ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНОЕ ТИТРОВАНИЕ

КОМПЛЕКСОНОМЕТРИЯ

Формула ЭДТА (трилона Б)– Na₂C₁₀H₁₄N₂O₈·2H₂O.

1. В каком объеме раствора содержится m г ЭДТА, если молярная концентрация раствора равна с моль/л?

Решение.

,

где с – молярная концентрация раствора ЭДТА, моль/л; n – количество вещества ЭДТА в растворе, моль; m – физическая масса ЭДТА в растворе, г; 1000 мл/л – пересчетный коэффициент; V – искомый объем раствора, мл; M – молярная масса ЭДТА, г/моль.

2. На титрование V ₁ мл раствора вещества В израсходовано V ₂ мл с М раствора ЭДТА. Найти массово-объемную концентрацию вещества В (г/л) в исследуемом растворе.

Решение.

,

где с (B) – молярная концентрация вещества В, моль/л; с – молярная концентрация раствора титранта, моль/л; V ₁ – объем исходного раствора вещества В, мл; V ₂ – объем раствора титранта, мл.

,

где ρ – искомая массово-объемная концентрацию вещества В в исследуемом растворе, г/л; M – молярная масса вещества В, г/моль.

3. К раствору вещества В добавили аммиачный буферный раствор и V ₁ мл с ₁ М раствора ЭДТА. Избыток ЭДТА оттитровали V ₂ мл с ₂ М раствором второго титранта. Найти массу вещества В в исследуемом растворе.

Решение.

,

где n – количество вещества В в растворе, моль; с ₁– молярная концентрация раствора ЭДТА, моль/л; V ₁ – объем раствора ЭДТА, мл; с ₂– молярная концентрация раствора второго титранта, моль/л; V ₂ – объем раствора второго титранта, мл;1000 мл/л – пересчетный коэффициент.

где m – искомая физическая масса вещества В в исследуемом растворе, г; M – молярная масса вещества В, г/моль.

4. Какую массу x -гидрата вещества В, содержащего ω% индифферентных примесей, следует взять для анализа, чтобы на титрование ее потребовалось V мл с М ЭДТА?

Решение.

,

где – количество вещества чистого x -гидрата В, моль; n (В) – количество вещества В, моль; с – молярная концентрация раствора ЭДТА, моль/л; V – объем раствора ЭДТА, мл; 1000 мл/л – пересчетный коэффициент.

,

где – физическая масса чистого x -гидрата В, г; M – молярная масса вещества В, г/моль; x – число молекул воды в формульной единице гидрата; M (H₂O) – молярная масса воды, г/моль.

,

где m – искомая физическая масса x -гидрата В, содержащего индифферентные примеси, г; ω – массовая доля индифферентных примесей, %; 100% – пересчетный коэффициент.

5. Какая масса А-ионов содержится в пробе, если после прибавления V ₁ мл с ₁ М раствора первого титранта избыток его был оттитрован V ₂ мл с ₂ М раствором ЭДТА?

Решение.

,

где n – количество вещества А-ионов в пробе, моль; с ₁– молярная концентрация раствора ЭДТА, моль/л; V ₁ – объем раствора ЭДТА, мл; с ₂– молярная концентрация раствора второго титранта, моль/л; V ₂ – объем раствора второго титранта, мл;1000 мл/л – пересчетный коэффициент.

где m – искомая физическая масса А-ионов в пробе, г; M – молярная масса А-ионов, г/моль.

6. Растворением навески В· x H₂O массой m г приготовили V мл раствора, к V ₀ мл которого прибавили V ₁ мл с ₁ М раствора ЭДТА. На титрование избытка ЭДТА израсходовали V ₂ мл с ₂ М раствора второго титранта. Вычислить массовую долю (%) вещества В в образце, определить число молекул воды x в формульной единице кристаллогидрата.

Решение.

,

где n (В) – количество вещества В в образце, моль; с ₁– молярная концентрация раствора ЭДТА, моль/л; V ₁ – объем раствора ЭДТА, мл; с ₂– молярная концентрация раствора второго титранта, моль/л; V ₂ – объем раствора второго титранта, мл; V – объем исходного раствора образца, мл;1000 мл/л – пересчетный коэффициент; V ₀ – объем оттитрованного исходного раствора образца, мл.

где – физическая масса вещества В в образце, г; M – молярная масса вещества В, г/моль.

,

где ω – искомая массовая доля вещества В в образце, %; m – физическая масса навески, г.

,

где – молярная масса В· x H₂O, г/моль; M (H₂O) – молярная масса воды, г/моль; x – искомое число молекул воды в формульной единице кристаллогидрата.

7. Из навески карбонатной породы, содержащей соли двух металлов, массой m г получили V мл раствора. На титрование V ₀ мл этого раствора пошло V ₁ мл с ₁ М раствора трилона Б. На титрование мл того же раствора после отделения первого металла расходуется V ₂ мл с ₂ н. раствора трилона Б. Найти массовые доли оксидов обоих металлов в карбонатной породе.

Решение.

