Дополнительные задачи I типа для самостоятельного решения

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 8Следующая ⇒

1. Определить, какой объем хлористоводородной кислоты с массовой долей 25% необходимо взять для приготовления 5 л раствора с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/л. ρ (HCl 25%)= 1,123 г/мл. Мм (HCl) = 36,46 г/моль

2. Определить, какой объем хлористоводородной кислоты с массовой долей 20% необходимо взять для приготовления 2 л раствора с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/л. ρ(HCl 20%)= 1,10 г/мл. Мм (HCl) = 36,46 г/моль

3. Определить, какой объем хлористоводородной кислоты с массовой долей 37% необходимо взять для приготовления 2 л раствора с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/л. ρ(HCl 37%)= 1,19 г/мл. Мм (HCl) = 36,46 г/моль

4. Определить, какой объем азотной кислоты с массовой долей 63% необходимо взять для приготовления 5 л раствора с молярной концентрацией эквивалента 0,2 моль/л. ρ(HNO₃ 63%)= 1,41 г/мл. Мм (HNO₃) = 63,02 г/моль

5. Определить, какой объем серной кислоты с массовой долей 96% необходимо взять для приготовления 5 л раствора с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/л. ρ(H₂SO₄ 96%)= 1,84 г/мл. Мм (H₂SO₄) = 98,09 г/моль

6. Определить, какой объем серной кислоты с массовой долей 49% необходимо взять для приготовления 2 л раствора с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/л. ρ(H₂SO₄ 49%)= 1,6 г/мл. Мм (H₂SO₄) = 98,09 г/моль

ЗАДАЧИ II ТИПА

NB! В задачах 2-ого типа речь ВСЕГДА идет о растворах ДВУХ веществ!

Это задачи по стандартизации рабочих растворов (то есть определению их титра, молярной концентрации эквивалента и поправочного коэффициента) по растворам исходных (стандартных) веществ либо по другим рабочим растворам с известным поправочным коэффициентом.

Задачи такого типа решаются строго по определенному алгоритму.

Важно правильно записать «Дано» из условия задачи. Отражают концентрации растворов и их наименования в индексах. Не забывают, что практическую концентрацию обозначают знаком «приблизительно» (~), а в теоретической (точной) – никаких знаков перед цифрой, обозначающей концентрацию, не ставят.

Решение задачи начинают с анализа данных. Провести анализ данных в таких задачах чисто логическим путем сложно, так как необходимо еще и хорошее знание теоретического материала. По условию задачи один из растворов, у которого проводят стандартизацию, (то есть определяют титр, поправочный коэффициент и молярную концентрацию эквивалента) является рабочим раствором. Одновременно его рассматривают и как исследуемый раствор, так как его фактическая концентрация не известна. Раствор, по которому проводят стандартизацию, является либо раствором исходного (стандартного) вещества (логически определить это нельзя – необходимо знание теоретического материала по теме), либо – другим рабочим раствором с известным поправочным коэффициентом. Исходя из того, каким раствором заполняют бюретку и проводят титрование – определяют метод анализа, а исходя из методики проведения анализа – способ титрования.

Задачи II типа всегда решаются через закон эквивалентов:

С_{экв. (1)} • V₍₁₎ = С_{экв. (2)} • V₍₂₎ (С_{м (1)} • V₍₁₎ = С_{м (2)} • V₍₂₎)

При этом 1 – обозначают первый раствор, а 2 – второй раствор.

