Е.Н. Дорохова, Г.В. Прохорова - Задачи и вопросы по аналитической химии (1037702), страница 14
Текст из файла (страница 14)
Для применения этих формул необходимы некоторые предварительные статистические оценки.При выполнении одного определения рассчитать величинунавески можно достаточно просто по формуле108Глава 6. Гравиметрическиеметоды анализагде g— искомая навеска (в граммах); га— масса (в граммах)гравиметрической формы; р - массовая доля (в процентах)определяемого компонента: F — гравиметрический фактор.Масса гравиметрической формы определяется, с однойстороны, погрешностью весов, с другой стороны, оптимальной массой осаждаемой формы.
Погрешность обычных аналитических весов составляет 1 • 10~4 г. Поскольку относительная погрешность гравиметрического определения не должна превышать 0.1%, погрешность взвешивания должна составлять не более 0.1% от минимальной массы гравиметрическойформы.
Отсюдага >1•10~4—у • 100т. е. га > 0.1 гОптимальная масса осаждаемой формы зависит от размеров воронки для фильтрования и тигля для высушивания илипрокаливания осадка. В зависимости от структуры осадка онаможет колебаться в следующих интервалах (в граммах):аморфный (Fe2O3 • пН2О и т. п.)кристаллический, легкий (СаСОз и т.п.)кристаллический, тяжелый (BaSO4 и т.п.)кристаллический, очень тяжелый (PbS04, AgCl и т.п.)0.07 - 0.10.1—0.150.2 — 0.4до 0.5Эти примерные критерии служат основанием для оценки массы гравиметрической формы.ПРИМЕР 1.
Какую навеску стали, содержащей около 5% никеля, следует взять для определения никеля в виде диметилглиоксимата?Решение. Диметилглиоксимат никеля — скрытокристаллический осадок, внешне напоминающий аморфный. Поэтому врасчете используем оптимальную массу осаждаемой формы, равную 0.1 г. Гравиметрическая и осаждаемая формав данном случае совпадают, поэтому принимаем га = 0.1 г.Найдя в справочнике гравиметрический фактор, рассчитываем навеску:1-НГg =1-0.2032100 = 0.4 гРасчет количества осадителя1092. Какую навеску руды, содержащую около 20% железа, нужно взять для определения железа в виде оксидажелеза?ПРИМЕРРешение.
Осаждаемой формой при определении является гидрат оксида железа РегОз • ггНгО, относящийся к аморфным осадкам. Примем массу осаждаемой формы равной0.1 г. Масса гравиметрической формы меньше вследствиепотери воды при прокаливании. Однако минимальная масса гравиметрической формы должна быть не менее 0.1 г,поэтому полагаем m = 0.1 г.
F находим по таблицам.1.10-'.0.69943. Рассчитайте навеску почвы для определения влажности, если предположительно влажность не превышает8%.ПРИМЕРРешение. Минимальная потеря массы при высушивании недолжна быть меньше 0.1 г, что составляет 8% навески,следовательноg > — • 100 > 1.2 гРасчет количества осадителяПринято считать осаждение практически полным, если количество осаждаемой формы, остающейся в растворе, не превышает погрешность взвешивания (1 • 10~4 г). Для более полноговыделения осаждаемого иона добавляют избыток осадителяпо сравнению с рассчитанным по стехиометрии реакции.Если осадитель летучий, то рекомендуется использовать2-3-кратный избыток, в случае же нелетучего осадителя ограничиваются введением 30-50%-ного избытка.4. Сколько миллилитров 5%-ного раствора нитратасеребра необходимо для количественного осаждения хлорида серебра из 200 мл 1 • 10~2 М раствора соляной кислоты?ПРИМЕР110Глава 6.