,

где n ₂ – количество вещества оксида второго металла в навеске карбонатной породы, моль; с _,2– молярная концентрация раствора трилона Б во втором титровании, моль/л; V ₂ – объем раствора трилона Б во втором титровании, мл; V – объем раствора навески, мл; 1000 мл/л – пересчетный коэффициент; – объем раствора навески после отделения первого металла во втором титровании, мл.

,

где n ₁ – количество вещества оксида первого металла в навеске карбонатной породы, моль; с _,1– молярная концентрация раствора трилона Б в первом титровании, моль/л; V ₁ – объем раствора трилона Б в первом титровании, мл; V ₀ – объем раствора навески в первом титровании, мл.

где m ₁ и m ₂ – физические массы оксидов первого и второго металлов соответственно в навеске, г; M ₁ и M ₂– молярные массы оксидов первого и второго металлов соответственно, г/моль.

,

где ω₁ и ω₂ – искомые массовые доли оксидов первого и второго металлов соответственно в карбонатной породе, %; m – физическая масса навески карбонатной породы, г.

8. На титрование пробы (V мл) анализируемого раствора, содержащего соли двух металлов, затрачено V ₁ мл с титром T г/мл. После полного осаждения катионов первого металла из такой же пробы раствора (V мл) избытком раствора осадителя и отфильтровывания осадка фильтрат оттитровали V ₂ мл такого же раствора ЭДТА. Написать уравнения всех проведенных при анализе реакций. Найти массу каждой соли (г) в пробе анализируемого раствора.

Решение.

,

где с – молярная концентрация раствора ЭДТА, ммоль/л; T – титр раствора ЭДТА, г/мл; M – молярная масса ЭДТА, г/моль.

,

где m ₁ – искомая физическая масса соли первого металла в пробе, моль; V ₁ – объем раствора ЭДТА в первом титровании, мл; V ₂ – объем раствора ЭДТА во втором титровании, мл; M ₁– молярная масса соли первого металла, г/моль.

,

где m ₁ – искомая физическая масса соли второго металла в пробе, моль; M ₂– молярная масса соли второго металла, г/моль.

 

ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНОЕ ТИТРОВАНИЕ

1. Рассчитать молярные массы эквивалентов вещества В в а) кислой; б) нейтральной; в) щелочной среде.

Решение.

Ионно-электронные уравнения полуреакций:

а) MnO + 8 H⁺ + 5 e ^– = Mn²⁺ + 4 H₂O;

б) MnO + 2 H₂O + 3 e ^– = MnO₂↓ + 4 OH^–;

в) MnO + e ^– = MnO .

,

где – искомая молярная масса эквивалентов вещества В, г/моль; f _эк – фактор эквивалентности вещества В; – молярная масса вещества В, г/моль.

2. m г x -гидрата вещества В растворили в мерной колбе на V мл. На титрование V ₁ мл этого раствора расходуется V ₂ мл раствора титранта. Найти: а) молярную концентрацию эквивалентов раствора титранта; б) титр раствора титранта; в) титр раствора титранта по другому веществу.

Решение.

Ионно-электронные уравнения полуреакций:

MnO + 8 H⁺ + 5 e ^– = Mn²⁺ + 4 H₂O; 2 CO₂ + 2 H⁺ + 2 e ^– = Н₂С₂O₄;

Fe³⁺ + e ^– = Fe²⁺.

а) ,

где с _эк,1 – молярная концентрация эквивалентов раствора вещества В, моль/л; 1000 мл/л – пересчетный коэффициент; m – физическая масса x -гидрата вещества В, г; V – объем исходного раствора вещества В, мл; M ₁ – молярная масса вещества В, г/моль; M (H₂O) – молярная масса воды, г/моль; x –число молекул воды в формульной единице кристаллогидрата; – фактор эквивалентности вещества В.

,

где с _эк,2 – искомая молярная концентрация эквивалентов вещества В, моль/л; V ₁ – объем исходного раствора x -гидрата вещества В, пошедший на титрование, мл; V ₂ – объем раствора титранта, пошедший на титрование, мл.

б) ,

где Т – искомый титр раствора титранта, г/мл; f _эк,2 – фактор эквивалентности титранта; M ₂– молярная масса титранта, г/моль.

в) ,

где – искомый титр раствора титранта по другому веществу, г/мл; f _эк,3 – фактор эквивалентности другого вещества; M ₃– молярная масса другого вещества, г/моль.

3. Какую навеску вещества В требуется взять, чтобы на титрование ее было затрачено V мл с _эк н. раствора титранта?

Решение.

Ионно-электронное уравнение полуреакции: 2 CO₂ + 2 e ^– = .

,

где m – искомая физическая масса вещества В, г; с _эк – молярная концентрация эквивалентов раствора титранта, моль/л; V – объем раствора титранта, мл; M – молярная масса вещества В, г/моль; – фактор эквивалентности вещества В;1000 мл/л – пересчетный коэффициент.

4. m г раствора вещества В разбавили водой в мерной колбе на V мл. На титрование V ₁ мл этого раствора расходуется V ₂ мл с _эк н. раствора титранта. Какова массовая доля (%) вещества В в исходном растворе?

Решение.

Ионно-электронное уравнение полуреакции: O₂ + 2 H⁺ + 2 e ^– = H₂O₂.

,

где m (В) – физическая масса вещества В в исходном растворе, г; с _эк – молярная концентрация эквивалентов раствора титранта, моль/л; V ₂ – объем раствора титранта, мл; V – объем разбавленного исходного раствора, мл; M – молярная масса вещества В, г/моль; f _эк – фактор эквивалентности вещества В;1000 мл/л – пересчетный коэффициент; V ₁ – объем разбавленного исходного раствора, пошедший на титрование, мл.

,

где ω – искомая массовая доля вещества В в исходном растворе, %; m – физическая масса исходного раствора, г.

5. Навеска m г руды, содержащей оксид ЭO _z, обработана избытком смеси растворов веществ В и C. Раствора вещества В было взято V ₁ мл, и на титрование его избытка израсходовано V ₂ мл с _эк н. раствора титранта. Найти массовую долю (%) элемента Э в руде, если известно, что на титрование V ₃ мл такого же раствора вещества В расходуется V ₄ мл раствора такого же раствора титранта.

 

Решение.

Ионно-электронное уравнение полуреакции:

MnO₂ + 4 H⁺ + 2 e ^– = Mn²⁺ + 2 H₂O.

,

где с _эк(В) – молярная концентрация эквивалентов раствора вещества В, моль/л; V ₄ – объем раствора титранта, пошедший на титрование V ₃ мл раствора вещества В, мл.

,

где n – количество вещества оксида ЭO _z, моль; V ₁ – объем раствора вещества В, взятый для обработки навески руды, мл; с _эк – молярная концентрация эквивалентов раствора титранта, моль/л; V ₂ – объем раствора титранта, пошедший на титрование избытка раствора вещества В, мл; f _эк – фактор эквивалентности оксида ЭO _z; 1000 мл/л – пересчетный коэффициент.

где m (Э) – физическая масса элемента Э в навеске руды, г; M – молярная масса элемента Э, г/моль.

,

где ω – искомая массовая доля элемента Э в руде, %; m – физическая масса навески руды, г.

6. Вычислить окислительно-восстановительный потенциал системы ОФ, H⁺/ВФ при [ОФ] = [ВФ] и концентрации ионов водорода, равной [H⁺] моль/л.

Решение.

Согласно уравнению Нернста при комнатной температуре для полуреакции, ионно-электронное уравнение которой

ОФ + a H⁺ + z e ^– = ВФ + b H₂O,

где ОФ и ВФ – формулы окисленной и восстановленной форм соответственно; a, z и b – коэффициенты; справедливо следующее

где e – искомый окислительно-восстановительный потенциал системы ОФ, H⁺/ВФ, В; e ⁰ – стандартный окислительно-восстановительный потенциал системы ОФ, H⁺/ВФ, В; [ОФ], [ВФ] и [H⁺] – молярные концентрации соответствующих частиц в системе, моль/л.

7. К V ₀ мл исходного раствора соли элемента Э прибавили V ₁ мл с _эк,1 н. раствора осадителя, затем отделили образовавшийся осадок другой соли элемента Э. На титрование оставшегося в избытке раствора осадителя было израсходовано V ₂ мл с _эк,2 н. раствора титранта. Сколько граммов элемента Э содержится в V мл исходного раствора?

Решение.

,

где n – количество вещества элемента Э в V ₀ мл исходного раствора, моль; с _эк,1 – молярная концентрация эквивалентов раствора осадителя, моль/л; V ₁ – объем раствора осадителя, мл; с _эк,2 – молярная концентрация эквивалентов раствора титранта, моль; V ₂ – объем раствора титранта, мл; f _эк – фактор эквивалентности соли элемента Э; 1000 мл/л – пересчетный коэффициент.

где – искомая физическая масса элемента Э в V мл исходного раствора, г; M – молярная масса элемента Э, г/моль; V ₀ – объем исходного раствора, обработанный осадителем, мл.

8. Сколько граммов x -гидрата вещества В следует взять для приготовления: 1) V ₁ мл с _эк н. раствора; 2) V ₂ мл раствора с титром по другому веществу T г/мл?

Решение.

Ионно-электронные уравнения полуреакций:

2 SO₃S^2– + 2 e ^– = ;I₂ + 2 e ^– = 2 I^–.

1) ,

где m ₁ – искомая физическая масса x -гидрата вещества В, необходимая для приготовления первого раствора, г; с _эк – молярная концентрация эквивалентов первого раствора вещества В, моль/л; V ₁ – объем первого раствора вещества В, мл; M ₁ – молярная масса вещества В, г/моль; M (H₂O) – молярная масса воды, г/моль; x – число молекул воды в формульной единице кристаллогидрата; – фактор эквивалентности вещества В; 1000 мл/л – пересчетный коэффициент.

2) m ₂ = TV ₂,

где m ₂ – физическая масса другого вещества, г; T – титр второго раствора по другому веществу, г/мл; V ₂ – объем второго раствора вещества В, мл.

,

где n _эк,2 – количество вещества эквивалентов вещества В во втором растворе, моль; M ₂ – молярная масса другого вещества, г/моль; – фактор эквивалентности другого вещества.

,

где m ₂ – искомая физическая масса x - гидрата вещества В, необходимая для приготовления второго раствора.

9. Вычислить молярную концентрацию эквивалентов раствора титранта, если на титрование m г вещества В израсходовано V мл этого раствора.

 

Решение.

Ионно-электронное уравнение полуреакции:

2 H₃AsO₄ + 4 H⁺ + 4 e ^– = As₂O₃ + 5 H₂O.

,

где с _эк – искомая молярная концентрация эквивалентов раствора титранта, моль/л; 1000 мл/л – пересчетный коэффициент; M – молярная масса вещества В, г/моль; f _эк – фактор эквивалентности вещества В; V – объем раствора титранта, мл.

10. К кислому раствору вещества В прибавили V ₁ мл с _эк,1 н. раствора первого титранта и выделившееся вещество оттитровали V ₂ мл раствора второго титранта. Найти молярную концентрацию эквивалентов раствора второго титранта.

Решение.

,

где c _эк,2 – искомая молярная концентрация эквивалентов раствора второго титранта, моль/л; c _эк,1 – молярная концентрация эквивалентов раствора первого титранта, моль/л; V ₁ – объем раствора первого титранта, мл; V ₂ – объем раствора второго титранта, мл.

11. К раствору вещества В добавили избыток раствора первого титранта и выделившееся вещество оттитровали V мл с _эк н. раствора второго титранта. Сколько граммов вещества В содержалось в растворе?

Решение.

Ионно-электронное уравнение полуреакции:

+ 14 H⁺ + 6 e ^– = 2 Cr³⁺ + 7 H₂O.

,

где m – искомая физическая масса вещества В, г; с _эк –молярная концентрация эквивалентов раствора второго титранта, моль/л; V – объем раствора второго титранта, мл; M – молярная масса вещества В, г/моль; f _эк – фактор эквивалентности вещества В; 1000 мл/л – пересчетный коэффициент.

12. К V ₀ мл раствора вещества В прибавлено V ₁ мл с _эк,1 н. раствора первого титранта, избыток которого затем оттитровали V ₂ мл с _эк,2 н. раствора второго титранта. Найти массовую долю (%) вещества В в растворе, если плотность этого раствора равна ρ г/см³.

Решение.

Ионно-электронное уравнение полуреакции:

ClO + 6 H⁺ + 6 e ^– = Cl^– + 3 H₂O.

,

где m – физическая масса вещества В в растворе, г; с _эк,1 – молярная концентрация эквивалентов раствора первого титранта, моль/л; V ₁ – объем раствора первого титранта, мл; с _эк,2 – молярная концентрация эквивалентов раствора второго титранта, моль; V ₂ – объем раствора второго титранта, мл; M – молярная масса вещества В, г/моль; f _эк – фактор эквивалентности вещества В; 1000 мл/л – пересчетный коэффициент.

,

где ω – искомая массовая доля вещества В в растворе, %; V ₀ – объем раствора вещества В, мл; ρ – плотность раствора вещества В, г/см³.

13. При сожжении навески m г вещества В элемент Э переведен в оксид ЭO _z, который поглотили раствором вещества А и сразу оттитровали V ₁ мл раствора первого титранта. Концентрация раствора первого титранта установлена с помощью с ₂ М раствора второго титранта, причем V ₂/ V ₁ = y. Вычислить массовую долю (%) элемента Э в веществе В.

Решение.

Ионно-электронные уравнения полуреакций:

SO + 4 H⁺ + 2 e ^– = SO₂ + 2 H₂O; 2 SO₃S^2– + 2 e ^– = .

,

где n – количество вещества оксида ЭO _z, моль; c ₂ – молярная концентрация эквивалентов раствора второго титранта, моль/л; y – отношение объемов растворов второго и первого титрантов; V ₁ – объем раствора первого титранта, мл; – фактор эквивалентностиоксида ЭO _z; 1000 мл/л – пересчетный коэффициент; f _эк – фактор эквивалентности второго титранта.

,

где ω – искомая массовая доля элемента Э в веществе В, %; M – молярная масса элемента Э, г/моль; m – физическая масса вещества В, г.

14. Из сплава, содержащего элемент Э, последний перевели рядом операций в осадок В. Действием на этот осадок кислоты и некоторого вещества было выделено другое вещество, на титрование которого пошло V мл с М раствора титранта. Найти массу элемента Э в навеске сплава.

Решение.

Ионно-электронные уравнения полуреакций:

PbCrO₄ + 8 H⁺ + 3 e ^– = Pb²⁺ + Cr³⁺ + 4 H₂O; 2 SO₃S^2– + 2 e ^– = .

,

где n – количество вещества осадка В, моль; c – молярная концентрация э раствора титранта, моль/л; V – объем раствора титранта, мл; f _эк,1 – фактор эквивалентности осадка В; 1000 мл/л – пересчетный коэффициент; f _эк,2 – фактор эквивалентности титранта.

где m – искомая физическая масса элемента Э в навеске сплава, г; M – молярная масса элемента Э, г/моль.

15. К смеси, содержащей избыток иодида и иодата калия, добавили V ₁ мл раствора серной кислоты. Выделившийся дииод оттитровали V ₂ мл с М раствора титранта. Вычислить титр серной кислоты по другому веществу.

Решение.

Ионно-электронные уравнения полуреакций:

I₂ + 2 e ^– = 2 I^–; 2 SO₃S^2– + 2 e ^– = .

,

где n – количество вещества дииода, моль; c – молярная концентрация раствора титранта, моль/л; V – объем раствора титранта, мл; f _эк,1 – фактор эквивалентности дииода; 1000 мл/л – пересчетный коэффициент; f _эк,2 – фактор эквивалентности титранта.

Молекулярное уравнение реакции:

KIO₃ + 3 H₂SO₄ + 5 KI = 3 I₂ + 3 K₂SO₄ + 3 H₂O.

Как видно из него, количества вещества дииода и серной кислоты совпадают, откуда

,

где – искомый титр раствора серной кислоты по другому веществу, г/мл; M – молярная масса другого вещества, г/моль; – фактор эквивалентности другого вещества; V ₁ – объем раствора серной кислоты, мл; f _эк – фактор эквивалентности серной кислоты.

16. К раствору, содержащему m ₀ г технического вещества В прилили V ₁ мл с _эк,1 н. раствора, избыток которого оттитровали V ₂ см³ с _эк,2 н. раствора второго титранта. Вычислите массовую долю (%) вещества В в образце.

Решение.

Ионно-электронное уравнение полуреакции:

ClO + 6 H⁺ + 6 e ^– = Cl^– + 3 H₂O.

,

где m – физическая масса вещества В в образце, г; с _эк,1 – молярная концентрация эквивалентов раствора первого титранта, моль/л; V ₁ – объем раствора первого титранта, мл; с _эк,2 – молярная концентрация эквивалентов раствора второго титранта, моль; V ₂ – объем раствора второго титранта, см³; M – молярная масса вещества В, г/моль; f _эк – фактор эквивалентности вещества В; 1000 мл/л – пересчетный коэффициент.

,

где ω – искомая массовая доля вещества В в образце, %; m ₀ – физическая масса образца, г.

17. К V мл раствора вещества В добавили V ₁ мл раствора первого титранта с титром T ₁ г/мл (избыток). Выпавший осадок отфильтровали, и избыток первого титранта в фильтрате оттитровали V ₂ мл раствора второго титранта с титром T ₂ г/мл. Определите титр исходного раствора и его молярную концентрацию.

Решение.

Ионно-электронные уравнения полуреакций:

MnO + 8 H⁺ + 5 e ^– = Mn²⁺ + 4 H₂O; 2 CO₂ + 2 H⁺ + 2 e ^– = Н₂С₂O₄;

,

где с _эк,1 – молярная концентрация эквивалентов раствора первого титранта, ммоль/л; T ₁ – титр раствора первого титранта, г/мл; f _эк,1 – фактор эквивалентности первого титранта; M ₁– молярная масса первого титранта, г/моль.

,

где с _эк,2 – молярная концентрация эквивалентов раствора второго титранта, ммоль/л; T ₂ – титр раствора второго титранта, г/мл; f _эк,2 – фактор эквивалентности второго титранта; M ₂– молярная масса второго титранта, г/моль.

,

где n – количество вещества В, моль; V ₁ – объем раствора первого титранта, мл; V ₂ – объем раствора второго титранта, мл; f _эк – фактор эквивалентности вещества В.

,

где T – искомый титр исходного раствора, г/мл; M – молярная масса вещества В, г/моль; V – объем исходного раствора, мл.

,

где c – искомая молярная концентрация исходного раствора, моль/л; 1000 мл/л – пересчетный коэффициент.

 

ЭЛЕКТРОЛИЗ

1. Если годовой объем очищаемой воды равен V м³, а содержание в нем ионов M ^{z +} составляет ρ мг/дм³, то время, необходимое для выделения всего металла М электролизом при силе тока I А и выходе по току η %, составит ___ суток.

Решение.

,

где m – физическая масса металла М в годовом объеме очищаемой воды, г; V – годовой объем очищаемой воды, м³; ρ – концентрация ионов M ^{x +} в очищаемой воде, мг/дм³.

Согласно объединенному закону Фарадея

, откуда

где h – выход по току, %; М – молярная масса металла М, г/моль; I – сила тока электролиза, А; t – время электролиза, с; 100% – пересчетный коэффициент; z – величина заряда катиона M ^{z +}; F = 96 500 Кл/моль – пос­тоянная Фарадея.

,

где – искомое время электролиза, сутки; 86400 с/сутки – пересчетный коэффициент.

2. Масса металла М, полученного электролизом раствора соли этого металла, в течение t мин при силе тока I А и выходе по току η %, равна ___ г.

Решение.

Согласно объединенному закону Фарадея

,

где m – искомая физическая масса металла М, полученного электролизом раствора, г; 60 с/мин – пересчетный коэффициент; h – выход по току, %; М – молярная масса металла М, г/моль; I – сила тока электролиза, А; t – время электролиза, с; 100% – пересчетный коэффициент; z – степень окисления металла M в соли; F = 96 500 Кл/моль – пос­тоянная Фарадея.

