metodichka_kr_mipps1 (856211), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

СН₃СОО^- + H₂O ↔ СН₃СООН + OH^-

б) NH₄OH + HCl → NH₄Cl + H₂O

NH₄⁺ + H₂O ↔ NH₄OH + H⁺

В любой момент до точки эквивалентности необходимо учитывать также буферное кислотно-основное взаимодействие при титровании слабых кислот или оснований.

Для фиксирования конечной точки титрования добавляют индикатор, за изменением окраски которого наблюдают визуально. При кислотно-основном титровании важно выбрать правильно индиктор, так как различные индикаторы изменяют окраску при различных значениях рН. Окраска индикатора изменяется не при каком-либо определенном значении рН, а в определенном интервале, равном примерно двум единицам рН, и при выборе индикатора надо стремиться, чтобы величина рН точки эквивалентности находилась в интервале рН перехода окраски данного индикатора.

Кривая титрования представляет собой график зависимости рН от количества добавленного титранта.

По способу титрования различают методы прямого (например,

титрование кислоты щёлочью и наоборот, соотношение моль-эквивалентов при этом: n(NaOH))=n(HCl), обратного титрования(например, при определении содержания соли аммония к её раствору добавляют избыток щёлочи, а после окончания реакции избыток оттитровывают кислотой, а соотношение моль-эквивалентов прореагировавших веществ : n(NН₃⁺) = n(NaOH ) - n(HCl) и титрование заместителя(так при определении содержания соли меди иодометрически к раствору , содержащему ионы Cu²⁺ добавляют избыток раствора бихромата калия , а продукт реакции ( J₂) оттитровывают тиосульфатом натрия. Соотношение моль-эквивалентов: n(HN⁺₃) = n(J₂ ) = (Ѕ₂О₃^2-). При решении задач по определению содержания вещества в анализируемой пробе нужно уметь определить, какой из перечисленных методов в данном случае применен, записать соотношение эквивалентов прореагировавших веществ, выразить числа эквивалентов через данные в условии задачи и вычислить содержание определяемого вещества.

Контрольные задания

11. На титрование 20 см³ раствора КОН расходуется 21,50 см³ НС1 0,09325 н. Сколько граммов КОН в 1000 см³ раствора?

12. На титрование раствора, полученного растворением 3,1456 г едкого калия, расходуется 27,55 см³ раствора НС1 с Т_НС1/NaOH =

0,07862 г/ см³. Вычислить процентное содержание КОН в образце.

13. Сколько граммов Са(ОН)₂ , если на нейтрализацию его идет 15,00 см³ 0,1125 н раствора НС1?

14. Сколько граммов КОН содержится в растворе, если на нейтрализацию его расходуется 24,52 см³ 0,1985 н раствора НС1?

15. На титрование раствора тетрабората натрия Na₂B₄O₇∙10H₂O расхдуется 15,52 см³ 0,1526 н раствора НС1. Сколько граммов тетрабората натрия содержится в растворе?

16. Для анализа растворено 2,3200 г каустической соды. Полученный раствор оттитрован 1,9640 н НС1. На это расходуется 28,80 см³. Вычислить процентное содержание Na₂O в образце.

17. Рассчитайте процентное содержание тетрабората натрия Na₂B₄O₇∙10H₂O в техническом образце, если на титрование навески, равной 0,2296 г, израсходовано 10,50 см³ 0,1060 н раствора НС1.

18. Азотная кислота неизвестной концентрации разбавлена водой в мерной колбе на 250 см³. На титрование 25 см³ полученного раствора израсходовано 25,50 см³ раствора NaOH c T_NaOH/HNOз = 0,0630 г/ см³ . Вычислить содержание НNO₃ .

19. Сколько граммов Н₃РО₄ содержится в растворе, если при титровании его с метиловым оранжевым израсходовано 25,50 см³ 0,2000н раствора NaOH?

20. Сколько процентов НNO₃ содержит концентрированная азотная кислота, если после растворения 9,7770 г ее в мерной колбе вместимостью 1000 см³ на титрование 25,00 0,1400 н раствора NaOH израсходовано 25,45 см³ полученного раствора NaOH?

21. Навеска мрамора массой 0,6668 г растворена в 30,00 см³ НС1 с Т = 0,02971 г/ см³ . На титрование избытка НС1 израсходовано 15,20 см³ 0,8178 н NaOH. Вычислить процентное содержание некарбонатных примесей в образце.

