Студопедия

КАТЕГОРИИ:

Авто Автоматизация Архитектура Астрономия Аудит Биология Бухгалтерия Военное дело Генетика География Геология Государство Дом Журналистика и СМИ Изобретательство Иностранные языки Информатика Искусство История Компьютеры Кулинария Культура Лексикология Литература Логика Маркетинг Математика Машиностроение Медицина Менеджмент Металлы и Сварка Механика Музыка Население Образование Охрана безопасности жизни Охрана Труда Педагогика Политика Право Приборостроение Программирование Производство Промышленность Психология Радио Регилия Связь Социология Спорт Стандартизация Строительство Технологии Торговля Туризм Физика Физиология Философия Финансы Химия Хозяйство Ценнообразование Черчение Экология Эконометрика Экономика Электроника Юриспунденкция

ЗАДАЧИ I ТИПА (ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ)

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 12Следующая ⇒

Определить, какой объем хлористоводородной кислоты с массовой долей 8,3% необходимо взять для приготовления 500 мл раствора с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/л. ρ(HCl 8,3%)= 1,038 г/мл. Мм(HCl) = 36,46 г/моль

Дано:

Решение:

V_{0,1 моль/л}(HCl) = 500 мл ρ(HCl 8,3%)=1,038 г/мл Мм(HCl)= 36,46 г/моль С_экв.т.(HCl) = 0,1 моль/л ω_.(HCl) = 8,3%

1. Определим массу химически чистого хлороводорода, необходимого для приготовления данного объема раствора с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/л

m_х.ч.(HCl) = C_{экв. т}(HCl) • M_экв.(HCl) •V_(л) (HCl)

Мм(HCl) 36,46г/моль

M_1/_Z(HCl) = = = 36,46 г/моль

Z 1

Найти: V(HCl 8,3%) =?

V_{0,1 моль/л}(HCl) = 500 мл = 0,5 л

m_х.ч.(HCl) =0,1 моль/л • 36,46 г/моль • 0,5 л = 1,823 г

2. Определим объем 8,3% раствора хлороводородной кислоты, необходимой для приготовления 0,1 моль/л раствора.

Мы знаем формулу расчета массовой доли:

m в-ва

ω = • 100%

m р-ра

Преобразуя формулу для нашей ситуации получим

m _х.ч_.(HCl)

ω(HCl 8,3%)= •100%

m р-ра(HCl 8,3%)

Отсюда выразим массу 8,3% раствора хлороводородной кислоты

m _х.ч_.(HCl)

m р-ра(HCl 8,3%) = • 100%

ω(HCl 8,3%)

Подставляем значения в формулу

1,823 г

m р-ра(HCl 8,3%) = • 100% = 21,9639 г

8,3%

Зная плотность 8,3% раствора хлороводородной кислоты, вычислим его объем:

m р-ра(HCl 8,3%)

ρ(HCl 8,3%)=

V(HCl 8,3%)

m р-ра(HCl 8,3%) 21,9639 г

V(HCl 8,3%) = = = 21,16 мл

ρ(HCl 8,3%) 1,038 г/мл

Ответ: V (HCl 8,3%) = 21,16 мл

Дополнительные задачи I типа для самостоятельного решения

1. Определить, какой объем хлористоводородной кислоты с массовой долей 25% необходимо взять для приготовления 5 л раствора с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/л. ρ (HCl 25%)= 1,123 г/мл. Мм (HCl) = 36,46 г/моль

2. Определить, какой объем хлористоводородной кислоты с массовой долей 20% необходимо взять для приготовления 2 л раствора с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/л. ρ(HCl 20%)= 1,10 г/мл. Мм (HCl) = 36,46 г/моль

3. Определить, какой объем хлористоводородной кислоты с массовой долей 37% необходимо взять для приготовления 2 л раствора с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/л. ρ(HCl 37%)= 1,19 г/мл. Мм (HCl) = 36,46 г/моль

4. Определить, какой объем азотной кислоты с массовой долей 63% необходимо взять для приготовления 5 л раствора с молярной концентрацией эквивалента 0,2 моль/л. ρ(HNO₃ 63%)= 1,41 г/мл. Мм (HNO₃) = 63,02 г/моль

5. Определить, какой объем серной кислоты с массовой долей 96% необходимо взять для приготовления 5 л раствора с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/л. ρ(H₂SO₄ 96%)= 1,84 г/мл. Мм (H₂SO₄) = 98,09 г/моль

6. Определить, какой объем серной кислоты с массовой долей 49% необходимо взять для приготовления 2 л раствора с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/л. ρ(H₂SO₄ 49%)= 1,6 г/мл. Мм (H₂SO₄) = 98,09 г/моль

ЗАДАЧИ II ТИПА

NB! В задачах 2-ого типа речь ВСЕГДА идет о растворах ДВУХ веществ!