Гравиметрическиеметоды анализаРешение. Рассчитываем стехиометрическое количество питрата серебра по реакции AgNO3 + НС1 ^ AgCl + HNO3.В 200 мл 1 • 10~2 М раствора соляной кислоты содержится0.073 г HCL поэтомуT(мол. масса AgNO 3 )™AgN O3 = —(Tjrtn179 • 0.073m' HCl =^ГТ- О-36г6(мол. масса НС1)36.5Учитывая приближенный характер расчетов, принимаемплотность 5%-ного раствора нитрата серебра равной единице и находимЮ0 = 7.2 млПоскольку нитрат серебра — нелетучее вещество, для количественного осаждения хлорид-ионов следует взять30%-ный избыток осадителя.
Следовательно,V A g N o 3 = 7.2 + 2.0 - 9.2 ^ 9 млПРИМЕР 5. Какой объем 0.1 М раствора соляной кислоты не-обходим для количественного осаждения хлорида серебраиз 200 мл раствора, содержащего 10 мг нитрата серебра?Решение. Вычисляем необходимое количество соляной кислоты но стехиометрии реакции осаждения36.5 • К Г 1(мол. масса НС1)ШНС1 = 7mл лт/л N ' AgNO 3 =7^- °'02Г(мол.
масса AgNCb)170Принимаем плотность 0.1 М раствора соляной кислотыравной единице, поэтому0.02 • 1000 ^V\\C\ =7Г^=6аМ Л3.65Поскольку соляная кислота летучая, для полного осаждения ионов серебра можно взять ее в 2 раза больше, т. е.12 мл.ПРИМЕР 6. Какой объем 2%-ного раствора 8-гидроксихиноли-на, взятого с 10%-ным избытком, необходим для полного111Расчет количества осадителяосаждения 8-гидроксихинолината магния из 100 мл раствора, содержащего 50 мг хлорида магния?Решение. По уравнению реакции MgC^ + 2C9H6NOH ;=±Mg(C9HeNO)2 -h 2HC1 рассчитываем необходимое количество 8-гидроксихинолина (Ох):2(мол. масса Ох) • raMgCi2 2 • 145 • 5.0 • 10~2(мол.
масса MgC^)95Принимая плотность раствора 8-гидроксихинолина равнойединице, находим необходимый объем осадителя:VQX=0.15-100п г= 7.5 млПо условию необходим 10%-ный избыток осадителя:VOx = 7.5 + 0.8 = 8.3 млПРИМЕР 7. Сколько граммов свинца будет потеряно за счетрастворимости сульфата свинца при осаждении из 100 мл31.00 • 10~ М раствора нитрата свинца эквивалентным иполуторакратным избытком серной кислоты?2+Решение. Реакция осаждения свинца: Pb -fSO4~ ^ PbSO/*.Для приближенного расчета воспользуемся термодинамическим произведением растворимости.
Пренебрежем изменением объема раствора при осаждении и реакцией образования гидросульфат-ионов. При добавлении эквивалентного количества серной кислоты2+[РЬ ] = [SO*"] = y/K;{nsOt)4= v/l.6-10-8 = 1.26 • 1(Г МЭто соответствует содержанию свинца в 100 мл раствора:mPb2+ = 1.26 • 10~4 • 0.100 • 207.2 - 2.6 • 10~3гВ присутствии избытка осадителя4)[Pb 2 + ] = S(PbSO2-1[SO112Глава 6. Гравиметрические методы анализаУсловие полуторакратного избытка серной кислоты означает, что концентрация сульфат-иона в растворе равна2.5 • 10~3 М. Следовательно,2+61[РЬ ] - * j? ' ° з = 6.4 • 10~ Мили в пересчете на 100 мл раствораm Pb 2+ = 6.4 • 10" 6 • 0.100 • 207.2 - 1.3 • 10" 4 г8.
