Основы-аналитической-химии-Скуг-Уэст-т1 (1108740), страница 37
Текст из файла (страница 37)
Поскольку из каждой молекулы анализируемого вещества образуются три молекулы аммиака, его можно рассмат- Глава 7 ривать ответственным за потребление трех ионов водорода. Следовательно, эквивалентная масса равна одной трети молекулярной массы СьНтХз. Рассуждая аналогично, видим, что каждый атом азота превращается в одну молекулу аммиака, реагирующую с одним ионом водорода; таким образом, эквивалентная масса азота равна его атомной массе. Единицы концентраций, применяемые дпя расчетов в титриметрии Некоторые способы выражения концентраций растворов обсуждены в гл. 2; к ним относятся молярная концентрация и различного рода процентные концентрации.
Теперь необходимо ввести два дополнительных понятия — титр и нормальность, обычно применяемые для выражения концентрации растворов в титриметрическом анализе. Титр, Титр раствора — это масса вещества, химически эквивалентная одному миллилитру этого раствора, Так, в каждом милли- литре раствора нитрата серебра, имеющего титр по хлориду 1,00 мг, должно содержаться столько нитрата серебра, чтобы полностью прореагировать с указанной массой хлорид-иона.
Титр можно выразить также в миллиграммах или граммах хлорида калия, хлорида бария, иодида натрия или любого другого соединения, реагирующего с нитратом серебра. Титром удобно выражать концентрацию реагента, применяемого для серийных анализов большого числа проб. Нормальность. Нормальность (н.) раствора определяется числом миллиэквивалентов растворенного вещества, содержащихся в одном миллилитре раствора, или числом эквивалентов в одном литре раствора. Таким образом, 0,20 н. раствор нитрата серебра содержит 0,20 миллиэквивалента (мэкв) этого вещества в каждом миллилитре раствора, или 0,20 эквивалента (экв) в литре раствора.
Некоторые важные соотношения между массой и объемом Экспериментальные данные в титриметрическом анализе обычно выражают в миллилитрах, граммах и нормальностях. Суть расчетов в титрнметрии состоит в переведении этих данных в милли- эквиваленты с последующим переходом к метрической системе единиц. Для таких пересчетов применяются два соотношения, основанные на данных ранее определениях. Первое соотношение 183 Введение в гигрлмепзичесиие методы аиелиза относится к переводу массы из граммов в миллиэквиваленты.
Для этого массу вещества делят на его миллиэквивалентную массу: масса А, г число мэка А = мэка. масса А, г/мэка Пример. Рассчитайте число миллизквивалентов хлордана С1зН,С!з (мол масса 410), содержащееся в 0,500 г чистого инсектицида, полагая, что весь присутствующий хлор в конечном счете оттитрован Адэ: масса СгзНвС!з (г) число мэка Сто аС)з мэка. масса С НзС!в (г)мэка) Поскольку каждая молекула хлордана содержит восемь С!, реагирующих с восемью ионами Ад+, можно записать, что 0,500 г СтзНвС1з число мэка СгзНвС!з = 0 410 г(5 мэ — — 9,76, Второе соотношение позволяет вычислить число миллиэквивалентов растворенного вещества, содержащееся в данном объеме (г при условии, что нормальность раствора известна.
Так как по определению нормальность равна числу миллиэквивалентов в одном миллилитре, то из этого следует, что число мэка А !гл (мл) и.л (мэка/мл)с Пример, Количество миллизквпвалентов, участвующих в титровании, иа которое затрачено 27,3 мл 0,200 н. раствора КМпОе равно число мэка КМпО = 27,3 мл.0,200 мэка(мл = 5,46. Рассмотрим еще несколько примеров, иллюстрирующих применение этого соотношения. Пример. Какова масса первичного стандарта КзСгзОг (мол. масса 294,2), необходимая для приготовления точно 2 л О,!200 н. раствора? При титровании бихроматом протекает полуреакция СгзОзт-+ 14Н+ + бе ~~ 2Сгз+ )- 7НэО.
Сначала нужно рассчитать необходимое число миллиэквивалентов КзСгзОг-. число мэке КзСгзО, = число мл К,Сг,О,.и,К,Сг,О, = = 2000 мл.0,1200 мэка(мл = 240,0. Чтобы перенести массу из миллиэквивалеитов в граммы, умножим чнсло миллиэквивалентов иа миллизквивалентную массу вещества: 294,2 г7моль 1 масса К Сг О = 240,0 мзк 6 зкв/моль Юоо мэка! в '766 = '77 г. Пример.
До какого объема следует разбавить 150 мл 1,24 и. раствора НС1, чтобы получить 0,100 н. раствор этой кислоты? Количество миллиэквивалентов НС1 в обоих растворах должно быть одинаково. Поэтому число мэка НС! в разб, растворе число мэка НС! в исхедиом растворе, Глава 7 число мл разб, раствора О, 100 мэка/мл = 150 мл.!,24 мэквумл, !50 1,24 число мл разб, раствора = 1 !011 1860 1 86 10зь таким образом, в данном случае для получения 0,100 н.
раствора НС! необ«одимо 150 мл 1,24 н. раствора НС! разбавить до 1,86 1Оа мл. 'Фундаментальное соотношение между количествами реагирую- и(их веществ, По определению одна эквивалентная масса кислоты производит в данной реакции один грамм-ион водорода.
Одна эквивалентная масса основания соответственно потребляет один грамм-ион водорода. Отсюда следует, что в кислотно-основном титровании в точке эквивалентности количество эквивалентов 1(миллиэквивалентов) кислоты всегда численно равно количеству эквивалентов (миллиэквивалентов) основания. Аналогично в точке эквивалентности окислительно-восстановительного титрования ко.личества миллиэквивалеитов окислителя и восстановителя равны.
