Единое окно доступа к образовательным ресурсам

Аналитическая химия: Сборник задач

Голосов: 2

В сборнике задач представлен теоретический и практический материал по основным разделам аналитической химии, который включает методы количественного анализа: нейтрализации, осаждения, комплексонометрии, окисления и восстановления, потенциометрического, электрогравиметрического и оптического. Он составлен по учебной программе дисциплин "Аналитическая химия и физико-химические методы анализа", "Физико-химические методы анализа" для направлений подготовки бакалавров 280700, 022000, 240700, 241000, 260100.

Приведенный ниже текст получен путем автоматического извлечения из оригинального PDF-документа и предназначен для предварительного просмотра.
Изображения (картинки, формулы, графики) отсутствуют.
        328. H3AsO4 + [SnCl4]2– + H+ + Cl– → As + [SnCl 6 ]2 − + H2O.
    329. [VO2]+ + H2S + H+ → V2 O 4 + + S + H2O.
                                  2

    330. As O 3 − + Al + H2O → AsH3 + Al (OH )− + OH–.
              3                               4
    331. H2WO4 + Zn + H+ → W2O3 + Zn2+ + H2O.
    332. [Cr(OH)4]– + H2O2 + OH– → CrO 2 − + H2O.
                                       4

    333. Co2+ + NO − + K+ + H+ → K3[Co(NO2)6] + NO + H2O.
                   2
                    −
    334. Bi2S3 + NO 3 + H+ → Bi3+ + S + NO + H2O.
                   −
    335. SnS2 + NO 3 + H+ → H2SnO3 + H SO − + NO2 + H2O.
                                          4
     336. Приведите примеры химических соединений, обладающих свой-
ствами окислителя и восстановителя.
     337. Как перманганатометрически определить содержание:
     а) железа в соли Мора; б) железа в рудах; в) нитритов; г) K2Cr2O7?
     338. На чём основано йодометрическое определение:
     а) окислителей; б) восстановителей?
     339. Почему при титровании щавелевой кислоты (или оксалата) пер-
манганатом калия первые капли окислителя обесцвечиваются медленно?
Как ускорить этот процесс?
     340. Перечислите способы фиксирования точки эквивалентности в
методах окисления-восстановления.
     341. Рассчитайте массу KMnO4 необходимую для приготовления
1,5 дм3 0,05 н. раствора при титровании в кислой среде.
                                                         Ответ: 2,3700 г.
     342. Выразите уравнениями реакций взаимодействие перманганата
калия с FeSO4, Na2C2O4, NaI в кислой среде и рассчитайте молярные мас-
сы эквивалентов этих веществ.
     343. До какого объёма следует разбавить 500 см3 0,1000 н. K2Cr2O7
для получения раствора с титром по железу 0,005000 г/см3?
                                                         Ответ: 560 см3.
     344. Какую навеску Na2C2O4 надо взять для определения титра 0,1 н.
раствора KMnO4, чтобы на её титрование пошло 20,00 см3 раствора
KMnO4?
                                                         Ответ: 0,1340 г.
     345. Сколько KMnO4 (г) следует взять для приготовления 5 дм3 рас-
твора с титром по железу, равным 0,005585 г/см3?
                                                        Ответ: 15,7580 г.
                                                                      61


