Н.Ф. Клещёв и др. - Задачник по аналитической химии (1110107), страница 20
Текст из файла (страница 20)
Какая масса меди выделится на катоде при электролизе раствора медного купороса, если пропускать ток силой 0,2 А в течение 1 ч 15 мин? Выход по току составляет 90%. 6. Сколько времени потребуется для полного выделения никеля иэ 50 смз 20 гпого раствора №БОв ° 7 НхО (р = 1,01) при силе тока 0,3 А, если выход по току 90%? 7. Сколько времени потребуется для электролиза 20 смз раствора С6БОв с С(1/2 СЙБОв) = 0,2 моль/дмз при силе тона 0,1 А для полного выделения кадмия, если выход по току составляет 93%? 8. Какой силы ток надо пропустить через раствор В((НОз)з С(1/3 В1(ХОз)з) = 0,1 моль/дмз, чтобы в течение 30 мин полностью выделить металл иэ 30 смз раствора, если выход по току равен 100%? 9. Прн электролизе раствора №БОв в течение 1 ч током в 268 мА одновременно с никелем выделился водород в количестве 11,2 смз (при стандартных условиях).
Вычислить выход по току для никеля. 10. При электролизе раствора ЕпБО» на катоде осадилось за 768 с 0,1200 г цинка. Какую силу тока необходимо было поддерживать при электролизе, если выход по току составил 90%? 11. Из анализируемого раствора, содержащего ионы трехвалентного металла, в результате электролиза при силе тока 1 А эа 35 мин выделилось на катоде 0,3774 г металла.
Что зто за металл? 12. Рассчитать, какая масса трехвалентного металла с электро- химическим эквивалентом 0,5430 выделится при электролизе в течение 1 мин 25 с, если сила тока равна 1,8 А. Что это эа металл? 13. Рассчитать злектрохимический эквивалент трехвалентного металла, если в результате электролиза раствора его соли при силе тока 3 А в течение 35 мин выделяется 0,5815 г металла. Какой зто металл? 14. Вычислить электродный потенциал медного электрода, опущенного в раствор с концентрацией Сиз+ 0,1 моль/дмз.
15. При какой концентрации Сиз+ в растворе СпБОв электродный потенциал меди будет равен нулю? 8.2. Кулонометрический анализ Кулонометрическнй анализ основан на измерении количества электричества, затраченного на количественное проведение данного электрохнмического процесса в данной пробе, т.е. при условии, что выход по току равен 100%. Это количество электричества определяется при помощи включенного в цепь последовательно с измеряемой ячейкой интегратора ток — время, либо кулонометра-злектролиэера, в котором осуществляется электрохнмнческий процесс со стопроцентным выходом по току, сопровождающийся выделением вещества, количество которого можно легко и точно установить. В соответствии с законом Фарадея тп(Х)/М(Х) = тп(К)/М(К), где пт(Х), тп(К) — массы определяемого вещества Х и вещества, выделяемого в кулонометре, соответственно, г; М(Х), М(К) — молярные массы эквивалентов вещества Х и вещества, выделяемого в кулонометре, г/моль.
Отсюда М(Х) тп(Х) = тп(К) —. М(К) Расчет можно также проводить по уравнению, описывающему закон Фарадея М(Х) тп(Х) = — т'1, пЕ если при проведении анализа измеряют силу тока (т', А) и время (1, с), затраченные на проведение электрохимического процесса. 8.81. Решение типовых задам Пример 8.4. При кулонометрическом титрованни 20 смз дихртг мата калия электрогенерируемым Ре на восстановление СгхО?' 11 понадобилось 25 мнн при силе тока 200 мА. Определить нормальную концентрацию раствора. Р е ш е н н е. В ячейке протекает процесс: СттОт + бе + 14Н+ — т 2Стз+ + 7НтО.
Из уравнения Фарадея следует: тп(КгСггОт) п(1/6 КтСттОт) = М(1/6 КгСгтОт) М(КгСг т От) тб и ' 96500 ' М(1/6 КгСггОт) Поскольку М(КтСттОт) = М(1/6 КтСттОт), то п(1/6 КтСттОт) = Н/96500. и тот Следовательно, 0 2 25 60 С(1/6 КзСгзО!) = = 0,16 моль/дмз, 96500 0,02 так как С= и/К Пример 8.5. Кулонометрическое титрование Се"+ в 0,1 М растворе Гез+ электрогенерируемыми ионами Газ+ при силе тока 24,0 мА закончилось за 100 с. Какова масса Сеь+ в растворе? Р е ш е н и е.
При определении протекает реакция; Сеь'+ с — ~ Сез'. М(Се) = 140 г/моль; и = 1. В соответствии с вышеприведенным математическим выражением закона Фарадея 24,0 100 140 1 1000 т(Се4+) — 3,48 мг 1000 96500 или М(Се) 140 . 24 . 1О-з . 100 гл(Сеь+) = Н вЂ” — 0,00348 г. 96500 96500 19. Дихромат калия (0,74 мг), содержащийся в объеме 20 смз, оттитровали злектролитически генерируемыми ионами железа(11) при силе тока 0,2 А в течение 15 мин. Определить нормальность раствора дихромата калия.
20. Для определения уксусной кислоты в ацетонитриле использовали меюд кулонометрического титрования с помощью ионов ОН, образующихся при электролизе воды в катодном пространстве. Какова молярная концентрация СНзСООН, если сила тока 25,0 мА, время электролиза 85 с, объем исследуемого раствора 60,0 смз? 21.
