Курсовая работа Калия хлорид. 1. Общие сведения

• Название: 1. Общие сведения
• Анкор: Курсовая работа Калия хлорид
• Дата: 29.05.2020
• Размер: 92.27 Kb.
• Имя файла: kcl.docx
• Тип: Документы; #126441

Содержание

1.Общие сведения	3
2.Получение	4
3. Качественный анализ	5
3.1. Аналитические реакции на катион калия	5
3.2. Аналитические реакции на хлорид ион	6
4. Количественный анализ	7
4.1.Химические медоты	7
4.1.1. Гравиметрия	7
4.1.2. Титриметрия	7
4.2. Инструментальные методы	9
4.2.1. Спектрофотометрия	9
4.2.2. Потенциометрия	10
4.2.3. Ионообменная хроматография	11
5. Статистическая обработка результатов анализа	12
6.Применение	14
7.Список литературы	15

1. 
   Общие сведения
   

Формула соединения:

Хлорид калия — химическое соединение KCl, калиевая соль соляной кислоты.

Молярная масса: 74,55 г/моль

Описание:

Белое кристаллические вещество без запаха. Умеренно растворяется в воде (не гидролизуется). Кристаллогидратов не образует. Плохо растворяется в концентрированной хлороводородной кислоте, жидком аммиаке.Относится к структурному типу NaCl. В природе встречается в виде минералов сильвина и карналлита, а также входит в состав сильвинита.

• 
  сильвинит KCl∙NaCl
  
• 
  карналит KCl∙MgCl2∙6H2O
  

Плотность: 1.984 г/см³

Фаза: твёрдая

Растворимость в воде при 0 °C: 28.1 г/100 мл

Растворимость в воде при 20 °C: 34.0 г/100 мл

Растворимость в воде при 100 °C: 56.7 г/100 мл

Температура плавления: 776 °C

Температура кипения: 1407 °C

2. 
   Получение:
   

1. 
   В лабораторных условиях хлорид калия можно получить взаимодействием гидроксида калия с соляной кислотой:
   

KOH + HCl → KCl + H2O

2. 
   Хлорид калия получают из сильвинита методами галургии и флотации.
   

Галургический метод основан на различной растворимости KCl и NaCl в воде при повышенных температурах. При нормальной температуре растворимость хлоридов калия и натрия почти одинакова. С повышением температуры растворимость хлорида натрия почти не меняется, а растворимость хлорида калия резко возрастает. На холоде готовится насыщенный раствор обеих солей, затем он нагревается, и сильвинит обрабатывается полученным раствором. В процессе обработки раствор дополнительно насыщается хлоридом калия, а часть хлорида натрия вытесняется из раствора, выпадает в осадок и отделяется фильтрованием. Раствор охлаждается, и из него выкристаллизовывается избыточный хлорид калия. Кристаллы отделятся на центрифугах и сушатся, а маточный раствор идет на обработку новой порции сильвинита.

Флотационный метод заключается в разделении минералов измельченной руды на основе различной их способности удерживаться на границе раздела фаз в жидкой среде.

3. 
   Качественный анализ
   

1. 
   Аналитические реакции на катион калия
   

К⁺ относится к первой аналитической группе катионов.

Групповой реагент отсутствует.

1. 
   Реакция с виннокаменной кислотой H₂C₄H₄O₆ с образованием белого кристаллического осадка гидротартрата калия, растворимого в горячей воде, сильных кислотах и щелочах и нерастворимого в уксусной кислоте (ГФ).
   

KCl + H₂C₄H₄O₆ KHC₄H₄O₆  + HCl

Реакцию проводят в присутствии ацетата натрия.

HCl + CH₃COONa CH₃COOH + NaCl

Условия проведения реакции: а) достаточно высокая концентрация К⁺ в растворе;б) проведение реакции на холоду; в) слабокислая или нейтральная реакция раствора (рН 4-7); г) механическое воздействие для образования центра кристаллизации.

Мешающие ионы: NH₄⁺, катионы s²- и d-элементов.

2. Реакция с гексанитритокобальтатом(III) натрия Na₃[Co(NO₂)₆] с образованием кристаллического осадка жёлтого цвета, растворимого в сильных кислотах, разлагающегося щелочами (ГФ).

