контрольная. контр по химии. Решение Вычислим предельную концентрацию по формуле

• Название: Решение Вычислим предельную концентрацию по формуле
• Анкор: контрольная
• Дата: 12.03.2023
• Размер: 60.8 Kb.
• Имя файла: контр по химии.docx
• Тип: Решение; #983690

ЧАСТЬ 1

Задание 3. Реакция ионов серебра с иодидом калия удается при разбавлении 75000 см³/г. Открываемый минимум равен 0,13 мкг. Каков минимальный объем исследуемого раствора?

Решение:

Вычислим предельную концентрацию по формуле:





где m – наименьшее количество вещества, которое при определенных условиях можно открыть действием данного реагента, выражается в микрограммах: 1 мкг = 10^–6 г.

Из данной формулы вычислим минимальный объем:



Vмин = m / C * 10⁶ = 0,13 / 1,3 * 10^-5 * 10⁶ = 0,13 / 13 = 0,01 мл

Задание 48

До наступления точки эквивалентности (Т.Э) в тируемом растворе вследствие протекающей реакции нейтрализации находится слабое основание и его соль, причем по мере добавления кислоты изменяется их соотношение. Очевидно, что в процессе титрования раствор до точки эквивалентности является буферной смесью (слабое основание – МеОН и соль МеL), что определяет медленное и постепенное изменение рН в процессе титрования. Расчет рН проводится по формуле 6, табл.3.

№	Титруемое вещество				Рабочий р-р
	название	формула	концентрация	Кд
48	Циановая кислота	HСNО	0,15 М	3,5∙10-4	0,15 М КОН

Решение:

Циановая кислота - слабая одноосновная кислота.

Для построения кривой титрования слабой кислоты и сильным основанием рассчитаем значения рН, соответствующие различным моментам титрования.

Рассчитаем значение рН исходного раствора циановой кислоты с молярной концентрацией эквивалента 0,15 моль/л по формуле



K – константа диссоциации кислоты НА;

С – концентрация кислоты (основания, соли), моль/л.

Это значение соответствует первой точке при построении кривой титрования.





Допустим, приливают 50 мл 0,15 молярного раствора KOH:





Приливают 90 мл 0,15 молярного раствора KOH:





Приливают 99 мл 0,15 молярного раствора KOH:





Приливают 99.9 мл 0,15 молярного раствора KOH:





В точке эквивалентности вся кислота будет нейтрализована и в растворе будет находиться только продукт её нейтрализации – цианид калия.







При добавлении избытка KOH величина рН определяется концентрацией присутствующей в титруемом растворе свободной щёлочи.



Допустим, приливают 100,1 мл 0,15 молярного раствора KOH:







Приливают 101,0 мл 0,15 молярного раствора KOH:







На основании полученных данных строим кривую титрования циановой кислоты сильным основанием (рис.1).

Таблица 1 - Данные для построения графика

№	V(KOH)	pH
1	0	2.13
2	50	3.45
3	90	4.41
4	99	5.45
5	99.9	6.45
6	100	8.17
7	100.1	9.88

Рисунок 1 - Кривая титрования слабой кислоты сильным основанием

Скачок кривой на титровании 6,45-9,88. Точка эквивалентности находится в щелочной среде.

Точка эквивалентности 8,17, в качестве индикатора может быть взят крезоловый красный с или куркумин рТ 8,3 (справ. данные). 

Задание 79

В следующих примерах рассчитать и построить кривую титрования 100 мл указанного вещества. Разбавление раствора при титровании в расчетах можно не учитывать. Концентрацию ионов водорода принять равной 1 моль/л (молярная концентрация эквивалента).

№	Титруемое вещество	Рабочий раствор
79	FeSO4 0.10 M	KMnO4 0.10 M

Решение:

Взаимодействие FeSO₄ с KMnO₄ протекает по уравнению:

10 FeSO₄ + 2 KMnO₄ + 8 H₂SO₄ → 5 Fe₂(SO₄)₃ + 2 MnSO₄ + K₂SO₄ + 8 H₂O

MnO₄^- + 5e +8H⁺ = Mn²⁺ + 4H₂O (восстановление)

 Fe²⁺ - 1 e^- → Fe³⁺ (окисление)

KMnO₄ является окислителем, FeSO₄ является восстановителем.