     346. Какую массу Na2S2O3 · 5H2O следует взять для приготовления:
     а) 500 см3 0,1 н. раствора;
     б) 100 см3 раствора с титром по йоду 0,015000 г/см3?
                                          Ответ: а) 12,4000 г; б) 2,9290 г.
     347. Какую навеску пиролюзита, содержащего около 50% MnO2, надо
взять для анализа, чтобы после её обработки 30,00 см3 раствора H2C2O4 с
Т = 0,004838 г/см3 на титрование полученной смеси расходовалось
10,00 см3 0,05 н. раствора KMnO4?
                                                          Ответ: 0,2371 г.
     348. Навеска известняка 160,2 мг была растворена в соляной кислоте,
затем Ca2+ осажден в виде CaC2O4; промытый осадок растворен в серной
кислоте и оттитрован 20,75 см3 раствора KMnO4, титр которого по CaCO3
равен 6,02 мг/см3. Определите содержание CaCO3 в известняке (ω, %).
                                                          Ответ: 78,00%.
     349. Рассчитайте массу K2Cr2O7, необходимую для приготовления
2,0 дм3 раствора с титром по железу 0,002792 г/см3. Определите нормаль-
ную концентрацию полученного раствора.
                                           Ответ: 4,9020 г; 0,05 моль/дм3.
     350. К раствору KI в кислой среде добавлено 200 см3 0,6 н. раствора
K2Cr2O7. Вычислите массу выделившегося йода.
                                                           Ответ: 15,24 г.
     351. Сколько Fe2O3 (ω, %) содержит образец, если его навеска
0,1700 г после растворения и восстановления железа оттитрована 38,4 см3
раствора KMnO4 с TKMnO 4 Fe = 0,000110 г/см3?
                                                         Ответ: 3,53%.
     352. Сколько сурьмы (ω, %) содержит сплав, если навеска его массой
1,0000 г после растворения оттитрована 42,50 см3 раствора KMnO4 с
TKMnO 4 / Sb = 0,006124 г/см3?
                                                        Ответ: 26,03%.
     353. Са2+-ионы осадили в виде СаС2О4 · Н2О, осадок отфильтровали,
промыли и растворили в разбавленной Н2SО4. Образовавшуюся
кислоту Н2С2О4 оттитровали 20,15 см3 раствора KMnO4 с титром по СаО
0,01752 г/см3. Сколько кальция (г) содержалось в пробе?
                                                        Ответ: 0,2523 г.
     354. Вычислите содержание Н2С2О4 (ω, %) в техническом препарате
щавелевой кислоты, если 0,2003 г её оттитровали 29,30 см3 раствора
KMnО4, 1,00 см3 которого эквивалентен 0,006023 г Fe?
                                                        Ответ: 88,37%.

62


    355. Из навески массой 0,1862 г известняка, растворённого в HCI, Са2+-
ионы осадили в виде СаС2О4. Промытый осадок растворили в разбавленной
Н2SО4 и оттитровали 22,15 см3 раствора KMnO4 ( TKMnO 4 СаСО3 =
= 0,005820 г/см3). Рассчитайте содержание СаСО3 в известняке (ω, %).
                                                        Ответ: 69,28%.
                                    3
     356. На титрование 20,00 см раствора Н2С2О4 ( TH 2 C 2 O 4 ⋅2H 2 O =
= 0,006300 г/см3) израсходовано 25,00 см3 раствора KMnО4. Определите
нормальную концентрацию и титр раствора KMnО4.
                                    Ответ: 0,08 моль/дм3; 0,002528 г/см3.
     357. Навеску пергидроля массой 5,0000 г растворили в мерной колбе
вместимостью 500 см3. На титрование 25,00 см3 этого раствора израсхо-
довано 37,43 см3 0,1124 н. раствора KMnО4. Вычислите содержание Н2О2
в образце(ω, %).
                                                         Ответ: 28,56%.
     358. Железную проволоку массой 0,1000 г, содержащую 90% железа,
растворили в растворе Н2SО4 без доступа воздуха и оттитровали 0,1 н. рас-
твором KMnО4. Какой объём раствора KMnО4 израсходован на титрование?
                                                      Ответ: 16,11 см3.
     359. Рассчитайте навеску образца, содержащего около 65% MnО2,
чтобы после взаимодействия с 50 см3 0,1 н. раствора Н2С2О4 избыток её
оттитровывался 25 см3 раствора KMnО4 (1,00 см3 раствора KMnО4 эквива-
лентен 1,035 см3 раствора Н2С2О4.
                                                       Ответ: 0,1600 г.
     360. К раствору, содержащему технический KCIО3 массой 0,1510 г,
прилили 100,0 см3 0,09852 н. раствора Na2С2О4, избыток которого оттит-
ровали 48,60 см3 0,05320 н. раствора KMnО4. Вычислите содержание
KCIO3 (ω, %) в образце.
                                                         Ответ: 98,31%.
     361. К раствору KCIO3 прибавили 50,00 см3 0,1048 н. раствора FeSО4,
избыток которого оттитровали 20,00 см3 0,09450 н. раствора KMnО4.
Сколько KCIO3 (г) содержалось в растворе?
                                                      Ответ: 0,06844 г.
     362. Навеску руды массой 1,7950 г, содержащей железо, перевели в
раствор, восстановили железо до Fe(II) и довели объём раствора до
250 см3. На титрование 20,00 см3 полученного раствора израсходовано
18,65 см3 раствора K2Cr2O7 с титром 0,002857 г/см3. Вычислите содержа-
ние железа в образце(ω, %).
                                                         Ответ: 42,29%.

