Аналитическая
химия. Учебное пособие
|
К оглавлению К предыдущему разделу 2.8. РЕШЕНИЕ ТИПОВЫХ ЗАДАЧ ПО ТЕМЕ «ТИТРИМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ. КИСЛОТНО-ОСНОВНОЕ ТИТРОВАНИЕ»Задача 1. Чему равна молярная масса эквивалента серной кислоты при титровании раствором KOH? Решение. При титровании H2SO4 раствором KOH протекает реакция H2SO4 + 2КOH → К2SO4 + 2H2O Разделим левую и правую части уравнения на 2 ½H2SO4 + КOH → ½К2SO4 + H2O Становится очевидным, что fэ(H2SO4)=1/2. Тогда молярная масса эквивалента серной кислоты равна M(1/2H2SO4)=1/2M(H2SO4)=1/2×98,07=49,035 г/моль Ответ: 49,035 г/моль. Задача 2. Навеску H2C2O4×2H2O массой 0,6000 г растворили в мерной колбе вместимостью 100,0 мл. На титрование аликвоты 20,00 мл полученного раствора израсходовано 18,34 мл NaOH. Определить молярную концентрацию раствора NaOH, его титр и условный титр этого раствора по H2C2O4. Решение. В соответствии с принципом эквивалентности число молей эквивалента титранта равно числу молей эквивалента определяемого вещества n(NaOH)=n(1/2H2C2O4×2H2O), где n(NaOH) – число молей эквивалента щелочи, затраченное на титрование аликвоты раствора щавелевой кислоты. Запишем уравнение реакции, протекающей при титровании H2C2O4 + 2NaOH → Na2C2O4 + 2H2O Каждая молекула щавелевой кислоты содержит 2 иона водорода, поэтому fэ(H2C2O4×2H2O)=1/2. Из условия задачи следует, что , где Vк – объем мерной колбы, в которой растворена навеска щавелевой кислоты; Vа – объем аликвоты полученного раствора, отобранного пипеткой на титрование. Если обозначить молярную концентрацию раствора гидроксида натрия C(NaOH), то количество вещества эквивалента NaOH можно выразить как
Объединяя полученные выражения, получаем
Титр T(NaOH) и титр по щавелевой кислоте T(NaOH/H2C2O4) в г/мл можно рассчитать по формулам ; , где M(NaOH) и M(1/2H2C2O4×2H2O) – молярные массы эквивалента NaOH и щавелевой кислоты соответственно. ; . Ответ: 0,1038 моль/л; 0,004152 г/мл; 0,004673 г/мл.
Задача 3. На реакцию смеси, состоящей из карбонатов натрия и калия, массой 0,4000 г израсходовали 22,00 мл 0,3000 М раствора HCl. Вычислить массовую долю (%) карбоната натрия и карбоната калия в смеси. Решение. Согласно уравнению Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + H2O + CO2↑ одному молю ионов водорода соответствует условная частица ½Na2CO3, следовательно fэ(Na2CO3)=1/2. n(1/2Na2CO3) + n(1/2K2CO3) = n(HCl) , где – число молей HCl в растворе, пошедшем на титрование. Если через ω обозначить массовую долю (%) Na2CO3 в смеси, то число молей эквивалентов K2CO3 и Na2CO3, содержащееся в навеске, равно:
Сочетание этих соотношений дает
Подставляя числовые значения, получим , откуда ω=46,12% Na2CO3; 100-46,12=53,88% K2CO3. Ответ: 46,12%; 53,88%.
Задача 4. На титрование с фенолфталеином навески массой 0,4478 г, состоящей из Na2CO3, NaHCO3 и NaCl, потребовалось 18,80 мл 0,1998 М раствора HCl. При титровании с метиловым оранжевым на ту же массу израсходовали 40,00 мл раствора кислоты. Вычислить массовую долю (%) Na2CO3 и NaHCO3 в смеси. Решение. При титровании смеси с фенолфталеином протекает реакция Na2CO3 + HCl → NaCl + NaHCO3 , а в присутствии метилового оранжевого Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + H2O +CO2 NaHCO3 + HCl → NaCl + H2O +CO2 Следовательно, при титровании смеси в присутствии фенолфталеина с раствором соляной кислоты взаимодействует только Na2CO3, и его массовую долю в анализируемой смеси легко определить по формуле
При подстановке численных значений получим
Из приведенных реакций следует, что объем раствора HCl, затраченный на титрование гидрокарбоната натрия, составляет V(HCl)м.о. – 2V(HCl)ф-ф. Следовательно,
Подставляя численные значения, получим
Ответ: 88,91%; 9,00%.
Задача 5. Для определения содержания формальдегида в пестициде навеску препарата массой 3,017 г обработали 50,00 мл 1,0 М раствора NaOH (К=0,9022) в присутствии пероксида водорода. При нагревании произошла реакция HCHO + OH- +H2O2 → HCOO- +2H2O После охлаждения избыток щелочи оттитровали 20,12 мл раствора HCl с T(HCl)=0,03798. Вычислить массовую долю (%) формальдегида в препарате пестицида. Решение. В соответствии с принципом, лежащим в основе обратного титрования, количество молей эквивалента определяемого вещества равно разности между количеством молей эквивалента вещества в основном и вспомогательном рабочих растворах n(HCHO) = n(NaOH) – n(HCl) Согласно условию задачи, выражаем число молей реагирующих веществ ; ; . Составим расчетное уравнение
Подставляя числовые значения, получаем , откуда ωx = 20,86%. Ответ: 20,86%.
© Н.Г. Домина, С.А. Зуйкова, А.И. Хлебников, Н.А. Чемерис
|