5.5  КОНТРОЛЬНА РОБОТА І МЕТОДИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ ПО ЇЇ ВИКОНАННЮ

ВИБІР ВАРІАНТУ

Номери завдань розташовані в десятьох колонках таблиці проти букв алфавіту. Вибір завдань проводять за першими чотирма бук­вами Вашого прізвища, першими трьома буквами імені та трьома – по бать­кові. Наприклад:

ЗАВДАННЯ ДЛЯ КОНТРОЛЬНОЇ РОБОТИ ГРАВІМЕТРИЧНИЙ (ВАГОВИЙ) АНАЛІЗ

Запропонувати хід гравіметричного аналізу плюмбум (ІІ) нітрату на вміст плюмбуму (ІІ). Розрахувати наважку солі, об’єм розчинника, об’єм 6%-ної сульфатної кислоти, масу очікуваної вагової форми.

Запропонувати хід гравіметричного аналізу хром (ІІІ) сульфату на вміст хрому (ІІІ), розрахувати масу наважки цієї солі, об’єм розчинника і осаджувача, масу очікуваної вагової форми.

Описати гравіметричний метод аналізу іонів магнію з його солі у вигляді mgnh4po4. Написати рівняння реакцій. Навести приблизний розрахунок результатів аналізу.

Запропонувати хід гравіметричного аналізу ферум (ІІІ) сульфату на вміст феруму (ІІІ), розрахувати масу наважки цієї солі, об’єм розчинника і осаджувача, а також масу очікуваної вагової форми.

Запропонувати хід гравіметричного методу аналізу на визначення іонів кальцію і магнію при їх одночасній присутності. Розрахувати наважку суміші солей цих металів, об’єм розчинника і осаджувача, маси очікуваних вагових форм.

Запропонувати хід гравіметричного методу аналізу магній хлориду на вміст магнію. Розрахувати наважку цієї солі, об’єм розчинника і осаджувача, масу очікуваної вагової форми.

Запропонувати хід гравіметричного методу аналізу алюміній хлориду на вміст алюмінію. Розрахувати масу наважки цієї солі, об’єм розчинника і осаджувача, масу очікуваної вагової форми.

Запропонувати хід гравіметричного методу аналізу хром (ІІІ) хлориду на вміст хрому (ІІІ). Розрахувати масу наважки цієї солі, об’єм розчинника і осаджувача, масу очікуваної вагової форми.

Запропонувати хід гравіметричного методу аналізу натрій хлориду на вміст хлору. Розрахувати масу наважки цієї солі, об’єм розчинника і осаджувача відповідно до кількості форми, що осаджується.

Наважку 0,4437 г залізного купоросу розчинили і окислили нітратною кислотою. Скільки потрібно взяти 3%-ного розчину NH4OH для кількісного осадження ферум (ІІІ) гідроксиду ? При яких умовах і чому треба проводити осадження?

МЕТОД НЕЙТРАЛІЗАЦІЇ

При розв’язку завдань цього розділу необхідно користуватися таблицями 1 і 2 додатків.

Константи іонізації триосновної кислоти H3An: К1 = 1∙10-2, К2 = 1∙10-6, К3 = 1∙10-12. Розрахувати значення рн в першій і другій точках еквівалентності при титруванні цієї кислоти 0,1 н. Розчином лугу (naoh). З яким індикатором вона титрується до однозаміщеної і з яким до двозаміщеної солі ?

Розрахувати і побудувати криву титрування 0,1 н. Розчину щавелевої кислоти Н2С2О4 0,1 н. Розчином лугу (КОН). Визначити концентрацію іонів гідрогену і рн для точок титрування, коли прилили 0; 90; 99; 99,9; 100; 100,1; 101; 110 % розчину титранта (від еквівалентної кількості). З якими індикаторами можна проводити це титрування ?

Розрахувати і побудувати криву титрування 0,15 н. Розчину оцтової кислоти СН3СООН 0,15 н. Розчином naон. З якими індикаторами можна проводити ці титрування ?

Розрахувати і побудувати криву титрування 0,1 н. Розчину амоній гідроксиду NH4OH 0,1 н. Розчином хлоридної кислоти. Визначити концентрацію іонів гідрогену і рн для точок, коли прилили стандартного розчину hcl: 0; 10; 90; 99,9; 100; 100,1 % (від еквівалентної кількості).

Побудувати криву титрування і вибрати індикатор для титрування 0,2 н. Розчину оцтової кислоти 0,2 н. Розчином лугу (naoh). Для розрахунку кривої титрування визначити концентрацію іонів гідрогену і рн для точок, коли прилили розчину naoh: 0; 99,9; 100; 100,1 % (від еквівалентної кількості).

Розрахувати і побудувати криву титрування 0,1 н. Розчину слабкої кислоти (Кд = 1∙10-8) 0,1 н. Розчином КOH. Розрахунок концентрації іонів гідрогену і рн зробити для точок: 0; 90; 99,9; 100; 100,1; 101 % добавленого розчину титранта. Вказати межі стрибка титрування і рн середовища в точці еквівалентності.

Розрахувати і побудувати криву титрування 0,1 н. Розчину мурашиної кислоти НСООН 0,1 н. Розчином КОН. При якому рн буде спостерігатися стрибок титрування ? Які із звичайних індикаторів підійдуть для даного випадку ? Чи можна використати індикатори бромфеноловий синій (область переходу 3,0 – 4,6), нейтральний червоний (область переходу 6,8 – 8,0) ?

Розрахувати і побудувати криву титрування 0,02 н. Розчину оцтової кислоти 0,02 н. Розчином naoh. Які із звичайних індикаторів підійдуть для даного випадку ? В яких межах рн знаходиться стрибок титрування ?

Розрахувати і побудувати криву титрування і вибрати індикатор для титрування 0,15 н. Розчину мурашиної кислоти 0,15 н. Розчином КОН.

Розрахувати і побудувати криву титрування 0,1 н. Розчину мурашиної кислоти 0,1 н. Розчином КОН. Вказати межі стрибка титрування і рн середовища в точці еквівалентності. Обгрунтувати вибір індикатора.

МЕТОДИ ОКИСЛЕННЯ – ВІДНОВЛЕННЯ

Перманганатометрія

Чому при титруванні щавелевої кислоти (або оксалату) перші краплі розчину калій перманганату знебарвлюються повільно, тоді як далі це знебарвлення відбувається практично миттєво ? Що можна зробити для того, щоб також миттєво знебарвлювалися і перші краплі калій перманганату ?

0,7112 г амоній оксалату розчинили у воді в мірній колбі місткістю 250 см3. Який об’єм 0,045 н. Розчину калій перманганату витратиться на титрування 25 см3 одержаного розчину амоній оксалату ?

Наважку 2 г зразка Н2С2О4∙2Н2О розчинили в 300 см3 води. На титрування 25 см3 цього розчину витратили 24,5 см3 0,1 н. Розчину калій перманганату. Визначити вміст Н2С2О4∙2Н2О (в %) у зразку.

На титрування 20 см3 розчину щавелевої кислоти (Н2С2О4∙2Н2О) з титром Т = 0,0069 г/см3 витрачається 25 см3 розчину калій перманганату. Розрахувати титр і нормальність розчину калій перманганату.

Наважку 0,4425 г натрій нітриту розчинили в мірній колбі місткістю 250 см3. На титрування 25 см3 розчину калій перманганату з титром Т = 0,0152 г/см3 витратилося 20 см3 розчину nano2. Визначити вміст натрій нітриту у зразку.

Яка маса калій перманганату міститься в 2,5 дм3 його 0,02 н. Розчину ? (Нормальність визначена титруванням у кислому середовищі).

Визначити еквівалент калій перманганату в кислому, нейтральному та лужному середовищі. Написати рівняння відповідних реакцій.

Визначити вміст феруму (ІІ) (у %) у залізному дроті, якщо після розчинення 0,14 г його у сульфатній кислоті без доступу повітря на титрування одержаного розчину ферум (ІІ) сульфату витратилося 24,85 см3 0,1 н. Розчину калій перманганату.

Яку наважку натрій хромату потрібно взяти для встановлення титру 0,1 н. Розчину калій перманганату, якщо розраховувати на мірну колбу місткістю 250 см3 і піпетку на 20 см3 ?

З наважки вапняка масою 0,3864 г виділили кальцій у вигляді оксалату сас2о4. Кальцій оксалат розчинили у сульфатній кислоті і відтитрували 45 см3 розчину калій перманганату з титром Т = 0,0074 г/см3. Визначити вміст сасо3 (у %) у вапняку.

Йодометрія

Яку наважку калій дихромату потрібно взати для того, щоб на титрування йоду, який виділяється після додавання до неї розчину калій йодиду, витратилося б 20 см3 0,05 н. Розчину натрій тіосульфату ? Написати рівняння реакцій.

Яку наважку калій дихромату потрібно взяти для встановлення титру 0,1 н. Розчину Na2S2O3, якщо розраховують на мірну колбу місткістю 200 см3 і піпетку місткістю 10 см3 та прагнуть до того, щоб при титруванні йоду, що виділяється, витратилося 25 см3 розчину натрій тіосульфату ?

Як залежить значення окисно-відновного потенціалу від співвідношення концентрацій окисленої і відновленої форм ? Враховуючи значення стандартних редокс-потенціалів пар E0Fe3+/Fe2+ = +0,77 В; E0I2/2Iˉ = +0,54 В вказати, в якому напрямку повинна протікати реакція між ними. Чи підходить ця реакція для йодометричного визначення іонів Fe3+ ?

Яка маса hcl міститься в 250 см3 розчину хлоридної кислоти, якщо на титрування йоду, що виділяється з 25 см3 розчину суміші KIO3 + KI, витрачається 24 см3 0,021 н. Розчину натрій тіосульфату ?

Розрахувати наважку натрій тіосульфату для приготування 250 см3 0,15 н. Розчину. Визначити процентну концентрацію цього розчину, якщо його густина 1,15 г/см3.

Наважку 0,784 г натрій сульфіту розчинили в мірній колбі місткістю 250 см3. До 25 см3 цього розчину додали 50 см3 0,045 н. Розчину йоду. На титрування одержаної суміші витратилося 25 см3 0,05 н. Розчину натрій тіосульфату. Визначити вміст натрій сульфіту у зразку.

До 25 см3 підкисленого розчину калій перманганату з титром Т = 0,001836 г/см3 додали надлишок калій йодиду. На титрування йоду, що виділився, витратили 20,5 см3 розчину Na2S2O3. Визначити нормальність розчину тіосульфату.

Розрахувати масу Na2S2O3∙5H2O, необхідну для приготування 500 мл 10%-ного розчину (густина розчину 1,12 г/см3). Визначити нормальність цього розчину.

Яка маса хлору міститься в 1 дм3 хлорної води, якщо на титрування йоду, який виділяється при взаємодії 25 см3 її з КІ, витратилося 20,1 см3 0,11 н. Розчину натрій тіосульфату ?

Визначити масу Na2S2O3∙5H2O, необхідну для приготування 500 мл 0,02 н. Розчину (густина розчину 1,05 г/см3). Визначити процентну концентрацію цього розчину.

МЕТОД ОСАДЖЕННЯ

З наважки 0,7 г хлориду приготували 250 см3 розчину. До 25 см3 цього розчину долили 25 см3 аргентум нітрату з титром Т = 0,017 г/см3. На зворотне титрування витратилося 20 см3 0,05 н. Розчину амоній роданіду. Визначити вміст хлору (у %) у зразку.

Яка маса kcl міститься в 250 см3 розчину, якщо на титрування 25 см3 його витрачено 34 см3 0,105 н. Розчину аргентум нітрату ?

У чому полягає суть роданометричного методу ? На чому засновано використання залізоамонійних квасців в якості індикатора ? Описати роданометричний метод визначення аргентума (рівняння основних хімічних реакцій, титровані розчини, установочні речовини, індикатор).

Наважку 5 г технічної кухонної солі розчинили у воді, розчин розвели у мірній колбі до 1000 см3. На титрування 20 см3 одержаного розчину витратили 27,88 см3 0,05 н. Розчину аргентум нітрату. Визначити вміст nacl (у %) у зразку.

Визначити вміст хлору (у %) в bacl2∙2H2O, якщо наважку bacl2∙2H2O 0,2115 г розчинили, розчин відтитрували 17,21 см3 0,1 н. Розчину аргентум нітрату.

Визначити вміст срібла (у %) у сплаві, якщо після розчинення його наважки 0,3 г в нітратній кислоті на титрування одержаного розчину витратилося 23,8 см3 0,1 н. Розчину амоній роданіду.

На чому засновано використання калій хромату в якості індикатора при титруванні хлоридів розчином аргентум нітрату ?

Назвати умови застосування методу Мора. Чому роданометричне титрування проводиться у кислому середовищі ?

Як роданометрично визначають хлориди ? (Рівняння основних хімічних реакцій, титровані розчині, установочні речовини, індикатори). Переваги роданометричного методу визначення хлоридів порівняно з методом Мора.

Яка маса хлору міститься в розчині амоній хлориду, якщо на титрування його витрачено 30 см3 розчину аргентум нітрату, титр якого по хлору дорівнює 0,003512 г/см3.

ФОТОМЕТРІЯ

Для приготування серії стандартів з розчину, що містить 0,648 г натрій нітриту в 500 мл води, відібрали проби від 0,50 до 5,00 мл, щоразу збільшуючи об’єм на 0,50 мл, додали a-нафтиламін і сульфанілову кислоту, забарвлені розчини розвели водою до 20,0 мл.

Наважку натрій нітриту масою 0,520 г розчинили в 250,0 мл води, відібрали 5,00 мл, після відповідної обробки розвели водою до 20,0 мл. Інтенсивність забарвлення цього розчину виявилася відповідною інтенсивності забарвлення восьмого стандарту. Визначити масову частку NO3ˉ в натрій нітриті (у %).

Наважку солі феруму (ІІІ) масою 0,455 г розчинили в 100,0 мл води, відібрали 5,00 мл цього розчину і після обробки розчином амоніаку і сульфосаліциловою кислотою одержали 50,00 мл забарвленого розчину. Для порівняння забарвлень досліджуваного розчину і суміші розчину амоніаку з сульфосаліциловою кислотою до 20 мл останього додали 12,80 мл розчину, що містить 2,250 г K2Fe(SO4)2∙12H2O в 1,0 л води і води до 50 мл. Визначити вміст феруму в солі (у %).

Природну воду, що містить хлориди, розвели дистильованою водою в 10 разів. До 15,00 мл суміші додали 10,00 барвника і 5,00 мл дистильованої води. Для того, щоб досліджуваний розчин мав таку саму інтенсивність забарвлення як і стандартний, до 2,5 мл 0,005 н. Розчину натрій хлориду, який і є стандартом, додали 10,00 мл барвника і дистильованої води до об’єму 30,00 мл. Визначити концентрацію хлориду в природній воді (у мг/л).

Для визначення вмісту феруму в природній воді 25,00 мл її обробили гідроген пероксидом і амоній персульфатом, після додавання калій роданіду об’єм проби довели дистильованою водою до 50,00 мл.

Стандартний розчин приготували розчиненням 0,863 г NH4Fe(SO4)2∙12H2O в 100 мл води. Для одержання розчинів з однаковою інтенсивністю забарвлення до 20 мл водного розчину калій роданіду додали 5,50 мл стандартного розчину і довели об’єм його дистильованою водою до 50,00 мл. Визначити вміст феруму в досліджуваній воді (в мг/л).

Наважку стопу масою 0,500 г розчинили і після окислення мангану, що містився в ньому, до mno4ˉ, одержали 100,0 мл розчину. Як стандарт використали 0,010 н. Розчин калій перманганату. При порівнянні в колориметрі інтенсивності забарвлення стандартного і досліджуваного розчинів виявилися однаковими при товщині шару відповідно 5 і 8,49 см. Визначити масову частку мангану в стопі (в %).

Природну воду, що містить іон NO3ˉ, обробили аргентум сульфатом для видалення хлорид-іона, а потім фенолдисульфокислотою. В ролі стандарту використали 0,005 н. Розчин натрій нітрату, забарвлений фенолдисульфокислотою. Три проби води порівняли із стандартним розчином. Інтенсивність забарвлення була однаковою при Нст = 5 см і при Нх = 6,50; 6,60 і 6,45 см. Визначити вміст іона у воді (в мг/л).

Яка товщина шару забарвленого розчину необхідна для послаблення початкового потоку світла в 10 разів, якщо молярний коефіцієнт поглинання розчиненої речовини дорівнює 4750, а концентрація її 1∙10-4 моль/л ?

Розрахувати молярний коефіцієнт поглинання купруму, якщо оптична густина розчину, що містить 0,24 мг купруму в 250 мл, при товщині шару кювети 2 см дорівнює 0,14.

Для визначення купруму в стопі з наважки масою 0,325 г після розчинення і обробки амоніаком було одержано 250 мл забарвленого розчину, оптична густина якого 0,254 при товщині шару 2 см. Молярний коефіцієнт поглинання купрум амоніакату дорівнює 0,14. Визначити вміст купруму в стопі (в %).

При фотометричному визначенні титану з хромотроповою кислотою розчин, що містить 0,45 мкг титану в 1 мл, поміщений у кювету з товщиною шару 5 см, викликав відхилення на шкалі гальванометра 90 мка. Для вхідного світлового потоку відхилення на шкалі гальванометра 155 мка. Визначити молярний коефіцієнт поглинання забарвленої сполуки, в якій на 1 атом титану припадає 1 молекула хромотропової кислоти.

НЕФЕЛОМЕТРІЯ І ПОЛЯРИМЕТРІЯ

Для нефелометричного визначення сульфату в розсолі приготовлений стандартний розчин, що містить 7,5 г безводного барій сульфату в 250 мл води. Після відповідної обробки з метою одержання суспензій натрій сульфату інтенсивність світла, розсіяного суспензією стандарту, порівнювали на нефелометрі з інтенсивністю світла, розсіяного суспензією досліджуваного розсолу. Були одержані наступні значення для товщини шарів рідин: lст = 5,0 см, lх = 4,25; 4,20 і 4,27 см. Визначити концентрацію сульфату в досліджуваному розчині (в мг/мл).

Наважку досліджуваної солі 5 г розчинили в 250 мл води і 5 мл цього розчину після відповідної обробки для одержання суспензії аргентум хлориду розвели до 50 мл. Інтенсивність світла, розсіяного суспензією, порівнювали на нефелометрі з інтенсивністю світла, розсіяного стандартом. Стандартний розчин готували розчиненням 0,25 г чистого калій хлориду в 1,00 л води. Після обробки 7,50 мл стандартного розчину з метою одержання суспензії аргентум хлориду розводили водою до 50 мл. Інтенсивність світла, розсіяного стандартним розчином дорівнювала 0,68, а досліджуваним – 0,42 умовним одиницям. Визначити вміст хлору в досліджуваній солі (в %).

Для визначення плюмбуму за pbso4 був використаний стандартний розчин, що містить 0,25 г плюмбум (ІІ) нітрату в 100 мл води. Відібрали різні об’єми цього розчину, які після додавання колоїду і сульфатної кислоти розвели водою до 50 мл, а потім виміряли їх оптичну густину і одержали наступні дані:

Об’єм стандартного розчину, мл

З наважки вугілля масою 1,832 г готували 100,0 мл розчину. Готували суспензію барій сульфату: до 20,00 мл цього розчину додавали дистильовану воду до 250,0 мл. Оптична густина суспензії виявилася 0,690. Визначити масову частку сульфуру (у %) у вугіллі.

66. Для нефелометричного визначення іонів барію були приготовлені золі з еталонного розчину з масовою часткою барію 57,2 мкг/мл і розчину, що аналізується на барій. Виміряли інтенсивність їх світлорозсіювання, яка відповідно дорівнює 0,50 і 0,45 умовним одиницям. Визначити концентрацію барію в досліджуваному розчині (в г/л), якщо на аналіз відібрали 5,00 мл з загального об’єму 100,0 мл.

67. Визначити питоме обертання площини поляризації рафінози С18Н32О16∙5Н2О, якщо розчин, що мітить 5 г рафінози в 1 л, при довжині трубки 25 см обертає площину поляризації вправо на 1,3°.

68. Визначити питоме обертання площини поляризації l–морфіну, якщо розчин, що містить 0,45 г l–морфіну в 30 мл метанолу, при довжині трубки 25 см обертає площину поляризації вліво на 4,92°.

69. Питоме обертання площини поляризації стрихніну в розчині спирту при 20°С дорівнює -104°. Визначити концентрацію стрихніну в розчині, якщо для трубки довжиною 25 см кут обертання площини поляризації дорівнює -1,56°.

70. Питоме обертання площини поляризації 40%-ного розчину яблучної кислоти при 10°С дорівнює +1,31°, при 20°С +0,54° і при 30°С -0,12°. Визначити кут обертання площини поляризації розчину, що містить 5,55 г яблучної кислоти в 50 мл при 25°С, якщо довжина трубки 15 см.

ПОТЕНЦІОМЕТРІЯ

71. Розрахувати потенціал кадмієвого електрода (Е0Cd2+/Cd = -0,402 В) у 0,05 н. Розчині кадмій нітрату відносно водневого електрода при 25°С.

72. Розрахувати рн розчину за такими даними:

Pt, H2 ï HCOOH ïï 0,1 M kcl, agcl ï Ag

ЕРС = 0,58 В; t° = 20°C; Е хлор.ср. = 0,2307 В.

73. Розрахувати добуток розчинності аргентум бромиду при 25°С, якщо потенціал срібного електрода, зануреного в насичений розчин аргентум бромиду дорівнює 0,446 В відносно водневого електрода (Е0Ag+/Ag = +0,80 В).

74. Розрахувати рн розчину, якщо потенціал водневого електрода відносно каломельного (1,0 моль/л kcl) при 25°С дорівнює 0,153 В.

75. Розрахувати потенціал алюмінієвого електрода (Е0Al3+/Al = -1,66 В) в 500 мл розчину, що містить 13,35 г алюміній хлориду відносно водневого і насиченого каломельного електродів при 30°С. ЕРС = 0,247 В.

76. Розрахувати потенціал хінгідронного електрода (Е0 = 0,703 В) у розчині з рн = 5,7 відносно каломельного електрода (0,1 н. НКЕ, Е0 = 0,3341 В) при 20°С.

77. Різниця потенціалів між водневим електродом і насиченим каломельним електродом, зануреним у кислий розчин, складає 0,435 В при 25°С (Е0 = 0,247 В). Визначити рн розчину.

78. Електрорушійна сила гальванічного елемента: Ag ï Ag+ ïï kcl, Hg2Cl2 ï Hg при 18°С дорівнює 350 мв. Визначити концентрацію аргентум нітрату в розчині (Е0Ag+/Ag = +0,80 В; Е0к = 0,3341 В).

79. Розрахувати рн розчину за такими даними:

Хінгідронний електрод ï hcoona ïï 1M kcl, agcl ï Ag

ЕРС = 0,006 В; t° = 20°С; е0хінг. = +0,703 В; е0хлор.ср. = +0,237 В.

80. Розрахувати потенціал платинового електрода в розчині, що містить 19,5 г калій хромату і 15 г хром (ІІІ) хлориду в 100 мл, відносно каломельного електрода (Е0к = 0,3341 В) при температурі 20°С.

КОНДУКТОМЕТРІЯ

81 – 90. Завдання складається з двох частин:

1. В умові завдання використовуються дані: концентрація розчину речовини С, форма і розмір електрода (для кола наводиться діаметр (d); для квадрата наводиться довжина його сторони (l)) або його площа S; відстань між електродами L; опір R (або напруга U і сила струму I); питома (æ, Ом-1∙см-1) і еквівалентна електропровідність (l, Ом-1∙моль-1∙см2). Густину розчинів вважати рівною 1 г/см3.

H+ = 350; OH- = 199; Na+ = 50; Ba2+ = 64; Ag+ = 62; NH4+ = 74; Pb2+ = 70; Cl‾ = 76; I‾ = 79; NO3‾ = 72; CH3COO‾ = 41; SO42‾ = 80; WO42‾ = 69.