                                                                       63


     363. Навеску руды массой 0,2000, содержащей MnО2 (г), обработали
в кислой среде 24,00 см3 раствора Н2С2О4. На титрование избытка раство-
ра Н2С2О4 израсходовано 20,00 см3 0,02 н. раствора KMnО4. Вычислите
содержание MnО2 (ω, %) в руде, если 25,00 см3 раствора Н2С2О4 эквива-
лентны 45,00 см3 раствора KMnО4.
                                                          Ответ: 10,0%.
     364. Вычислите содержание MnО2 (ω, %) в природном пиролюзите,
если образец массой 0,4000 г обработали разбавленный раствором Н2SО4,
содержащим 0,6000 г Н2С2О4·2Н2О, и избыток щавелевой кислоты оттит-
ровали 26,26 см3 0,1 н. раствора KMnО4.
                                                         Ответ: 75,25%.
     365. Навеску образца металла, содержащего железо, массой 0,7500 г
растворили в HCl. На титрование полученного раствора пошло 25,00 см3
0,36 н раствором K2Cr2O7. Определите содержание железа в образце (ω, %).
                                                         Ответ: 67,20%.
     366. Образец руды, содержащей MnО2, массой 0,2000 г обработали кон-
центрированным раствором HCI. Образовавшийся при реакции Cl2 поглотили
раствором KI. На титрование выделившегося J2 израсходовали 42,50 см3
0,052 н. раствора Na2S2O3. Вычислите содержание MnО2 в руде (ω, %).
                                                           Ответ: 47,5%
     367. Навеску сидерита массой 0,9938 г растворили и довели объём в
мерной колбе до 200 см3. На титрование Fe2+-ионов в 50 см3 полученного
раствора затрачивается 20,50 см3 раствора KMnО4 с титром по железу
0,005851 г/ см3. Определите содержание железа в сидерите (ω, %).
                                                         Ответ: 48,28%.
     368. Навеску сплава массой 1,8000 г, содержащего 1,50% хрома, рас-
творили в H2SO4 и окислили ионы Cr3+ до Cr2 O 7 − . К раствору добавили
                                                2

25,00 см3 раствора FeSO4, на титрование избытка последнего израсходо-
вали 5,00 см3 раствора KMnO4. 25,00 см3 раствора FeSO4 эквивалентны
24,80 см3 раствора KMnО4. Рассчитайте: а) титр KMnО4 по хрому; б) нор-
мальную концентрацию раствора KMnО4.
                            Ответ: а) 1,35⋅10–3 г/см3; б) 0,1573 моль/дм3.
     369. Технический образец нитрита натрия массой 1,3037 г раствори-
ли и перенесли в мерную колбу вместимостью 500 см3, довели объём до
метки дистиллированной водой. На титрование 35,00 см3 этого раствора в
кислой среде затрачивается 25,00 см3 0,1 н. раствора KMnО4. Определите
содержание NaNO2 в исходном образце (ω, %).
                                                          Ответ: 94,74%.

64


     370. Навеску технического изопропанола массой 1,5000 г обработали
в кислой среде 50,00 см3 1,0 н. раствора K2Cr2O7 и довели объём до
500 см3. К 25,00 см3 этого раствора добавили KI и оттитровали выделив-
шийся йод 12,45 см3 0,10 М раствора Na2S2O3. Изопропанол окисляется
K2Cr2O7 до ацетона по схеме
                СН3 – СНОН – СН3 – 2е → СН3 − С − СН3 + 2Н+.
                                            О
    Определите содержание спирта в исходном образце (ω, %).
                                                          Ответ: 50,23%.
     371. К 25,00 см подкисленного раствора KMnO4 с титром 0,001836 г/см3
                   3

прибавлен избыток KI. На титрование выделившегося йода затрачено
20,50 см3 раствора Na2S2O3. Какова его нормальная концентрация?
                                                  Ответ: 0,0709 моль/дм.
     372. Навеску триоксида хрома массой 0,09210 г растворили, обработали
KI и выделившийся I2 оттитровали 23,75 см2 раствора тиосульфата натрия с
TNa 2S2 O 3 = 0,013540 г/см3. Определите содержание CrO3 в образце (ω, %).

                                                          Ответ: 73,67%.
                                                     3
    373. К кислому раствору KI прибавили 20,00 см , 01133 н. раствора
KMnO4 и выделившийся I2 оттитровали 25,90 см3 раствора. Na2S2О3.
Вычислите нормальную концентрацию раствора Na2S2О3.
                                                 Ответ: 0,0875 моль/дм3.
     374. Какую массу K2Cr2O7 нужно взять, чтобы на титрование I2, вы-
делившегося после взаимодействия K2Cr2O7 с избытком KI, потребовалось
32,45 см3 раствора Na2S2О3 с титром по йоду 0,012700 г/см3.
                                                         Ответ: 0,1590 г.
    375. К раствору K2Cr2O7 добавили избыток KI и выделившийся I2 от-
титровали 48,80 см3 0,1 н. раствора Na2S2О3. Определите массу K2Cr2O7 в
исходном растворе.
                                                         Ответ: 0,2391 г.
     376. Из технического Na2SО3 массой 1,4500 г приготовили 200 см3
раствора. На титрование 20,00 см3 раствора израсходовали 16,20 см3 рас-
твора I2, титр которого по As2O3 равен 0,002473 г/см3. Определите содер-
жание Na2SO3 в образце (ω, %).
                                                          Ответ: 35,19%.

                                                                       65


     377. На титрование 25,00 см3 раствора FeSO4 в H2SO4 израсходова-
ли 3,25 см3 0,1 н. раствора K2Cr2O7. Сколько воды нужно добавить к
200,0 см3 раствора соли железа, чтобы сделать раствор точно 0,05 н.?
                                                          Ответ: 300 см3.
     378. Определите содержание Sn (ω, %) в бронзе, если на титрование
раствора, полученного из бронзы массой 0,9122 г, израсходовано 15,73 см3
0,03523 н. раствора I2.
                                                          Ответ: 3,605%.
     379. Навеску технического сульфита натрия массой 1,4680 г приба-
вили к 100,0 см3 0,1 н. раствора I2. Избыток I2 оттитровали 42,40 см3 рас-
твора Na2S2О3, 1,00 см3 которого эквивалентен количеству I, выделяюще-
муся из 0,01574 г KI. Вычислите содержание Na2SO3 в образце (ω, %).
                                                          Ответ: 25,60%.
     380. После растворения стали массой 1,2430 г хром окислили до
Cr О 2 − . К раствору прибавили 35,00 см3 раствора соли Мора и избыток
     4
Fе2+ оттитровали 16,12 см3 раствора KMnО4 ( TKMnO 4 = 0,001510 г/см3;
25,00 см3 раствора соли Мора эквивалентны 24,10 см3 КMnO4). Рассчитай-
те содержание Cr в стали (ω, %).
                                                                 Ответ: 1,17%.
                       3                                 3
     381. К 40,00 см раствора KMnO4 (1,00 см KMnO4 эквивалентен
0,0050 г железа) добавили KI и выделившийся I2 оттитровали 35,90 см3
раствора Na2S2O3. Рассчитайте титр раствора Na2S2O3 по меди.
                                                          Ответ: 0,006317 г/см3.
     382. К 25,00 см3 раствора KMnO4 с титром по кислороду 0,000811 г/см3
добавили KI. Выделившийся I2 оттитровали 24,14 см3 раствора Na2S2O3.
Рассчитайте титр Na2S2O3 по йоду.
                                                          Ответ: 0,013130 г/см3.
                     3
     383. К 25,00 см раствора KI прибавили KIO3 и серную кислоту. На
титрование выделившегося йода израсходовали 30,00 см3 0,1048 н. рас-
твора Na2S2O3. Вычислите молярную концентрацию раствора KI.
                                                        Ответ: 0,1257 моль/дм3.
     384. Рассчитайте содержание меди (ω, %) в руде, если из навески ру-
ды массой 0,6215 г медь перевели в раствор в виде Cu2+. При добавлении
к этому раствору KI выделился I2, на титрование которого израсходовали
18,23 см3 раствора Na2S2O3 ( TNa 2S 2 O 3 /Cu = 0,062080 г/см3).
                                                              Ответ: 18,23%.

