Студопедия КАТЕГОРИИ: АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
Задачи II типа для самостоятельного решения
1. Определить титр, молярную концентрацию эквивалента и поправочный коэффициент ~ 0,1 моль/л раствора гидроксида калия, если на титрование 10 мл раствора гидроксида калия ушло 9,9 мл раствора хлороводородной кислоты с молярной концентрацией эквивалента ~ 0,1 моль/л и поправочным коэффициентом равным 1,0022. Мм (КОН)= 56,11 г/моль 2. Определить титр, молярную концентрацию эквивалента и поправочный коэффициент ~ 0,1 моль/л раствора гидроксида натрия, если на титрование 10 мл раствора щавелевой кислоты с молярной концентрацией эквивалента ~ 0,1 моль/л и поправочным коэффициентом равным 0,9888 ушло 10,4 мл раствора гидроксида натрия. Мм (NаОН)=40,0 г/моль 3. Определить титр, молярную концентрацию эквивалента и поправочный коэффициент ~ 0,1 моль/л раствора серной кислоты, если на титрование 20 мл раствора серной кислоты ушло 20,5 мл раствора гидроксида натрия с молярной концентрацией эквивалента ~0,1 моль/л и поправочным коэффициентом равным 1,0052. Мм (Н2SO4)= 98,07 г/моль 4. Определить титр, молярную концентрацию эквивалента и поправочный коэффициент ~0,1 моль/л раствора серной кислоты, если на титрование 20 мл раствора карбоната натрия с молярной концентрацией эквивалента ~ 0,1 моль/л и поправочным коэффициентом равным 0,9868 ушло 19,6 мл раствора серной кислоты. Мм (Н2SO4)= 98,07 г/моль. 5. Определить титр, молярную концентрацию эквивалента и поправочный коэффициент ~ 0,1 моль/л раствора перманганата калия, если на титрование 10 мл раствора щавелевой кислоты с молярной концентрацией эквивалента ~ 0,1 моль/л и поправочным коэффициентом равным 1,1008 ушло 10,8 мл раствора перманганата калия. Мм (KMnO4)=158,03 г/моль. 6. Определить титр, молярную концентрацию эквивалента и поправочный коэффициент ~ 0,05 моль/л раствора перманганата калия, если на титрование 20 мл раствора оксалата натрия с молярной концентрацией эквивалента ~ 0,05 моль/л и поправочным коэффициентом равным 1,0119 ушло 21,1 мл раствора перманганата калия. Мм (KMnO4)=158,03 г/моль. 7. Определить титр, молярную концентрацию эквивалента и поправочный коэффициент ~ 0,1 моль/л раствора тиосульфата натрия, если на титрование йода, выделившегося в результате взаимодействия в кислой среде с йодидом калия 10 мл раствора дихромата калия с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/л и поправочным коэффициентом равным 1,0000, ушло 9,9 мл раствора тиосульфата натрия. Мм (Na2S2O3 • 5 Н2О)= 248,18 г/моль. 8. Определить титр, молярную концентрацию эквивалента и поправочный коэффициент ~ 0,1 моль/л раствора йода, если на титрование 25 мл раствора йода ушло 25,8 мл раствора тиосульфата натрия с молярной концентрацией эквивалента ~ 0,1 моль/л и поправочным коэффициентом равным 0,9962. Мм (I2)= 253,8 г/моль. 9. Определить титр, молярную концентрацию эквивалента и поправочный коэффициент ~ 0,1 моль/л раствора серебра нитрата, если на титрование 10 мл раствора хлорида натрия с молярной концентрацией эквивалента ~0,1 моль/л и поправочным коэффициентом равным 1,0008 ушло 9,8 мл раствора серебра нитрата. Мм (AgNO3)= 169,87 г/моль. 10. Определить титр, молярную концентрацию эквивалента и поправочный коэффициент ~ 0,02 моль/л раствора роданида аммония, если на титрование 25 мл раствора нитрата серебра с молярной концентрацией эквивалента ~ 0,02 моль/л и поправочным коэффициентом равным 0,9888 ушло 24,5 мл раствора роданида аммония. Мм (NH4SCN)=76,12 г/моль. ЗАДАЧИ III ТИПА NB!