Методическая разработка по аналитической химии для студентов II курса факультета фундаментальной медицины, специальность «фармация»

жүктеу 2,3 Mb.

бет	15/28
Дата	13.01.2022
өлшемі	2,3 Mb.
	#37201
түрі	Методическая разработка

1 ... 11 12 13 14 15 16 17 18 ... 28

posobie-pharm-ii-zadachi

Задача №4.
Задача №5.
Вопросы для самоконтроля
3.4. Осадительное титрование Теоретическая часть

Таблица 3. Расчёт редокс-потенциала в различные моменты титрования.

Титруемое Вещество	Восстановитель	Окислитель
До ТЭ
В ТЭ
После ТЭ

Решение задач

Задача №1. После растворения навески массой 0,1000 г неизвестного оксида железа и восстановления металла до Fe(II) на титрование полученного раствора затрачено 12,61 мл 0,0993 М раствора K₂Cr₂O₇. Определите формулу анализируемого оксида.

Оксид	FeO	Fe₂O₃	Fe₃O₄
М.м. (г/моль)	72,0	160,0	216,0

Решение. Запишем уравнение реакции титрования:

По закону эквивалентов:

;

моль  моль.

Для нахождения формулы анализируемого оксида необходимо определить его молекулярную массу. Рассчитаем молярную массу эквивалента оксида:

;

г/моль.

Найдём молярные массы эквивалентов возможных оксидов (г/моль):

Следовательно, анализируемый оксид – Fe₂O₃.

Задача №2. Рассчитайте константу равновесия реакции взаимодействия ионов и в нейтральной водной среде и при pH 5,0 (25C). В каком направлении протекает реакция в обоих случаях? = 1,51 В; = 2,01 В.

Решение. Запишем уравнения материального баланса:

Определим направление реакции при pH = 7 и pH = 5:

В.

pH = 7

В.

pH = 5

В.

pH = 7

В > 0

Реакция протекает

в прямом направлении.

pH = 5

В > 0

Реакция протекает

в прямом направлении.

Рассчитаем константу равновесия данной реакции:

pH = 7

;

pH = 5

;

Следовательно, увеличение pH среды сдвигает равновесие вправо.

Задача №3. Вычислите редокс-потенциалы и величину скачка при титровании раствора Na₂SO₃ раствором KMnO₄ при pH = 0 и степенях оттитрованности f = 0,99 и f = 1,01 (25C, разбавлением раствора пренебречь). М. = 1,51 В; В. Схематически нарисуйте вид кривой титрования и отметьте положение точки эквивалентности.
Решение. Запишем уравнения материального баланса:
			2
			5
.
Вычислим редокс-потенциалы при степенях оттитрованности 0,99 и 1,01:
f = 0,99	Раствор недотитрован  потенциалопределяющей является реакция с участием титруемого вещества (пары ).
.
По условию задачи pH = 0, следовательно
.
М;
М.
.
В.
f = 1,01	Раствор перетитрован  потенциалопределяющей является реакция с участием титранта (пары ).
.
По условию задачи pH = 0, следовательно
.
М.
М.
.		В.
Вычислим величину скачка на кривой титрования:
В.
Рассчитаем потенциал в точке эквивалентности:
В.
Построим кривую окислительно-восстановительного титрования и отметим положение точки эквивалентности. Титруемое вещество – восстановитель (Na₂SO₃), титрант – окислитель (KMnO₄), т.е. по мере добавления титранта редокс-потенциал увеличивается  кривая титрования восходящая:

Задача №4. Аликвоту H₂O₂ объемом 25,00 мл внесли в мерную колбу емкостью 250,0 мл и разбавили до метки дистиллированной водой. Затем 25,00 мл разбавленного раствора H₂O₂ смешали с 200 мл воды, 20 мл 3 М раствора H₂SO₄ и титровали 0,0212 М раствором KMnO₄. Розовая окраска титруемого раствора, устойчивая в течение 30 с, появилась при добавлении 27,66 мл титранта. При титровании раствора контрольного опыта в тех же самых условиях израсходовали 0,04 мл раствора титранта. Рассчитайте молярную и нормальную концентрацию исходного раствора пероксида водорода.

Решение. Концентрацию H₂O₂определяли методом перманганатометрического титрования (кислая среда, продукт реакции окисления H₂O₂  молекулярный кислород).

Запишем уравнения полуреакций для титруемого вещества и титранта:

(2) MnO₄^- + 8H⁺ + 5e = Mn²⁺ + 4H₂O

(5) O₂ + 2H⁺ + 2e = H₂O₂

и уравнение суммарной окислительно-восстановительной реакции титрования:

2MnO₄^- + 5H₂O₂ + 6H⁺ = 2Mn²⁺ + 5O₂ + 8H₂O.

На титрование анализируемого раствора H₂O₂ израсходовали с учетом результата титрования раствора контрольного опыта (27,66 – 0,04) = 27,62 мл 0,0212 М раствора KMnO₄. Когда число миллимолей титранта составляет: 27,620,0212 = 0,5864, которое в соответствии с уравнением реакции взаимодействует с (5/2)(0,5864) = 1,4659 ммоль H₂O₂.

Рассчитанное количество миллимолей H₂O₂ содержалось в 25,00 мл разбавленного раствора, следовательно, молярная концентрация этого раствора равна 1,4659/25,00 = 0,0586 моль/л, а исходного в 10 раз больше, то есть 0,5864 моль/л. Поскольку фактор эквивалентности H₂O₂ равен 1/2, то нормальная концентрация исходного раствора составляет 1,1729 моль эквивалентов в литре.

Задача №5. Растворили образец массой 0,6460 г, содержащий BaCl₂2Н₂О, и к полученному раствору добавили избыток K₂CrO₄. После выделения осадка BaCrO₄ его отфильтровали, промыли и растворили в концентрированной HCl для перевода CrO₄^2- в Cr₂O₇^2-. К раствору добавили избыток KI, и на титрование выделившегося иода израсходовали 48,70 мл 0,1371 н раствора тиосульфата натрия. Рассчитайте процентное содержание BaCl₂2Н₂О в образце. Напишите уравнения протекающих реакций. М.м. (BaCl₂2Н₂О) = 244,26 г/моль.

Решение. Для определения хлорида бария использовали метод заместительного титрования, поскольку титровали непосредственно не раствор бария, а иода:

Ba²⁺ + CrO₄^2- = BaCrO₄ (реакция 1)

2CrO₄^2- + 2H⁺ = Cr₂O₇^2-+ H₂O (реакция 2)

Cr₂O₇^2- + 6I^- + 14H⁺ = 2Cr³⁺ + 3I₂ + 7H₂O (реакция 3)

I₂ + 2S₂O₃^2- = 2I^- + S₄O₆^2- (реакция 4)

 (BaCl₂2Н₂О) = (m(BaCl₂2Н₂О)/m_нав.)100%

m(BaCl₂2Н₂О) = n(BaCl₂2Н₂О)  Э(BaCl₂2Н₂О),

где n(BaCl₂2Н₂О)  количество молей BaCl₂2Н₂О равное по закону эквивалентов n(Na₂S₂O₃) = c(Na₂S₂O₃)V(Na₂S₂O₃)10^-3 = 0,137148,7010^-3= 6,6810^-3 молей эквивалентов.

Э(BaCl₂2Н₂О)  молярная масса эквивалента, равная

2М.м.(BaCl₂2Н₂О)/6 = М.м. (BaCl₂2Н₂О)/3 = 244,26/3 = 81,42 г/моль.

Когда m(BaCl₂2Н₂О) = 6,6810^-381,42 = 0,5439 г.

Когда  (BaCl₂2Н₂О) = (0,5439/0,6460)100% = 84,20%.

Заметим, что такой же способ титрования применяют для определения ионов Pb(II).

Вопросы для самоконтроля

Назовите компоненты «защитной смеси» Рейнгарда – Циммермана и объясните действие каждого из них при перманганатометрическом определении железа(II) в присутствии хлорид-ионов.
На одном рисунке изобразите кривые титрования 0,1000 М раствора Fe(II) при pH 0 раствором: а) Ce(IV); б) KMnO₄ и укажите положение точек эквивалентности.
Почему дихроматометрическое определение железа(II) целесообразно проводить в присутствии фосфорной кислоты? Ответ поясните графически.
Напишите уравнения реакций, лежащих в основе иодиметрического определения воды по Карлу Фишеру. Какова стехиометрия реакции определяемого вещества с титрантом? Как фиксируют КТТ в этом титриметрическом методе?
Напишите уравнения реакций для стандартизации раствора тиосульфата натрия.
Назовите причины неустойчивости раствора перманганата калия и напишите соответствующие уравнения реакций.
Напишите уравнения реакций для стандартизации раствора перманганата калия.
Перечислите способы (не менее 4-х) фиксирования конечной точки окислительно-восстановительного титрования.
Укажите и поясните условия иодометрического определения Cu(II).
Приведите примеры использования методов окислительно-восстановительного титрования для анализа фармацевтических препаратов.

3.4. Осадительное титрование

Теоретическая часть

Методы осадительного титрования, их классификация и характеристика.
Теоретические основы методов осадительного титрования.
Анализ смесей методом осадительного титрования.

Решение задач

Задача №1. Из навески химически чистого NaCl (М.м. 58,44 г/моль) массой 0,6152 г приготовили 200,0 мл раствора. Какой объём 0,0500 н раствора нитрата серебра потребуется на титрование 10,00 мл раствора NaCl с индикатором хроматом калия? Назовите метод и способ титрования.
Решение. Рассчитаем молярную концентрацию титруемого раствора NaCl: M.
(по закону химических эквивалентов)	мл.
Концентрацию NaCl определяли аргентометрическим методом (по методу Мора), способ титрования – прямой.

Задача №2. На титрование стандартного раствора AgNO₃, приготовленного растворением в воде 0,1031 г его химически чистой соли, израсходовано 27,50 мл раствора NH₄SCN с использованием в качестве индикатора Fe(III). Рассчитайте: а) нормальную концентрацию раствора NH₄SCN, б) титр раствора NH₄SCN по Hg²⁺. Напишите уравнения реакций, назовите метод и способ титрования (для п. а).

М.м., г/моль: AgNO₃  169,87; NH₄SCN  76,12. А.м. (Hg) = 200,59 г/моль.

Решение. Запишем уравнение реакции стандартизации раствора NH₄SCN:

AgNO₃ + NH₄SCN = AgSCN + NH₄NO₃.

а) В реакции стандартизации участвуют 0,1031/169,87 = 6,0610^-4 моль эквивалентов AgNO₃ и такое же число моль эквивалентов NH₄SCN. Рассчитанное число моль эквивалентов содержится в 27,50 мл NH₄SCN, следовательно, нормальная концентрация раствора составляет:

6,0610^-410³/27,50 = 0,0220 н. Заметим, что нормальная концентрация раствора NH₄SCN в рассматриваемом случае равна его молярной концентрации, поскольку f_экв.(NH₄SCN)= 1. Концентрацию NH₄SCN устанавливали по методу Фольгарда, способ титрования  прямой.

б) Расчёт титра раствора NH₄SCN по Hg²⁺ подразумевает выражение его концентрации в единицах массы ртути(II), реагирующей с единичным объемом раствора NH₄SCN, то есть с 1,00 мл.

Из уравнения реакции Hg²⁺ + 2SCN^- = Hg(SCN)₂ видно, что f_экв.(Hg²⁺)= 1/2.

Кроме того, по закону эквивалентов n(Hg²⁺) = n(NH₄SCN).

Таким образом, 1 мл раствора NH₄SCN, содержащего 0,0220 миллимоль эквивалентов роданида аммония, будет эквивалентен массе ртути(II), равной

0,0220 миллимоль экв.А.м. (Hg)/2 = 0,0220 10^-3 200,59 /2 = 2,21 мг.

Титр раствора NH₄SCN по Hg²⁺ равен 2,21 мг/мл.