Выпишем из справ.данных электродные потенциалы окислителя и восстановителя:

 Е⁰_{MnO4-/ Mn2+} = 1,51 В

Е⁰_Fe3+/Fe2+ = 0,77 В

Если для титрования взято 100 мл 0,1 М раствора соли железа (II), то при прибавлении первой капли (0,001 мл) 0,1 М стандартною раствора сульфата церия образуется эквивалентное количество Fe²⁺ -ионов. Поэтому в начале титрования отношение концентраций ионов [Fe³⁺]/[Fe²⁺], определяющее потенциал системы, можно считать равным:





Расчет величины потенциала в процессе титрования до точки эквивалентности

При приливании к 100 мл 0,1 н. раствора соли железа (II) 0,1 мл 0,1 М раствора KMnO₄ происходит окисление ионов Fe²⁺ в Fe³⁺ в количестве, эквивалентном его количеств содержащемуся в 0,1 мл 0,1 M раствора. В этот момент, если не учитывать разбавление раствора, отношение:



Следовательно:




При приливании 1 мл стандартного раствора KMnO₄ образуется эквивалентное количество ионов Fe³⁺ и





При приливании к 100 мл 0,1 M раствора соли железа(II) 10 мл 0,1 M раствора KMnO₄



Следовательно



После добавления 50 мл раствора KMnO₄ половина ионов железа (II) будет окислена и [Fe³⁺] = [Fe²⁺]; тогда



После прибавления 90 мл раствора KMnO₄ неокисленными останутся ионы железа (II) в количестве, соответствующем 10 мл раствора:





После прибавления 99 мл раствора KMnO₄:





После прибавления 99,9 мл раствора KMnO₄:





Расчет величины потенциала в точке эквивалентности





В точке эквивалентности, т.е.в момент, когда 100 мл 0,1 M раствора KMnO₄ прибавлено к 100 мл 0,1 M раствора соли железа(II), в растворе устанавливается равновесие.

Тогда






Расчет величины потенциала после точки эквивалентности.

Расчет производят, пользуясь уравнением:



Прибавление избытка 0,1 мл 0,1 М раствора KMnO₄ создает отношение





Прибавление 1 мл 0,1 М раствора KMnO₄ создает отношение





Прибавление 10 мл 0,1 М раствора KMnO₄ создает отношение





Полученные данные расчетов приведены в табл. 1.

Таблица 1 - Титрование 100 мл, 0,1 М раствора ионов железа(II) 0,1 М раствором перманганата калия

Прибавлено 0,1 М раствора KMnO4, мл	Осталось ионов Fe2+, %	Соотношение концентраций ионов	Значение потенциала Е,В
	До точки эквивалентности [Fe3+]/[Fe2+]
1 капля 0,001 мл	100	0,001/100 = 10-5	0,475
0,1	99,9	0,1/99,9 = 10-3	0,59
1	99	1/99 = 10-2	0,65
10	90	10/90=10-1	0,71
50	50	50/50 = 1	0,77
90	10	90/10  10	0,83
99	1	99/1 102	0,89
99,9	0,1	99,9/0,1  103	0,95
100	0	105	1,14
100,1	0,1	0,1/100,1  10-3	1,47
101,0	1	1/101,0  10-2	1,48
110	10	10/110  10-1	1,50

Рисунок 1 - Кривая титрования 100 мл 0,1 М раствора FeSO₄ 0,1 М раствором KMnO₄

Интервал перехода 0,95 – 1,47 В. Потенциал в точке эквивалентности равен 1,14, следовательно, можно подобрать индикатор крезоловый красный.

ЧАСТЬ 2

Задача 163

1 мл раствора препарата платифилина гидротартрата в колбе на 50 мл довели до метки хлороформом и измерили оптическую плотность Ах. Затем измерили оптическую плотность Аст раствора, полученного разбавлением 1мл в 50 раз стандартного раствора платифилина гидротартрата. Отношение оптических плотностей нашли равным Ах/Аст=0,995. Рассчитайте содержание платифилина гидротратрата в миллиграммах в 1 мл препарата, если 1мл стандартного раствора содержит 0,0020г чистого платифилина гидротратрата.

Решение:

В соответствии с основным законом светопоглощения можно записать для измеряемого и стандартного растворов соответственно:

А_x = С_x·ℓ и       А_ст = С_ст·ℓ,

где Сх, Сст – молярная концентрация измеряемого и стандартного растворов соответственно.



Вычислим концентрацию стандартного раствора платифилина гидротратрата C₂₂H₃₃NO₁₁. Его молярная масса равна 487,5 г/моль.

Тогда вычислим количество вещества:









Задача 251

При определении содержания примеси ацетона в воде получены следующие значения показателей преломления стандартных растворов:

Содержание ацетона,%	100	90	80	70	60	50	40	30	20	10	0
n	1,3640	1,3675	1,3690	1,3685	1,3665	1,3610	1,3550	1,3485	1,3410	1,3340	1,3330

Построить калибровочную кривую и определить процентное содержание ацетона при n=1,3500 и n=1.3450.

Решение:

Строим график зависимости показателя преломления n от концентрации (%)(рисунок 1).



Рисунок 1 - зависимости показателя преломления n от концентрации С (%)

1. Уравнение калибровочного графика определяем методом избранных точек. Для этого выбираем на концах прямой точки: для концентрации 10 % n= 1,3344 и для концентрации 90 % n= 1,3675.