Это соотношение справедливо и для осадительного и комплексометрического титрования. Обобщая, можно заключить, что в любом титрованаи в точке эквивалентности количество миллиэквиваленгов стандарта точно равно количеству миллиэквивалентов реагируюи!его с ним вещества. Почти все вычисления в титриметрии ззсноваиы на этом соотношении.
'Расчет концентрации стандартных растворов Нормальность стандартного раствора вычисляют либо по данным титрования при стандартизации, либо по данным, полученным в процессе его приготовления. Пример. Раствор Ва(ОН), стандартизировали по О,!280 н. раствору НС1. Для титрования 46,25 мл раствора кислоты потребовалось 31,76 мл раствора основания. Рассчитайте нормальаость раствора Ва(ОН),. Полагаем, что конечная точка титровання соответствует точке эквивалент- ности; число мэка Ва(ОН)э = число мэка НС!, 31,76 мл.и, Ва(ОП), = число мл НС! и, НС1, 31,76 мл н, Ва(ОН), .= 46,25 мл 0,1280 мэка(мл, 46,25 0,1280 н. Ва(ОН) = ' — — ' = О, 1864 мэка(мл. 31,76 Пример. Рассчитайте нормальность раствора иода, если на титрование 0,2040 г АззОз степенн чистоты первичного стандарта (мол, масса 197,8) потребовалось 37,34 мл этого раствора.
При титрованни протекает реакпня 1а+ НэЛзОа+ НэΠ— а- 2! + НадзО,"+ 2Н+. В точке эквивалентности число мэка 1з.= число мэка АзаОз. Введение а тмтриметряческие методы анализа Число миллиэквивалентов !з можно определить, зная объем раствора и его.
нормальность; число миллиэквивалентов АззОз можно рассчитать по массе навески, взятой для титрования. Поэтому запвшем масса АззОз числ л 13 ° и. !з мэкз масса Аз () В реакции с иодом мышьяк теряет два электрона, переходя из состояния окисления +3 в +5, Таким образом, на каждую молекулу Аз,О, приходится потерю 4 электронов, т. е. эквивалентная масса АззО, равна одной четвертой его молекулярной массы. Поэтому 0,2040 г 37,34 мл н 1з —— 0 1973 г)4 мэка ' 0,2040 и, 1з — — 37 34 0 04945 0,1!05. Пример.
Стандартный раствор АиХОз (мол. масса 169,9) приготовлен растворением точно 24,15 г чистого препарата и разбазлением точно до 2,000 л водой. Какова нормальность этога раствора? Поскольку нормальность равна числу миллиэквивалентов растворенного нещества в миллилитре раствора, можно написать, что 24,15 г число мэкв АйХОз = 0 !699 г7мэкв ' Таким образом, число мэка 24,15/О,!699 мл 2000 — 0,07107. Расчет результатов по данным титрования Пример.
Органическое вещество, содержащееся в 3,77 г ртутной мази, разрушили НМОз. После разбавления Нйзь оттитравали, израсходовав точно 21,3 мж 0,114 н. раствора ХнзЯО(ч. Рассчитайте процентное содержание Ня (мол. масса 201) и НК(ХОз)г (мол. масса 325) в образце. Титрование основано на образовании устойчивого нейтрального комплекса. Нк(ЗСХ),: Нйз+ (- 25СХ вЂ” э Нй(ЗСК)з.
В точке эквивалентности число мэкв Нйз+ = число мэкв )чнзЗСХ = 21,3 мл 0,114 мэка(мл. Поскольку мы имеем дело с реакцией камплексообразованпя, миллиэквивалентная масса реагирующего катиона Нп(П) равна половине его миллиатомной массы, поэтому мэкв 0,201 г масса Ни = 21,3 мл.0,114— мл 2 мэкв И 21,3 0,114 0,201/2 'днй - ' 3 77 100 6,47. Глава' 7' Аналогичным образом рассчитываем процентное содержание Нд(ХО»)х.' число мэка Нй(НОа/з = число мэка НН»ЗСХ И 21,3 0,114 0,325/2 с%э Н8(НОэ)з = Пример. Навеску из 0,804 г железной руды растворили в кислоте. Затеи железо восстановили до состояния окисления +2 и оттитровали 0,112 н. раствором КМпО», израсходовав 47,2 мл. Рассчитайте процентное содержание РезО» (мол.
масса 160) в руде. В процессе титровання Ее'+ окисляется в Ре»э» брет++ МцО, + 8Н+ — ь бреа++Мпа++ 4Н О. В тачке эквивалентности число мэкв Ре число мэка КМпО» = 47,2 мл.0,112 мэка/мл. Так как в той реакции Резэ теряет один электрон, его миллиэкнивалентная масса равна его миллиатомной массе и мзкв 55,8 г число г Ре = 47,2 мл 0,112 мл 1600 поэтому 47,2 0,112 55,8/1000 %эре = 0 804 100 = 36,7.
Аналогичным образом можно рассчитать процентное содержание Ре»Оз! таи, в точке эквивалентности число мэка Ре,Оа — †чис мэка КМпО», и в силу тех же причин 47,2 0,112 160/2000 %реаоа = 0,804 100 = 52,6. Пример. Навеску вз 0475 г образца, содержащего (ХН»]аБОл растворили в воде и подщелочили КОН. Выделившийся 1(Н» отогнали точно в 50,0 мл 0,100 н. раствора НС1. Иабыток НС1 оттитровали О,!21 н. раствором (4аОН, из.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