Задача №3. При титровании 0,0500 М раствора NaCl эквимолярным раствором AgNO₃ в качестве индикатора применяют хромат-ионы, образующие с ионами Ag⁺ кирпично-красный осадок Ag₂CrO₄ (pK_s = 11,95). В каком диапазоне должна меняться концентрация хромат-ионов, необходимая для образования осадка Ag₂CrO₄, чтобы титруемый раствор был недотитрован или перетитрован не более чем на 0,1%?pK_s (AgCl) = 9,75.
Решение. Осадок Ag₂CrO₄ будет осаждаться, если: , то есть когда (_*).
Таким образом, задача сводится к расчету концентрации ионов Ag⁺ при f = 99,9% (раствор недотитрован) и 100,1% (раствор перетитрован).
f = 99,9%	При разбавлении титруемого раствора в 2 раза остались недотитрованными хлорид-ионы с концентрацией моль/л. Тогда моль/л.
f = 100,1%	Титруемый раствор перетитрован раствором AgNO₃. моль/л.
Используя формулу (_*), рассчитаем при двух значениях f:
f = 99,9%	моль/л.
f = 100,1%	моль/л.
Проведенные расчеты показывают, что концентрация хромат-ионов меняется в широком диапазоне от 4,510^-4до 0,02 моль/л.

Задача №4. Растворили образец массой 0,5575 г, содержащий NaBr, и к полученному раствору добавили 30,00 мл 0,0987 М раствора AgNO₃. После выпадения осадка AgBr, к раствору добавили 10 капель индикатора и на титрование раствора над осадком израсходовали 15,00 мл 0,1348 М раствора NH₄SCN. Рассчитайте содержание бромид-иона (p,%) в образце. A.м.(Br)= 79,904 г/моль.
Решение. Аргентометрическое определение бромид-ионов проводили способом обратного титрования. Число моль эквивалентов Br^- в пробе рассчитывали по разности , тогда масса бромида составит: . Отсюда
	г
.

Задача №5. Рассчитайте массу навески BaCl₂, содержащуюся в 200,0 мл раствора, если после прибавления к 20,00 мл этого раствора 35,00 мл 0,1105 М раствора AgNO₃на обратное титрование избытка AgNO₃израсходовано 20,50 мл 0,1015 М раствора NH₄SCN. М.м. (BaCl₂) = 208,23 г/моль. Объясните, почему невозможно прямое титрование хлорид-ионов стандартным раствором AgNO₃ как в задаче 3.

Решение. Для определения хлорид-ионов использовали метод Фольгарда, как и в разобранной выше задаче 4.

Придерживаясь той же последовательности расчетов, получим, что в аликвоте .

г.

Следовательно, в растворе объемом 200,0 мл содержится 0,372010 = 3,7200 г BaCl₂. Такую навеску использовали для приготовления исходного раствора.

Ионы Ba²⁺, мешающие определению хлорид-ионов по методу Мора, не мешают определению по методу Фольгарда.

Вопросы для самоконтроля

В чем сходства и различия методов гравиметрического анализа и осадительного титрования?
Перечислите требования к реакциям, положенным в основу методов осадительного титрования.
В чем сущность определений галогенидов по методу: а) Мора, б) Фаянса, в) Фольгарда? Назовите первичные стандартные вещества методов, укажите индикаторы, запишите уравнения реакций, положенных в основу титриметрических определений.
Укажите причины индикаторных погрешностей при титровании по методу а) Мора, б) Фольгарда.
Сравните преимущества и недостатки методов Мора и Фольгарда при определении галогенидов.
Какие из ионов Cl^-, Br^-, I^-, SCN^-, Ag⁺ можно определять по методу Мора? Обоснуйте свой выбор.
В каком случае скачок титрования будет наибольшим и наименьшим, если раствором AgNO₃ титруют а) 0,1 М растворы KI, KBr, KCl; б) 0,01 M, 0,1 M и 1 M раствор KI?
В каком порядке будут выпадать осадки при аргентометрическом титровании смеси, содержащей ионы Cl^-, Br^-, I^- одинаковой концентрации. Какой вид будет иметь кривая титрования смеси?
Каков механизм действия адсорбционных индикаторов и какие требования к ним предъявляют? Приведите примеры (не менее 3-х) таких индикаторов для определения Cl^-, Br^-, I^-.
Почему бариметрическое определение сульфат-иона проводят в среде вода – этанол?

жүктеу 2,3 Mb.

Достарыңызбен бөлісу:

1 ... 11 12 13 14 15 16 17 18 ... 28