Кулонометрическое титрование Сеь' электрогенерируемыми ионами Гез+ при силе тока 25,2 мА закончилось за 200 с. Какова масса Сеь в растворе? 22. Для определения иодид-ионов использовали кулонометрический метод, титруя иодид ионами МпОл, электрогенерируемыми в анодном пространстве в сернокислой среде, Вычислить массу иодид-ионов в растворе, если титрование продолжалось 225 с; сила тока 14 мА.
23. Навеску алюминия 1,2245 г растворили и содержшциеся в виде примеси ионы Рез' кулонометрически отгитровали электровосстанавливаемыми ионами Япз' при постоянной силе тока 4,0 мА в течение 80 с. Определить массовую долю 4%) железа в алюминии. 8.8.8. Контрольные вопросы 1. В чем сущность метода кулонометрии при контролируемом потенциале? 2. Каковы особенности кулономегрии при контролируемой силе тока? 3. Привести пример кулонометрического титрования электрогенерированными окислителями.
4. Привести пример кулонометрического титрования электрогенерируемыми восстановителями. 5. Указать достоинства и недостатки кулонометрических методов и анализа. 8.8.8. Задачи для сажостоятельнозо решения 16. При кулонометрическом анализе 1,5 г сплава с целью определения в нем кобальта в серебряном кулонометре выделилось 0,0755 г серебра.
Определить массовую долю кобальта в сплаве. 17. При кулонометрическом анализе раствора, содержащего кадмий и цинк, за время электролиза выделилось 0,4050 г осадка металлов. За то же время в серебряном кулонометре выделилось 0,2750 г серебра. Определить содержание кадмия и цинка в растворе. 1Н Н1 18. Титрование раствора, содержащего уран(1Ч) (П вЂ” л П ), провели кулонометрическим методом с помощью ионов церия(1Ч), которые электрогенерировали в сернокислом растворе при постоянной силе'тока 5,0 мА. Время электролиза составило 120 с.
Определить массу урана (в мг) в растворе. 101 8.3. Потопциометричоский анализ Потенциометрия — метод определения концентраций веществ, основанный на измерении ЭДС обратимых гальванических элементов. На практике используют два аналитических метода: прямузо потенциомегрию для определения активности частиц, которую можно рассчитать с помощью уравнения Нернста по ЭДС гальванического элемента, и потенциометрическое титрование, в котором изменение активностей химических веществ в процессе титрования приводит к изменению ЭДС гальванического элемента. Аппаратура для проведения потенциометрических титрований и для прямой потенциометрии одна и та же. В схему потенциометрических измерений входят индикаторный электрод и электрод сравнения, обладающий устойчивым постоянным потенциалом, а также потенциализмеряющий прибор.
Индикаторные электроды приобретают потенциал раствора, в который они помещены. Различают два вида индикаторных электродов: 1) электроды индифферентные (не разрушаемые в ходе электролиза); 2) электроды изменяющиеся (окисляющиеся или восстанавливающиеся во время измерений). Роль индифферентных электродов (нх иногда называют электродами третьего рода) заключается в том, чтобы отдавать или присоединять электроны, т.е. быть проводниками электричества. Такие электроды могут быть изготовлены из золота, полированной платины, графита и других материалов.
Примерзни изменяющихся электродов (иногда их называют электродами первого рода) могут быть пластины из меди, цинка и других металлов, а также хингидропный и водородный индикаторные электроды. Индикаторными 103 элект1юдами могут быть, кроме того, ионселективные мембранные электроды для определения многочисленных катионов: Ы , НЬ', Сэ', 'П', 1чН+„Ха+, К+, А8' и др. В качестве электродов сравнения (стандартные электроды), потенциал которых остается постоянным на протяжении измерения, чаще всего используется, например, нормальный и децинормальный каломельные электроды с потенциалами +0,282 и +0,334 В соответственно, а также насыщенный хлорсеребряный электрод с потенциалом +0,201 В.
В идеальном случае прямое потенциометрическое измерение ЭДС гальванического элемента может быть связано через уравнение Нернста с активностью определяемой частицы, либо концентрацией, если известны соответствующие коэффициенты активности: Е Т [Окисл.] Е = Ео+ — 1п вР [Восст.] где Ео — стандартный потенциал электрода, В; Š— газовая постоянная; Т вЂ” абсолютная температура; à — число Фарадея; а — число теряемых или получаемых электронов; [Окисл.], [Восст.] — равновесные концентрации окисленной, восстановленной форм соотвег.- ственно, моль/дмз. Если подставить численные значения констант и перейти от натуральных логарифмов к десятичным, то для температуры 25'С получим: 0,059 [Окисл.] Е = Е'+ — !8 а [Восст.] 8.8.1.
Реиеекие типооых задач Пример 8.6. Вычислить потенциал медного электрода, поме- щенного в раствор нитрата меди, относительно насыщенного хлор- серебряного электрода, если в 150 смз раствора содержится 24,2 г Сп(ХОз)г ° ЗНгО. Р е ш е н и е.
Стандартный потенциал пары Спг+/Сп равен 0,345 В. Потенциал насыщенного хлорсеребряного электрода Е равен 0,201 В. Медный электрод, опущенный в раствор соли меди, является электродом первого рода, его потенциал зависит от при- оды потенциалопределяющей пары и концентрации катиона Спг' окисленной формы): 0,058 Š— Ео, + 18 [Спг+] Сиз+)Со Концентрацию иона Сиг' определяют из соотношения С = в/'г' = яе/[МУ), где яг — масса соли, г; М вЂ” малярная масса соли, г/моль; объем, в котором растворена навеска, дмз. М[Сп(ХОз)г ° ЗНгО] = 241,6 г/моль; У = 0,150 дмз.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