2 KCl + Na₃[Co(NO₂)₆] K₂Na[Co(NO₂)₆]  + 2 NaCl

Условия проведения реакции: а) использование свежеприготовленного реагента;б) избыток реагента; в) слабокислая среда (рН 4-6); г) проведение реакции на холоду; д) потирание стеклянной палочкой о стенку пробирки.

Мешающие ионы: NH₄⁺, катионы р- и d-элементов.

Реакция используется как дробная после удаления мешающих ионов действием гидроксида натрия или карбоната натрия.

3. Окрашивание бесцветного пламени горелки в фиолетовый цвет (ГФ).

4. Реакция с перхлоратом аммония NH₄CIO₄ с образованием кристаллов, имеющих вид многогранников с затемненными гранями (МКС).

KCl + NH₄ClO₄ KClO₄  + NH₄Cl

Реакция дробная, специфичная, проводится при нагревании для повышения чувствительности реакции.

2. 
   Аналитические реакции на хлорид ион
   

Сl^- относится к третьей аналитической группе анионов по И.П. Алимарину и Н.И. Блок.

С групповым реагентом AgNO3(ГФ):

KCl + AgNO₃ → AgCl↓ + KNO₃

AgCl – белый осадок

AgCl + 2 NH₄OH = [Ag (NH₃)₂] Cl + 2 H₂O

[Ag(NH₃)₂]Cl + 2HNO₃ → AgCl₃↓ + 2NH₄NO₃

[Ag(NH₃)₂]Cl + KJ + 2H₂O → AgJ↓ + HCl + 2NH₄OH

Методика: к 2 каплям раствора, содержащего хлорид-ион прибавляют 1 каплю HNO₃ (разб) и 3 капли AgNO₃. Наблюдается белый творожный осадок, растворимый в насыщенном растворе (NH₄)₂CO₃. Раствор [Ag(NH₃)₂]Cl делят на 2 части: к одной добавляют HNO₃ (конц) до кислой реакции среды, к другой концентрированный раствор KJ. Наблюдают выпадение осадков и помутнение раствора.

4.Количественный анализ

4.1. Химические метод

4.1.1. Гравиметрия

Гравиметрический анализ – метод количественного химического анализа, основанный на измерении массы определяемого вещества или его составных частей, выделяемых в х.ч. состоянии в виде соответствующего соединения точно известного состава, полученного с помощью химической реакции или в результате физических или физико-химических процессов.

Метод осаждения измерение массы малорастворимого вещества, полученного осаждением определяемого компонента под действием осадителя

KCl + AgNO3 = AgСl↓ + KNO3

Осаждаемой и гравиметрической формой является AgCl.

g_x = F m_гф

w,%( K₂ SO₄)= g_x*100% / a_x

4.1.2. Титриметрия

1. Осадительное титрование

Методы осадительного титрования основаны на образовании труднорастворимых соединений.

Аргентометрия

Метод Гей-Люссака – представляет собой вариант прямого титрования галогенид-ионов раствором AgNO₃ без индикаторов. Окончание титрования фиксируют визуально, по прекращению образования осадка соли и просветлению раствора. В основе метода лежит реакция:

KCl + AgNO₃ → AgCl↓ + KNO₃
Метод Мора – представляет собой вариант прямого титрования в присутствии 5% раствора K₂CrO₄. В основе метода лежат реакции:

KCl + AgNO₃ → AgCl↓ + KNO₃

K₂CrO₄ + 2AgNO₃ → Ag₂CrO₄↓ + 2KNO₃

В ходе процесса титрования вначале образуется белый осадок хлорида серебра, при прибавлении избыточной капли титранта в присутствии индикатора приводит к красному окрашиванию Ag₂CrO₄.

f_э = 1

Q = c_эAgNO3×M_эKCl×V_AgNO3×К_пAgNO3 / 1000

ω = Q × 100% / а
Метод Фаянса-Ходакова – представляет собой вариант прямого титрования галогенид-ионов раствором AgNO3 в присутствии адсорбционных индикаторов. В основе метода лежат реакции:

KCl + AgNO₃ →AgCl↓ + KNO₃

Индикатор: флюоресцеин

f_э = 1

Q = c_эAgNO3×M_эKCl×V_AgNO3×К_пAgNO3 / 1000

ω = Q × 100% / а

Метод Фольгарда– представляет собой вариант обратного титрования в присутствии металлохромного индикатора.