Методы осаждения

3. Если годовой объем очищаемой воды равен V м³, а содержание в нем ионов M ^{z +} составляет ρ мг/дм³, то с учетом ω%-го избытка реагента, необходимого для полного осаждения, расход щелочи составит __ кг в год.

Решение.

,

где n ₁ – количество вещества металла М в годовом объеме очищаемой воды, моль; V – годовой объем очищаемой воды, м³; ρ – концентрация ионов M ^{x +} в очищаемой воде, мг/дм³; М ₁ – молярная масса металла М, г/моль.

Краткое ионное уравнение реакции:

M ^{z +} + z OH^– = M(OH) _z ↓.

Уравнение диссоциации щелочи:

.

Из них видно, что

n (OH^–) = xn ₂ = zn ₁, откуда ,

где n (OH^–) – количество вещества ионов OH^–, необходимое для осаждения, моль; n ₂ – количество вещества щелочи , необходимое для осаждения, моль; z – величина заряда катиона M ^{z +}; x – кислотность щелочи.

,

где m ₂ – искомый расход щелочи, необходимый для полного осаждения, кг в год; М ₂ – молярная масса щелочи, г/моль; ω – массовая доля избытка, %; 100% – пересчетный коэффициент; 1000 г/кг – пересчетный коэффициент.

pH

4. Если суточный объем очищаемой воды равен V м³, значение водородного показателя исходного раствора равно pH, то с учетом ω%-го содержания действующего вещества в пересчете на карбонат кальция в известняковой муке ее расход составит __ кг в сутки.

Решение.

n ₁ = 1000 V ·10^–pH = V ·10^3–pH,

где n ₁ – количество вещества ионов H⁺ в суточном объеме очищаемой воды, моль; 1000 л/м³ – пересчетный коэффициент; V – суточный объем очищаемой воды, м³;pH – водородный показатель исходного раствора.

Краткое ионное уравнение реакции:

2 H⁺ + CaCO₃ = Ca²⁺ + CO₂↑ + H₂O.

Из него видно, что

,

где n ₂ – необходимое для нейтрализации количество вещества карбоната кальция, моль.

,

где m ₂ – искомый расход известняковой муки, кг в сутки; М ₂ – молярная масса карбоната кальция, г/моль; 10 г/(кг·%) – пересчетный коэффициент; ω – массовая доля карбоната кальция в известняковой муке, %.

5. Сколько мл c _эк н. раствора слабой одноосновной кислоты нужно добавить к V ₂ мл c М раствора натриевой соли этой кислоты, чтобы получить раствор с водородным показателем pH?

Решение.

р К_a (CH₃COOH) = 4,74.

где n _c – количество вещества соли, ммоль; c – молярная концентрация раствора соли, моль/л; V ₂ – объем раствора соли, мл.

Согласно уравнению Гендерсона-Гассельбаха для кислотной буферной системы

откуда

где pH – водородный показатель буферного раствора; р К_a – показатель константы диссоциации кислоты; n _к – количество вещества кислоты, ммоль.

,

где V ₁ – искомый объем раствора кислоты, мл; с _эк – молярная концентрация эквивалентов раствора кислоты, моль/л.

6. Найти величину буферной емкости буферного раствора, если после добавления V ₂ мл c _эк н. раствора щелочи к V ₁ мл этого раствора pH последнего увеличивается с pH₁ до pH₂.

Решение.

,

где – искомая буферная емкость по щелочи, моль/л; с _эк – молярная концентрация эквивалентов раствора щелочи, моль/л; V ₂ – объем раствора щелочи, мл; pH₂ и pH₁ – значения водородного показателя буферного раствора после и до добавления щелочи; V ₁ – исходный объем буферного раствора, мл.

7. Определить буферную емкость системы, если для изменения ее pH от pH₁ до pH₂ добавили к V ₁ мл системы V ₂ мл c _эк н. сильной кислоты.

Решение.

,

где – искомая буферная емкость по кислоте, моль/л; с _эк – молярная концентрация эквивалентов раствора кислоты, моль/л; V ₂ – объем раствора кислоты, мл; pH₂ и pH₁ – значения водородного показателя буферной системы после и до добавления кислоты; V ₁ – исходный объем буферной системы, мл.

8. Активная кислотность биологической жидкости равна [H⁺] моль/л. Найти pH жидкости.

Решение.

pH = –lg[H⁺],

где pH – искомое значение водородного показателя; [H⁺] – активная кислотность, моль/л.

9. Определить концентрации гидроксид-ионов в крови человека при t ₁ °С и при t ₂ °С, если при t ₁ °С показатель ионного произведения воды равен р К_{w, 1}, а при t ₂ °С – р К_{w, 2}. Водородный показатель крови при обеих температурах равен pH.

 

 

Решение.

, ,

где и – искомые концентрации гидроксид-ионов, моль/л; pH – водородный показатель крови; р К_{w, 1} и р К_{w, 2} – показатели ионного произведения воды при температурах t ₁ °С и t ₂ °С соответственно.

