растворах, др.

1 Титриметрические методы анализа

1.1 Эквивалент. Фактор эквивалентности

Расчет результатов титриметрического анализа основан на принципе эквивалентности, в соответствии с которым вещества реагируют между собой в эквивалентных количествах.

Если определяемое вещество А реагирует с раствором титранта В по уравнению

аА+вВ→ продукты реакции(1)то эквивалентными массами веществ будут аМА и вМВ, где  МА и МВ –молярные массы веществ А и В, а и в - стехиометрические коэффициенты.

Уравнению (1) можно придать вид

продукты реакции, где а>в, что означает, что одна частица вещества А будет эквивалентна частиц вещества В.

Отношение обозначают символом f экв(В) и называют фактором эквивалентности вещества В

F экв(В) =  (1)

Фактор эквивалентности - это число, обозначающее, какая доля реальной частицы вещества Х эквивалентна одному иону водорода в кислотно-основной реакции или одному электрону в реакциях окисления - восстановления.

Фактор эквивалентности и эквивалент являются величинами не постоянными, а зависят от стехиометрии реакции, в которой реагенты принимают участие. Фактор эквивалентности величина безразмерная, она равна единице или меньше единицы.

Эквивалентом называют условную или реальную частицу вещества, которая в кислотно-основной реакции эквивалентна одному иону водорода или в реакции окисления восстановления – одному электрону. Единицей количества вещества эквивалента является моль.

Молярной массой эквивалента вещества Х называют массу одного моля эквивалента вещества, равную произведению фактора эквивалентности на молярную массу эквивалента.

В реакциях комплексообразования или осаждения обычно избегают применения понятия « молярная масса эквивалента» и пользуются исключительно молярными массами.

Пример1

Вычислить фактор эквивалентности и молярные массы эквивалентов ортофосфорной кислоты в реакциях

а)

 

б)

 

       

в) 

 

Задания для самостоятельного расчета

1.Вычислить фактор эквивалентности и  молярную массу эквивалента в реакции полной нейтрализации:

а) HNO3,  б) NaOH; в) NH3;г) H2SO4; д) KHSO4; е) Na2B4O7 ∙10H2O; ж)Na2 CO3;з)NaHCO3; к)K2O, л)N2O5; м) H2C2O4; н) SO2; о) Ba(OH)2 ; п) H3PO4; р) H2CO3 

Ответы: а)fэкв =1; М (HNO3)=63,01 г/моль; б) fэкв = 1; М(NaOH) = 39,99 г/моль; в) fэк = 1; М(NH3)= 17,01 г/моль; г) fэкв =1/2; М(H2SO4) = 49,07 г/моль; д) fэкв  = 1; М(KHSO4) = 136,2 г/моль; е) fэкв = 1/2; М(Na2B4O7 ∙10H2O) = 190,68 г/моль; ж) fэкв = 1/2; М( Na2 CO3) = 52,99г/моль; з) fэкв = 1; М(NaHCO3) = 84,01г/моль; к) fэкв =1/2; М(K2O)=47,1 г/моль, л) fэкв =1/2; М(N2O5)=54,01 г/моль; м) fэкв =1/2; М( H2C2O4 ) = 45,02г/моль; н) fэкв = 1 ; М(SO2) = 40,03г/моль;

В задачах 2-11 рассчитать количество вещества:

2. Количество HCl  для нейтрализации 4,33г Na2C2O4.  Ответ: n (HCl) =  0,06463 моль.

3.Количество HNO3 для нейтрализации 5,3г Na2CO3 .  Ответ: n (HNO3) = 0,1000 моль.

4.Количество Na2B4O7·10H2O  для нейтрализации 3,65г HCl. Ответ: n (0,5 Na2B4O7·10H2O) = 0,1001 моль.

5.Количество HCl  для нейтрализации 0,2г CaO.  Ответ: n (HCl) = 0,007133 моль.

6.Количество NaOH  для нейтрализации 6,3г CH3COOH.

Ответ: n (NaOH) = 0,1049 моль.

7.Количество HNO3  для нейтрализации3,1г Na2O.

Ответ: n (HNO3) = 0,1000 моль.

8.Количество HCl  для нейтрализации 4,709г K2O.

Ответ: n (HCl) = 0,09998 моль.

9.Количество HNO3  для нейтрализации 22,6г Ba(OH)2· 8H2O. Ответ: n (HNO3) = 0,142 моль.

10.Количество KOH  для нейтрализации 0,49г H2SO4 .

Ответ: n (KOH) = 0,01000 моль.

11.Количество NaOH  для нейтрализации 5,4 N2O5 .

Ответ: n (NaOH) = 0,1000 моль.

12.Вычислить массу моля эквивалента вещества, участвующего в окислительно - восстановительной реакции и определить, сколько миллимолей  содержится в 100 мг вещества:

а) FeSO4 ( Fe2+ → Fe3+). Ответ: n (FeSO4) = 0,659 ммоль.

б) HNO3 (NO3- → NO2). Ответ: n (1/3HNO3) =  4,76 ммоль.

в) HNO3 (NO3- → NO). Ответ: n (HNO3) = 1,585 ммоль.

г)H2O2 (в реакции с  KJ). Ответ: n (0,5 H2O2) = 5,90 ммоль.

д) KMn O4(в кислой среде). Ответ: n (1/5KMnO4) = 3,17 ммоль.

е) KMn O4(в щелочной среде). Ответ: n (KMnO4) = 1,58ммоль.

ж) KMn O4(в нейтральной среде). Ответ: n (1/3KMnO4) =  1,91 ммоль.

з) K2Cr2O7 (в кислой среде). Ответ: n (1/6K2Cr2O7) = 2,11 ммоль.

и) Na2S2O3(S2O3 2- →  S4O82-). Ответ: n (Na2S2O3) = 0,632 ммоль.

к) CuCl2 (при йодометрическом определении). Ответ: n (CuCl2) = 0,745 ммоль.

л)  J2 ( J2  →  2JO - ). Ответ: n (0,5 J2) = 0,790 ммоль.

м) J2 ( J2  →  2J - ). Ответ: n( 1/2 J2) = 0,790 ммоль.

н) H2C2O4( C2O42- →  CO2↑). Ответ: n (1/2H2C2O4) =2,23 ммоль

о) SO2 (SO2 → SO42-). Ответ: n (1/2 SO2) = 3,13 ммоль

п) V2O5 (VO2 + →V3+). Ответ: n (1/2V2O5) =1,10 ммоль