Г. Кристиан - Аналитическая химия, том 1 (1108737), страница 50
Текст из файла (страница 50)
0,25 моль/л = 0,50 моль зкв./л н-,зо, СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕГЫ вЂ” ОСНОВНОЙ РАБОЧИЙ ИНСТРУМЕНТ АНАПИТИКА 266 Эквивалентная концентрация (нормальность) раствора ХаОН равна его моляр- ной концентрации, поскольку одна частица ХаОН взаимодействует с одной «ре- агирующей единицейьч с н о„= 0,25 моль экв./л с н зо (мысль экв./мл) Рн зо (мл) = си»иэпп (ммоль экв./мл) ' 1 щон (мл) 0,50 ммоль экв./мл )'н зо (мл) = 0,25 ммоль экв./мл 10 мл 1 4 Н1зо,= 1 "" Расчет разбавления, необходимого для приготовления раствора заданной эквивалентной концентрации из более концентрированного, выполняется точно так же, как н для молярных концентраций (см. уравнение (5.29) и пример 5.22).
В табл. 5.4 приведены основные соотношения между величинами, связанными с числом молей вещества и числом молей эквивалентов вещества. «Реагирующие единицы» (протоны и электроны) в расчетах эквивалентных концентраций 1. Кислотно-основные реакции. Как было отмечено ранее, для кислот и оснований «реагирующей единицей» является протон Н+. Если вещество реагирует как кислота, необходимо определить число реакционноспособных протонов, содержащихся в одной молекуле вещества. Если вещество реагирует как основание, следует найти число протонов, взаимодействующих с одной его молекулой. В обоих случаях (5.40) Таблица 5.4 Сопоставление величин, основанных на числе молей вещества и числе молей аквивалентов вещества л (моль) .
т (моль экв./моль) = л,„, (моль) л (ммоль) в (ммоль экв./ммоль) = л, (ммоль) с (моль/л, Х) т (моль экв./моль) = = с,„, (моль экв./л, ТЧ) с (ммоль/мл, Х) т (ммоль экв./ммоль) = = с,„, (ммоль экв./мл, Х) М(г/моль): е (моль экв./моль) = = М, (г/моль экв.) М(мг/ммоль); и (ммоль экв./ммоль) = = М, (мг/ммоль экв.) Б.б.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НОРМАЛЬНОСТЕЙ вЂ” ДРУГОЙ СПОСОБ ВЫЧИСЛЕНИЙ В ТИТРИМЕТРИИ 257 Число протонов зависит от конкретной реакции, в которой участвует вещество. Так, Н В04 диссоциирует нацело по обеим ступеням, поэтому на один моль Нзб04 приходится два моля эквивалентов креи ирующих частиц». В ходе титрования оба протона вступают у реакцию одновременно, поэтому для Нзо04 существует единственная конечная точка титрования, соответствующая отппровыванию двух протонов. Н РО по первой ступени диссоциирует в значительной мере, по второй — слабо, а по третьей — настолько слабо, что третий протон оттитровать невозможно. Поэтому у фосфорной кислоты можно отгитровать по ступеням один или два протона, наблюдая две отдельные конечные точки.
Конечная точка, соответствующая оттитровыванию третьего протона, не наблюдается. Если титрование проводят так, чтобы оттнтровать только первый протон, то в данной конкретной реакции на одну молекулу НзР04 приходится лишь одна «реагирующая едииицвь Число молей эквивалентов в этом случае равно числу молей НзР04. Если же опитровывают два протона (в этом случае объем титранта будет вдвое больше, что позволит уменьшить относительную систематическую погрешность результата), то число молей эквивалентов будет вдвое больше, чем число молей НзР04. Ха СОз — достаточно сильное основание, способное взаимодействовать с кислотами с образованием ХаНСО . ХаНСΠ— слабое основание, которое тем не менее можно оттитровать по одной ступени до угольной кислоты; СОз ~ Н НС03 НСОз +Н+ НзО+СОз При титровании ХазСОз мы также можем наблюдать две отдельные конечные точки, а число молей эквивалентов (и молярная масса эквивалента) ХазСОз зависит от того, какая реакция используется для титрования.
Поэтому, прежде чем приступать к каким-либо расчетам с использованием понятия «эквивалент», необходимо точно установить, какая реакция имеется в виду. Пример 5.34 Раствор карбоната натрия приготовлен растворением 0,212 г Ха СОз с последующим разбавлением до 100 мл. Рассчитайте эквивалентную концентрацию (нормальность) этого раствора, сели карбоиат натрия используется как: а) одно- ступенчатое; б) двухступенчатое основание. Решение спасо, ГмгНмнаро,'Ч 212 мг'106 0 мг!ммоль экв. е) с,„,— з ' ' 0,0200 ммоль эквймл Цмл) 100 мг ~на,со, (мгймна,со, Г2) 212 мг!0,5 106,0 мг!ммоль экв.