В задачах 3-его типа речь ВСЕГДА идет о растворах ДВУХ или более веществ! Это задачи по определению концентрации (массовой доли) исследуемого вещества в лекарственном средстве или в лекарственном препарате (лекарственной форме). Задачи этого типа также решаются по строго определенному алгоритму. Точно также как и в предыдущих случаях, важна правильная запись «Дано». В нем также в индексах показателей указывают наименование веществ (растворов) и их концентрацию, не забыв о том, что знаком ~ обозначают практическую концентрацию, а отсутствие этого знака – концентрацию теоретическую (идеальную, точную). При решении таких задач следует учитывать, что при анализе растворов с высокой концентрацией (массовой долей) на их титрование будут расходоваться очень большие объемы рабочих растворов. Поэтому с целью уменьшения затрат рабочих растворов, из растворов таких исследуемых веществ, предварительно готовят разведения. При этом точно взятую навеску исследуемого вещества растворяют в мерной колбе и уже оттуда, с помощью мерной пипетки, приготовленный раствор берут на анализ. Этот процесс необходимо учесть при расчете массы навески фактической. При этом объем мерной колбы (разведения) указывают в дано как Vк , а объем навески для анализа (взятой пипеткой) - соответственно как Vп .После этого делают перерасчет навески фактической, составляя и решая пропорцию. Решение задачи также начинают с анализа данных. Тот раствор (вещество), у которого концентрация (массовая доля) неизвестна (ее необходимо найти по условию задачи), считается раствором исследуемым (анализируемым); а тот (те), у которых известен поправочный коэффициент – раствором (-ами) рабочим (-ими). Исходя из того, какой (какие) рабочие растворы используются – дают название метода анализа. А, исходя из методики проведения анализа – указывают способ титрования. Далее записывают уравнения реакций, лежащих в основе анализа. Это также необходимо для правильного расчета молярной массы эквивалента определяемого вещества. Во избежание ошибок, на первое место записывают анализируемое вещество, а за ним – рабочий раствор. Затем рассчитывают молярную массу эквивалента определяемого вещества и его титр.
Массовую долю рассчитывают по формуле: Тт. раб./ опр • V~ раб. • Кп раб • 100% ω опр.= m н.ф.опр.
Вывод формулы расчета массовой доли определяемого вещества по способу прямого титрования и косвенного титрования (по заместителю): m х.ч. ω = • 100% m н.ф.
В первую очередь обычно находят массу навески фактической. Это отдельное действие (первое). Если проводят титрование сразу же всей навески, то масса навески вещества и есть масса навески фактической. Здесь расчеты не нужны и данную в условии навеску, можно сразу же подставлять в расчетную формулу. Если готовят разведение, то необходимо сделать перерасчет, т.к. титроваться будет не вся навеска, а только ее часть. Для этого составляют пропорцию и решают ее. Рассуждают следующим образом: навеску вещества растворяют в мерной колбе, поэтому делают запись: m нав. - Vк (то есть напротив массы навески указывают объем мерной колбы – то есть приготовленного разведения). На анализ раствор берут из мерной колбы (берут приготовленное разведение), поэтому под объемом мерной колбы записывают объем пипетки (то есть разведения взятого на титрование), а напротив него (под массой навески) будет находиться масса навески фактической: mн.ф. – Vп
Таким образом, делают запись: m нав. - Vк mн.ф. - Vп
Исходя из этого, выражаем массу навески фактической: m нав. • Vп mн.ф = Vк Т.к. разведения часто готовят не из сухих веществ, а из растворов, для решения задачи необходима масса навески, а не данный в задаче объем, то его переводят в массу, учитывая плотность раствора: mнав.=Vнав. • ρ
Если раствор имеет сравнительно небольшую концентрацию (менее 3%), то плотностью обычно пренебрегают, считая ее равной 1,00 г/мл Далее находим массу химически чистого (х.ч.) вещества. Для этого воспользуемся формулой: m = Cэкв. • Mэкв.• V(л)
Таким образом, применительно к нашей ситуации, формула будет следующей:
Cэкв.~ (исслед.в-ва) • Mэкв.(исслед.в-ва) • V~ (мл)(исслед.в-ва) mх.ч.(исслед. в-ва) = 1000
(х.ч. – это практическое содержание, следовательно, все показатели берем практические. V~(мл)(исслед.в-ва) – это объем навески, взятой на анализ, то есть объем пипетки. Т.к. объем у нас выражен в миллилитрах, а молярная концентрация эквивалентна в моль/л, необходимо привети показатели к единым единицам измерения, поэтому необходимо в формуле данный объем делить на 1000)
Для вывода формулы воспользуемся законом эквивалентов.
Сэкв. (1) • V(1) = Сэкв. (2) • V(2)
Таким образом, Сэкв. ~(исслед.в-ва) • V~ (мл) (исслед.в-ва) = Сэкв. ~ (раб.р-ра) • V~ (раб.р-ра)
Следовательно: Сэкв. ~ (раб.р-ра) • V~ (раб.р-ра) Сэкв.~ (исслед.в-ва)= V~ (мл) (исслед.в-ва)
Практическую молярную концентрацию эквивалента рабочего раствора можно найти из формулы расчета поправочного коэффициента: Сэкв. ~ Кп= Сэкв. т. Следовательно: Сэкв. ~(раб.р-ра) = Сэкв. т(раб.р-ра). х Кп(раб.р-ра)
Подставим эти значения в формулу расчета молярной концентрации эквивалента практически исследуемого вещества.
Сэкв. ~ (раб.р-ра) • V~ (раб.р-ра) Сэкв. т(раб.р-ра). • Кп(раб.р-ра) • V~ (раб.р-ра) Сэкв.~ (исслед.в-ва)= = V~ (мл) (исслед.в-ва) V~ (мл) (исслед.в-ва)
Затем подставим это значение в формулу расчета массы навески химически чистого вещества:
Cэкв.~(исслед.в-ва) • Mэкв.(исслед.в-ва) • V~(мл)(исслед.в-ва) mх.ч.(исслед. в-ва) = = 1000
Сэкв. т(раб.р-ра) • Кп(раб.р-ра) • V~ (раб.р-ра) •Mэкв.(исслед.в-ва) • V~(мл)(исслед.в-ва) = V~ (мл) (исслед.в-ва) • 1000
Объемы практически исследуемого раствора сокращаются, а далее мы видим, что произведение теоретической молярной концентрации эквивалента рабочего раствора на молярную массу эквивалента исследуемого вещества и деленное на тысячу, есть не что иное, как теоретический титр рабочего раствора по определяемому веществу.
Сэкв. т. раб. • Mэкв. опр. (Т т. раб./ опр. = ) 1000 Поэтому – следующее действие (второе) – это расчет точного (теоретического) титра соответствия (рабочего раствора по определяемому веществу). Обосновывают найденный показатель (указывают – что он показывает). Не забывают, что титр одного вещества по другому – это всегда взаимодействие двух веществ, причем 1 мл рабочего раствора взаимодействует с граммами определяемого вещества.
Подставим эти данные в нашу формулу и получим, что масса х.ч. определяемого вещества равна:
mх.ч.(опр..в-ва) = Тт. раб./ опр • V~ раб. • Кп раб
А теперь, подставим эти данные в формулу расчета массовой доли и получим:
Тт. раб./ опр • V~ раб. • Кп раб • 100% ω опр.= m н.ф.опр.
Таким образом, формула расчета массовой доли определяемого вещества по способу прямого титрования и косвенного титрования (по заместителю) будет выглядеть следующим образом:
Каждый раз эту формулу НЕ ВЫВОДЯТ, а пользуются ужеГОТОВОЙ!
Подставляем найденные значения в расчетную формулу, и находим массовую долю. Смотрим, чтобы результат был сопоставим с реальным. Рассчитанный искомый показатель обосновываем. Помним, что это содержание х.ч. вещества в граммах в 100 г исследуемого вещества (раствора). Задача 1
Определить массовую долю химически чистой хлороводородной кислоты в фарм.препарате, если для приготовления 200 мл разведения взяли 2 мл хлороводородной кислоты с ρ = 1,123 г/мл, а на титрование 10 мл полученного раствора было затрачено 7,5 мл раствора гидроксида натрия с молярной концентрацией эквивалента ~ 0,1 моль/л и поправочным коэффициентом равным 1,0262. Мм НСl = 36,46 г/моль. Рассуждения: В задаче речь идет о растворах двух веществ: кислоты хлороводородной и гидроксиде натрия. Необходимо найти массовую долю одного из них, следовательно, это - задача III типа. Так же мы видим, что из одного из веществ (хлороводородной кислоты) готовилось разведение – его мы обозначим как объем колбы (Vк), а объем навески взятой на анализ обозначим как объем пипетки (Vп). Придерживаясь рекомендаций, приведенных выше, записываем «Дано» и начинаем решать задачу.
Записываем уравнение реакции, лежащее в основе анализа, чтобы правильно рассчитать молярную массу эквивалента исследуемого вещества. Во избежание ошибок на первое место в реакции записываем исследуемое вещество, то есть хлороводородную кислоту:
HCl + NаОН = NaCl + H2O 1 моль 1 экв.
Вещества реагируют друг с другом в соотношении 1 моль: 1 эквивалент, следовательно: fэкв. = kстех. fэкв.(HCl) = 1
Mэкв. (HCl)= Mm (HCl) • fэкв.(HCl) = Mm (HCl) Mэкв. (HCl)= Mm (HCl) = 36,46 г/моль
Массовую долю исследуемого вещества находим по формуле: Тт. раб./ опр • V~ раб. • Кп раб • 100% ω опр.= m н.ф.опр.
В нашем случае это: Т 0,1 моль/л NаОН /НС1 • V~ 0,1 моль/л NаОН • Кп ~ 0,1 моль/л NаОН • 100% ω (НС1).= m н.ф. (НС1) По условию задачи нам не известны навеска фактическая и титр соответствия. Находим эти показатели отдельными действиями. 1) Найдем массу навески фактической. Во-первых – из условия задачи мы видим, что нам не дано ни одной массы, но зато мы знаем объем раствора и его плотность, следовательно, из формулы ρ=m/V мы можем выразить массу навески хлороводородной кислоты, взятой для приготовления разведения: ! m =V • ρ, то есть в нашем случае: mнав.(HCl) =Vнав.(HCl) • ρнав.(HCl) = 2 мл • 1,123 г/мл = 2,2460 г
Во-вторых – из условия задачи мы также видим, что в данном случае готовится разведение, и на титрование оно берется не все, а только его часть. Следовательно, масса навески фактической с массой навески не совпадает, (она будет меньше), и это необходимо учесть в расчетах. Поэтому следующим действием мы составляем пропорцию: m нав. .(HCl) - Vк.(HCl) следовательно, 2,2460 г – 200 мл mн.ф. .(HCl) - Vп.(HCl) mн.ф. .(HCl) – 10 мл
А затем, решая пропорцию, находим массу навески фактической хлороводородной кислоты: 2,2460 г • 10 мл mн.ф. .(HCl) = = 0,1123 г 200 мл
2) Найдем титр точный рабочего раствора по определяемому веществу (титр соответствия), т.е. титр гидроксида антрия по хлороводороду: Сэкв. т. раб. • Mэкв. опр. Т т. раб./ опр. = 1000 Следовательно: Сэкв.т. NаОН • Mэкв.HCl 0,1 моль/л • 36,46 г/моль Т0,1 моль/л NаОН/ HCl. = = = 0,003646 г/мл 1000 1000
Не забываем обосновать рассчитанный показатель: это титр соответствия и он обозначает взаимодействие!!! 1 мл рабочего раствора с граммами определяемого вещества, то есть в нашем случае получается следующее:
Титр показывает, что 1 мл раствора гидроксида натрия с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/л взаимодействует с 0,003646 г химически чистого хлороволорода.
3) Подставляем найденные значения в формулу и рассчитываем массовую долю хлороводородной кислоты в растворе: Т 0,1 моль/л NаОН /НС1 • V~ 0,1 моль/л NаОН • Кп ~ 0,1 моль/л NаОН • 100% ω (НС1)= m н.ф. (НС1) 0,003646 г/мл • 7,5 мл • 1,0262 • 100% ω(HCl) = = 24,98792431% округляем и получаем 0,1123 г 24,99% И, снова, не забываем обосновать рассчитанный показатель, то есть указать, что в данном случае показывает массовая доля. Помним, что это – содержание химически чистого вещества в 100 г вещества (раствора). В нашем случае: Массовая доля показывает, что в 100 г раствора хлороводородной кислоты содержится 24,99 г х.ч. хлороводорода.
Ответ: ω (НС1) = 24,99%
Задача 2
Определить массовую долю химически чистого натрия гидрокарбоната в фарм.препарате, если для приготовления 100 мл разведения была взята навеска вещества массой 0,5018 г, а на титрование 10 мл полученного раствора было израсходовано 5,9 мл раствора хлороводородной кислоты с молярной концентрацией эквивалента ~ 0,1 моль/л и поправочным коэффициентом равным 0,9975. Мм (NaНСO3)=84,01 г/моль.
В основе метода лежит уравнение реакции:
NaНСO3 + НС1 = NaCl + CO2↑ + H2O 1 моль 1 экв.
fэкв. = kстех. fэкв. (NaНСO3) = 1 M1|z (NaНСO3) = Mм (NaНСO3) • fэкв. (NaНСO3) = Mм (NaНСO3) M1|z (NaНСO3)= Mм (NaНСO3) = 84,01 г/моль
Расчет массовой доли натрия гидрокарбоната ведут по формуле:
Т 0,1 моль/л НС1/ NaНСO3 • V~ 0,1 моль/л НС1 • Кп ~ 0,1 моль/л НС1 • 100% ω (NaНСO3)= m н.ф. (NaНСO3) 1) Находим массу навески фактической, так как готовится разведение. m нав. (NaНСO3) - Vк(NaНСO3) следовательно, 0,5018 г – 100 мл mн.ф. (NaНСO3) - Vп. (NaНСO3) mн.ф. (NaНСO3) – 10 мл
Следовательно:
0,5018 г • 10 мл mн.ф. (NaНСO3) = = 0,0502 г 100 мл
2) Находим титр точный рабочего раствора по определяемому веществу (титр хлороводородной кислоты по натрия гидрокарбонату) Сэкв. т. раб. • Mэкв. опр. Т т. раб./ опр. = 1000 Сэкв. 0,1 моль/л HCl • Mэкв.NaНСO3 0,1 моль/л • 84,01 г/моль Т0,1 моль/л HCl/NaНСO3 = = = 0,008401 г/мл 1000 1000
Титр показывает, что 1 мл раствора хлороводородной кислоты с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/л взаимодействует с 0,008401 г х.ч. натрия гидрокарбоната.
3) Рассчитываем массовую долю:
Т 0,1 моль/л НС1/ NaНСO3 • V~ 0,1 моль/л НС1 • Кп ~ 0,1 моль/л НС1 • 100% ω (NaНСO3)= m н.ф. (NaНСO3)
0,008401 г/мл • 5,9 мл • 0,9975 • 100% ω(NaНСO3) = = 98,49% 0,0502 г
Массовая доля показывает, что в 100 г фарм.препарата натрия гидрокарбоната содержится 98,49 г х.ч. натрия гидрокарбоната.
Ответ: ω. (NaНСO3) = 98,49% Задача 3 Определить массовую долю пероксида водорода в растворе, если для приготовления 200 мл разведения была взята навеска вещества объемом 10 мл (ρН2О2= 1,0 г/мл), а на титрование 10 мл приготовленного разведения ушло 8,8 мл раствора перманганата калия с молярной концентрацией эквивалента ~ 0,1 моль/л и поправочным коэффициентом равным 0,9864. Мм (Н2О2)= 34,01 г/моль.
В основе метода лежит реакция:
5 Н2О2 + 2 KMnO4 + 3 H2SO4 →5 O2 + 2 MnSO4 + K2SO4 + 8 H2O
Н2О2 - 2е → O2 + 2 Н+ | 5 MnO4 - + 8 Н+ + 5 е → Mn2+ + 4 H2O | 2
fэкв. = kстех. • УЧ титранта fэкв. (Н2О2) = 5/2 • 1/5 = 1/2 Mэкв.(Н2О2) = Mм(Н2О2) • fэкв. (Н2О2) Mэкв.(Н2О2) = Mм(Н2О2) • 1/2 = 34,01 г/моль : 2 = 17,005 г/моль
Расчет массовой доли пероксида водорода ведем по формуле:
Т 0,1 моль/л KMnO4 / Н2О2 • V~ 0,1 моль/л(KMnO4) • Кп~ 0,1 моль/л(KMnO4) • 100% ω Н2О2= m н.ф. Н2О2.
1) Найдем массу навески фактической:
mнав. (Н2О2) =Vнав.(Н2О2) • ρнав.( Н2О2) =10 мл • 1,0 г/мл = 10,0 г m нав. (Н2О2) - Vк( Н2О2) следовательно, 10,0 г – 200 мл mн.ф. (Н2О2) - Vп. ( Н2О2) mн.ф.(Н2О2)– 10 мл
Следовательно: 10,0 г • 10 мл mн.ф. (Н2О2) = = 0,5000 г 200 мл
2) Рассчитаем точный титр рабочего раствора по определяемому веществу (титр перманганата калия по пероксиду водорода)
Сэкв. т. раб. • Mэкв. опр. Т т. раб./ опр. = 1000
Сэкв.0,1 моль/л KMnO4• Mэкв.Н2О2 0,1 моль/л • 17,005 г/моль Т0,1 моль/л KMnO4 / Н2О2= = = 0,001701 г/мл 1000 1000 Титр показывает, что 1 мл раствора перманганата калия с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/л взаимодействует с 0,001701 г х.ч. пероксида водорода.
3) Находим массовую долю пероксида водорода в растворе
Т 0,1 моль/л KMnO4 / Н2О2 • V~ 0,1 моль/л(KMnO4) . • Кп~ 0,1 моль/л(KMnO4) • 100% ω Н2О2 = m н.ф. Н2О2.
0,001701 г/мл • 8,8 мл • 0,9864 • 100% ω Н2О2 = = 2,95% 0,5000 г
Массовая доля показывает, что в 100 г раствора пероксида водорода содержится 2,95г х.ч. пероксида водорода.
Ответ: ω. (Н2О2) = 2,95% |
||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2018-04-12; просмотров: 665. 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... |