Определение точной концентрации раствора титриметрическим методом

В задачах 1-20 рассчитайте молярную концентрацию, молярную концентрацию эквивалента, моляльную концентрацию и массовую концентрацию раствора данного вещества, используя значение плотности данного раствора и соответствующие величины из Приложения.

№	Раствор NaCl ρ, г/л	№	Раствор H2SO4 ρ, г/л	№	Раствор HCl ρ, г/л	№	Раствор СН3СООН ρ, г/л
п/п	п/п	п/п	п/п

В задачах 21-50 выведите формулу, связывающую между собой различные способы выражения состава двухкомпонентного раствора. В вертикальных рядах указаны функции, в горизонтальных – аргументы. Например, в задаче 23 надо вывести формулу, выражающую массовую долю, ω через моляльную концентрацию, С _m.

	ω	С	С экв	С m	С масс	X
ω	-
С		-
С экв			-
С m				-
С масс					-
X						-

В задачах 51-65 рассчитайте массу соли и объем воды, необходимые для приготовления 1л раствора NaCl заданного состава ω, используя значения плотностей растворов из Приложения.

№	ω	№	ω	№	ω
	0,01		0,08		0,18
	0,02		0,10		0,20
	0,03		0,12		0,22
	0,04		0,14		0,24
	0,06		0,16		0,26

В задачах 66-85 рассчитайте объемы исходных растворов, которые необходимо смешать для приготовления 1л водного раствора заданной концентрации, используя данные из Приложения.

№ п/п		Растворы HCl	№ п/п	Растворы СН3СООН
Исходные	Конечный	Исходные	Конечный
ω1	ω2	ω	ω1	ω2	ω
	0,262	0,064	0,184		0,56	0,08	0,40
	0,223	0,044	0,165		0,52	0,04	0,28
	0,243	0,085	0,204		0,48	0,12	0,36
	0,145	0,004	0,105		0,44	0,16	0,20
	0,204	0,024	0,125		0,40	0,04	0,32
№ п/п		Растворы NaCl	№ п/п	Растворы H2SО4
Исходные	Конечный	Исходные	Конечный
ω1	ω2	ω	ω1	ω2	ω
	0,26	0,10	0,18		0,350	0,091	0,227
	0,22	0,01	0,12		0,326	0,120	0,252
	0,24	0,02	0,08		0,302	0,032	0,174
	0,20	0,04	0,16		0,277	0,147	0,201
	0,18	0,06	0,14		0,302	0,062	0,147

В задачах 86-105 рассчитайте, используя данные из Приложения, объем заданного раствора, массовая доля которого ω, необходимый для приготовления 1л 0,1н раствора кислоты.

H2SО4	HCl
№	ω	№	ω	№	ω	№	ω
	0,350		0,227		0,262		0,165
	0,326		0,201		0,243		0,145
	0,302		0,174		0,223		0,125
	0,277		0,147		0,204		0,105
	0,252		0,091		0,184		0,085

В задачах 106-125 рассчитайте молярную концентрацию эквивалентов вещества А, количество вещества и массу вещества А в заданном объеме раствора V (A), если известна массовая доля и объем раствора вещества В, вступившего в реакцию полной нейтрализации с веществом А.

№	А	V (A), мл	В	V (B), мл	ω (B), %
	HCl		KOH
	NaOH		HCl
	KOH		H2SO4
	HNO3		NaOH
	KOH		CH3COOH
	LiOH		H2SO4		6,5
	H2SO4		KOH
	LiOH		HCl
	KOH		CH3COOH		9,5
	HCl		NaOH		7,5
	NaOH		CH3COOH		6,5
	HNO3		KOH
	KOH		H2SO4
	H2SO4		NaOH		9,5
	CH3COOH		KOH
	NaOH		HCl		17,5
	KOH		CH3COOH		14,5
	H2SO4		NaOH
	LiOH		HCl		8,5
	NaOH		H2SO4		5,6

Жесткость воды

В задаче 1 перечислите виды жесткости воды. Присутствием каких солей обусловлен тот или иной вид жесткости? В каких единицах выражается жёсткость воды и как по жесткости подразделяется вода?

В задаче 2 рассчитайте жесткость сточной воды если в 1.0 л воды содержится 0.3 г NaCl, 0.02 г CaSO₄, 0.5 г CH₃COONa и 1.0 г KNO₃. Какой вид жесткости характерен для воды данного состава?

В задаче 3 рассчитайте концентрацию и количество ионов Ca²⁺ и Cl⁻ в 500 мл морской воды, если некарбонатная жесткость воды составляет 12 ммоль экв/л.

В задачах 4 − 9 рассчитайте карбонатную, некарбонатную и общую жесткость воды в единицах ГОСТ, если в известном объеме воды содержится m ₁ граммов Mg(HCO₃)₂ и m ₂ граммов CaCl₂.

№ задачи	V (H2O), м3	m 1, г	m 2, г	№ задачи	V (H2O), м3	m 1, г	m 2, г
	1.0	16.2	55.5		10.0	100.0	500.0
	2.0	20.0	70.5		15.0	90.0	144.0
	4.0	8.1	60.4		20.0	10.8	850.0

В задачах 10 − 15 рассчитайте временную, постоянную и общую жесткость воды по известной массе солей, содержащихся в 10 л воды.

№ задачи	Масса соли, г
Ca(HCO3)2	Mg(HCO3)2	Fe(HCO3)2	MgSO4	CaSO4	MgCl2
	0.81	1.20	−	−	−	4.75
	−	0.60	1.78	−	13.60	−
	0.40	−	−	−	2.72	2.38
	−	−	0.89	0.60	1.36	0.48
	−	0.90	−	1.20	−	0.96
	0.65	0.12	−	−	0.44	0.38

В задачах 16 − 21 рассчитайте массу соли, растворенной в данном объеме V воды по известному значению жесткости Н. Считать, что другие соли, обусловливающие жесткость, отсутствуют.

№ задачи	V (H2O), м3	Соль	Н, моль экв/м3	№ задачи	V (H2O), м3	Соль	Н, моль экв/м3
	1.0	Ca(HCO3)2	2.0		5.0	MgCl2	0.8
	10.0	CaSO4	6.5		20.0	MgSO4	3.2
	0.5	Fe(HCO3)2	1.0		3.0	Mg(HCO3)2	4.0

В задачах 22 − 25 определите некарбонатную жесткость воды, если общая жесткость воды равна Н_общ. и известно содержание солей Ca(HCO₃)₂ и Mg(HCO₃)₂ в 10.0 л воды.

№ задачи	Нобщ, моль экв/м3	m [Ca(HCO3)2], г	m [Mg(HCO3)2], г
	4.0	2.0	−
	6.4	16.2	1.46
	3.5	1.62	0.73
	2.0	−_	0.48

 

В задачах 26 − 29 рассчитайте карбонатную жесткость воды, если в заданном объёме воды содержится известная масса солей MgSO₄ или CaCl₂, а общая жесткость воды равна 4.6 моль-экв/м³.

№ задачи	V (H2O), м3	m (MgSO4), г	m (CaCl2), г	№ задачи	V (H2O), м3	m (MgSO4), г	m (CaCl2), г
	0.3	80.0	−		1.0	160.0	90.0
	0.4	−	55.0		2.0	360.0	110.0

 

В задачах 30 − 33 в ычислите общую, временную и постоянную жесткость воды, если на титрование объёма V мл воды расходуется V ₁ мл 0.5 н. раствора трилона Б, а на титрование такого же объёма воды − V ₂ мл 0.1 н. раствора HCl.

№ задачи	V (H2O), мл	V 1(трилон Б), мл	V 2(HCl), мл	№ задачи	V (H2O), мл	V 1(трилон Б), мл	V 2(HCl), мл
	50.0	10.0	2.0		100.0	50.0	3.0
	100.0	20.0	3.0		50.0	5.0	0.8

В задачах 34 − 38 найдите карбонатную жесткость воды, содержащей только ионы Ca²⁺, если на титрование заданного объёма воды затрачен известный объём раствора трилона Б (V ₁), а на титрование такого же объёма воды, предварительно прокипяченной и пропущенной через фильтр для отделения осадка, требуется объем раствора раствора трилона Б (V ₂) такой же концентрации.

№ задачи	V (H2O), мл	V 1(трилон Б), мл	V 2(трилон Б), мл	С экв(трилон Б), моль-экв/л
		5.4	3.6	0.04
	100.0	6.1	2,7	0,05
	100.0	6.3	1.5	0,03
	50.0	4.5	1.8	0,04
	50.0	3.3	1.1	0,05

В задачах 39 − 43 используя значение общей жесткости воды, рассчитайте постоянную жесткость, если на титрование 50.0 мл воды израсходован известный объем раствора кислоты (HCl или H₂SO₄) с известной молярной концентрацией С.

№ задачи	V (H2O), мл	Нобщ, ммоль экв/л	V (кислоты), мл	C (HCl), моль/л	С (H2SO4), моль/л
	50.0	8.0	3.0	0.10	−
	4.0	2.0	−	0.05
	7.0	2.5	0.10	−
	3.5	3.0	−	0.01
	3.0	5.0	0.05	−

 

В задачах 44 − 47 рассчитайте карбонатную жесткость воды по известным объемам растворов кислот (HCl или H₂SO₄) пошедшим на титрование пробы воды. Приведите уравнение реакции, лежащей в основе определения карбонатной жесткости воды.

№ задачи	V (H2O), мл	V (HCl), мл	V (H2SO4), мл	С (кислоты), моль/л
	100.0	3,0	−	0.10
	50.0	−	2.8	0.05
	100.0	4.5	−	0.20
	50.0	−	2.0	0.12

В задаче 48 назовите два способа устранения жесткости воды и приведите соответствующие уравнения химических реакций, если карбонатная жесткость воды вызвана присутствием соли Ca(HCO₃)₂.

В задаче 49 определите, какие из веществ могут быть использованы для устранения карбонатной жесткости воды: Ca(OH)₂, HCl, NaCl, KOH, Na₂CO₃? Ответ обоснуйте, приведя уравнения химических реакций.

В задаче 50 определите, возможно ли использование KOH, NaCl, K₂CO₃, K₃PO₄ для устранения некарбонатной жесткости воды? Ответ подтвердите соответствующими уравнениями химических реакций.

В задаче 51 напишите уравнения химических реакций, происходящих при добавлении к жесткой воде: а) Na₂CO₃; б) NaOH; в)Ca(OH)₂? Рассмотрите случаи карбонатной и некарбонатной жесткости.

В задаче 52 приведите уравнения реакций, происходящих при кипячении воды, содержащей Ca(HCO₃)₂, Mg(HCO₃)₂, Fe(HCO₃)₂.? Можно ли использовать кипячение для устранения некарбонатной жесткости воды?

В задаче 53. Закончите уравнения химических реакций, протекающих в водном растворе:

а) Ca(HCO₃)₃ ; б) Fe(HCO₃)₂ ; в) Сa(HCO₃)₂ + CaO ;

г) Ca(HCO₃)₂ + Na₂CO₃ ; д) MgCl₂ + Na₃PO₄ ;

е) MgSO₄ + Na₂CO₃ + H₂O ;

В задачах 54 − 59 рассчитайте жесткость воды, обусловленную наличием растворенного гидрокарбоната кальция Ca(HCO₃)₂, если известно уменьшение массы воды при ее кипячении счет образовавшегося осадка. Приведите уравнение химической реакции, приводящей к образованию осадка.

№ задачи	V (H2O), л	D m, мг	№ задачи	V (H2O), л	D m, мг
	3.0			3.5
	2.0			4.0
	1.0			5.0

 

В задачах 60 − 67 рассчитайте постоянную жесткость воды Н_пост, если известна общая жесткость воды Н_общ и масса CaCO₃, образовавшаяся при кипячении заданного объема воды.