Это задачи по стандартизации рабочих растворов (то есть определению их титра, молярной концентрации эквивалента и поправочного коэффициента) по растворам исходных (стандартных) веществ либо по другим рабочим растворам с известным поправочным коэффициентом.

Задачи такого типа решаются строго по определенному алгоритму.

Важно правильно записать «Дано» из условия задачи. Отражают концентрации растворов и их наименования в индексах. Не забывают, что практическую концентрацию обозначают знаком «приблизительно» (~), а в теоретической (точной) – никаких знаков перед цифрой, обозначающей концентрацию, не ставят.

Решение задачи начинают с анализа данных. Провести анализ данных в таких задачах чисто логическим путем сложно, так как необходимо еще и хорошее знание теоретического материала. По условию задачи один из растворов, у которого проводят стандартизацию, (то есть определяют титр, поправочный коэффициент и молярную концентрацию эквивалента) является рабочим раствором. Одновременно его рассматривают и как исследуемый раствор, так как его фактическая концентрация не известна. Раствор, по которому проводят стандартизацию, является либо раствором исходного (стандартного) вещества (логически определить это нельзя – необходимо знание теоретического материала по теме), либо – другим рабочим раствором с известным поправочным коэффициентом. Исходя из того, каким раствором заполняют бюретку и проводят титрование – определяют метод анализа, а исходя из методики проведения анализа – способ титрования.

Задачи II типа всегда решаются через закон эквивалентов:

С_{экв. (1)} • V₍₁₎ = С_{экв. (2)} • V₍₂₎ (С_{м (1)} • V₍₁₎ = С_{м (2)} • V₍₂₎)

При этом 1 – обозначают первый раствор, а 2 – второй раствор.

Обычно стандартизацию 0,1 моль/л растворов проводят по 0,1 моль/л растворам; 0,05 моль/л растворов по 0,05 моль/л растворам; 0,02 моль/л растворов по 0,02 моль/л растворам и так далее. А так как вещества реагируют в эквивалентных количествах, то, сравнив объемы прореагировавших растворов, можно будет предположить, как будут отличаться их концентрации. Наблюдается обратно пропорциональная зависимость:

С_{экв. (1)} V₍₂₎ С_{м (1)} V₍₂₎

= ; ( = )

С_{экв. (2)} V₍₁₎ С_м(2) V₍₁₎

Следовательно: если V₍₁₎ = V₍₂₎, то и С_экв.₍₁₎ = С_экв.₍₂₎ (С_{м (1)} = С_{м (2)})

если V₍₁₎ > V₍₂₎, то С_экв.₍₁₎ < С_экв.₍₂₎ (С_{м (1)} < С_{м (2)})

если V₍₁₎ < V₍₂₎, то С_экв.₍₁₎> С_экв.₍₂₎ (С_{м (1)}> С_{м (2)}), но не намного.

Таким образом, получив в конце задачи результат, его сравнивают с предполагаемым и делают вывод о правильности проведенного решения.

Далее записывают уравнение(я) реакции(ий), лежащей(щих) в основе анализа. Это необходимо для того, чтобы правильно рассчитать молярную массу эквивалента определяемого вещества. Во избежание ошибок на первое место в уравнении записывают вещество, у которого определяют показатели концентрации, а на второе – вещество с известным поправочным коэффициентом.

Далее записывают закон эквивалентов применительно к данной ситуации.

С_экв._~(1) • V_~(1) = С_экв._~(2) •V_~(2) (С_м_~(1) • V_~(1) = С_м_~(2) • V_~(2) )

И выражают из него искомую молярную концентрацию (эквивалента).

С_экв._~(2)•V_~(2) С_м_~(2)•V_~(2)

С_экв._~(1)= (С_м_~(1) = )

V_~(1) V_~(1)

(Обратить внимание на то, что в числителе дроби находятся показатели одного и того же раствора - ~(2), а объем другого раствора ~(1) находится в знаменателе!)

Нам не известна практическая молярная концентрация эквивалента раствора (2), но известен его поправочный коэффициент. Исходя из этого, молярную концентрацию эквивалента рассчитывают отдельным действием.

С_экв._~

К_п =

С_{экв. т.}

Следовательно:

С_экв. _~(2)= С_{экв. т.(2)} •К_{п (2)}

Подставляют значения в формулу и проводят расчет.

А затем считают титр и поправочный коэффициент.