66


      385. К подкисленному раствору Н2О2 прибавили избыток раствора KI
и несколько капель раствора (NH4)2MoO4 как катализатора. Выделивший-
ся I2 оттитровали 22,40 см3 0,1010 н. раствора Na2S2O3. Сколько граммов
Н2О2 содержалось в растворе?
                                                        Ответ: 0,0385 г.
      386. К навеске K2Cr2O7 массой 0,1500 г добавили избыток раствора
KI и соляной кислоты. Выделившийся I2 оттитрован 21,65 см3 раствора
Na2S2O3. Рассчитайте нормальность раствора Na2S2O3 и его титр по йоду.
                                  Ответ: 0,1413 моль/дм3; 0,017380 г/см3.
      387. Навеску технического FeCI3 массой 4,8900 г растворили в мер-
ной колбе вместимостью 250 см3. К 25,00 см3 раствора в кислой среде до-
бавили KI. Выделившийся I2 оттитровали 32,10 см3 0,0923 н. раствора
Na2S2O3. Вычислите содержание FeCI3 в образце (ω, %).
                                                         Ответ: 98,43%.




                                                                      67


        6. ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА

     Потенциометрический метод, основанный на измерении электро-
движущих сил (ЭДС) обратимых гальванических элементов, используют
для определения содержания веществ в растворе и измерения различных
физико-химических величин. В потенциометрии обычно применяют галь-
ванический элемент, включающий два электрода, которые могут быть
погружены в один и тот же раствор (элемент без переноса) или в два раз-
личных по составу раствора, имеющих между собой жидкостной контакт
(цепь с переносом). Электрод, потенциал которого зависит от активности
(концентрации) определяемых ионов в растворе, называется индикатор-
ным.
     Для измерения потенциала индикаторного электрода в раствор по-
гружают второй электрод, потенциал которого не зависит от концентра-
ции определяемых ионов. Такой электрод называется электродом сравне-
ния, в качестве которого используют каломельный и хлорсеребряный
электроды (табл. 6.1).
     В потенциометрическом методе анализа используют два основных
класса электродов:
     1) электронообменные электроды, на межфазных границах которых
протекают реакции с участием электронов;
     2) мембранные или ионообменные, их называют также ионоселек-
тивными электроды, на межфазных границах которых протекают ионооб-
менные реакции.

     6.1. Потенциал некоторых электродов сравнения по отношению
                           к н.в.э. (при 20 °С)

          Электрод сравнения                       Е0, В

 Каломельные электроды
              0,1 н.                              +0,334
              1, 0 н.                             +0,282
               нас.                               +0,244
 Хлорсеребряные электроды
              0,1 н.                              +0,290
              1, 0 н.                             +0,237
               нас.                                0,201
 Хингидронный электрод                             0,699