№ задачи	V (H2O), л	m (CaCO3), г	Нобщ, моль экв/м3	№ задачи	V (H2O), л	m (CaCO3), г	Нобщ, моль экв/м3
	5.0	1.3	7.0		40.0	10.0	8.0
	10.0	2.0	7.0		50.0	10,0	6.5
	15.0	2.2	7.0		70.0	9.5	6.0
	30.0	7.5	6.0		100.0	10.0	7.0

В задачах 68 − 75 рассчитайте: а) массу осадка после термического умягчения воды; б) массу Na₂CO₃, необходимую для устранения общей жесткости воды, если анализ воды, содержащей растворимые соли кальция, дал следующие результаты:

№ задачи	Нобщ, моль экв/м3	Нкарб, моль экв/м3	V (H2O), м3	№ задачи	Нобщ, моль экв/м3	Нкарб, моль экв/м3	V (H2O), м3
	2.0	1.0	5.0		10.0	7.0	10.0
	10.0	2.0	4.0		12.0	6.0	2.0
	8.0	3.0	1.0		5.0	4.0	1.0
	7.5	4.0	3.0		5.0	3.0	5.0

 

В задачах 76 − 81 рассчитайте карбонатную жесткость воды, если для ее устранения в заданном объеме воды была израсходована известная масса Ca(OH)₂.

№ задачи	V (H2O), л	m [Ca(OH)2], г	№ задачи	V (H2O), л	m [Ca(OH)2], г
	1.0	0.37		5.0	2.18
	2.0	0.05		6.0	1.02
	2.5	0.62		10.0	3.70

 

В задачах 82 − 89 рассчитайте общую жесткость воды, если для умягчения заданного объема воды потребовалась известная масса Na₂CO₃ · 10H₂O.

№ задачи	V (H2O), м3	m (Na2CO3·10H2O), кг	№ задачи	V (H2O), м3	m (Na2CO3·10H2O), кг
	0.5	0.527		7.0	0.300
	1.0	0.260		8.0	0.510
	2.0	0.800		8.5	0.423
	10.0	3.200		10.0	5.300

В задачах 90 − 95 определите, какую массу Na₃PO₄ необходимо добавить для умягчения заданного объема воды при известном значении общей жесткости Н_общ?

№ задачи	V (H2O),м3	Н общ, ммоль экв/л	№ задачи	V (H2O),м3	Н общ, ммоль экв/л
	1.0	5.1		15.0	3.2
	5.0	2.5		20.0	2.0
	10.0	1.5		25.0	3.0

В задачах 96 − 108 рассчитайте, в каком объеме воды можно устранить жесткость Н_общ с помощью катионита массой m, имеющего рабочую обменную емкость Е?

№ задачи	Нобщ, моль экв/м3	m, кг	Е, ммоль экв/г	№ задачи	Нобщ, моль экв/м3	m, кг	Е, ммоль экв/г
	2.5	2.4	1.0		8.0	0.7	3.0
	6.5	0.4	1.5		4.0	0.2	0.5
	5.0	0.5	2.0		4.5	0.3	1.0
	7.5	2.0	2.5		3.0	0.6	2.5
	6.0	1.0	2.0		3.5	0.6	2.0
	2.0	0.1	1.5		7.0	1.5	1.8
	10.0	1.0	3.0

 

В задачах 109 - 112 определите, какая масса катионита с рабочей обменной емкостью Е необходима для умягчения 100 л воды с общей жесткостью Н_общ?

№ задачи	Е, ммоль экв/г	Нобщ, мольэкв/м3	№ задачи	Е, ммоль экв/г	Нобщ, мольэкв/м3
	5.0	15.0		2.0	5.0
	3.0	10.0		1.5	2.0

В задачах 113 - 115 рассчитайте значение устраненной жесткости, если через катионит массой m с рабочей обменной емкостью Е пропущен (до полного насыщения катионита) объем воды V. Приведите уравнение реакции, лежащей в основе устранения жесткости воды методом ионного обмена (формула катионита − NaR).

№ задачи	V (H2O), л	m (катионита), г	Е, ммоль экв/г
	50.0	100.0	3.6
	75.0	200.0	2.2
	100.0	200.0	3.0