22. Для определения содержания оксида цинка 2,00 г цинковых белил растворено в 100 см³ Н₂SO₄ 0,491 н. На титрование избытка кислоты расходуется 29,90 см³ 0,1280 н раствора NaOH. Вычислить процентное содержание ZnO в образце.

23. Сколько граммов металлического магния содержится в образце, если после растворения его 50 см³ 0,05532 н раствора НС1 на титрование избытка израсходовано 15 см³ 0,02115 н раствора NaOH?

24. Азот, содержащийся в 0,8965 г удобрения, превращен в аммиак, который отогнан в 100 см³ раствора Н₂SO₄ с Т = 0,009165 г/ см³. На титрование избытка кислоты израсходовано 30,25 см³ раствора NaOH 0,2400 н. Вычислить процентное содержание азота в образце.

25. Навеска кальцита массой 0,8679 г растворена в 25,00 см³ 0,7973 н НС1, избыток которой потребовал на титрование 10,80 см³ 0,5598 н NaOH. Вычислить процентное содержание СаСО₃ в образце.

26. К 25,00 см³ раствора КОН неизвестной конценртации прибавлено 50,00 см³ раствора Н₂SO₄ 0,0950 н. На титрование избытка кислоты израсходовано 28,90 см³ 0,08570 н раствора NaOH. Каково содержание КОН в образце?

27. Навеску известняка, равную 0,7500 г, обработали 100 см³ 0,1н раствором НС1, избыток кислоты оттитровали 20 см³ раствора NaOH с Т = 0,004216 г/ см³ . Вычислить процентное содержание оксида кальция в образце.

28. Сколько граммов СаСО₃ содержал образец, если после обработки навески его 50,00 см³ 0,2000 н НС1 израсходовано 10,00 см³ NaOH. На титрование 25,00 см³ НС1 расходуется 24,00 см³ раствора NaOH.

29. Для определения Mg²⁺ осажден в виде MgNH₄PO₄. Полученный осадок после отделения от раствора растворен в 50,00 см³ НС1. Избыток кислоты оттитрован 15,60 см³ 0,1010 н раствором NaOH. Сколько содержится Mg²⁺ , если на титрование 25,00 см³ НС1 израсходовано 22,50 см³ NaOH.

30. 1,6160 г технического (NH₄)₂SO₄ для определения в нем NH₃ растворена в мерной колбе вместимостью 250 см³ . При кипячении 25,00 см³ полученного раствора с концентрированным раствором NaOH выделившийся аммиак поглощен титрованным раствором Н₂SO₄. Избыток серной кислоты оттитрован раствором NaOH. Вычислить процентное содержание аммиака в (NH₄)₂SO₄ , если для поглощения NH₃ было взято 40,00 см³ 0,1020 н раствора Н₂SO₄ , а на титрование избытка израсходовано 17,00 см³ 0,0960 н раствора NaOH.

5.3 Реакции окисления-восстановления в титриметрии (редоксиметрия)

Реакции с изменением степеней окисления реагирующих веществ называют окислительно-воссатановительными (ОВ-редоксреакции). При окислении вещества степень окисления элементов возрастает, при восстановлении – понижается. Так, в реакции Fe³⁺ + Sn²⁺ → Fe²⁺ + Sn⁴⁺ окислителем являются ионы железа (Ш) (переход железа из более высокой в более низкую степень окисления сопровождается присоединением одного электрона), а восстановителем – ионы олова (11) (последние отдают электроны и степень окисления возрастает).

Каждую ОВ реакцию можно представить как разность двух полуреакций, одна из которых отражает превращение окислителя (Fe³⁺ + e =Fe²⁺),а другая – восстановителя(Sn⁴⁺ + 2е = Sn²⁺ ). В полуреакции вещество в более высокой степени окисления (Fe³⁺ ; Sn⁴⁺ ) называют окисленной формой, а вещество в более низкой степени окисления

(Fe²⁺ ; Sn²⁺ ) – восстановленной формой. При протекании реакций в гальваническом элементе (электрохимической ячейке с самопроизвольно протекающей реакцией) переход электронов осуществляется по проводнику, соединяющему электроды или полуэлементы, каждый из которых представляет собой системы из окисленной и восстановленной форм данных веществ – Fe³⁺/Fe²⁺;Sn⁴⁺/ Sn²⁺ - cопряженной пары. Полуреакции окисления и восстановления неосуществимы одна без другой: если есть донор электронов, должен быть акцептор. Атомы в высшей степени окисления являются только окислителямия, а в низшей – только восстановителями; атомы в промежуточной степени окисления могут быть окислителями или восстановителями.