б) с, ' — 0,0400 ммоль эквймл Р'(мл) 100 мг СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ вЂ” ОСНОВНОЙ РАБОЧИЙ ИНСТРУМЕНТ АНАЛИТИКА 26В 2. Окислительно-восстановительные реакции. В окислительно-восстановительных реакциях «реагируюпгей единицей» является электрон. Восстанови- тель отдает электроны и, таким образом, окисляется, а окислитель принимает электроны и вследствие этого восстанавливается. Например, в реакции 5Рег'+ Мп04 + ЗН" = 5ре" + Мп" + 4Н 0 каждый ион Ре~+ (восстановитель) теряет один электрон, а каждый ион Мп04 (окислитель) приобретает пять электронов, восстанавливаясь из Мп(ЧП) до Мп(П). Расчеты с использованием числа «реагирующих единиц» выполняются точно так же, как и для кислотно-основных реакций: (5.41) В приведенном примере для железа число молей эквивалентов равно числу молей Рег+, а эквивалентная масса равна атомной массе железа.
В то же время для перманганат-иона число молей эквивалентов в пять раз болыпе числа молей Мп04, а эквивалентная масса равна одной пятой молярной массы Мп04. Но, как и для кислотно-основных реакций, один моль эквивалентов восстановителя всегда взаимодействует с одним молем эквивалентов окислителя. Пример 5.35 Иод (1 ) является окислнтелем, который при взаимодействии с восстановителями восстанавливается до иодцл-ионов (1-). Какую навеску (г) иода следует взять для приготовления 100 мл 0,100 Х раствора 1? Решение В ходе реакции каждая молекула 1 приобретает два электрона: 1г+ 2е -+21 Поэтому эквивалентная масса 1г составляет половину его молярной массы: М, (г/моль) М, ! 2 (моль экв./моль) лг! (мг) лг! (мг) с,„, (ммоль экв?мл, Х) Т'(мл) = лмк (ммоль экв.) = 5.6.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НОРМАЛЬНОСТЕЙ вЂ” ДРУГОЙ СПОСОБ ВЫЧИСЛЕНИЙ В ТИТРИМЕТРИИ л1, (мг) 0,100 ммоль экв./мл 100 мл = 254/2 мг/ммоль экв. и, = 0,100 ммоль экв./мл 100 мл (254/2 мг/ммоль экв.) = 1270 мг Таким образом, следует взять навеску массой 1,27 г. Пример 5.36 Рассчитайте эквивалентную концентрацию (нормальность) раствора НзСзО4 0,25 г/л в зависимости от того, чем это соединение является: кислотой или восстановителем. Решение При расчете эквивалентной концентрации раствора необходимо учитывать, является НзСз04 кислотой или восстановителем. Эквивалентная масса НзСзОе выступающей в роли кислоты, равна половине ее молярной массы. Отсюда 250 мгЯ90,04/2 мг/ммоль экв.) сжв ' = 0,00555 ммоль экв./мл 1000 мл В ходе окисления каждый оксалат-ион отдает два электрона, превращаясь в СО (каждый атом углерода переходит из степени окисления +3 в +4).
Поэтому и здесь эквивалентная масса равна половине молярной, а эквивалентная концентрация НзСз04 как восстановителя такая же, как кислоты. Формулы для расчетов с использованием нормальностей Приведем формулы, наиболее часто употребляемые в тнтриметрических расчетах при использовании понятия эквивалентной концентрации (нормальности). (5.42) (5.43) СТЕКИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ вЂ” ОСНОВНОЙ РАБОЧИЙ ИНСТРУМЕНТ АНАЛИТИКА 260 Для расчетов результатов титрования вещества А раствором титранта Т обычно используют одну из двух следующих формул (помните о единицах измерения!): (5.44) г (мысль зкврмл, )Ч) Кт (мл) М л (мг!мысль зкв.) = шх (мг) с т (ммоль эквУмл, Х) Рт (мл) М,» (мг!ммоль зкв.)! гл а (мг) 100'Ь = гол (%) (5.45) 5.7.
Титр — способ быстрого выполнения серийных вычислений Для серийных (рутинных) вычислений в титриметрии часто бывает удобным рассчитать титр раствора титранта. Титр — это масса аналита (выражаемая обычно в миллиграммах), химически эквивалентная 1 мл раствора титранта. Например, если указано, что титр раствора дихромата калия равен 1,267 мг Ре, это означает, что один миллилитр такого раствора взаимодействует с 1,267 мг железа.
Массу оттитрованного железа находят умножением израсходованного объема титранта на его титр. Нри желании титр может быть выражен в виде массы любой формы аналита, например, РеО или РезОз. Пример 5.37 Концентрация стандартного раствора дихромата калия составляет 5,442 г!л. Чему равен его титр, выраженный в виде массы Рез04 (мг)? Решение Железо титруется в виде Ре~+, а один ион СгтОТ взаимодействует с шестью ионами Ре~~, что соответствует содержанию железа в 2Ре 04.. бре'"+ Сг 0~ ~+ 14Н' -+ 6Рез~ ь 2Сгз+ + 7НгО Молярность раствора КтСгзОТ равна с, (М)= 5,442 г1л = 0,01850 моль/л 294, 19 г/ моль Отсюда титр равен 1 мысль КзСг207 мысль Ре 304 = 8,567 мг Рез04 ! мл КзСгтОт 261 5.8.
МАССОВЫЕ СООТНОШЕНИЯ вЂ” ОНИ НЕОБХОДИМЫ ДЛЯ РАСЧЕТОВ В ГРАВИМЕТРИИ 5.8. Массовые соотношения — они необходимы для расчетов в гравиметрии В ходе гравиметрического анализа (гл. 7) аналит превращают в малорастворимое соединение, а затем взвешивают. Из величины массы осадка, используя массовые соотношения между аналитом и осадком, можно рассчитать массу аналита.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