Обычно стандартизацию 0,1 моль/л растворов проводят по 0,1 моль/л растворам; 0,05 моль/л растворов по 0,05 моль/л растворам; 0,02 моль/л растворов по 0,02 моль/л растворам и так далее. А так как вещества реагируют в эквивалентных количествах, то, сравнив объемы прореагировавших растворов, можно будет предположить, как будут отличаться их концентрации. Наблюдается обратно пропорциональная зависимость:

С_{экв. (1)} V₍₂₎ С_{м (1)} V₍₂₎

= ; ( = )

С_{экв. (2)} V₍₁₎ С_м(2) V₍₁₎

Следовательно: если V₍₁₎ = V₍₂₎, то и С_экв.₍₁₎ = С_экв.₍₂₎ (С_{м (1)} = С_{м (2)})

если V₍₁₎ > V₍₂₎, то С_экв.₍₁₎ < С_экв.₍₂₎ (С_{м (1)} < С_{м (2)})

если V₍₁₎ < V₍₂₎, то С_экв.₍₁₎> С_экв.₍₂₎ (С_{м (1)}> С_{м (2)}), но не намного.

Таким образом, получив в конце задачи результат, его сравнивают с предполагаемым и делают вывод о правильности проведенного решения.

Далее записывают уравнение(я) реакции(ий), лежащей(щих) в основе анализа. Это необходимо для того, чтобы правильно рассчитать молярную массу эквивалента определяемого вещества. Во избежание ошибок на первое место в уравнении записывают вещество, у которого определяют показатели концентрации, а на второе – вещество с известным поправочным коэффициентом.

Далее записывают закон эквивалентов применительно к данной ситуации.

С_экв._~(1) • V_~(1) = С_экв._~(2) •V_~(2) (С_м_~(1) • V_~(1) = С_м_~(2) • V_~(2) )

И выражают из него искомую молярную концентрацию (эквивалента).

С_экв._~(2)•V_~(2) С_м_~(2)•V_~(2)

С_экв._~(1)= (С_м_~(1) = )

V_~(1) V_~(1)

(Обратить внимание на то, что в числителе дроби находятся показатели одного и того же раствора - ~(2), а объем другого раствора ~(1) находится в знаменателе!)

Нам не известна практическая молярная концентрация эквивалента раствора (2), но известен его поправочный коэффициент. Исходя из этого, молярную концентрацию эквивалента рассчитывают отдельным действием.

С_экв._~

К_п =

С_{экв. т.}

Следовательно:

С_экв. _~(2)= С_{экв. т.(2)} •К_{п (2)}

Подставляют значения в формулу и проводят расчет.

А затем считают титр и поправочный коэффициент.

С_экв.• M_экв. С_м• M_м

титр рабочего раствора T = ( Т = )

1000 1000

Так как титр считаем практический, то и молярную концентрацию эквивалента берем практическую. Так как считаем титр 1-ого раствора, то и молярную концентрацию эквивалента берем от этого же раствора (1-ого), то есть

С_экв._~₁•M_экв_.₁ С_м_~₁•M_м₁

T_~₁= ( Т_~₁= )

1000 1000

Поправочный коэффициент рассчитываем по формуле:

С_экв. _{~ 1}

К_п₁= ---------

С_{экв. т. 1}

Так как считаем коэффициент 1-ого раствора, то и молярную концентрацию эквивалента берем от этого же раствора (1-ого).

Проверяем, сопоставимы ли полученные значения с реальными. Не забываем обосновать все рассчитанные показатели. Записываем ответ.

Задача 1

Определить титр, молярную концентрацию эквивалента и поправочный коэффициент ~ 0,1 моль/л раствора хлороводородной кислоты с молярной, если на титрование 10 мл раствора тетрабората натрия с молярной концентрацией эквивалента ~ 0,1 моль/л и поправочным коэффициентом равным 1,0120 ушло 9,8 мл раствора хлороводородной кислоты. М.м.(НС1)= 36,46 г/моль.

Рассуждения: В задаче речь идет о двух растворах. У одного из них известен поправочный коэффициент, у другого необходимо найти показатели концентрации (титр, молярную концентрацию эквивалента и поправочный коэффициент). Следовательно, это задача по стандартизации одного раствора по другому – это задача II типа. Поводят стандартизацию рабочего раствора хлороводородной кислоты по буре, которая является исходным веществом этого метода.

