zadachnik_2016_g__-_modifitsirovannyi_774 (856265), страница 9
Текст из файла (страница 9)
В лаборатории имеется следующая мерная посуда:пипетка на 20 мл, бюретка на 25 мл, мерные колбы на 200 и 250 мл.Напишитеуравнениятитриметрических реакций,оценитеконцентрацию титранта и массу навески соли Мора (гексагидрат сульфатажелеза(II)-аммония), необходимую для приготовления стандартногораствора.66Справочные данные: М(CaCl2) = 111.0 г/моль; М((NH4)2Fe(SO4)2∙6H2O)= 392.1 г/моль.Дано:X ≡ Ca2+T(CaCl2) = 55 ÷ 85 г/л; Vпробы = 10 млT ≡ KMnO4 (перманганатометрия)VП = 20 мл; VБ = 25 мл; VK1 = 200 мл; VK2 = 250 млst ≡ (NH4)2Fe(SO4)2∙6H2OМ(CaCl2) = 111.0 г/мольМ((NH4)2Fe(SO4)2∙6H2O) = 392.1 г/мольСT(1/5KMnO4), [моль/л] = ?mst((NH4)2Fe(SO4)2∙6H2O), [г] = ?Решение:Содержание кальция в растворе можно определить косвеннымперманганатометрическим титрованием.
К раствору, содержащему ионыCa2+, добавляется избыток раствора оксалат-иона. Выпавший осадококсалата кальция промывают и тщательно отмывают от избыточногораствора оксалат-ионов. Затем осадок растворяют в кислоте (чаще в серной)и выделившуюся щавелевую кислоту титруют перманганатом калия.Запишем реакции, протекающие при этом:2+ + 242− = 24 ↓24 (тв.) + 23 + = 2+ + 2 24 + 22 52 24 + 24− + 63 + = 22+ + 102 + 142 + 22 − 2̅ → 22 + 23 +| 2 2 −44 + 83 + + 5̅ → 2+ + 122Соль Мора, содержащая в своем составе Fe(II), титруетсяперманганатом калия напрямую и не требует предварительных обработок.Для неё уравнение титриметрической реакции выглядит следующимобразом:5 2+ + 4− + 83 + = 5 3+ + 2+ + 122 2+ − ̅ → 3+|4− + 83 + + 5̅ → 2+ + 122экв. (2+ ) = экв. (24 ) = ½; экв. (224 ) = ½;экв.
( 2+ ) = 1; экв. (4 ) = ⅕67Закон эквивалентов: (⅕4− ) = (½22 4 ) = (½24 ) = (½2+ ) (½2+ ) ∙ П = (⅕4− ) ∙ → ( 2+ ) = (⅕4− ) ( 2+ ) ∙ П = (⅕4− ) ∙ →Для получения небольшой относительной погрешности объематитранта примем, что⅓Б ≤ ≤ ⅔Б ; → ≈ → ≈ ½Б8.3 мл ≤ ≤ 16.7 мл; → ≈ → ≈ ½Б = 12.5 млИспользуя данные из условия задачи, найдем молярнуюконцентрацию эквивалента анализируемого раствора:(55 + 85) г⁄л(2 ) == 70 г⁄л2конц.