Для проведения анализа к точному объему раствора хлорида калия прибавляют точно известное количество избытка нитрата серебра, железоаммонийные квасцы, перемешивают смесь и титруют оставшиеся ионы серебра стандартным раствором NH₄SCN до красноватой окраски раствора.

KCl + AgNO₃ ® AgCl↓ + KNO₃+ (AgNO₃ )

AgNO₃ + NH₄CNS ® AgCNS↓ + NH₄NO₃

в конечной точке титрования:

3NH₄CNS + Fe(NH₄)(SO₄)₂ ® Fe(CNS)₃ + 2(NH₄)₂SO₄

Индикатор: железоаммонийные квасц– FeNH₄(SO₄)₂·12H₂O.

f_э = 1

Q = C_эAgNO3×М_эKCl×(V_AgNO3×К_пAgNO3-V_NH4SCN×К_пNH4SCN)/1000

ω = Q × 100% / а

Меркурометрия

Меркурометрический метод анализа основан на реакциях осаждения галогенид ионов солями ртути (I). Титрантом метода является 0,1М раствор Hg2(NO3)2. Точно рассчитанную навеску Hg2(NO3)2 добавляют в мерную колбу, прибавляют азотной кислоты. Поскольку соли ртути(I) могут содержать примеси ртути(II), то ртуть(II) переводят в ртуть(I), прибавив к раствору небольшое количест­во металлической ртути при перемешивании, после чего смесь оставляют примерно на сутки.  Стандартизуют по раствору KCl.

Hg₂²⁺+ 2Сl^- = Hg₂Cl₂

Индикатор:  В качестве индикаторов метода используют тиоцианатные комплексы железа(III) или дифенилкарбазон.

Q = c_эHg2(NO3)2×M_эKCl×V _Hg2(NO3)2×К_{п Hg2(NO3)2} / 1000

ω = Q × 100% / а

2. 
   Комплексиметрическое титрование
   

Методы комплексиметрического титрования основаны на реакциях образования комплексных соединений определяемых компонентов с неорганическими и органическими лигандами.

Меркуриметрия

Меркуриметрия – метод основан на образовании малодиссоциируемых солей ртути (II).

Образующийся при титровании дихлорид ртути (II) очень мало диссоциирует и в растворе до точки эквивалентности отсутствуют ионы ртути (II).

Метод представляет собой вариант прямого титрования раствора хлорида калия раствором Hg(ClO4)2 в азотнокислой среде. В основе метода лежит реакция:

2KCl + Hg(ClO4)2 ↔ HgCl2 + 2 KClO4

Индикаторы: дифенилкарбазон.

f_э = = ¹/₂

Q = c_эHg(ClO4)2 ×M_эKCl×V Hg(ClO4)2 ×К_п Hg(ClO4)2 / 1000

ω = Q × 100% / а

4.2. Инструментальные методы анализа

4.2.1. Спектрофотометрия.

Метод, основанный на поглощении монохроматического излучения в УФ-области и в видимой области спектра раствором хлорида калия.

Уменьшение величины монохроматического излучения, проходящего через гомогенную поглощающую среду, количественно описывается законом Бугера-Ламберта-Бера:

log10(1/Т) = А = ε × c × l

где: Т – пропускание; Т = I/Io;

I – интенсивность прошедшего монохроматического излучения;

Io – интенсивность падающего монохроматического излучения;

ε – молярный показатель поглощения;

с – молярная концентрация вещества в растворе;

l– длина оптического пути или толщина слоя, в сантиметрах.

Величина log10(1/Т) носит название оптической плотности, обозначается буквой А и является измеряемой величиной. В отсутствии других физико-химических факторов измеренная оптическая плотность (А) пропорциональна концентрации вещества в растворе (с) и толщине слоя (l).

4.2.2. Потенциометрия

Косвенная потенциометрия основана на установлении точки эквивалентности по резкому изменению (скачку) потенциала в процессе титрования.

При этом выбор электродной системы определяется типом аналитической реакции, потенциал индикаторного электрода должен зависеть от концентрации ионов, принимающих участие в реакции или образующихся в процессе титрования.

При работе с обычной бюреткой титрант прибавляют по 1-2 капли до нахождения конечной точки титрования.

Отмечают общий объём титранта V2 и вычисляют объём 1 капли V3, исходя из общего числа капель m:

V3 = (V2 – V1)/m

Объём титранта, отвечающий конечной точке титрования, находят по формуле:

VTP = V1 + [(m + n/2)V3],

г де: m – число капель, прибавленное до скачка потенциала; n – число капель, вызвавшее скачок потенциала. Результаты измерений заносят в таблицу. Для нахождения точки эквивалентности по полученным данным строят одну из возможных графических кривых титрования.

Типы кривых титрования:
Определение основано на установлении точки эквивалентности при титровании титрантом AgNO₃.
KCl + AgNO₃ → AgCl↓ + KNO₃

K₂CrO₄ + 2AgNO₃ → Ag₂CrO₄↓ + 2KNO₃

f_э = 1

Q = c_эAgNO3×M_эKCl×V_AgNO3×К_пAgNO3 / 1000

ω = Q × 100% / а
4.2.3. Ионообменная хроматография

Определение основано на обратимом обмене катионов металлов в раство­ре электролита на подвижные ионы водорода ионообменного сорбента.

При пропускании раствора хлорида калия через колонку с катионитом в Н-форме происходит обмен катиона соли на ионы водорода, при этом выделяется соляная кислота, в количестве, эквивалентном содержанию хлорида калия в растворе. Выделившуюся кислоту определяют титрованием стандартным раствором щелочи.

Катионит-Н + KCl ® Катионит-К + HCl

HCl + NaOH ® NaCl + Н₂О

М KCl = 74,55 г/моль

Индикатор: метиловый оранжевый

f_экв(KCl)=1

Q = c_эNaOH×М_эKCl×V_NaOH×К_пNaOH / 1000

ω = Q × 100% / а

5.Статистическая обработка результатов анализа

Статистическую обработку результатов количественного определения проводят по объему израсходованного титрованного раствора, массе и массовой доле определяемого вещества. Рассмотрим, например, обработку 5 параллельных измерений объема раствора титранта.

n= 5, число параллельных определений.

1. 
   Вычисление среднего арифметического:
   

Вычисление выборочной дисперсии (стандартного отклонения), равной сумме квадратов отклонений, деленной на (n-1) при отклонении от среднего арифметического d= (Xi–X):

2. 
   Вычисление средней квадратичной ошибки:
   

Средняя квадратичная ошибка характеризует воспроизводимость метода: чем меньше S, тем больше воспроизводимость метода.

3. 
   Вычисление средней квадратичной ошибки среднего арифметического:
   

4. 
   Расчет точности метода:
   

• 
   - коэффициент Стьюдента, коэффициент нормированных отклонений, находят по таблице.
  
• 
  f - число степеней свободы, f = n -1, где n – число параллельных опытов.
  
• 
  р - доверительная вероятность или надежность.
  

6.Применение

1. Калия хлорид применяется как антиаритмическое средство, источник ионов калия при гипокалиемии, при длительном применении диуретиков.

2. Хлорид калия является наиболее распространённым калийным удобрением. Применяется для производства гидроксида калия методомэлектролиза. Иногда применяется в качестве добавки (E508) к поваренной соли (так называемая «соль с пониженным содержанием натрия»).

7.Список литературы

1. Методическое указание «Количественный анализ (химические и инструментальные методы)», Пермь, 2017;

2. Методическое пособие по аналитической химии. «Качественный химический анализ», Пермь, 2016;

3. https://studopedia.su/12_113947_kolichestvennoe-opredelenie.html

4. http://ru.wikipedia.org/

5. Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. Москва, 1972;

6. Рабинович В.А., Хавин З.Я. «Краткий химический справочник», Ленинград, Химия, 1977;