ПОЛЯРОГРАФІЯ

91. Визначити характеристику капіляра при потенціалі -0,6 В відносно донної ртуті, якщо маса 20 крапель ртуті 0,176 г, а час їх утворення 88 с.

92. Визначити концентрацію іонів кадмію в розчині, якщо коефіцієнт дифузії 0,72∙10-5 см2∙с-1, маса 100 крапель ртуті 285 мг, час утворення 25 крапель 95 с, а сила струму 10 мка.

93. Визначити величину граничного дифузійного струму, якщо концентрація іонів цинку 3∙10-4 М, маса 100 крапель ртуті 310 мг, час утворення 25 крапель 112,5 с, коефіцієнт дифузії 0,72∙10-5 см2∙с-1.

94. Визначити силу струму, що проходить крізь полярографічну комірку при потенціалі –1,0 В відносно донної ртуті, якщо характеристика капіляра 1,92, концентрація іонів кадмію в розчині 2∙10-3 моль/л, а коефіцієнт дифузії 0,72∙10-5 см2∙с-1.

95. Наважку сталі масою 0,1 г, що містить мідь, розчинили в кислоті, після відповідної обробки об’єм розчину довели водою до 25 мл і розвели 5 мл розчину фону до 25 мл. При полярографуванні висота хвилі міді була 37,5 мм. Розрахувати масову частку міді в зразку, якщо при полярографуванні стандартного розчину, що містить мідь, з титром 6,4∙10-5 г/мл у 25 мл фону була одержана хвиля висотою 30,0 мм.

96. Розвели 50 мл стічної води, що містить фенол, до 250 мл і полярографували. Висота хвилі фенолу при чутливості 1/10 виявилася 24,5 мм. Визначити концентрацію фенолу у стічній воді (в мг/л), якщо при полярографуванні стандартного розчину фенолу, що містить 25,6 мг фенолу в 250 мл, при чутливості приладу 1/100 висота хвилі склала 38,5 мм.

97. При полярографуванні 15 мл розчину солі цинку висота хвилі цинку була 29,5 мм. Після додавання 2 мл стандартного розчину з концентрацією іонів цинку 0,000256 моль/л висота хвилі збільшилася до 41,5 мм. Визначити концентрацію іонів цинку в досліджуваному розчині (в моль/л).

98. Наважку мінерала 0,5650 г, що містить титан, розчинили і після відповідної обробки розвели розчин водою до 200 мл. При полярографуванні 10 мл розчину, що містить іони титану, висота хвилі виявилася 5,50 мка. Після додавання 0,25 мл розчину титан (ІV) хлориду концентрацією 3,5∙10-5 г/мл висота хвилі збільшилася до 6,35 мка. Визначити вміст титану в мінералі (в %).

99. Визначити характеристику капіляра, якщо при потенціалі -1,5 В відносно донної ртуті за 1 хв. Утворюється 19 крапель ртуті масою 120 мг.

100. При потенціалі -0,8 В відносно насиченого каломельного електрода розчину 5∙10-3 М по кадмій хлориду і 0,1 М по калій хлориду відповідає дифузійний струм 50 мка. Ртуть витікає зі швидкістю 18 крапель за 1 хв., маса 10 крапель ртуті 0,0382 г. Визначити коефіцієнт дифузії.

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ВИКОНАННЯ КОНТРОЛЬНОЇ РОБОТИ

Приклади розв’язку завдань

ГРАВІМЕТРИЧНИЙ (ВАГОВИЙ) АНАЛІЗ

№ 1

Розрахунок мінімальної наважки.

Визначити мінімальну наважку руди, що містить приблизно 10% заліза, при визначенні його гравіметричним методом – осадження у вигляді тригідроксиду.

Розв’язок:

Ваговою формою є ферум (ІІІ) оксид Fe2O3; його молярна маса 159,7 г/моль, атомна маса ферума 55,85.

Розраховуємо мінімальну наважку (а) за формулою:

А = n∙A∙0,1∙100 / M∙p,

Де А – атомна маса ферума; n – кількість атомів ферума в молекулі; М – молярна маса Fe2O3; р – процентний вміст елемента, що визначається; 0,1 – похибка звичайних аналітичних ваг, складає ±1∙10- 4 г, не повинна перевищувати 0,1% мінімальної вагової форми (Х).

Оскільки допустима відносна помилка гравіметричного методу складає 0,1%, то:

Х ≥ 1∙10- 4∙100 / 0,1 ≥ 0,1 г.

Мінімальна наважка руди:

А = 2∙55,85∙0,1∙100 / (159,7∙100) = 0,7 г.

№ 2

Визначення кількість осаджувача.

Скільки 0,5 М розчину сульфатної кислоти треба взяти для осадження барію з 0,5 г bacl2∙2H2O ?

Розв’язок:

Рівняння реакції:

Ba2+ + SO42- « baso4

Молярна маса bacl2∙2H2O: М1 = 244,3 г/моль;

Молярна маса сульфатної кислоти Н2SO4: М2 = 98 г/моль.

Розраховуємо масу сульфатної кислоти m:

M = 98∙0,5 / 244,3 = 0,2 г.

Визначаємо об’єм 0,5 М розчину сульфатної кислоти з пропорції:

1000 см3 – 49 г,

V(H2SO4) – 0,2 г.

V(H2SO4) = 1000∙0,2 / 49 = 4 см3.

МЕТОД НЕЙТРАЛІЗАЦІЇ

№ 1

Побудувати криву титрування 0,1 н. Розчину оцтової кислоти 0,1 н. Розчином лугу (naoh). Провести розрахунки концентрації іонів гідрогену і рн для точок, коли прилили 0; 50; 90; 99; 99,9; 100; 100,1; 101,0 % від еквівалентної кількості титранта. Підібрати індикатори по кривій титрування.

Розв’язок:

По таблиці 1 (дивись додатки) знаходимо константу дисоціації оцтової кислоти :

К(СН3СООН) = 1,74∙10-5, тоді рк(СН3СООН) = -lg 1,74∙10-5 = 4,76.

Для побудови кривої титрування треба розрахувати величину рн до початку титрування, при титруванні, коли в розчині знаходиться СН3СООН і СН3СООNa (буферний розчин) і в еквівалентній точці, коли в розчині знаходиться тільки сіль слабкої кислоти і сильної основи - СН3СООNa.

Спочатку розраховуємо рн в розчині слабкої кислоти СН3СООН по формулі:

Рн = 1/2∙рк – 1/2∙lg C = 1/2∙4,76 – 1/2∙lg 0,1 = 2,88.

Таким чином, рн 0,1 н. Розчину оцтової кислоти дорівнює 2,88.

При титруванні оцтової кислоти (доливаємо 50, 90, 99, 99,9 мл 0,1 н. Розчину naoh) в розчині знаходиться не тільки вільна СН3СООН, а й натрій ацетат:

СН3СООН + naoh ® СН3СООNa + H2O

Оцтова кислота із своєю сіллю утворює буферний розчин, рн якого розраховуємо по формулі:

 

Підставляємо відповідні значення у формулу, одержуємо:

1. Коли прилито 50 мл 0,1 н. Розчину naoh:

Рн = 4,76 – lg 50 / 50 = 4,76.

2. Коли прилито 90 мл 0,1 н. Розчину naoh:

Рн = 4,76 – lg 10 / 90 = 5,71.

3. Коли прилито 99,9 мл 0,1 н. Розчину naoh:

Рн = 4,76 – lg 0,1 / 99,9 = 7,76.

В точці еквівалентності оцтова кислота буде повністю нейтралізованою і в розчині знаходиться тільки СН3СООNa. Оскільки зміною об’єму при тируванні нехтують, то концентрацію солі (Ссолі) вважаємо рівною початковій концентрації кислоти.

Рн в точці еквівалентності розраховуємо по формулі:

Рн = 7 + 1/2∙рк + 1/2∙lg Cсолі = 7 + 1/2∙4,76 + 1/2∙lg 0,1 = 8,88.

В кінці стрибка надлишок naoh дорівнює 0,1 мл 0,1 н. Розчину в об’ємі 100 мл (зміну об’єму при титруванні не враховують). На 1 л це складає 1 мл 0,1 н. Розчину, а в ньому міститься 0,1 / 1000 = 10-4 екв. Іонів ОНˉ (або моль, оскільки еквівалентна маса OHˉ дорівнює його молярній масі).

Тоді концентрація іонів ОНˉ дорівнює 10-4 моль/л, концентрація іонів Н+ складає:

[H+] = 10-14 / 10-4 = 10-10, рн = -lg[H+] = -lg 10-10 = 10.

При надлишку 1 мл 0,1 н. Розчину naoh концентраці іонів Н+ складає [H+] = 10-14 / 10-3 = 10-11, рн = -lg 10-11 = 11.

Результати розрахунків переносимо в таблицю і будуємо криву титрування (залежність рн від об’єму розчину титранта):

 

 Стрибок титрування спостерігається при рн від 7,76 до 10. При титруванні оцтової кислоти із чотирьох індикаторів, інтервал переходу яких входить частково в стрибок титрування (дивись таблицю 2 додатків) можна використати лише один фенолфталеїн, оскільки його рт = 9 і входить в стрибок титрування.

МЕТОДИ ОКИСЛЕННЯ - ВІДНОВЛЕННЯ

№ 1

Визначити титр 0,1 н. Розчину калій перманганату по феруму.

Розв’язок:

Еквівалентна маса феруму:

Me(Fe) = A Fe = 55,85 г/екв.

Титр розчину kmno4 по феруму:

Т kmno4 / Fe = N(kmno4)∙ me(Fe) / 1000 = 0,1∙55,85 / 1000 = 0,005585 г/см3.

№ 2

Яку наважку руди, що містить приблизно 50% заліза, потрібно розчинити, щоб на відновлення Fe (ІІІ) до Fe (ІІ) витратилося до 25 см3 0,1 н. Розчину калій перманганату ?

Розв’язок:

Знаходимо масу заліза в руді:

А = N(kmno4)∙V(kmno4)∙me(Fe) / 1000 = 0,1∙25∙55,85 / 1000 = 0,139 г,

Де N(kmno4) – нормальність розчину калій перманганату; V(kmno4) – його об’єм, мл; me(Fe) = A Fe = 55,85 г/екв. – еквівалентна маса феруму.

Наважка руди:

D = а∙100 / 50 = 0,139∙100 / 50 = 0,278 г.

№ 3

Яку масу калій дихромату потрібно взяти для приготування 250 см3 0,1 н. Розчину ?

Розв’язок:

Напишемо рівняння реакції:

Cr2O72- + 6 Fe2+ + 14 H+ « 2 Cr3+ + 6 Fe3+ + 7 H2O

Cr2O72- + 6 ē + 14 H+ « 2 Cr3+ + 7 H2O.

Еквівалентна маса К2Cr2O7:

Me = M / 6 = 294 / 6 = 49,03 г/екв.

Визначаємо наважку калій дихромату по формулі:

D = N∙V∙me / 1000 = 0,1∙250∙49,03 / 1000 = 1,225 г.

МЕТОД ОСАДЖЕННЯ

№ 1

Яку наважку речовини, що містить 60% натрій хлориду і 37% калій хлориду (інше – індиферентні домішки), потрібно взяти для аналізу, щоб для титрування витратити 0,1 н. Розчину аргентум нітрату не більше 20 мл ?

Розв’язок:

Якщо для аналізу взяли Х г речовини, то число грам-еквівалентів (еквівалентних мас) nacl і kcl, що міститься у наважці, дорівнює:

N nacl = X∙60 / (100∙me(nacl) і n kcl = X∙37 / (100∙me(kcl).

Крім того, n nacl + n kcl = n(agno3),

Де n(agno3) = N(agno3)∙V(agno3) / 1000 – число грам-еквівалентів розчину аргентум нітрату, витраченого на титрування.

Сполученням цих співвідношень одержуємо:

 

Підставляємо значення еквівалентних мас і одержуємо:

Me(nacl) = 58,443 г/екв.; me(kcl) = 74,555 г/екв.

 

Х = 0,1313 г.

Отже, потрібно взяти наважку 0,1313 г.

ФОТОМЕТРІЯ

№ 1

Для роботи за методом стандартних серій приготовлений стандартний розчин купруму розчиненням 0,85 г cuso4∙5H2O в 1 л води. З нього додаванням амоніаку приготовлено 10 забарвлених стандартів, що містять від 1,00 до 10,00 мл розчину в 20 мл води.

Наважка 0,520 г досліджуваної речовини розчинена в 250,0 мл води. Після взаємодії 5 мл досліджуваного розчину з аміачним розчином і розведення до 20 мл інтенсивність забарвлення розчину дорівнює інтенсивності забарвлення восьмого стандарту. Визначити масову частку купруму в досліджуваному розчині.

Розв’язок:

Згідно з умовами завдання інтенсивність забарвлення купруму в досліджуваному розчині збігається з інтенсивністю забарвлення восьмого стандарту. Вміст купруму у восьмому стандарті:

M = 0,854∙63,5∙8 / (250∙1000) = 1,74∙10-3 г,

Де 63,5 г/моль – молярна маса купруму; 250 г/моль – молярна маса cuso4∙5H2O.

За умовою завдання в 5 мл досліджуваного розчину міститься 1,74∙10 г купруму, отже, в цьому розчині вміст купруму:

Q = 1,74∙10-3∙250 / 5 = 8,70∙10-2 г.

Масова частка купруму:

С = 8,70∙10-2 ∙100% / 0,520 = 16,8 %.

№ 2

Для визначення мангану приготовлений 0,01 н. Розчин kmno4. Із наважки стопу масою 0,5 г після відповідної обробки одержано 150,0 мл розчину, що містить манган у вигляді hmno4. Три проби цього розчину порівняли в колориметрі при Нст = 5,00 см; інтенсивності забарвлень були однаковими при Нх = 8,52; 8,50; 8,46 см. Розрахувати масову частку мангану в стопі (у %).

Розв’язок:

Середнє арифметичне значення для Нх:

Нх = (8,52 + 8,50 + 8,46) / 3 = 8,49 см.

Концентрація мангану в досліджуваному розчині:

Сх = 0,01∙5,0 / 8,49 = 0,0059 н.

Масова частка мангану в стопі:

,

Де 11,0 г/екв. – еквівалентна маса мангану в kmno4 за реакцією з Н2С2О4.

№ 3

Молярний коефіієнт поглинання комплекса берилію з ацетилацетоном в хлороформі для хвилі 295 нм дорівнює 31600.

Визначити вміст берилію (у %) в наважці 1 г, розчиненій в 50 мл, в кюветі з товщиною шару 5 см, якщо мінімальний відлік по шкалі оптичної густини фотоколориметра 0,025. В забарвленій сполуці на один атом берилію припадає одна молекула ацетилацетону.

Розв’язок:

Використовуємо закон Бугера – Ламберта – Бера:

Lg I0/It = D = 0,025 = 31600∙5c;

C = 0,025 / (5∙31600) = 1,58∙10-7 моль/л.

Розраховуємо вміст берилію (в г/50 мл):

1,58∙10-7∙9,01∙50 / 1000 = 7,15∙10-8.

Звідси вміст берилію дорівнює:

7,15∙10-8∙100% / 1 = 7,15∙10-6 %.

НЕФЕЛОМЕТРІЯ І ПОЛЯРИМЕТРІЯ

№ 1

При визначенні натрій хлориду в розчині натрій гідроксиду нефелометричним методом у вигляді аргентум хлориду готували серію стандартних розчинів (Т = 0,1 мг/мл), перенесли в мірні колби на 25,0 мл, додали необхідні реагенти, довели загальний об’єм до мітки і виміряли оптичну густину одержаних суспензій аргентум хлориду:

Об’єм стандартного розчину, мл

0,30

Наважку досліджуваного розчину масою 21,740 г нейтралізували нітратною кислотою, перенесли в мірну колбу на 50,0 мл і довели до мітки. Відібрали 2,00 мл цього розчину, перенесли в мірну колбу на 25,0 мл і додали всі необхідні реагенти для одержання суспензії аргентум хлориду. Оптична густина розчину виявилася 0,490. Визначити масову частку (у %) натрій хлориду.

Розв’язок:

За наведеними в таблиці даними на міліметрівці будуємо графік залежності оптичної густини від об’єму розчинів:

 

За графіком визначаємо, що значенню оптичної густини D = 0,490 відповідає об’єм розчину V = 0,60 мл. Тоді з врахуванням розведення при проведенні аналізу, масова частка натрій хлориду дорівнює:

 

№ 2

Питоме обертання площини поляризації нікотину С10Н14N2 для жовтої лінії натрію дорівнює 1,62°. Визначити концентрацію розчину нікотину (в моль/л), який у трубці довжиною 10 см обертає площину поляризації вліво на 0,52°.

Розв’язок:

Кут обертання площини поляризації розраховується за рівнянням:

B=a∙l∙C,

Де a - питоме обертання площини поляризації; l – товщина шару розчину, дм; С – концентрація розчину, г/мл.

Знаходимо концентрацію нікотину:

С = b / (a∙l) = 0,52 / (162∙1) = 0,0032 г/мл.

Молярна маса нікотину М = 162 г/моль.

Молярна концентрація розчину нікотину:

См = 0,0032∙1000 / 162 = 0,02 моль/л.

ПОТЕНЦІОМЕТРІЯ

№ 1

Розрахувати добуток розчинності аргентум хлориду при 18°С, якщо потенціал срібного електрода, зануреного в насичений розчин аргентум хлориду, дорівнює 0,518 В відносно водневого електрода.

Розв’язок:

Потенціал срібного електрода за рівнянням Нернста:

Е = Е0 + ∙lg[Меn+];

Е = Е0Ag+/Ag + ∙lg[Ag+];

Cтандартний електродний потенціал аргентуму: Е0Ag+/Ag = +0,80 В;

0,518 = 0,8 + 0,059∙lg[Ag+];

Lg[Ag+] = - 4,873;

Концентрація іонів аргентуму:

[Ag+] = 1,34∙10-5 моль/л.

Agcl « Ag+ + Clˉ

Добуток розчинності аргентум хлориду:

ДР = (1,34∙10-5)2 = 1,79∙10-10.

№ 2

Електрорушійна сила елемента при 25°С дорівнює 0,571 В:

Pt, H2 ï H+, СН+ ïï Clˉ, 1 н. Ï Hg2Cl2, Hg

Розрахувати концентрацію іонів гідрогену і рн розчину.

Розв’язок:

Електрорушійна сила:

ЕРС = Ек – Еа; Еа = Ек – ЕРС;

Потенціал каломельного електрода: Ек = 0,2821 В;

Еа = 0,2821 – 0,571 = – 0,2889 В;

За рівнянням Нернста для водневого електрода:

Еа = – 0,059∙lg[Н+] = 0;

0,59∙рн = 0,2889 В;

Рн = 0,2889 / 0,059 = 4,86.

Концентрація іонів гідрогену в розчині:

СН+ = 1,32∙10-5 моль/л.

КОНДУКТОМЕТРІЯ

№ 1

Опір 5%-ного розчину K2SO4 в комірці з електродами площею 2,54 см2 і відстанню між ними 0,65 см дорівнює 5,61 Ом. Густину розчину вважати рівною одиниці. Визначити питому і еквівалентну електропровідність розчину.

Розв’язок:

Визначаємо електропровідність розчину:

W = 1 / R = 1 / 5,61 = 0,178 Ом-1.

Визначаємо питому електропровідність розчину з формули:

W = æ∙S / L;

Æ = W∙L / S = 0,178∙0,65 / 2,54 = 0,0458 Ом-1∙см-1.

Визначаємо еквівалентну концентрацію розчину K2SO4:

Сн = m∙1000 / (me∙V) = 5 / (95∙87,13) = 0,6039 моль-екв/л,

Де me - еквівалентна маса K2SO4: me = 87,13 г/екв.; m = 5 г; V = 95 см3.

Еквівалентна електропровідність розчину:

L = 1000∙æ / С = 1000∙0,0458 / 0,6039 = 75,8 Ом-1∙моль-1∙см2.

ПОЛЯРОГРАФІЯ

№ 1

Визначити характеристику капіляра при потенціалі -0,6 В відносно донної ртуті, якщо маса 100 крапель ртуті 990 мг, час утворення 10 крапель 45 с.

Розв’язок:

Характеристика капіляра:

K = m2/3∙t1/6,

Де m – швидкість витікання ртуті з капіляра, мг/с; t – період крапання.

M = 990∙10 / (100∙45) = 2,2 мг/с.

Характеристиака капіляра:

К = 2,22/3∙4,51/6 = 1,692∙1,285 = 2,174.

№ 2

Визначити величину граничного дифузійного струму, якщо концентрація іонів цинку 3∙10-3 моль/л, швидкість витікання ртуті 3 мг/с, час утворення краплі 4 с, коефіцієнт дифузії 0,72∙10-5 см2∙с-1.

Розв’язок:

Силу струму визначаємо за рівнянням Ільковича:

Id = 605∙z∙D1/2∙m2/3∙t1/6∙CM,

Z – заряд іона; D – коефіцієнт дифузії; CM – молярна концентрація.

Id = 605∙2∙(0,72∙10-5)1/2∙ 32/3∙41/6∙3∙10-3 = 25,4 мка.

№ 3

Наважку сталі масою 0,2 г, що містить мідь, розчинили в нітратній кислоті і об’єм одержаного розчину довели водою до 50 мл. При полярографуванні 5 мл розчину в 20 мл фону висота хвилі міді склала 27 поділок шкали. Розрахувати процентний вміст міді в сталі, якщо відомо, що при полярографуванні розчину, що містить 3∙10-5 г міді в 25 мл, висота хвилі складає 30 поділок.

Розв’язок:

Висоті хвилі міді 37 поділок шкали полярографа буде відповідати така кількість міді:

3∙10-5 г – 30 поділок шкали;

Х г – 37 поділок шкали.

З пропорції: Х = 37∙3∙10-5 / 30 = 3,7∙10-5 г.

Оскільки для полярографування беруть 5 мл розчину з 50 мл, то вміст міді в сталі складає:

3,7∙10-5∙10 = 3,7∙10-4 г

Або 3,7∙10-4∙100% / 0,2 = 0,18%.

ДОДАТКИ

Таблиця 1. Константи дисоціації і величини рк деяких слабких електролітів

Електроліт

Кдис.

Рк = -lg K

Нітритна кислота HNO2

4∙10-4

3,4

Сульфітна кислота H2SO3

К1 = 1,3∙10-2 К2 = 6,3∙10-6

1,89 5,3

Мурашина кислота НСООН

1,7∙10-4

3,75

Оцтова кислота СН3СООН

1,85∙10-5

4,73

Щавелева кислота Н2С2О4

К1 = 5,9∙10-2 К2 = 6,4∙10-5

1,23 4,19

Амоніак NH4OH

1,79∙10-5

4,75

Таблиця 2. Інтервали переходу забарвлення найважливіших рн-індикаторів

Індикатор

Інтервал переходу рн

Рт

Забарвлення

Рк індикатора

 

У кислому середовищі

В лужному середовищі

Тимоловий блакитний (перший перехід)

1,2 – 2,8

2

Червоний

Жовтий

1,7

Метиловий оранжевий

3,1 – 4,4

4

Червоний

Жовтий

3,7

Метиловий червоний

4,4 – 6,2

5

Червоний

Жовтий

5,1

Лакмус

5,0 – 8,0

7

Червоний

Синій

-

Феноловий червоний

6,8 – 8,0

7

Жовтий

Червоний

8,0

Тимоловий блакитний (другий перехід)

8,0 – 9,6

8

Жовтий

Блакитний

9,2

Фенолфталеїн

8,0 – 10,0

9

Безбарвний

Червоний

9,0

Тимолфталеїн

9,4 – 10,6

10

Безбарвний

Синій

9,7

Ализариновий жовтий

10,0 – 12,0

11

Жовтий

Бузковий

10,7

Нітрамін

10,8 – 13,0

11,9

Безбарвний

Буро-червоний

-