68


                  6.1. РЕШЕНИЕ ТИПОВЫХ ЗАДАЧ
     При решении задач используются табл. 6.1.
     Пример 6.1. Вычислите потенциал цинкового электрода, помещён-
ного в раствор сульфата цинка, относительно 0,1 н. каломельного элек-
трода сравнения (Е0 = +0,334 В), если в 500 см3 раствора содержится 0,05
молей ZnSO4.
     Решение. Стандартный потенциал пары Zn2+/Zn равен 0,763 В. Цин-
ковый электрод, помещённый в раствор соли цинка, является электродом
первого рода. Его потенциал зависит от природы потенциалопределяю-
щей пары и концентрации катионов Zn2+. В соответствии с уравнением
Нернста

                             Zn
                                        
                                              [
                                         0,059 
                       E = E 0 2+ /Zn + 
                                            2 
                                                   ]   2+
                                                 lg Zn .           (6.1)

     Концентрация ионов цинка может быть определена из соотношения
c = ν/V, где ν – количество соли, моль; V – объём раствора, дм3:
                [Zn2+] = [ZnSO4] = 0,05/0,5 = 0,1 моль/дм3.
         E = –0,760 + (0,059/2)lg0,1 = – 0,763 – 0,029 = –0,792 В.
     В случае использования в качестве электродов сравнения каломель-
ного, хлорсеребряного, хингидронного и других (кроме СВЭ) электродов,
потенциал одного электрода относительно другого определяют как сумму
потенциалов этих электродов, измеренных относительно стандартного
водородного электрода:
                E = EZn + EK = –0,792 + 0,334 = –0,458 B,
где Eк – потенциал каломельного электрода, равный 0,334 В.
     Пример 6.2. Электродвижущая сила элемента, состоящего из водо-
родного электрода, погруженного в кислый раствор, и 1,0 н. каломельного
электрода, равна 0,571 В. Определите рН раствора.
     Решение. Водородный электрод является индикаторным, а 1,0 н. ка-
ломельный электрод – электродом сравнения (Е0 = 0,282 В).
     Потенциал водородного электрода связан с концентрацией ионов во-
дорода в растворе или рН уравнением
              E = E0 + 0,059 lg[H+] = 0,059 lg[H+] = –0,059рН.       (6.2)
     Электродвижущая сила элемента, составленного из водородного и
1,0 н. каломельного Ек электродов, равна
                              ЭДС = Ек – Е;
              0,571 = 0,282 – (–0,059рН) = 0,282 – 0,059 рН;
                    рН = (0,571 – 0,282)/0,059 = 4,98.

                                                                       69


      Пример 6.3. В навеске стали массой 2,5000 г хром окислен до хро-
мовой кислоты, а потом оттитрован 0,103 н. раствором сульфата желе-
за(II). Вычислите содержание хрома в стали (ω, %) по результатам титро-
вания:

 V(FeSO4), см3      37,0   37,5        38,0        38,3     38,4    39,0       39,5
       Е, мВ         887    887        885         884      505     495        480

    Решение. По данным задачи строим кривую потенциометрического
титрования (рис. 6.1) и определяем объём раствора FeSO4, соответствую-
щей точке эквивалентности: V(FeSO4) = 38,35 см3.

 Е, мВ

      1000
      0

     800


     600

      400
                                                                      V, см3
             36            38     Тэ          40



     Рис. 6.1. Кривая потенциометрического титрования хромовой кислоты
                           раствором сульфата железа


     При титровании раствора хромовой кислоты раствором сульфата же-
леза(II) происходит реакция
           2H2CrO4 + 6FeSO4 + 6H2SO4 → Cr2(SO4)3 +3Fe2(SO4)3 + 8H2O,
из которой следует, что Mэ(Cr) = M/3 = 52/3 = 17,33 г/моль.
     Массу хрома находим по формуле (2.2) табл. 2.2:
                                0,103 ⋅ 38,35 ⋅ 17,33
                     m(Cr) =                          = 0,0685 г.
                                        1000
      Массовая доля Cr в навеске рассчитывается по формуле (2.17) табл. 2.2:
                                0,0685
                        ω, % =         ⋅ 100 = 2,74%.
                                2,5000
70



    
Яндекс цитирования Яндекс.Метрика