10. Определить pH раствора, содержащего n _осн моль основания и n _c моль соли, если показатель константы диссоциации основания равен р К_b.

Решение.

Согласно уравнению Гендерсона-Гассельбаха для оснóвной буферной системы

,

где pOH – гидроксидный показатель раствора; р К_b – показатель константы диссоциации основания; n _осн – количество вещества основания, моль; n _c – количество вещества соли, моль.

При комнатной температуре

pH = 14 – pOH,

где pH – искомый водородный показатель раствора; 14 – показатель ионного произведения воды.

11. Каково соотношение между концентрацией гидрокарбонат-ионов и парциальным давлением диоксида углерода в крови, водородный показатель которой равен pH, если для такой буферной системы в крови человека суммарный показатель константы диссоциации равен р К_a?

Решение.

Согласно уравнению Гендерсона-Гассельбаха для гидрокарбонатной кислот буферной системы

, откуда ,

где pH – водородный показатель крови; р К_a – суммарный показатель константы диссоциации; – искомое соотношение между концентрацией гидрокарбонат-ионов и парциальным давлением диоксида углерода в крови.

Осмометрия

12. Смесь, содержащая m ₁ г неэлектролитаВи m ₂ г растворителя, плавится при t _{пл. р-ра} 165 °С. Найти молекулярную массу неэлектролита В, если температура плавления растворителя t _{пл. р-ля} °С, а ее криоскопическая постоянная равна K _к К·кг/моль.

Решение.

D Т _зам = t _{пл. р-ля} – t _{пл. р-ра} ,

где D Т _зам – по­нижение температуры замерзания раствора относительно растворителя, К; t _{пл. р-ля} – температура плавления растворителя, ⁰C; – t _{пл. р-ра} – температура плавления раствора (смеси), ⁰C.

Согласно второму закону Рауля для растворов неэлектролитов

D Т _зам = К _к c_m, откуда ,

где К _к – криоскопическая константа растворителя, К·кг/моль; c_m – моляльная концентрация В, моль/кг.

По определению

откуда

где 1000 г/кг – пересчетный коэффициент; n – количество вещества В, моль; m ₂ – физическая масса растворителя, г; m ₁ – физическая масса В, г; M – молярная масса В, г/моль.

M_r = │M │,

где M_r – искомая молекулярная масса В, а.е.м.

12. При T К давление насыщенного пара над чистым растворителем равно p ⁰ кПа. Сколько граммов неэлектролитаВнадо растворить в m ₁ г растворителя, чтобы понизить давление пара на Δ p Па?

Решение.

Согласно первому закону Рауля для растворов неэлектролитов

,

где χ– мольная доля В; Δ p –понижениедавления насыщенного пара над раствором относительно чистого растворителя; Па; 1000 Па/кПа – пересчетный коэффициент; p ⁰ – давление насыщенного пара над чистым растворителем, кПа.

По определению

откуда

где n ₂ и n ₁ – количества вещества В и растворителя, моль; m ₁ – физическая масса растворителя, г; m ₂ – искомаяфизическая масса неэлектролитаВ, г; M ₁ и M ₂ – молярные массы растворителя и В соответственно, г/моль.

13. При t °С давление насыщенного пара чистого растворителя составляет p ⁰ кПа. Найти при той же температуре давление насыщенного пара над ω %-ным раствором неэлектролитаВ.

Решение.

m ₁ = ω, m ₂= 100 – ω,

где m ₁ и m ₂ – физические массы В и растворителя в 100 г раствора, г; ω – массовая доля В, %.

,

где n ₁ и n ₂ – количества вещества В и растворителя в 100 г раствора, моль; M ₁ и M ₂ – молярные массы В и растворителя, г/моль.

По определению

,

где χ – мольная доля В.

Согласно первому закону Рауля для растворов неэлектролитов

, откуда

где p ⁰ – давление насыщенного пара чистого растворителя, кПа; p – искомое давления насыщенного пара над раствором, кПа.

14. Раствор, содержащий m ₁ г вещества В в m ₂ г растворителя, кристаллизуется при температуре на D Т _зам °С ниже, чем чистый растворитель. Определить, происходит ли диссоциация или ассоциация вещества В в этом растворе, и в какой степени. Криоскопическая константа растворителя равна К _к К·кг/моль.

Решение.

Согласно второму закону Рауля для растворов неэлектролитов

D Т _зам = К _к c_m, откуда

где D Т _зам – по­нижение температуры замерзания раствора относительно растворителя, °С; К _к – криоскопическая константа растворителя, К·кг/моль; c_m – моляльная концентрация В, моль/кг.

По определению

откуда

где 1000 г/кг – пересчетный коэффициент; n – количество вещества В, моль; m ₂ – физическая масса растворителя, г; m ₁ – физическая масса В, г; M – молярная масса В в растворе, г/моль.

Если M > M (В), то происходит ассоциация вещества В в этом растворе, и

,

где β – степень ассоциации; M ( В) – молярная масса индивидуального вещества В, г/моль.

Если M < M (В), то происходит диссоциация вещества В в этом растворе, и

,

где α – степень диссоциации.

