![]() |
Аналитическая
химия. Учебное пособие
|
![]() |
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
Если S – растворимость PbC2O4 (моль/л), то S = [Pb2+] = [C2O42-] 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.
где
Ag2CrО4
[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
Следовательно, [НС2О4-] = 2,5∙10-2
– 2,3∙10-3 Поэтому
(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 [Ca2+] = S; [C2O42-] = S Произведение растворимости оксалата кальция:
Растворимость оксалата кальция (числовое значение ПР находим в табл. 3 Приложения):
2) В растворе, содержащем ионы водорода Н+, образующиеся вследствие диссоциации HCl, протекают реакции С2O42- + H+ HC2O4- + H+
Используем условное произведение растворимости CaC2O4 ПРу =
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
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= 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 ПРCaCO3= [Ca2+]×[CO32-]×fCa или
S= 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 ПРCaCO= [Ca2+]×[CO32-]×fCa или
S= 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 ПР Следовательно, концентрации оксалат-ионов, необходимые для начала образования осадков ВаС2О4 и СаС2О4, будут равны: [С2О42-] [С2О42-] 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
Таким образом, концентрация ионов Ва2+ в растворе к началу осаждения СаС2О4 составит [Ва2+] = 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) 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= Потери за счет растворимости равны:
или 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 =
© Н.Г. Домина, С.А. Зуйкова, А.И. Хлебников, Н.А. Чемерис
|