(½2+ ) ∙ пробы (2 ) ∙ пробы2+ (½ ) ===К1 (½2 ) ∙ К170 г⁄л ∙ 10 мл== 0.06306 моль⁄л ≅ 0.063 моль⁄л(½ ∙ 111.0) г⁄моль ∙ 200 млТогда (½2+ ) ∙ П (½2+ ) ∙ П−)( ⅕4 ===→½Б0.063 моль⁄л ∙ 20 мл== 0.1008 моль⁄л ≅ 0.10 моль⁄л12.5 млПоскольку мы приняли, что VT→st ≈ VT→X, то (2+ ) = ( 2+ ) = 0.063 моль⁄лВычислим массу навески соли Мора, необходимую дляприготовления раствора в мерной колбе вместимостью 500 мл (VK2): ((4 )2 (4 )2 ∙ 62) == ( 2+ ) ∙ ((4 )2 (4)2 ∙ 62) ∙ 2 == 0.063 моль⁄л ∙ 392.1 г⁄моль ∙ (250 ∙ 10−3) л = 6.1756 г ≈ 6.2 г683.1.2. Задания для самостоятельного решенияПри решении задач №№ 1 – 20, приведенных в табл. 3.1, напишитеуравнения титриметрических реакций и проведите вычисления для оценкитребуемых величин.Все справочные данные приведены в конце данного пособия.Сокращения: VП – объем пипетки; VБ – объем бюретки; VК – объемколбы.34Fe3+Cr(VI)Cr(VI)Na2S2O3Na2S2O3Na2S2O3Na2C2O4mst == 3.5000 г VК2K2Cr2O7mst == 0.2550 г VК2K2Cr2O7mst == 0.4950 г VК2K2Cr2O7mst == 1.8000 г VК2VП = 10VБ = 25VК1 = 100VК2 = 250VП = 10VБ = 25VК1 = 100VК2 = 250VП = 20VБ = 25VК1 = 200VК2 = 250VП = 20VБ = 20VК1 = 100VК2 = 250ОценитьТитрант иусловиятитрованияKMnO4 ++ H2SO4(разб.)Мерная посуда,мл2Fe2+Стандартноевещество1FeSO4(40 ÷ 50%)+ Fe2(SO4)3(50 ÷ 60%)FeSO4(40 ÷ 50%)+ Fe2(SO4)3(50 ÷ 60%)Cr2(SO4)3(20 ÷ 40%)+ K2Cr2O7(60 ÷ 80%)Cr2(SO4)3(20 ÷ 40%)+ K2Cr2O7(60 ÷ 80%)Определяемыйкомпонент№ОбъектанализаТаблица 3.1СT;mсмеси VК1СT;mсмеси VК1СT;mсмеси VК1СT;mсмеси VК1Na2SO3(40 ÷ 60 %)+ Na2SO45Na2SO3(40 ÷ 60 %)mсмеси = 0.6500 г VК1BaCl2(60 ÷ 80 %6Ba2++ BaCl2∙2H2O(20 ÷ 40%)BaCl2(60 ÷ 80 %)+ BaCl2∙2H2O7Ba2+(20 ÷ 40%)mсмеси = 1.2500 г VК18Cплав(Pb) == 6.0 ÷ 10.0 %CuSO4∙5H2O(60 ÷ 80%)+ MgCl29(20 ÷ 40 %)mсмеси = 1.7500 г VК1PbCu2+2([I(I)2]–)As2O3ОценитьМерная посуда,млСтандартноевеществоТитрант иусловиятитрованияОпределяемыйкомпонент№Объектанализа69VП = 25СT;VБ = 50mstVК1 = 100 VК2VК2 = 250Na2S2O3K2Cr2O7VП = 10СT;mst =VБ = 20mсмеси= 0.2575 г VК1 = 100 VК1VК2 = 250 VК2Na2S2O3VП = 25СT;VБ = 20mstVК1 = 100 VК2VК2 = 250K2Cr2O7Na2S2O3K2Cr2O7VП = 10СT;mst =VБ = 25mсплава.= 0.3150 г VК1 = 100 VК1VК2 = 200 VК2Na2S2O3VП = 20СT;VБ = 50mstVК1 = 100 VК2VК2 = 250K2Cr2O7101112131415Руда (Cr) == 3.0 ÷ 5.0 %mруды = 1.8550 г VК1NaAsO2(60 ÷ 80 %)+ Na3AsO4∙12H2O(20 ÷ 40 %)CaCl2(50 ÷ 60 %)+ KCl(40 ÷ 50 %)mсмеси = 1.6500 г VК1CaCl2(50 ÷ 60 %)+ KCl(40 ÷ 50 %)Pb(CH3COO)2(60 ÷ 80%) +CH3COONa(20 ÷ 40%)CaCl2(60 ÷ 70 %)+ CaCl2∙6H2O(30 ÷ 40 %)СrNa2S2O3As(III)2([I(I)2]–)pH = 8.5Ca2+Ca2+KMnO4 ++ H2SO4(разб.)KMnO4 ++ H2SO4(разб.)Pb2+Na2S2O3Ca2+С(MnO4–) == 0.010 моль/л+ H2SO4(разб.)K2Cr2O7ОценитьМерная посуда,млСтандартноевеществоТитрант иусловиятитрованияОпределяемыйкомпонент№Объектанализа70VП = 10СT;VБ = 25mstVК1 = 100 VК2VК2 = 200NaAsO2VП = 20СT;mst =VБ = 50mсмеси= 0.6500 г VК1 = 100 VК1VК2 = 250 VК2Na2C2O4Na2C2O4mst == 1.1000 г VК2K2Cr2O7mst == 0.2500 г VК2Na2C2O4VП = 10СT;VБ = 25mstVК1 = 100 VК2VК2 = 250VП = 20VБ = 25VК1 = 100VК2 = 250VП = 20VБ = 20VК1 = 100VК2 = 200VП = 10VБ = 25VК1 = 100VК2 = 250СT;mсмеси VК1СT;mсмеси VК1mсмеси VК1;mst VК2Техническаящавелевая16кислотаН2C2O4Н2C2O4∙2H2O(85 ÷ 95%)Сa2C2O4(20 ÷ 40 %)+ CaC2O4∙H2O17C2O42–(60 ÷ 80 %),mсмеси = 0.9585 гVК1Электролитмеднения18Cu2+г200 ÷ 250 /лCuSO419Н2О2(35 ÷ 45 %) = 1.45 г/мл20As2O3(60 ÷ 80 %)+ KCl(20 ÷ 40 %)ОценитьМерная посуда,млСтандартноевеществоТитрант иусловиятитрованияОпределяемыйкомпонент№Объектанализа71Н2C2O4∙2H2Omst =KMnO4 ++ H2SO4(разб.) = 3.1000 г VК2VП = 20VБ = 50 mтехн.к-тыVК1 = 200 VК1VК2 = 500KMnO4 ++ H2SO4(разб.)VП = 10СT;VБ = 25mstVК1 = 200 VК2VК2 = 250Na2C2O4Vэл-таVП = 10СT(S2O32–) =VБ = 25 VК1;K2Cr2O7моль= 0.020/лVК1 = 200mstVК2 = 250 VК2Na2C2O4VП = 10СT;mst =KMnO4 +VБ = 25VперекисиН2О2+ H2SO4(разб.) = 1.2000 г VК1 = 250 VК2VК2 = 500 VК2NaAsO2VП = 10СT;2mst =VБ = 25–mсмесиAs(III) ([I(I)2] );= 0.5600 г VК1 = 100 VК1рН = 8.0VК2 = 250 VК2723.2.
Вычисления по результатам титрования3.2.1. Решение типовых задачПример 3.2.1.1.Навеску руды, содержащей оксиды железа, массой 3.0135 грастворили, железо восстановили до Fe2+ и раствор перенесли в мернуюколбу вместимостью 250.0 мл. На титрование 20.00 мл полученногораствора в сернокислой среде затратили 18.35 мл 0.02044 моль/л раствораперманганата калия.
Вычислите массовую долю (%) железа в руде.Справочные данные: M(Fe) = 55.85 г/моль.Дано:mруды = 3.0135 г; VК = 250.0 мл; VП = 20.00 млС(KMnO4) = 0.02044 моль/лVT = 18.35 млM(Fe) = 55.85 г/моль(Fe), [%] = ?Решение:Сущность прямого перманганатометрического определения Fe2+описывается следующей реакцией:5 2+ + 4− + 83 + = 5 3+ + 2+ + 122 − + 83 + + 5̅ → 2+ + 122| 2+4 − ̅ → 3+экв. ( 2+ ) = 1; экв. (4 ) = ⅕ (4 )0.02044 моль⁄л− (⅕4 ) === 0.1022 моль⁄л()экв.
4⅕Исходя из закона эквивалентов для аликвотной части растворовнайдем массовую долю железа в руде: ( 2+ ) = (⅕4− ) ( 2+ ) ∙ П = (⅕4− ) ∙ ( 2+ )()2+ ( ) ==К() ∙ К (⅕4− ) ∙ ∙ К ∙ ()2+() = ( ) ∙ К ∙ () =П73() (⅕4 ) ∙ ∙ ∙ ()∙ 102 % =∙ 102 =удыП ∙ уды0.1022 моль⁄л ∙ 18.35 мл ∙ (250.0 ∙ 10−3) л ∙ 55.85 г⁄моль=∙ 102 % =20.00 мл ∙ 3.0135 г= 43.4459% ≅ 43.45%() =Пример 3.2.1.2.Навеску технической щавелевой кислоты массой 0.1995 г растворилив воде и оттитровали в кислой среде, затратив 28.70 мл раствораперманганата калия с концентрацией С(KMnO4) = 0.02012 моль/л. Вычислитемассовую долю (%) Н2С2О4 в образце кислоты.Справочные данные: М(Н2С2О4) = 90.04 г/мольДано:mтехн. = 0.1995 гС(KMnO4) = 0.02012 моль/лVT = 28.70 млМ(Н2С2О4) = 90.04 г/мольω(Н2С2О4), [%] = ?Решение:При титровании раствором перманганата калия щавелевой кислотыпротекает следующая реакция:52 24 + 24− + 63 + = 22+ + 102 + 142 + 22 − 2̅ → 22 + 23 +| 2 2 −44 + 83 + + 5̅ → 2+ + 122экв.
(4 ) = ⅕; экв. (224 ) = ½ (4 )0.02012 моль⁄л− (⅕4 ) === 0.1006 моль⁄лэкв. (4 )⅕Запишем закон эквивалентов: (½22 4 ) = (⅕4− )В отличие от метода пипетирования, где титруется аликвотная частьзаранее приготовленного раствора, в данном случае используется методотдельных навесок. В таком методе точно взвешенная навеска растворяетсяв дистиллированной воде и титруется напрямую титрантом в необходимыхусловиях (в случае с щавелевой кислотой – с добавлением разбавленной74серной кислоты). Здесь количество щавелевой кислоты уже следует«расписывать» через массу кислоты и ее молярную массу, а количествотитранта по-прежнему через концентрацию и объем титранта:(2 24 )= (⅕4− ) ∙ (½2 24 )Далее найдем массу чистой щавелевой кислоты и ее массовую долю:(2 24 ) = (⅕4− ) ∙ ∙ (½224 )(2 24 )(2 24 ) =∙ 102 % =техн.
(⅕4− ) ∙ ∙ (½2 2 4)=∙ 102 % =техн.−3моль⁄л ∙ (28.70 ∙ 10 ) л ∙ (½ ∙ 90.04) г⁄моль0.1006=∙ 102 % =0.1995 г= 65.1542% ≅ 65.15%Пример 3.2.1.3.Навеску руды, содержащей диоксид марганца, массой 0.3556 гобработали раствором разбавленной серной кислоты с добавлением навескищавелевой кислоты массой 0.4555 г. На титрование непрореагировавшей сдиоксидом марганца щавелевой кислоты израсходовали 24.45 мл раствораперманганата калия с молярной концентрацией эквивалента равной 0.1045моль/л. Вычислите массовую долю (%) диоксида марганца в руде.Справочные данные: М(Н2С2О4) = 90.04 г/моль; М(MnО2) = 86.94 г/моль.Дано:mруды = 0.3556 гm(Н2С2О4) = 0.4555 гСT(1/5KMnO4) = 0.1045 моль/л; VT = 24.45 млМ(Н2С2О4) = 90.04 г/моль; М(MnО2) = 86.94 г/мольω(Н2С2О4), [%] = ?Решение:В данном случае, используется перманганатометрический методопределения по остатку (обратное титрование), при котором избыточное, ноизвестное, количество восстановителя (щавелевая кислота) добавляют копределяемому веществу (диоксид марганца), и непрореагировавший75остаток оттитровывают раствором титранта (перманганат калия).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
