В.Н. Алексеев - Количественный анализ (1054949), страница 55
Текст из файла (страница 55)
49,04 г, то 228 йз = — = 4,65 49,04 Таким образом, 20,0з/з-ный раствор серной кислоты является приблизительно 4,65 и. Молярность данного раствора равна 4,65: 2 = 2,32. При приготовлении титрованных растворов кислот, например О,! н. раствора НС! или Нх$04, исходят из соответствующих растворов концентрированных кислот. Прн этом на основании нх плотности и отвечающей ей процентной концентрации вычисляют, какой объем соответствующей кислоты нужно взять для получения заданного объема рабочего раствора.
С методикой вычислений, проводимых в подобных случаях, познакомимся на следующем числовом примере. Пример 4. Сколько миллилитров концентрированной серной кислоты платяостью 1,84 г/см', содержащей (округленно) 96еь НзБ04, нужно взять для приготовления 5 л приблизительно 0,1 н. раствора? Рею си ие. Вычислим прежде всего, сколько граммов безводной НзБОз потребуется для приготовления заданного объема 0,1 н. раствора. Так как граммвквивалент НзБО, равен М: 2 = 49 г, а в 1 л 0,1 н. раствора содержится 0,1 г-экв. то общее количество требующейся НзБ04 равно; х 0,1.49 5 25 г Вычислим далее, в каком количестве 96з/з-ной серной кислоты содержится вто количество безводной НзБОз: в !00 г 96%-иой кислоты содержится 96 г Н,БО, в у г 96%-иой 25 г НзБОз откуда 25 !ОО у= =26 г 96 Теперь от найденного весового количества 96з/з-иой серной кислоты перейдем к ее объему: 26 )г= — =14 мл 1,84 Следовательно, для того чтобы приготовить 5 л приблизительно 0,1 н.
раствора серной кислоты, нужно отмерить (маленькой мензуркой) около !4 мл коикентрированной Н,БО, плотностью 1,84 г/гм' н разбавить ее водой (вливая кислоту в воду) до объема 5 л, Э 54. Вычисления при приготовлении и разбиглении растворов 221 Рассмотрим теперь примеры вычислений при разбавленни растворов от одной нормальности до другой или от одной процентной концентрации до другой. Пример 5. До какого объема нужно разбавить 50,0 мл 2 н. раствора НС1, чтобы превратить его в 0,3 н."? Р еиз си и е.
В 6 55 было показано, что произведение объема раствора иа его нормальность представляет собой число миллиграмм-эквивалентов соответствующего вещества в этом объеме раствора. Еслн раствор разбавлять, то его объем н нормальность будут изменяться, ио общее количество миллиграммэквивзлентов растворенного вещества останется постоянным.
Отсюда следует, что при разбавления раствора, как и при титровании, оказывается справедли. вым равенство: //зуз = й/з)гз Применяя его к рассматриваемому случаю, получим: 1'0,3 =50,0 2 откуда 50,0 ° 2 = — =333 мл 0,3 Таким образом, чтобы превратить 2 и. раствор НС1 в 0,3 н., нужно 50,0 мл 2 н. раствора разбавить до 333 мл водой. Пример 6. В каком объеме ! и, раствора содержится столько же растворенного вещества, сколько в 30 мг 0,2 н, раствора? Р е ш е н не.
Так как количество вещества в обоих растворах одинаково, то произведения объемов растворов на их нормальность должны иметь одно и то же значение. Следовательно Р ° 1=30 ° 02 и Р=б мл Для пересчета данного раствора известной нормальности на эквивалентный ему объем 1 н. раствора нужна данный объем раствора умножить на его нормальность. Пример 7. В каком отношении по массе и по объему нужно смешать 54з/з-иый РаствоР азотной кислоты (плотностью 1,33 г/см') с 14з/з-ным РаствоРом ее (плотностью 1,08 г/см'), чтобы получить 20з(з-ный раствор.