С_экв.• M_экв. С_м• M_м

титр рабочего раствора T = ( Т = )

1000 1000

Так как титр считаем практический, то и молярную концентрацию эквивалента берем практическую. Так как считаем титр 1-ого раствора, то и молярную концентрацию эквивалента берем от этого же раствора (1-ого), то есть

С_экв._~₁•M_экв_.₁ С_м_~₁•M_м₁

T_~₁= ( Т_~₁= )

1000 1000

Поправочный коэффициент рассчитываем по формуле:

С_экв. _{~ 1}

К_п₁= ---------

С_{экв. т. 1}

Так как считаем коэффициент 1-ого раствора, то и молярную концентрацию эквивалента берем от этого же раствора (1-ого).

Проверяем, сопоставимы ли полученные значения с реальными. Не забываем обосновать все рассчитанные показатели. Записываем ответ.

Задача 1

Определить титр, молярную концентрацию эквивалента и поправочный коэффициент ~ 0,1 моль/л раствора хлороводородной кислоты с молярной, если на титрование 10 мл раствора тетрабората натрия с молярной концентрацией эквивалента ~ 0,1 моль/л и поправочным коэффициентом равным 1,0120 ушло 9,8 мл раствора хлороводородной кислоты. М.м.(НС1)= 36,46 г/моль.

Рассуждения: В задаче речь идет о двух растворах. У одного из них известен поправочный коэффициент, у другого необходимо найти показатели концентрации (титр, молярную концентрацию эквивалента и поправочный коэффициент). Следовательно, это задача по стандартизации одного раствора по другому – это задача II типа. Поводят стандартизацию рабочего раствора хлороводородной кислоты по буре, которая является исходным веществом этого метода.

Придерживаясь рекомендаций, приведенных выше, записываем «Дано» и начинаем решать задачу.

Дано:

Решение:

V_{~0,1моль/л буры} = 10 мл K_п _{~0,1моль/л буры} = 1,0120 V_{~0,1моль/л (НС1)}= 9,8 мл М.м.(НС1) = 36,46 г/моль

Анализ данных:

НС1 – это рабочий раствор у которого проводят стандартизацию. В данном случае это исследуемый раствор

Бура – это исходное вещество метода ацидиметрии, по которому устанавливают концентрацию кислоты.

Метод количественного определения – метод ацидиметрии (так как титрование проводят кислотой, то есть, она (кислота) содержится в бюретке), вариант нейтрализации (т.к. в основе метода лежит реакция нейтрализации).

Способ прямого титрования (так как вещества взаимодействуют друг с другом напрямую).

Найти: С_{экв.~0,1моль/л (НС1)} = ? Т_{~0,1моль/л (НС1)} = ? К_{п~0,1моль/л (НС1)} = ?

Записываем уравнение реакции, лежащее в основе анализа, чтобы потом правильно рассчитать молярную массу эквивалента исследуемого вещества. Во избежание ошибок на первое место в уравнении реакции записываем исследуемое вещество, то есть хлороводородную кислоту.

2 HCl + Na₂B₄O₇ + 5 H₂O = 2 NaCl + 4 H₃BO₃

2 моль 2 экв.

Вещества реагируют друг с другом в соотношении 2 моль к 2 экв., следовательно, фактор эквивалентности будет равен единице.

f_{экв.(НС1)}= = 1

М_экв._(НС1) = Мм(НС1) • f_{экв.(НС1)} = 36,46 г/моль • 1 = 36,46 г/моль

(Или вспоминаем, что раствор хлороводородной кислоты по ГФ ХII готовят с учетом реальных частиц, или смотрим, что в состав кислоты входит один ион водорода, значит фактор эквивалентности такого раствора будет равен единице).

Решаем задачу исходя из закона эквивалентов:

С_{экв. (1)} • V₍₁₎ = С_{экв. (2)} •V₍₂₎Обозначим: 1- раствор хлороводородной кислоты с молярной концентрацией

эквивалента ~ 0,1 моль/л

2 – раствор тетрабората натрия с молярной концентрацией

эквивалента ~ 0,1 моль/л

Таким образом, получаем:

С_экв._{~0,1моль/л (НС1)} •V_{~0,1моль/л (НС1)} = С_экв._{~0,1моль/л буры}• V_{~0,1моль/л буры}

Так как V_{~0,1моль/л (НС1)} (9,8 мл) <V_{~0,1моль/л буры} (10 мл), следовательно

С_экв._{~0,1моль/л (НС1)}>С_экв._{~0,1моль/л буры}

Выразим из закона эквивалентов практическую молярную концентрацию эквивалента хлороводородной кислоты.

