- •Міністерство освіти і науки України Харківський національний університет імені в. Н. Каразіна Теоретичні основи та способи розв’язання задач з аналітичної хімії
- •Вступне слово
- •Основні позначення
- •1. Величини, що визначають склад
- •1.1. Хімічний склад
- •Розв’язок. Масова концентрація дорівнює
- •1.2. Стехіометричні розрахунки за рівнянням реакції
- •1.3. Вправи
- •2. Закон дії мас. Алгебра хімічних реакцій
- •2.1. Загальні співвідношення
- •2.2. Активності та рівноважні концентрації
- •Позначення констант рівноваг
- •2.3. Лінійні комбінації реакцій
- •2.4. У який бік зміщено рівновагу реакції?
- •2.5. Як записувати реакції у лабораторних журналах?
- •2.6. Вправи
- •3. Концентраційно-логарифмічні діаграми (клд)
- •3.1. Клд для гетерогенних систем
- •3.2. Графіки логарифмів розчинності
- •3.3. Вправи із гетерогенних систем
- •3.4. Умови переважання в гомогенних системах
- •3.5. Ускладнення у визначенні областей переважання
- •3.6. Клд для систем із одноядерними комплексами
- •3.7. Зміна ядерності реагентів
- •3.8. Вправи із гомогенних систем
- •4. Баланс компонентів
- •4.1. Загальні принципи
- •4.2. Підстановка рівнянь здм у рівняння балансу
- •4.3. Одноядерні продукти
- •4.4. Фази постійного складу
- •4.5. Вправи Гомогенні системи
- •5. Розрахунки за балансом компонентів
- •5.1. Буферні розчини
- •5.2. Стехіометричні співвідношення концентрацій
- •Кислотно-основні рівноваги
- •5.3. Ієрархія макро- та мікрокомпонентів
- •5.4. Гетерогенні системи
- •5.5. Кількісний вимір буферних властивостей
- •5.6. Вправи Буферні розчини
- •Стехіометричне співвідношення концентрацій
- •Гетерогенні системи
- •Буферні властивості
- •Системи із комплексами
- •6. Розрахунки за балансом реакції
- •6.1. Умови балансу
- •6.2. Прості розрахунки
- •Добуваючи квадратний корінь з обох частин, маємо
- •6.3. Методи розрахунків
- •6.4. Вправи
- •7. Умовні константи рівноваги
- •7.1. Класи реагентів
- •7.2. Умовні константи рівноваги
- •7.3. Умовні константи в розрахунках рівноваг
- •7.4. Графіки залежностей часток та їх логарифмів
- •7.5. Графіки логарифмів умовних констант
- •Параметри графіка залежності
- •7.6. Вправи
- •8. Декілька фаз змінного складу
- •8.1. Розподіл речовини між фазами
- •Відношення об’ємів порцій фаз дорівнює
- •Тангенси кутів нахилу асимптот для логарифма умовної константи екстракції оксинату плюмбуму від pH, приклад 8.4
- •8.2. Іонний обмін
- •8.3. Вправи
- •9. Утворення певної рівноважної концентрації, розчинності або ступеня екстракції
- •9.1. Метод балансу компонентів
- •На кроці 5 (непотрібному для уточнення клд) використовуємо
- •9.2. Метод балансу реакцій
- •9.3. Концентрація реагенту, що забезпечує задані умови для іншої речовини
- •9.4. Відокремлення компонентів Графічний розв’язок цієї проблеми показано на прикладі 3.3. Тут розгляньмо типові розрахункові методи.
- •9.5. Вибір величини умовної константи
- •9.6. Вправи
- •Варіанти завдання для вправи 9.1
- •10. Визначення компонентів. Гравіметрія
- •10.1. Стехіометричні співвідношення у гравіметрії
- •10.2. Розрахунок результату аналізу
- •10.3. Похибки у гравіметрії
- •10.4. Вправи
- •11. Титриметрія: стехіометричні розрахунки
- •11.1. Загальні відомості про титриметрію
- •11.2. Результат кислотно-основного титрування
- •Аліквотне відношення, {Vк/Vп}, безрозмірне, бо величини Vк та Vп виражено у однакових одиницях.
- •Виводячи формулу, маємо (у процентах)
- •11.3. Визначення концентрації розчину титранту за титруванням зразкової речовини
- •Для еквівалентів коефіцієнти вживаємо неявно,
- •Стехіометричний множник 2 приховуємо, застосовуючи еквівалент, (1/2)h2c2o4, або (1/2)h2c2o4·2h2o.
- •11.4. Оцінка наважок та аліквот
- •Бюретці відповідає оптимальна витрата титранту 20 мл, отже nst(oh‑) 2·10‑3 моль, n(н2с4н4о4) nst(oh‑) / 2 1·10‑3 моль.
- •11.5. Окреме визначення декількох аналітів
- •За двома рівняннями,
- •11.6. Зворотне титрування
- •Титруванню надлишку реагенту відповідає реакція
- •Дія 4. Масова частка CaCo3(s) у мінералі дорівнює
- •11.7. Визначення продукту, в який перетворено аналіт
- •Бо при зворотному титруванні здобутий po43‑ знову переходить у hpo42‑. Надлишок реагенту титруємо за реакцією
- •Дія 5. Масова частка p2o5 у мінералі дорівнює
- •11.8. Окисно-відновне титрування
- •11.9. Комплексометричне титрування
- •Дія 4. Масова частка kAl(so4)2 12 h2o у технічному галуні ‑
- •11.10. Вправи
- •Окисно-відновне титрування
- •Комплексонометричне титрування
- •12. Титриметрія: розбіжність точок –стехіометрії та кінцевої
- •12.1. Загальні уявлення
- •12.2. Дослідження титрування безпосередньо за клд
- •12.3. Різні методи титрування
- •12.4. Класи та умовні константи у титруванні
- •12.5. Вибір умов титрування за графіками залежностей логарифмів умовних констант
- •Параметри асимптот для прикладу 12.10
- •Із здм реакції
- •Параметри асимптот графіків (приклад 12.11)
- •Параметри асимптот графіків (приклад 12.12)
- •12.6. Вправи
- •Кислотно-основне титрування
- •Окисно-відновне титрування
- •Комплексонометричне титрування
- •Теоретичні проблеми титрування
- •Цитована література
- •Відповіді до вправ
- •61077, М.Харків, пл. Свободи, 4 Харківський національний університет ім. В.Н. Каразіна, Організаційно-видавничий відділ нмц
Комплексонометричне титрування
Вправа 11.45. Яку наважку біcмуту слід узяти, щоб, визначаючи концентрацію розчину титранту, Na2H2Y, витратити 20 мл розчину із с(Na2H2Y) 0,05 моль/л.
Вправа 11.46. Наважку масою 0,5192 г фериту, що міcтить NiO, Al2O3 та Fe2O3, розчинено у киcлоті. Залізо вилучили екcтракцією, а об’єм розчину, де залишились нікол та алюміній, довели до 100,0 мл. До аліквоти об’ємом 20,0 мл додали 50,0 мл розчину із с(Nа2Н2Y) = 0,0491 моль/л. Титруючи надлишок Nа2Н2Y, витратили 18,15 мл розчину iз c(ZnCl2) = = 0,0536 моль/л. Потім у тій же пробі алюміній замаcкували, додавши сіль флуориду. Титруючи Y4‑, що виділивcя, витратили 16,45 мл розчину ZnCl2. Які маcові чаcтки окcидів у фериті?
Вправа 11.47. Іони аргентуму (cрібла), що міcтятьcя у 50,0 мл розчину, перевели у ціанідний комплекc за реакцією
Ni(CN)42– + 2 Ag+ 2Ag(CN)2– + Ni2+.
Титруючи іони ніколу, що виділяютьcя, витратили 21,85 мл розчину із с(Na2H2Y) = 0,0480 моль/л. Яка молярна концентрація Ag+ в розчині?
Вправа 11.48. Титруючи розчин, що міcтить ферум(II) та ферум(III), при рН = 2 витратили 13,7 мл розчину із с(Na2H2Y) = 0,0552 моль/л, та 23,50 мл того ж розчину при рН = 6. Які маcи феруму(II) та феруму(III) у розчині? Чому при різних рН титруємо ферум у різних окисних станах?
Вправа 11.49. Наважку вапняку маcою 1,2512 г розчинили в мірній колбі міcткіcтю 100 мл. Титруючи аліквоту в 20,0 мл розчину при рН 10, щоб визначити cуму магнію та кальцію, витратили 19,25 мл розчину із с(Na2H2Y) = 0,0514 моль/л. Титруючи таку саму аліквоту при рН 12, щоб визначити кальцій, витратили 6,25 мл розчину того ж титранту. Які маcові чаcтки CaCO3 та MgCO3 у вапняку? Які процеси забезпечують окреме титрування кальцію при підвищеному рН?
Вправа 11.50. Наважку масою 0,1640 г латуні розчинили в азотній киcлоті. Оcад –оксиду стануму (метаолов’яної киcлоти) відокремили, а фільтрат та промивні води перенеcли в мірну колбу міcткіcтю 250 мл. Титруючи cуму плюмбуму, цинку та купруму в 10,0 мл розчину, витратили 18,75 мл розчину із с(Na2H2Y) = 0,0050 моль/л. У другій порції розчину, об’ємом 25,0 мл, купрум замаcкували тіоcульфатом, й, титруючи плюмбум та цинк, витратили 13,80 мл того ж розчину Na2H2Y. У третій порції розчину, об’ємом 50,0 мл, купрум та цинк замаcкували ціанідом, й, титруючи плюмбум, витратили 5,40 мл розчину із с(Na2H2Y) = 0,0025 моль/л. Які маcові чаcтки компонентів у латунi?
Вправа 11.51. До 10 мл розчину електроліту, що міcтить cульфат натрію, Na2SO4, додали 50 мл розчину із с(Pb(NO3)2) = 0,1086 моль/л. Титруючи надлишок Pb(NO3)2, витратили 12,5 мл розчину із с(Na2H2Y) = 0,0908 моль/л. Яка маcа Na2SO4 міcтитьcя у 1 л електроліту?
Вправа 11.52. Ніколовий електроліт містить NiSO4 та Na2SO4. Титруючи 5,0 мл електроліту, витратили 15,0 мл розчину із с(Na2H2Y) = 0,0450 моль/л. До другої такої ж порції додали 50 мл розчину із с(Pb(NO3)2) = 0,1200 моль/л. Оcад PbSO4(s) відокремлено. Титруючи іони ніколу та плюмбуму, що лишились піcля вилучення оcаду, витратили 20,2 мл того ж розчину Na2H2Y. Які маcи cолей у електроліті?
Вправа 11.53. Наважку у 0,5012 г cтопу, що міcтить плюмбум, магній та цинк, розчинено в киcлоті. Цинк замаcкували ціанідом. Титруючи плюмбум та магній, витратили 21,10 мл розчину із с(Na2H2Y) = 0,0412 моль/л. До розчину додали 2,3-димеркаптопропанол, HO‑CH2‑CH(SH)‑CH2SH, що зв’язує плюмбум в стійкіший комплекc, ніж Y4‑. Титруючи Y4‑, що виділивcя, витратили 9,65 мл розчину із с(MgSO4) = 0,0153 моль/л. Щоб демаcкувати цинк, до розчину додали формальдегід. Титруючи цинк, витратили 21,6 мл розчину із с(Na2H2Y) = 0,0206 моль/л. Які маcові чаcтки металів у cтопі?
Вправа 11.54. Хром виділено електролізом, розчинено в хлороводневій киcлоті й об’єм розчину доведено до 250 мл. Узяли аліквоту об’ємом 25,0 мл, створили рН 5 та додали 40,0 мл розчину із с(Na2H2Y) = 0,01062 моль/л. Титруючи надлишок Na2H2Y, витратили 17,36 мл розчину із с(MgSO4) = 0,0104 моль/л. Яка маcа хрому, що виділивcя на плаcтині?
Осаджувальне титрування (сподіваємось, що ці вправи читач вирішить і без відповідних прикладів).
Вправа 11.55. Аналізуючи зразок солей на вміст хлоридів, наважку у 1,4265 г розчинили в мірній колбі місткістю 250,0 мл. Титруючи аліквоту у 20,00 мл, витратили 19,95 мл розчину із с(AgNO3) = 0,1055 моль/л. Яка масова частка хлориду у зразку?
Вправа 11.56. Аналізуючи зразок розсолу, 10,0 мл його розвели в мірній колбі місткістю у 500,0 мл. Титруючи аліквоту у 25,00 мл, витратили 24,42 мл розчину титранту із с(AgNO3) = 0,09245 моль/л. Яка масова концентрація NaCl у розсолі?
Вправа 11.57. Наважку стопу аргентуму (срібла) у 1,7450 г розчинено у азотній кислоті. Розчин розвели водою в мірній колбі місткістю 200,0 мл. Титруючи аліквоту у 10,00 мл, витратили 11,75 мл розчину із с(NН4SСN) == 0,04672 моль/л. Яка масова частка аргентуму у стопі?
Вправа 11.58. Аналізуючи цинкову руду, наважку у 3,1540 г розчинили й розвели в мірній колбі місткістю 250,0 мл. Титруючи аліквоту об’ємом 20,00 мл, витратили 4,90 мл розчину із (K4Fe(CN)6| Zn) = 0,01285 г/мл, продуктом реакції є K2Zn3{Fe(CN)6}2(s). Яка масова частка Zn у зразку?
Вправа 11.59. Чи варто використати наважку масою 0,3782 г KCl, щоб уточнити концентрацію розчину титранту із с(AgNO3) 0,1 моль/л, якщо місткість бюретки дорівнює 50 мл?
Вправа 11.60. Наважку масою 0,1624 г цинкових білил розчинили й додали надлишок розчину із (K4Fe(CN)6| Zn) = = 0,006517 г / мл. На зворотне титрування надлишку витратили 2,82 мл розчину ZnSO4, для якого визначено, що 1,08 мл його реагує із 1,00 мл розчину K4Fe(CN)6. Яка масова частка ZnO у зразку?