Решение. Обозначим массу первого раствора через х, а массу второго раствора через у. Общая масса смеси будет равна (х+ и) г. Вычислим, сколько граммов чистой (безводной) Н)ЧОз содержится в х г 54 й-ной кислоты. В 100.г ее содержится 54 г, в 1 г — 54/!00 г, а в х г содержится 54х/100 г Н?чОз. Так же найдем, что в у г 14з)!з-ной кислоты содержится !4у/100 г ННОз н в (х+ у) г 20з/з-нога раствора (смеси) содержится (х + у) 20/100 г НХОз Но сколько было НХОз до смешения, столько же ее осталось и после смешения. Следовательно, можно составить уравнение; 54х !4у 20 (х+ у) 1ОЭ !00 !Оо или 54х + 14у = 20х + 20у Преобразовав его, получим: х 20 — !4 у 54 — 20 ' В этой и подобных ей задачах концентрации (2 н.
и 0,3 н.) условно приняты за точные величины. Ответ должен быть получен с точностью, достаточной для практических целей (1 мл или 0,1 мл), Глава р. Титримегрический (объемный) анализ Найденный результат показывает, что для получения 20>й-ного раствора Н>чОз нужно на 20 — 14 = 6 весовых частей 54>уэ-ной кислоты взять 54 — 20 = 34 весовые части 147>-иой кислоты. От полученных весовых отношений легко перейти к объемным отношениям, /!ействительно, 6 г 54>й-иой ннслаты занимают объем 6:1,ЗЗ = 4,5 мл, а 34 г 14гй-ной кислоты — объем 34:1,08 31,5 мл.
Следовательно, к каждым 4,5 мл 54>й-най !(МО> нужно прибавить 31,5 мл 14>2>.ной НМО>. Зная объемные отношения между смешиваемыми растворами, нетрудно рассчитать, сколько одного из растворов потребуется взять на заданный объем другого раствора. Так, на !00 мл 54тг-иой НМО> нужно взять 31,5 ° 100/4,5, т, е. 700 мл 14>й-ной НМОг. На практике при вычислении весовых отношений между смешиваемымн растворами пользуются очень удобным графическим приемом, показанным на приведенной ниже схеме: 54~ 6 (т. е.
20 — 14) 20 14~ 34 (т. е. 54 — 20) Как видно нз этой схемы, при ее составлении слева пишут одну под другой процентные концентрации обоих исходных растворов, а в центре в конечную концентрацию получаемой смеси. Справа, по противоположным концам диагоналей (т. е. крест на крест), помешают разности между каждой из начальных концентраций н конечной (или наоборот), причем от большего числа отнимают меньшее.
Каждая нз полученных разностей показывает весовое количество того из растворов, процентная концентрация которого написана на той же горизонтальной строке. Так, в данном случае схема показывает, что на 5 весовых частей 54ай>-ной кислоты нужно взять 34 весовые части !4ой>-ной кислоты. Тем же приемом можно пользоваться н прн расчетах для разбавления растворов водой. Соответствующая воде процентная концентрация принимается равной нулю. Сказанное иллюстрируется следующим примером.
Пример 8. Сналько воды нужно прибавить к 100 мл 72гй-ной серной кислоты (плотностью 1,63 г/см'), чтобы превратить ее в 26>й-нуюз Р е ш е н и е, Пользуясь описанным выше графическим приемом, находим весовые отношения между раствором 72'й-иой кислоты н водой: 72~ 26 26 Таним образом, нэ 26 весовых частей 72Ъ-ного раствора кислоты нужно взять 46 весовых частей воды. Теперь переходим к объемным отношениям: 26 46 Рн,зо„>)гига =! ,63: —, = '6 46 4 Я. Вычисления результатов определений а тигримегричесхом пиплизг 223 Составляем пропорцию: к 16 мл НзЗО, нужно прибавить 46 мл Н,О к 100 мл Н>ЯО, „„х мл Н,О н око>шательно: 46 ° 100 х= — 290 мл 16 Пример 9.