Составим два уравнения:

1,3675 = А + В90,

1,3344 = А + В10.

Решаем эти уравнения и получаем:

А=1,3344-В10

1,3675=1,3340-В10+В90

0,0331=В80

А = 1,3279 и В = 4,14∙10^–4.

А=1,3344-4,14∙10^–4 ∙10=1,3303

Следовательно, искомое уравнение имеет вид

n =1,3303 + 4,14∙10^–4

2. По калибровочному графику находим, что показателю преломления 1,3500 соответствует концентрация 34 %. Подставив значение показателя преломления в наше уравнение, получаем:

1,3500 = 1,3303 + 4,14∙10^–4

Отсюда находим массовую долю ацетона в водно-ацетоновой смеси:



Показателю преломления 1,3450 соответствует концентрация 25 %. Подставив значение показателя преломления в наше уравнение, получаем:

1,3450 = 1,3303 + 4,14∙10^–4

Отсюда находим массовую долю ацетона в водно-ацетоновой смеси:


Задача 263

Растворяют 0,1 г металлического цинка, содержащего примесь кадмия, в 50 мл соляной кислоты с молярной концентрацией эквивалента 6 моль/л и разбавляют раствор водой до 250 мл. Переносят в электролизер 25 мл полученного раствора и снимают полярограмму. При потенциале –0,65в высота пика кадмия составляла 60 мм. К этому раствору добавляют 5 мл раствора хлорида кадмия с молярной концентрацией эквивалента 0,00005 моль/л, после чего высота пика кадмия увеличивается до 140 мм. Определить содержание кадмия в металлическом цинке (в %).

Решение:

Для решения задачи воспользуемся известной формулой метода добавок



где

- концентрация определяемого вещества в пробе;

– концентрация определяемого вещества в стандарте;

– объем стандартного раствора;

– объем пробы;

h_х – высота волны в пробе;

h’ - высота волны в пробе с добавкой.

Тогда концентрация кадмия в полярографируемой пробе будет равна



Определим содержание кадмия в металлическом цинке:



Задача 332

Определить концентрацию NH₄Cl в растворе (г/л), если при потенциометрическом титровании 20,0 мл раствора NH₄Cl раствором Hg₂(NO₃)₂ с молярной концентрацией эквивалента 0,0500 моль/л получили следующие результаты:

V(Hg2(NO3)2	10,0	15,0	17,0	17,5	17,9	18,0	18,1	18,5	19,0
Е, мВ	382	411	442	457	498	613	679	700	709

Конечную точку титрования определить расчетным способом и графически по первой производной.

Решение:

V(Hg2(NO3)2	10,0	15,0	17,0	17,5	17,9	18,0	18,1	18,5	19,0
Е, мВ	382	411	442	457	498	613	679	700	709
∆Е/∆V		5.8	15.5	30	102.5	1150	660	52.5	18

Построим график зависимости потенциала от объема.



Рисунок 1 - График зависимости потенциала от объема



Рисунок 2 - График зависимости изменения производной ∆Е/∆V от объема

Точка эквивалентности V=18 мл

Тогда определим концетрацию NH₄Cl в растворе (г/л):



Задача 350

Провели газожидкостной хроматографический анализ смеси, состоящей из метана и этана, с использованием заполненной колонки длиной L=1000мм, на полученной хроматограмме определили характеристики пиков обоих компонентов – расстояние удерживания ℓ, высоту h, полуширину а1/2 пика и нашли:

Компонент	h, мм	ℓ, мм	a, мм
Метан	87	35	4
Этан	104	48	4

Рассчитайте параметры, характеризующие эффективность хроматографической колонки, - число теоретических тарелок n, величину Н (ВЭТТ). Вычислите степень разделения RS для пары компонентов: метан – этан. Определите массовую долю W (в %) каждого компонента в смеси методом внутренней нормализации.

Решение:

Число теоретических тарелок вычисляем по формуле
n=5,545∙la_1/2 /2,

где l – расстояние удерживания, мм;

а_1/2 – полуширина пика, мм.

Для метана число теоретических тарелок равно

n=5,545∙35∙4/2=388
Для этана

n=5,545∙48∙4/2=532
Высота, эквивалентная теоретической тарелке, равна

Н = L/n,

где L – длина хроматографической колонки, равна 1000 мм;

n – число теоретических тарелок.

Для метана ВЭТТ равно

Н = 1000/388 = 2,58 (мм)


Для этана

Н = 1000/532 = 1,88 (мм).

Степень разделения рассчитываем по формуле 



где  - разность времен удерживания разделяемых компонентов, a_1/2- полуширина пиков.

Заменяем время удерживания на расстояние удерживания l, мм



значит, пики разделяются.

Массовую долю компонентов находим по методу внутренней нормализации:



Найдем площадь каждого пика: