ТЕМА 3

Задача 1. Определить направление окислительно-восстановительной реакции в зависимости от концентрации окислителей и восстановителей, присутствующих в растворе, и от рН среды и записать уравнение реакции в ионно-молекулярной форме по следующим данным:

MnO4-+ 8H++5e Mn2++4H2O Yо=1,5076 В;

Fe2++e Fe3+ Yо=0,771 В.

Концентрации активности веществ, участвующих в реакции, равны 0,1 моль /л, [ H2SO4] =0,02 моль /л.

Решение. Рассчитываем потенциалы по уравнению Нерста для Т=298k

Y MnO4-/ Mn2+= Yo+ 0,059 /5 lg [ MnO4-] * [ H+]8/ [Mn2+]=1,508 + 0,059 /5 lg [ H+]8=1,508 +0,059 /5 lg (10-2)8 = 1,508 + 0,011 *

10-16=1,508-0,011 * 16=1,508-0,176= 1,332В;

Y Fe3+/ Fe2+= YoFe3+/Fe2+=0,771 B.

Следовательно,

YMnO4 -/ Mn2+> Y Fe3+/Fe2+

Когда комбинируют две какие-либо окислительно-восстановительные пары, то более сильный из двух окислителей отнимает электроны и более сильного восстановителя, причем образуется более слабые восстановитель и окислитель.

В данном случае более сильным окислителем является ион MnO4-(Yo=+ 1,508 B), а с учетом рН Yo=1,3326, более сильным восстановителем - Fe2+-ионы,(Yo=+0,77 В). В соответствии с этим реакция между указанными парами идет в направлении

MnO4-+Fe2++ 8H+ Mn2++Fe3++4H2O,

т.е., в сторону образования более слабых восстановителя (Mn2+) и окислителя (Fe3+), чем исходные.

Задача 2. Записать уравнение диссоциации комплексного иона, выражение константы нестойкости, вычислить концентрацию иона комплексообразователя и концентрацию иона осадителя, с помощью которого можно разрушить комплексный ион. Концентрация комплексного иона

[Ag (NH3)2]+= 0,01 моль /л.

Решение:

[ Ag (NH3)2]+=0,01 моль /л; К = 5,8 * 10-8;

ПРAgJ=8,3 * 10-17.

Первая ступень [ Ag (NH3)2]+ [AgNH3]++NH3:

КAg(NH3)2+= [AgNH3]+[NH3] / [Ag(NH3)2]+

Вторая ступень [AgNH3]+ Ag+ + NH3:

[KAgNH3]+=[Ag+] [NH3] / [AgNH3+]

Диссоциация комплекса идет в незначительной степени и может быть охарактеризована величиной общей константы ионизации данного комплекса, которая является произведением константы ионизации по отдельным ступеням. Так в примере

Кнест= К [Ag(NH3)2]+* K[Ag(NH3)]+=[AgH3]+[NH3]*[Ag]+[NH3] / [Ag(NH3)2]+*{Ag(NH3)2]+=5,8 *10-8.

Найдем концентрацию комплексообразователя (Ag+) в 0,01 М раствора.

Обозначим искомую концентрацию Ag+через х. Из уравнения ионизации комплекса Ag(NH3)2+находим:

[Ag+] = x [NH3] =2x [Ag(NH3)2]+=0,01-x=0,01,

так как степень ионизации комплекса незначительная, следовательно можно написать:

Кнест= х(2х)2/ 0,01=5,8 * 10-8,

откуда х=[Ag+]= N5,8 * 10-10/ 4= 5,25 * 10-4моль/л.

Ионом осадителем будет являться ион J-(аналогично CI-Br-), его концентрацию находим из выражения произведения растворимости:

ПРAgJ =8,3 * 10-17= [Ag+] [J-];

8,3 * 10-17=5,25 * 10-4[J-];

[J-]=8,3 * 10-17/5,25 *10-4=1,58 *10-13моль /л.

ТЕМА 4.

Задача 1. Определить количество бария в навеске BaCI2* 2H2O, если масса полученного при анализе осадка BaSO4 a =0,3252г.

Решение. Находим аналитический множитель (фактор пересчета), равный F.

F=Мопредел. в-ва/ М вес. формы= АBa/ MBaSO4=137,4 /233,4 =0,5884.

Количество бария (х)

х=F * a =0,5884 * 0,3252 = 0,1913г.

Задача 2. Какой объем раствора аммиака с плотностью 0,985 г/дм3и массовой долей NH3равной 3%, нужно взять для осаждения железа из навески 1,5г FeCI3.

Решение. Из уравнения реакции осаждения

FeCI3+ 3NH4OH Fe (OH)3+ 3NH4CI

видно, что одна молекула FeCI3взаимодействует с тремя молекулами NH4OH.

MFeCI3---------------3MNH

162,3--------------------3 *17=51

1,5-----------------------х

Отсюда х= 1,5 *51 / 162,3 =0,47г.

Такое количество химически чистого NH3необходимо для осаждения 1,5 г Fe3+.Количество аммиака с массовой долей 3% получим из пропорции

100 -3,0

х - 0,47

х= 100 * 0,47 / 3=15,6 г.

Найдем объем раствора аммиака

V= m /p =15,6 / 0,985= 15,8 см3.

Задача 3. Определить массовые доли (%) окиси кальция и кальция в пробе известняка, если из навески известняка 0,7512 получено 0,4486 г CaO.

Решение.

w (CaO)= 0,4486 * 100 / 0,7512 = 59,7 %;

w (Ca) = 0,4486 * 40,08 * 100 / 0,7512 * 56,0 = 42 %.

ТЕМА 5.

Задача 1. Сколько см32н раствора NaOH потребуется для приготовления 500 см3раствора NaOH c Т=0,00404 г /см3.

Решение. Воспользуемся формулой эквивалентности объемов

N1V1= N2V2.

1. Определим нормальность NaOH:

N NaOH= Т NaOH* 1000 / г-экв = 0,00404 * 1000 / 40= 0,1010

V1= N2V2/ N1= 500 * 0,1010 / 2= 26,25 см3.

Задача 2. Какую навеску H2C2O4* 2H2O необходимо взять для приготовления 100 см3раствора с молярной концентрацией эквивалента равной 0,1 моль / л (0,1 Н).

Решение. В процессе растворения вещества число его грамм-эквивалентов не изменяется

г-экв (Н2С2О42Н2О) = М / 2 = 126,06 / 2 =63,03.

q / г - экв =NV / 1000

q = NVг-экв / 100 = 0,1 * 63,03 * 100 / 1000=0,6303 г.

Задача 3. Какой объем соляной кислоты с плотностью р=1,19 кг / дм3, содержащей 37,23% хлористого водорода, требуется взять для приготовления 1л3раствора HCI с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль /л (0,1 Н).

Решение.

С% * р * 1000 / 100 г-экв= С% р 10 /г-экв=37,23 * 1,19 * 10 / 36,5=12,14 моль /л.

По формуле эквивалентных объемов определим

V2= N1V1/ N2=0,1 1000 / 12,14=8,20 см3.

Задача 4. Рассчитать нормальность, поправочный коэффициент и титр по HCI раствора NaOH с титром = 0,00404 г /мл3.

Решение.

Нормальность и титр раствора связаны соотношением:

N= Т 1000 / г-экв.

Поправочный коэффициент К= Nпракт/Nтеор.

Титр по определяемому веществу означает, какому количеству граммов определяемого вещества соответствует 1 см3стандартного раствора

1. N NaOH= Т * 1000 / г-экв (NaOH)=0,00404 * 1000 / 40 = 0,1010 Н;

2. K=NNaOH практ/NNaOHтеор= 0,1010 / 0,1 = 1,010;

3. ТNaOH/ HCI = N NaOH * г-экв (HCI) / 1000 = 0,1010 * 36,5 / 1000=0,00368 г / см3

или

Т NaOH / HCI =Т NaOH г-экв (HCI) / г-экв (NaOH) =0,00404 * 36,5 / 40=0,00368 г /см3.

Задача 5. Рассчитать молярную концентрацию эквивалента (нормальность) и массовую концентрацию (титр) раствора Н2SO4, если на титрование 10,00 см3этого раствора израсходовано 12,35 см3раствора 0,0925 Н. NaOH.

Решение. Задача на метод кислотно - основного титрования

H2SO4+ 2NaOH Na2SO4 + 2H2O.

По способу прямого тестирования N1V1 = N2V2

NH2SO4=NNaOH* VNaOH/ VH2SO4=0,0925 * 12,35 /10,00=0,1142;

ТН2SO4=NH2SO4 г-эквH2SO4 /1000=0,1142 * 49 /1000=0,0056 г/см3.

Задача 6. Cколько граммов Н2SO4содержится в растворе, если на титрование ее израсходовано 9,89 см3 NaOH с ТNaOH/ Н2SO4=0,004904 г/см3.

Решение. Задача на метод кислотно - основного титрования

Н2SO4 +2NaOH Na2SO4 +2H2O;

g = Т * V;

gH₂SO₄=Т NaOH /H2SO4* V NaOH=0,004904 *9,89=0,0485.

Задача 7. Вычислить нормальность и титр перманганата калия по железу, если на титрование 10 см3раствора Н2С2О4нормальности 0,0945 пошло 11,25 см3перманганата калия.

Решение. Задача на метод перманганатометрии (метод редоксиметрии)

2КМnO4+5H2C2O4+ 3H2SO4 ---------2MnSO4+K2SO4+ 10CO2+8H2O

2 I MnO4- + 8H++5e---------- Mn2++4H2O

5 I C2O4- - 2e -------- 2CO2

По методу прямого титрования

NKMnO4* V KMnO4= NH2C2O4* V H2C2O4;

NKMnO4=0,0945 * 10 / 11,25 =0,0840 моль /л;

ТKMnO4 / Fe = KMnO4г-экв Fe /1000=0,0840 * 55,85 / 1000= 0,0047 г/ см3.

Задача 8. Определить количество меди, содержащееся в 100 см3раствора медного купороса, если на титрование 10 см3этого раствора израсходовано 11,75 см30,01543н раствора тиосульфата натрия.

Решение1. Задача на метод иодометрии.

Уравнение реакций

2СuSO4+ 4KI ---------- 2CuI + 2K2SO4+I2

Cu2++e----------Cu+ I 2

2I- - 2e------------I2 I 1

J2+2Na2S2O3------------2NaI + Na2S4O6

2S2O32-- 2e -----S4O62- I 1

I2+ 2e------2I- I 1

2. Титрование по методу замещения

n CuSO4= nI2= n Na2S2O3, где n - число эквивалентов;

nCuSO4=n Na2S2O3

NCuSO4= NNa2S2O3* VNa2S2O3/ VCuSO4=0,01543 * 11,75 /10=0,01813;

QCu=NCuSO4* Эm(Cu) / 1000 =0,01813 * 63,55 * 100 / 1000=0,1153г.