15. Температура замерзания водного раствора неэлектролитаВравна Т _{зам р-ра} К. Давление пара чистой воды при этой же температуре равно p ⁰ Па, а энтальпия плавления льда составляет Δ H _пл Дж/моль. Найти давление пара раствора сахара.

 

 

Решение.

,

где К _к – криоскопическая константа растворителя (воды), К·кг/моль; R = 8,31 – универсальная газовая постоянная; Т _{зам р-ля} – температура замерзания растворителя (воды), К; M – молярная масса растворителя, г/моль; Δ H _пл – энтальпия плавления растворителя (льда), Дж/моль.

D Т _зам = T _{зам. р-ля} – T _{зам. р-ра},

где D Т _зам – по­нижение температуры замерзания раствора относительно растворителя, К; T _{зам. р-ра} – температура замерзания раствора, K.

Согласно второму закону Рауля для растворов неэлектролитов

D Т _зам = К _к c_m, откуда

где c_m – моляльная концентрация В, моль/кг.

,

где χ – мольная доля В.

Согласно первому закону Рауля для растворов неэлектролитов

, откуда ,

где p ⁰ – давление насыщенного пара чистой воды, Па; p – искомое давления насыщенного пара раствора, Па.

16. Водный раствор неэлектролитаВкристаллизуется при t _{лзам. р-ра} °С. Моляльная концентрация этого раствора равна __ моль/кг. Криоскопическая константа воды равна К _к К·кг/моль.

Решение.

D Т _зам = t _{зам. воды} – t _{зам. р-ра},

где D Т _зам – по­нижение температуры замерзания раствора относительно растворителя, К; t _{зам. р-ра} – температура замерзания раствора, ⁰C; t _{зам. воды} – температура замерзания воды, ^0C.

Согласно второму закону Рауля для растворов неэлектролитов

D Т _зам = К _к c_m, откуда ,

где К _к – криоскопическая константа растворителя, К·кг/моль; c_m – искомая моляльная концентрация В, моль/кг.

17. Сколько моль неэлектролитаВ нужно растворить в m кг воды для получения раствора, температура кипения которого равна t _{кип. р-ра} °С? Эбулиоскопическая константа воды равна К _э К·кг/моль.

Решение.

D Т _кип = t _{кип. р-ра} – t _{кип. воды},

где D Т _кип – по­вышение температуры кипения раствора относительно воды, К;

t _{кип. р-ра} – температура кипения раствора, °С; t _{кип. воды} – температура кипения воды, °С.

Согласно второму закону Рауля для растворов неэлектролитов

D Т _кип = К _э c_m, откуда ,

К _э – эбулиоскопическая константа воды, К·кг/моль; c_m – моляльная концентрация неэлектролитаВ, моль/кг.

По определению

откуда

где n – искомоеколичество вещества В, моль; m – физическая масса воды, кг.

18. Раствор, содержащий m ₁ г неэлектролита В в m ₂ кг воды, кипит при t _{кип. р-ра} °С. Молярная масса этого вещества равна __ г/моль. Эбулиоскопическая константа воды равна К _э К·кг/моль.

Решение.

D Т _кип = t _{кип. р-ра} – t _{кип. воды},

где D Т _кип – по­вышение температуры кипения раствора относительно воды, К;

t _{кип. р-ра} – температура кипения раствора, °С; t _{кип. воды} – температура кипения воды, °С.

Согласно второму закону Рауля для растворов неэлектролитов

D Т _кип = К _э c_m, откуда ,

К _э – эбулиоскопическая константа воды, К·кг/моль; c_m – моляльная концентрация неэлектролитаВ, моль/кг.

По определению

откуда

где n – количество вещества В, моль; m ₂ – физическая масса воды, кг.

где M – искомая молярная масса В, г/моль; m ₁ – физическая масса В, г.

19. Температура кипения ω%-ного водного раствора электролита равна t _{кип. р-ра} °С. Эбулиоскопическая константа воды равна К _э К·кг/моль. Определите изотонический коэффициент раствора электролита.

Решение.

D Т _кип = t _{кип. р-ра} – t _{кип. воды},

где D Т _кип – по­вышение температуры кипения раствора относительно воды, К;

t _{кип. р-ра} – температура кипения раствора, °С; t _{кип. воды} – температура кипения воды, °С.

m ₁ = ω, m ₂= 100 – ω,

где m ₁ и m ₂ – физические массы В и воды в 100 г раствора, г; ω – массовая доля В, %.

,

где n – количество вещества В в 100 г раствора, моль; M – молярная масса В, г/моль.

По определению

где c_m – моляльная концентрация электролитаВ, моль/кг; 1000 г/кг – пересчетный коэффициент; m ₂ – физическая масса воды, г.

Согласно второму закону Рауля для растворов электролитов

D Т _кип = iК _э c

---

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>   | Системы качественного анализа

Поделиться с друзьями:

---

Дата добавления: 2015-11-05; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 367 | Нарушение авторских прав

---

Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

Победа - это еще не все, все - это постоянное желание побеждать. © Винс Ломбарди
==> читать все изречения...

1315 - | 1250 -

© 2015-2024 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление