Аналитическая химия. Учебное пособие

Главная  ->  Образование  ->  Учебные материалы  ->  Пособие "Аналитическая химия"

Электронный читальный зал Поиск по сайту:


К оглавлению
К предыдущему разделу

5.9. РЕШЕНИЕ ТИПОВЫХ ЗАДАЧ ПО ТЕМЕ «ГРАВИМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ»

Задача 1. Вычислите растворимость PbC2O4 в воде.

Решение (для нахождения ПР используем табл. 3 Приложения).

При растворении PbC2O4 в воде протекает диссоциация по уравнению:

PbC2O4  Pb2+  + C2O42-

ПР[Pb2+][C2O42-]

Если S – растворимость PbC2O4 (моль/л), то

S = [Pb2+] = [C2O42-formula моль/л.

Задача 2. Вычислите произведение растворимости хромата серебра Ag2CrО4, если в 100 мл воды растворяется 1,85·10-3 г этой соли.

Решение.

Найдем растворимость хромата серебра моль/л. Молярная масса Ag2CrО4 равна 329,73 г/моль.

formula  моль/л,

где  - масса хромата серебра (г), растворенного в 100 мл воды.

Ag2CrО4   2Ag+ + CrO42-

[Ag+] = 2S;      [CrO42-] = S

Произведение растворимости хромата серебра:

Задача 3. При каком рН достигается практически полное осаждение ионов Са2+  в виде СаС2О4 из раствора, содержащего 0,005 моль/л ионов кальция, при 50% избытке осадителя и общем объеме раствора 100 мл?

Решение.

Избыток осадителя в растворе составляет

0,005 ∙ 0,5 = 0,0025 моль в 100 мл

или 2,5∙10-2 моль/л. Следовательно, такова концентрация осадителя по окончании осаждения.

Общая концентрация осадителя с учетом образования С2О42- и НС2О4- равна

С = [С2О42-] + [НС2О4-] = 2,5∙10-2 моль/л.

Для практически полного осаждения необходимо, чтобы

formula  моль/л.

Следовательно,

[НС2О4-] = 2,5∙10-2 – 2,3∙10-3= 2,3∙10-2 моль/л.

Поэтому

formula  моль/л

(Значения ПР и константы диссоциации взяты из табл. 3 и табл. 4 Приложения).

рН = -lg 5,4∙10-4 = 3,3.

Задача 4. Рассчитайте растворимость СаС2О4 1) в воде, 2) в 2М растворе HCl.

Решение.

1)  СаС2О4  Са2+ + С2О42-

[Ca2+] = S;  [C2O42-] = S

Произведение растворимости оксалата кальция:

[Ca2+][C2O42-] = S2

Растворимость оксалата кальция (числовое значение ПР находим в табл. 3 Приложения):

formula  моль/л

2) В растворе, содержащем ионы водорода Н+, образующиеся вследствие диссоциации HCl, протекают реакции

С2O42- + H+  HC2O4-

HC2O4- + H+  H2C2O4

Используем условное произведение растворимости CaC2O4

ПРу = ПР·α ,

,

где К1 и К2  - константы ступенчатой диссоциации щавелевой кислоты Н2С2О4 (табл. 4 Приложения).  Концентрация ионов водорода, образующихся при диссоциации HCl:

[H+] = CHCl = 2 моль/л.

.

Растворимость CaC2O4 в 2М растворе соляной кислоты

 моль/л.

Задача 5. Вычислите растворимость карбоната кальция CaCO3 в воде, в 0,01 М растворе нитрата калия KNO3 и в 0,01 М растворе нитрата магния Mg(NO3)2, если ПРCaCO3 =3,8×10-9 (табл. 3 Приложения).

Решение.

Обозначим растворимость CaCO3 через S, тогда

ПРCaCO3= [Ca2+]×[CO32-]=S×S=S2=3,8×10-9,

S=formula=6,16×10-5 (моль/л).

Найдем растворимость CaCO3 в 0,01 М растворе KNO3. Ионная сила раствора будет определяться концентрацией и зарядами всех присутствующих в растворе ионов, но ионы K+ и NO3- в растворе содержатся в гораздо большем количестве, чем Ca2+ и CO32-. Поэтому можно приближено рассчитать ионную силу по двум концентрациям:

I = 1/2 ([К+]×12+[NO3-]×12)=

= 1/2 (0,01×12+0,01×12)=0,01.

В табл. 6 Приложения для ионной силы раствора, равной 0,01, находим величины коэффициентов активности fCa=0,675;  fCO=0,665.:

ПРCaCO3= [Ca2+]×[CO32-]×fCa×fCO=S×S×0,675×0,665=3,8×10-9,

или S=formula=9,2×10-5 (моль/л).

Найдем растворимость карбоната кальция в 0,01 М растворе нитрата магния Mg(NO3)2

Ионная сила раствора и коэффициенты активности равны (если пренебречь концентрациями ионов малорастворимой соли):

I = 1/2 ([Mg2+]×22 + [NO3-]×12)=

= 1/2 (0,01×4 + 0,02×1) = 0,03.

В табл. 6 Приложения нет ионной силы, равной 0,03. Поэтому значения коэффициентов активности найдем с помощью линейной интерполяции fCa=0,55; fCO=0,53.

ПРCaCO= [Ca2+]×[CO32-]×fCa×fCO=S×S×0,55×0,53=3,8×10-9,

или S=formula=1,14×10-4 (моль/л).

Таким образом, растворимость карбоната кальция в 0,01 М растворе нитрата калия приблизительно в 1,5 раза больше, чем в чистой воде, а растворимость CaCO3 в 0,01 М растворе нитрата магния приблизительно в 1,9 раза больше, чем в чистой воде.

Задача 6. В каком порядке будет происходить осаждение оксалатов, если к смеси, содержащей 1 моль/л ионов Ва2+ и 0,005 моль/л ионов Са2+, приливать раствор оксалата аммония (NH4)2C2O4?

Решение.

Hайдем по справочнику (табл. 3 Приложения) величины произведений для BaC2O4 и CaC2O4

ПР= [Ва2+]× [С2О42-] =1,1×10-7

ПР = [Са2+]× [С2О42-] =2,3×10-9

Следовательно, концентрации оксалат-ионов, необходимые для начала образования осадков ВаС2О4 и СаС2О4, будут равны:

[С2О42-]= fraction = 1,1×10-7 (моль/л),

[С2О42-]= fraction= 4,6×10-7 (моль/л).

Меньшая концентрация оксалат-ионов (1,1×10-7моль/л) необходима для осаждения ионов бария. Следовательно, осадок ВаС2О4 будет образовываться в первую очередь. Вторым будет осаждаться СаС2О4. Однако к началу выпадения осадка СаС2О4 не весь Ва2+ выпадет в осадок в виде ВаС2О4. К началу образования осадка СаС2О4 в системе должно установиться соотношение

formula= formula = formula = 2,1×10-2.

Таким образом, концентрация ионов Ва2+  в растворе к началу осаждения СаС2О4 составит

[Ва2+]  = formula = formula = 2,4×10-1 (моль/л).

Это означает, что 0,24 моль/л Ва2+ будут осаждаться совместно с ионами Са2+.

Задача 7. Выпадет ли осадок при смешении равных объемов 0,05 М раствора ацетата свинца Pb(CH3COO)2 и 0,5 М раствора хлорида калия КCl?

Решение.

1         Концентрации ионов свинца и хлора в момент сливания будут равны:

[Pb2+] = 2,5×10-2 моль/л,        [Cl-] = 2,5×10-1 моль/л.

2         Произведение концентраций ионов в этом случае равно:

[Pb2+] [Cl-]2 = 2,5×10-2×(2,5×10-1)2 = 1,56×10-3.

ПРPbCl2 = 1,6×10-5 ( находим по табл. 3 Приложения).

Полученная величина произведения концентраций ионов почти в 100 раз превышает величину произведения растворимости. Поэтому раствор окажется пересыщенным в отношении данной соли и часть PbCl2 выпадает в осадок.

Задача 8. Вычислите число молекул воды в молекуле кристаллогидрата хлорида магния, если из навески его 0,5000 г получили 0,2738 г Mg2P2O7.

Решение.

Пересчитаем массу Mg2P2O7 на массу кристаллогидрата MgCl2·xH2O:

 

Отсюда

Подставляя числовые значения, получаем

Находим число молекул воды в кристаллогидрате:

Задача 9. При определении железа в препарате сульфата железа(III) взвешивают BaSO4. Запишите выражение для гравиметрического фактора.

Решение.

Между Fe и BaSO4 существует стехиометрическое соотношение

2М(Fe) → M(Fe2(SO4)3) → 3M(SO42-) → 3M(BaSO4)

Гравиметрический фактор будет равен

Задача 10. Образец содержит приблизительно 2% K2SO4 и 5% KNO3. Рассчитайте массу навески образца, необходимую для получения 0,3 г KClO4.

Решение.

Если масса навески образца mобр, то

mобр.= 2,99 ≈ 3,0 г.

Задача 11. Вычислите потери (г, %) при промывании 0,5000 г осадка тетрафенилбората калия K(C6H5)4B (М=358,33 г/моль) 250,0 мл воды.

Решение.

Равновесие в растворе над осадком

K(C6H5)4B(т)  K+ + (C6H5)4B-

ПР = [K+] [(C6H5)4B-] = 2,25∙10-8 (табл. 3 Приложения)

Если х – растворимость осадка (моль/л), то х=[K+]=[(C6H5)4B-],

х2= 2,25∙10-8,

х= formula  моль/л.

Потери за счет растворимости равны:

formula  г

или formula%.

Задача 12. Какой объем раствора AgNO3 c массовой долей 2% потребуется для осаждения хлорида из навески CaCl2∙6H2O массой 0,4382 г?

Решение.

Массу  AgNO3 вычисляем на основании закона эквивалентов

.

Подставляя числовые значения, получаем

.

Плотность 2% раствора AgNO3 близка к единице, поэтому можно записать пропорцию

в 100 г (мл) раствора содержится 2 г AgNO3

« Vх г (мл)         «                    «   0,67 г  AgNO3

 

Vх = formula  мл.

 

К следующему разделу

К оглавлению


©  Н.Г. Домина, С.А. Зуйкова, А.И. Хлебников, Н.А. Чемерис

 


 

  

Рейтинг@Mail.ru