Сколько воды нужно прибавить к 200 мл соляной кислоты плотностью 1,!8 г/смз, чтобы получить кислоту с плотностью 1,10 г/см>7 Решение. Эта задача совершенно аналогична рассмотренной выше. Разница заключается в тон, что процентные концентрации здесь ие даны, и их гридется найти по справочнику. Кислота плотностью 1,18 г/см' содержит Збчв ПС1, а кислота плотностью 1,10 г/смг содержит 20ей НС!. Зная зто, можем написать: 36 20 20 0' 16 Следовательно, на 20 г раствора НС1 плотностью 1,18 г/см> нужно взять 16 г воды. Переходя к объемам, получим для НС! объем 20: 1,!зтг = 17 мл, а для воды — 16 мл.
Составляем пропорцию: на 17 мл НС1 нужно взять 16 мл Н>О на 200 мл НС1 „„х мл Н,О и окончательно х= — = 190 мл 200 РЗ 17 $ 55. Вычисления результатов определений в титриметрнческом анализе Рассмотрим ход вычисления результатов определений в титрнметрическом анализе при различных способах выражения концентраций рабочих растворов. Начнем с наиболее употребительного метода, основанного на применении растворов определенной нормальности.
Вычисления при выражении концентраций через нормальность. Ход вычислений различен в зависимости от того, каким методом пользуются при определении — методом пипетировання или методом отдельных навесок. Вычисления в методе пипетирования. Сколько было Ва(ОН)ь если после растворения его в мерной колбе емко.стью 250,0 мл и разбавлении раствора водой до метки на титрование 20,00 жл полученного раствора израсходовано 22,40 мл 0,09884 н. раствора НС(Р Выше было сказано, что яронзведения объемов на нормальность должны иметь одинаковое значение для обоих реагирующих Глава У. Титриметрический (объемный) анализ прн титровании растворов.
Следовательно, обозначив нормальность раствора Ва(ОН)а через !У, можно написать: 2О,ООЛс 22,40 0,09884 отиуха 22,40 ° 0,9884 20,00 Вели бы раствор Ва(ОН)з являлся рабочим титрованным раствором, т. е. был бы нужен лишь для титрования каких-либо других растворов, то полученный результат вполне характеризовал бы концентрацию этого раствора и никаких других вычислений можно было бы не делать. Но в данном случае нужно узнать количество Ва(ОН)т в 250,0 мл исследуемого раствора.
Для этого можно по найденной нормальности Ва(ОН), вычислить титр его и умножить последний на 250. Так как грамм-эквивалент Ва(ОН)г равен М: 2, т. е. 8568 г, то 1 л О,!108 н. раствора его содержит 0,1108 85,68 г Ва(ЬН)з. Следовател ьно, титр раствора В а (ОН) г равен: 0,1!08 85,68 Твв1он1, = 0,00949! г/мл 250,0 мл такого раствора содержат: 0 = УТ = 250,0 ° 0,009491 = 2,373 г Ва(ОН), Вычислять титр здесь не обязательно, можно сразу рассчитать количество Ва(ОН)а в 250 мл (т.
е. в 0,25 мл) раствора следующим путем: 0 = 0,1108. 85,68. 0,2500 = 2,373 г Подобные вычисления нужно делать с необходимой точностью. Так как объемы измеряют бюреткой с точностью до сотых долей мнллилитра, причем получаются числа с четырьмя значащими цифрами (например, 18,76 или 24,60 мл и т. д.), то четыре значащие цифры должны содержать и вычисляемые значения нормальности, титра, количества определяемого вещества и т. д. В данном примере нельзя было бы значение нормальности (0,1!08) округлить до О,!1! или значение титра (0009491) — до 0,0095, так как это понизило бы точность определения; точность отсчета по бюретке 0,0! мл отвечает количеству определяемого вещества 0,1108 0,01.0,2500 = 0,003 г. Следовательно, третье число после запятой уже недостоверно.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