При каком значении рН осаждение оксалата кальция 0.1 М раствором оксалата аммония происходит количественно?ПРИМЕРРешение. Осаждение можно считать количественным, еслисодержание кальция в растворе не будет превышать погрешности взвешивания, т.е. 1 • 10~4 г (или 2.5 • 10~ 6 М).Пренебрегая влиянием ионной силы на растворимостьосадка, рассчитаем равновесную концентрацию оксалатиона, необходимую для количественного осаждения кальция:[С2°4] =[Са2+1=2XTF*=°-92 • 1 0МВ то же время [СгО*"] = « С з О 2- C ( N H 4 ) 2 C 2 O 4 > отсюда0.92 • Ю- 3= 11'11 002Напишем выражение для а-коэффициента:-[ н + ] 2После подстановки численных значений и преобразованияполучаем:3+ 25+79 • 10~ [Н ] + 50.58 • 1(Г [Н ] - 33.1 • 10~ = 0[Н + ] = 5 • 10~5М;рН = 4.30Расчет объема промывной жидкости113Расчет объема промывной жидкостиДля освобождения осадка от адсорбированных примесей применяют промывание. Кристаллические осадки с низкой растворимостью можно промывать водой.
Осадки, заметно растворимые в воде, промывают растворами электролитов, содержащих одноименный с осадком ион. Аморфные осадкиследует промывать разбавленными растворами летучих электролитов, предотвращающих пептизацию осадка.Существует два приема промывания осадка: промываниена фильтре и промывание декантацией. Первый способ рекомендуется для очистки объемистых аморфных осадков, второй—для кристаллических. И в том и в другом случае очистка от примесей более эффективна, если разделить промывнуюжидкость на несколько небольших порций, которые добавляют последовательно после практически полного стеканиякаждой предыдущей порции с осадка на фильтре (при первом способе промывания) или сливания жидкости с осадка(при втором способе). Концентрация примесей с п , остающихся в осадке после n-ого промывания, выражается формулойVo+Vгде со — концентрация примесей в исходном растворе; V —объем одной порции промывной жидкости; VQ ~~ объем жидкости, удерживаемой осадком.
Зная со, можно вычислить массу примесей в осадкеили™>n = cn Vo (моль)mn — cn Vo (мол. масса примеси, г)Теоретически рассчитанное количество примеси несколькоменьше действительно остающегося в осадке, так как примесиудерживаются осадком и вследствие окклюзии.Использовать большой объем промывной жидкости нельзя, поскольку потери за счет растворимости могут превысить погрешность взвешивания. Можно рассчитать потерипри промывании за счет растворимости осадка, исходя из произведения растворимости и состава промывной жидкости.114Глава б. Гравиметрические методы анализаПРИМЕР 9.
Сравните количество примесей, оставшихся восадке, при промывании сульфата бария 100 мл воды порциями по 10 мл и по 20 мл, если объем удерживаемой водыравен 1 мл, а концентрация примесей в исходном растворесоставляет 1 • 10~2 М.Решение. Находим концентрацию примесей, оставшихся восадке после десятикратного промыванияи пятикратного промывания осадкаПромывание десятью порциями, меньшими по объему, эффективнее, чем промывание пятью порциями большегообъема.ПРИМЕР 10.
Сколько граммов кальция будет потеряно припромывании моногидрата оксалата кальция 0.2 л воды итаким же объемом 0.1%-ного раствора оксалата аммония?Решение. Осадок частично растворяется в промывной жидкости, поэтому задача сводится к расчету растворимостиосадка в воде и в присутствии одноименного иона. Пренебрегаем влиянием ионной силы и протеканием конкурирующих химических реакций (см. пример 14). Если осадокпромывают водой, то5= ^ ° ( с а с 2 о 4 . н 2 о ) = ^ 2 - 9 9 • Ю- 9 = 5-46 • Ю- 5 МЕсли промывают раствором оксалата аммония, то7=[С О|~]7 • Ю-32С учетом объемапромывной жидкости потери из-за растворимости при промывании водой составляютms = 5.46 • 10~5 • 2 • К Г 1 • 40.08 = 4 • 10~4г115Расчет объема промывной жидкостипри промывании раствором оксалата аммония716m s - 4.2 • 1(Г • 2 • К Г • 40.08 - 3 • 10~ r11.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