Придерживаясь рекомендаций, приведенных выше, записываем «Дано» и начинаем решать задачу.

Дано:

Решение:

V_{~0,1моль/л буры} = 10 мл K_п _{~0,1моль/л буры} = 1,0120 V_{~0,1моль/л (НС1)}= 9,8 мл М.м.(НС1) = 36,46 г/моль

Анализ данных:

НС1 – это рабочий раствор у которого проводят стандартизацию. В данном случае это исследуемый раствор

Бура – это исходное вещество метода ацидиметрии, по которому устанавливают концентрацию кислоты.

Метод количественного определения – метод ацидиметрии (так как титрование проводят кислотой, то есть, она (кислота) содержится в бюретке), вариант нейтрализации (т.к. в основе метода лежит реакция нейтрализации).

Способ прямого титрования (так как вещества взаимодействуют друг с другом напрямую).

Найти: С_{экв.~0,1моль/л (НС1)} = ? Т_{~0,1моль/л (НС1)} = ? К_{п~0,1моль/л (НС1)} = ?

Записываем уравнение реакции, лежащее в основе анализа, чтобы потом правильно рассчитать молярную массу эквивалента исследуемого вещества. Во избежание ошибок на первое место в уравнении реакции записываем исследуемое вещество, то есть хлороводородную кислоту.

2 HCl + Na₂B₄O₇ + 5 H₂O = 2 NaCl + 4 H₃BO₃

2 моль 2 экв.

Вещества реагируют друг с другом в соотношении 2 моль к 2 экв., следовательно, фактор эквивалентности будет равен единице.

f_{экв.(НС1)}= = 1

М_экв._(НС1) = Мм(НС1) • f_{экв.(НС1)} = 36,46 г/моль • 1 = 36,46 г/моль

(Или вспоминаем, что раствор хлороводородной кислоты по ГФ ХII готовят с учетом реальных частиц, или смотрим, что в состав кислоты входит один ион водорода, значит фактор эквивалентности такого раствора будет равен единице).

Решаем задачу исходя из закона эквивалентов:

С_{экв. (1)} • V₍₁₎ = С_{экв. (2)} •V₍₂₎Обозначим: 1- раствор хлороводородной кислоты с молярной концентрацией

эквивалента ~ 0,1 моль/л

2 – раствор тетрабората натрия с молярной концентрацией

эквивалента ~ 0,1 моль/л

Таким образом, получаем:

С_экв._{~0,1моль/л (НС1)} •V_{~0,1моль/л (НС1)} = С_экв._{~0,1моль/л буры}• V_{~0,1моль/л буры}

Так как V_{~0,1моль/л (НС1)} (9,8 мл) <V_{~0,1моль/л буры} (10 мл), следовательно

С_экв._{~0,1моль/л (НС1)}>С_экв._{~0,1моль/л буры}

Выразим из закона эквивалентов практическую молярную концентрацию эквивалента хлороводородной кислоты.

С_экв._{~0,1моль/л буры} •V_{~0,1моль/л буры}

С_экв._{~0,1моль/л (НС1)}=

V_{~0,1моль/л (НС1)}

Нам не известна практическая молярная концентрация эквивалента натрия тетрабората, но зато мы знаем поправочный коэффициент этого раствора и знаем, что в идеале молярная концентрация эквивалента должна быть 0,1 моль/л.

Так как С_экв._~

К_п =

С_{экв. т.}

Следовательно:С_экв._~= С_{экв. т.} • К_п

То есть в нашем случаеС_экв._{~0,1моль/л буры} = С_{экв. т.}_буры •К_{п~0,1моль/л буры}

Подставляем значения в расчетную формулу:

С_экв._{~0,1моль/л буры} = 0,1 моль/л • 1,0120 = 0,1012 моль/л

Видим, что показатель сопоставим с реальным (0,1012 » 0,1). Не забываем обосновать показатель. Так как молярная концентрация эквивалента – это содержание моль-эквивалентов вещества в 1 л раствора, то получаем следующее.