Количественной характеристикой способности системы к окислению или восстановлению служат окислительно- восстановительные потенциалы, опрделяющие электродвижущую силу гальванического элемента ЭДС Е_Fe^з+ _/Fe²⁺ - E_Sn⁴⁺_/Sn²⁺ . Удобнее измерить ЭДС относительно какой-то одной полуреакции при стандартных условиях (определенной температуре, давлении и активностях компонентов, равных единице), в качестве которой была принята полуреакция 2Н⁺ + 2е = Н₂ и электрод на ее основе – стандартный водородный электрод (СВЭ). Потенциал этой полуреакции равен нулю при любой температуре. Измерение потенциалов большого числа электродов (полуэлементов) относительно стандартного водородного электрода позволило получить сравнительные характеристки окислительно-восстановительной способности различных редокс-систем.

Окислительно- восстановительные, или редокс-реакции, широко используются для обнаружения, разделения и количественного определения химических соединений и элементов, имеющих различную степень окисления.

Так как величина окислительно-восстановительного потенциала зависит не только от силы входящих в состав окислительно-восстановительной системы окислителя и восстановителя, но и от соотношения их концентраций, то для сравнения различных редокс-пар введено понятие стандартного электродного потенциала Е⁰ – это потенциал, который данная окислительно-воссановительная система имеет в том случае, когда все компоненты, участвующие в полуреакции, имеют концентрации (точнее активность) равные 1 моль/л. Стандартные окислительно-восстановительные потенциалы приведены в справочнике [5].

Зависимость окислительно-восстановительного потенциала (Е) от концентрации окисленной (С_ок ) и восстановленной (С_вос ) форм окислительно-восстановительной пары выражается уравнением Нернста:

Е _ок/вос = Е^о _ок/вос + RT ln C_ок/C_вос ,

nF

где R – газовая постоянная, 8,313 Дж/моль∙К; T- абсолютная температура, К; n – число электронов (отдаваемых или получаемых); F – число Фарадея, 96500Кл/моль.

Если подставить числовые значения констант и от натуральных логарифмов перейти к десятичным, то для температуры 25^оС уравнение Нернста примет вид:

Е _ок/вос = Е^о _ок/вос + 0,059 lg C_ок/C_вос .

n

ПРИМЕР. Вычислить потенциал водородного электрода в 0,1 М растворе НС1.

РЕШЕНИЕ. Окислительно-восстановительный потенциал водородного электрода вычисляется по уравнению:

Е _2Н⁺_/H2 = Е^o _2Н⁺_/H2 + 0,059 lg [H⁺]² = Е^o _2Н⁺_/H2 + 0,059 lg [H⁺].

2

Так как НС1 сильная кислота, [H⁺] = С_НС1 = 0,1моль/дм³ , тогда

Е _2Н⁺_/H2 = 0 + 0,059 lg 0,1 = - 0,059 В .

Контрольные задания

31. Вычислить потенциал водородного электрода в растворе, содержащем 5,61 г/дм³ КОН.

32. Какую массу руды, содержащей 60% Fe₂O₃, следует взять для анализа, чтобы после соответствующей обработки на титрование полученной соли железа (2⁺) израсходовать 20,00 см³ 0,1н раствора KМnO₄.

33. Вычислить потенциал водородного электрода в 0,3 М НСООН.

34. К раствору КС1О₃ прибавили 50,00 0,1048 М раствора FeSO₄ , избыток которого оттитровали 20,00 см³ 0,09540 н KМnO₄. Какая масса КС1О₃ содержится в растворе?

35. Рассчитать потенциал водородного электрода в растворе, 1 дм³ которого содержит 10,7г NH₄Cl в 0,1 н растворе NH₄OH.

36. Вычислить окислительно-восстановительный потенциал в растворе, содержащем 0,2 М K₂Cr₂O₇, 0,3 M Cr₂(SO₄)₃ и 0,5 M HNO₃.

37. Рассчитать процентное содержание меди в руде, если из навески руды массой 0,6215 г медь перевели в раствор в виде Си²⁺, добавили к этому раствору КJ и на титрование выделившегося J₂ израсходовали 18,23 см³ раствора тиосульфата натрия с Т _{Na2S2O3 / Си2+} = 0,006400 г/дм³.

Характеристики

Список файлов книги