С_экв._{~0,1моль/л буры} •V_{~0,1моль/л буры}

С_экв._{~0,1моль/л (НС1)}=

V_{~0,1моль/л (НС1)}

Нам не известна практическая молярная концентрация эквивалента натрия тетрабората, но зато мы знаем поправочный коэффициент этого раствора и знаем, что в идеале молярная концентрация эквивалента должна быть 0,1 моль/л.

Так как С_экв._~

К_п =

С_{экв. т.}

Следовательно:С_экв._~= С_{экв. т.} • К_п

То есть в нашем случаеС_экв._{~0,1моль/л буры} = С_{экв. т.}_буры •К_{п~0,1моль/л буры}

Подставляем значения в расчетную формулу:

С_экв._{~0,1моль/л буры} = 0,1 моль/л • 1,0120 = 0,1012 моль/л

Видим, что показатель сопоставим с реальным (0,1012 » 0,1). Не забываем обосновать показатель. Так как молярная концентрация эквивалента – это содержание моль-эквивалентов вещества в 1 л раствора, то получаем следующее.

Молярная концентрация эквивалента показывает, что в 1 л приготовленного раствора буры содержится 0,1012 моль-эквивалентов х.ч. буры.

Подставляем показатели в выведенную формулу и рассчитываем практическую молярную концентрацию эквивалента хлороводородной кислоты. Внимательно смотрим, чтобы в числителе формулы оказались данные от одного раствора, то есть от буры, а также, чтобы в формулу была подставлена практическая молярная концентрация эквивалента буры. Объем хлороводородной кислоты записываем в знаменатель.

0,1012 моль/л • 10 мл

С_экв._{~0,1моль/л (НС1)}= =0,1032653306 моль/л – округляем

9,8 мл и получаем 0,1033 моль/л

Видим, что снова получили показатель, сопоставимый с реальным (0,1033 » 0,1) и, как выяснили из закона эквивалентовС_{экв. ~0,1моль/л (НС1)}> С_{экв. ~0,1моль/л буры} (0,1033> 0,1012).

Обосновываем показатель, учитывая, что молярная концентрация эквивалента – это содержание моль-эквивалентов вещества в 1 л раствора.

Молярная концентрация эквивалента показывает, что в 1 л приготовленного раствора хлороводородной кислоты содержится 0,1033 моль-эквивалентов х.ч. хлороводорода.

Далее рассчитываем титр приготовленного раствора хлороводородной кислоты по формуле:

С_экв. • M_экв.

T =

1000

Так как ищем титр практически приготовленного раствора, то и показатели концентрации подставляем практические, отображая концентрацию в индексе:

С_экв. _~₁• M_экв.₁

T_~₁ =

1000

То есть, в нашем случае формула будет выглядеть следующим образом:

С_экв._{~0,1 моль/л (НС1)}•M_экв._(НС1)

T_{~0,1 моль/л (НС1)} =

1000

Подставляем в формулу значения и рассчитываем искомый показатель:

0,1033 моль/л • 36,46 г/моль

T_{~0,1 моль/л (НС1)} = =0,003766318 г/мл , округляем и получаем

1000 0,003766 г/мл

Обосновываем показатель. Вспоминаем, что титр – это содержание грамм вещества в 1 мл раствора.

Титр показывает, что в 1 мл приготовленного раствора хлороводородной кислоты содержится 0,003766 г х.ч. хлороводорода.

Далее рассчитываем поправочный коэффициент хлороводородной кислоты через молярную концентрацию эквивалента

С_экв._~

К_п =

С_{экв. т.}

То есть в нашем случае С_экв_{. ~0, 1моль/л (НС1)}

К_{п~0,1 моль/л (НС1)} =

С_экв._{0,1 моль/л (НС1)}

Подставляем в формулу значения:

0,1033 моль/л

К_{п~0,1 моль/л (НС1)} = = 1,0330

0,1 моль/л

Видим, что показатель сопоставим с реальным (1,0330 » 1,0).

Обосновываем показатель. Так как (1,0330 > 1,0), то обоснование даем следующее:

Поправочный коэффициент показывает, что титр и молярная концентрация эквивалента ~ 0,1 моль/л раствора хлороводородной кислоты больше, чем титр и молярная концентрация эквивалента теоретического раствора в 1,0330 раза.

Записываем ответ.