Молярная концентрация эквивалента показывает, что в 1 л приготовленного раствора буры содержится 0,1012 моль-эквивалентов х.ч. буры.

Подставляем показатели в выведенную формулу и рассчитываем практическую молярную концентрацию эквивалента хлороводородной кислоты. Внимательно смотрим, чтобы в числителе формулы оказались данные от одного раствора, то есть от буры, а также, чтобы в формулу была подставлена практическая молярная концентрация эквивалента буры. Объем хлороводородной кислоты записываем в знаменатель.

0,1012 моль/л • 10 мл

С_экв._{~0,1моль/л (НС1)}= =0,1032653306 моль/л – округляем

9,8 мл и получаем 0,1033 моль/л

Видим, что снова получили показатель, сопоставимый с реальным (0,1033 » 0,1) и, как выяснили из закона эквивалентовС_{экв. ~0,1моль/л (НС1)}> С_{экв. ~0,1моль/л буры} (0,1033> 0,1012).

Обосновываем показатель, учитывая, что молярная концентрация эквивалента – это содержание моль-эквивалентов вещества в 1 л раствора.

Молярная концентрация эквивалента показывает, что в 1 л приготовленного раствора хлороводородной кислоты содержится 0,1033 моль-эквивалентов х.ч. хлороводорода.

Далее рассчитываем титр приготовленного раствора хлороводородной кислоты по формуле:

С_экв. • M_экв.

T =

1000

Так как ищем титр практически приготовленного раствора, то и показатели концентрации подставляем практические, отображая концентрацию в индексе:

С_экв. _~₁• M_экв.₁

T_~₁ =

1000

То есть, в нашем случае формула будет выглядеть следующим образом:

С_экв._{~0,1 моль/л (НС1)}•M_экв._(НС1)

T_{~0,1 моль/л (НС1)} =

1000

Подставляем в формулу значения и рассчитываем искомый показатель:

0,1033 моль/л • 36,46 г/моль

T_{~0,1 моль/л (НС1)} = =0,003766318 г/мл , округляем и получаем

1000 0,003766 г/мл

Обосновываем показатель. Вспоминаем, что титр – это содержание грамм вещества в 1 мл раствора.

Титр показывает, что в 1 мл приготовленного раствора хлороводородной кислоты содержится 0,003766 г х.ч. хлороводорода.

Далее рассчитываем поправочный коэффициент хлороводородной кислоты через молярную концентрацию эквивалента

С_экв._~

К_п =

С_{экв. т.}

То есть в нашем случае С_экв_{. ~0, 1моль/л (НС1)}

К_{п~0,1 моль/л (НС1)} =

С_экв._{0,1 моль/л (НС1)}

Подставляем в формулу значения:

0,1033 моль/л

К_{п~0,1 моль/л (НС1)} = = 1,0330

0,1 моль/л

Видим, что показатель сопоставим с реальным (1,0330 » 1,0).

Обосновываем показатель. Так как (1,0330 > 1,0), то обоснование даем следующее:

Поправочный коэффициент показывает, что титр и молярная концентрация эквивалента ~ 0,1 моль/л раствора хлороводородной кислоты больше, чем титр и молярная концентрация эквивалента теоретического раствора в 1,0330 раза.

Записываем ответ.

Ответ: С_экв._{~0,1моль/л (НС1)}= 0,1033 моль/л К_{п~0,1 моль/л (НС1)} =1,0330

T_{~0,1 моль/л (НС1)} =0,003766 г/мл

Задача 2

Определить титр, молярную концентрацию эквивалента и поправочный коэффициент раствора гидроксида натрия ~ 0,1 моль/л, если на титрование 10 мл раствора гидроксида натрия с молярной концентрацией эквивалента ~ 0,1 моль/л ушло 10,3 мл раствора хлороводородной кислоты с молярной концентрацией эквивалента ~ 0,1 моль/л и поправочным коэффициентом равным 0,9685. М.м.(NаОН)=40,0 г/моль

Дано:

Решение:

V_{~0,1моль/л (}_NаОН) = 10 мл V_{~0,1моль/л (НС1)}= 10,3 мл М.м.(NаОН) = 40,0 г/моль K_п _{~0,1моль/л (НС1)} = 1,0120

Анализ данных:

NаОН – это рабочий раствор у которого проводят стандартизацию. В данном случае это исследуемый раствор

НС1 – это рабочий раствор, так как известен его поправочный коэффициент

Метод количественного определения – метод ацидиметрии, вариант нейтрализации.

Способ прямого титрования.

Найти: С_{экв.~0,1моль/л (}_NаОН) = ? Т_{~0,1моль/л (}_NаОН) = ? К_{п~0,1моль/л (}_NаОН) = ?

В основе метода лежит уравнение реакции:

NаОН + HCl = NaCl + H₂O

1 моль 1 экв.

f_экв. = k_стех.

f_экв.(_NаОН)=1

М_{экв. (}_NаОН) = Мм₍_NаОН) • f_экв.(_NаОН) = 40,0 г/моль • 1 = 40,0г/моль

С_экв._{~0,1моль/л (}_NаОН) •V_{~0,1моль/л (}_NаОН) = С_экв._{~0,1моль/л (НС1)} • V_{~0,1моль/л (НС1)}

Т.к. V_{~0,1моль/л (}_NаОН) (10 мл) <V_{~0,1моль/л (НС1)} (10,3 мл), следовательно

С_экв._{~0,1моль/л(}_NаОН)> С_экв._{~0,1моль/л (НС1)}

С_экв._{~0,1моль/л (НС1)} •V_{~0,1моль/л (НС1)}

С_экв._{~0,1моль/л (}_NаОН)=

V_{~0,1моль/л (}_NаОН)

С_экв._{~0,1моль/л (НС1)} = С_{экв. т.}_(НС1) • К_{п~0,1моль/л буры}

С_экв._{~0,1моль/л (НС1)}= 0,1 моль/л • 0,9685= 0,0969 моль/л

Молярная концентрация эквивалента показывает, что в 1 л приготовленного раствора хлороводородной кислоты содержится 0,0969 моль-эквивалентов х.ч. хлороводорода.

0,0969моль/л • 10,3 мл

С_экв._{~0,1моль/л (}_NаОН)= = 0,0998моль/л

10,0 мл

Молярная концентрация эквивалента показывает, что в 1 л приготовленного раствора гидроксида натрия содержится 0,0998 моль-эквивалентов х.ч. гидроксида натрия.

С_экв._{~0,1 моль/л (}_NаОН)•M_экв.₍_NаОН)

T_{~0,1 моль/л (}_NаОН) =

1000

0,0998 моль/л • 40,0г/моль

T_{~0,1 моль/л (}_NаОН) = = 0,003992 г/мл

1000

Титр показывает, что в 1 мл приготовленного раствора гидроксида натрия содержится 0,003992 г х.ч. гидроксида натрия.

С_экв._{~0, 1моль/л (}_NаОН)

К_{п~0,1 моль/л (}_NаОН) =

С_экв._{0,1 моль/л (}_NаОН)

0,0998 моль/л

К_{п~0,1 моль/л(}_NаОН)= = 0,9980

0,1 моль/л

Поправочный коэффициент показывает, что титр и молярная концентрация эквивалента ~ 0,1 моль/л раствора гидроксида натрия меньше, чем титр и молярная концентрация эквивалента теоретического раствора гидроксида натрия.

Ответ: С_экв._{~0,1моль/л(}_NаОН)= 0,0998 моль/л

T_{~0,1 моль/л (}_NаОН)=0,003992 г/мл

К_{п~0,1 моль/л(}_NаОН)=0,9980

Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 587; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 234 5 6 7 8 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!