Ответ: С_экв._{~0,1моль/л (НС1)}= 0,1033 моль/л К_{п~0,1 моль/л (НС1)} =1,0330

T_{~0,1 моль/л (НС1)} =0,003766 г/мл

Задача 2

Определить титр, молярную концентрацию эквивалента и поправочный коэффициент раствора гидроксида натрия ~ 0,1 моль/л, если на титрование 10 мл раствора гидроксида натрия с молярной концентрацией эквивалента ~ 0,1 моль/л ушло 10,3 мл раствора хлороводородной кислоты с молярной концентрацией эквивалента ~ 0,1 моль/л и поправочным коэффициентом равным 0,9685. М.м.(NаОН)=40,0 г/моль

Дано:

Решение:

V_{~0,1моль/л (}_NаОН) = 10 мл V_{~0,1моль/л (НС1)}= 10,3 мл М.м.(NаОН) = 40,0 г/моль K_п _{~0,1моль/л (НС1)} = 1,0120

Анализ данных:

NаОН – это рабочий раствор у которого проводят стандартизацию. В данном случае это исследуемый раствор

НС1 – это рабочий раствор, так как известен его поправочный коэффициент

Метод количественного определения – метод ацидиметрии, вариант нейтрализации.

Способ прямого титрования.

Найти: С_{экв.~0,1моль/л (}_NаОН) = ? Т_{~0,1моль/л (}_NаОН) = ? К_{п~0,1моль/л (}_NаОН) = ?

В основе метода лежит уравнение реакции:

NаОН + HCl = NaCl + H₂O

1 моль 1 экв.

f_экв. = k_стех.

f_экв.(_NаОН)=1

М_{экв. (}_NаОН) = Мм₍_NаОН) • f_экв.(_NаОН) = 40,0 г/моль • 1 = 40,0г/моль

С_экв._{~0,1моль/л (}_NаОН) •V_{~0,1моль/л (}_NаОН) = С_экв._{~0,1моль/л (НС1)} • V_{~0,1моль/л (НС1)}

Т.к. V_{~0,1моль/л (}_NаОН) (10 мл) <V_{~0,1моль/л (НС1)} (10,3 мл), следовательно

С_экв._{~0,1моль/л(}_NаОН)> С_экв._{~0,1моль/л (НС1)}

С_экв._{~0,1моль/л (НС1)} •V_{~0,1моль/л (НС1)}

С_экв._{~0,1моль/л (}_NаОН)=

V_{~0,1моль/л (}_NаОН)

С_экв._{~0,1моль/л (НС1)} = С_{экв. т.}_(НС1) • К_{п~0,1моль/л буры}

С_экв._{~0,1моль/л (НС1)}= 0,1 моль/л • 0,9685= 0,0969 моль/л

Молярная концентрация эквивалента показывает, что в 1 л приготовленного раствора хлороводородной кислоты содержится 0,0969 моль-эквивалентов х.ч. хлороводорода.

0,0969моль/л • 10,3 мл

С_экв._{~0,1моль/л (}_NаОН)= = 0,0998моль/л

10,0 мл

Молярная концентрация эквивалента показывает, что в 1 л приготовленного раствора гидроксида натрия содержится 0,0998 моль-эквивалентов х.ч. гидроксида натрия.

С_экв._{~0,1 моль/л (}_NаОН)•M_экв.₍_NаОН)

T_{~0,1 моль/л (}_NаОН) =

1000

0,0998 моль/л • 40,0г/моль

T_{~0,1 моль/л (}_NаОН) = = 0,003992 г/мл

1000

Титр показывает, что в 1 мл приготовленного раствора гидроксида натрия содержится 0,003992 г х.ч. гидроксида натрия.

С_экв._{~0, 1моль/л (}_NаОН)

К_{п~0,1 моль/л (}_NаОН) =

С_экв._{0,1 моль/л (}_NаОН)

0,0998 моль/л

К_{п~0,1 моль/л(}_NаОН)= = 0,9980

0,1 моль/л

Поправочный коэффициент показывает, что титр и молярная концентрация эквивалента ~ 0,1 моль/л раствора гидроксида натрия меньше, чем титр и молярная концентрация эквивалента теоретического раствора гидроксида натрия.

Ответ: С_экв._{~0,1моль/л(}_NаОН)= 0,0998 моль/л

T_{~0,1 моль/л (}_NаОН)=0,003992 г/мл

К_{п~0,1 моль/л(}_NаОН)=0,9980

⇐ Предыдущая 1 2 345 6 7 8 9 10 Следующая ⇒

Последнее изменение этой страницы: 2018-04-12; просмотров: 489.

stydopedya.ru не претендует на авторское право материалов, которые вылажены, но предоставляет бесплатный доступ к ним. В случае нарушения авторского права или персональных данных напишите сюда...