КонтрРаб ОИХ Волков 98 вар.. Министерство науки

• Название: Министерство науки
• Дата: 08.05.2023
• Размер: 338.23 Kb.
• Имя файла: КонтрРаб ОИХ Волков 98 вар..docx
• Тип: Документы; #1115823

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«ТЮМЕНСКИЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт дополнительного и дистанционного образования
Кафедра Общей и специальной химии
Контрольная работа
по дисциплине: «ОСНОВЫ ИНЖЕНЕРНО ХИМИИ» ВАРИАНТ № 98

Выполнил студент группы

БТПб(до)з-20-2

Волков Максим Юрьевич

Номер зачетной книжки 20-10-000298

Проверил: Агейкина О.В.

Тюмень, 2021

2. Один из газообразных оксидов содержит 63,6% азота по массе. Определите формулу оксида и его плотность по воздуху.

Дано:

W(N)=63,5 %

Найти: N_xO_y-?

D_возд(N_xO_y)-?
Решение:

1) Пусть масса оксида равна 100 г, тогда m(N)=63,6 г, а m(O)=100-63,6=36,4 г

2) Количество вещества элементов в формуле пропорционально индексам в формуле, поэтому используя



n-количество вещества, m-масса, М-молярная масса

Найдем соотношения атомов в молекуле

n(N):n(O)=х:y



4,54:2,28 |:2,28

2:1

Формула N₂O

3)



Ответ: N₂O; 1,5.
40. Определите эквивалентную массу металла, если из 1,95 г гидроксида этого металла получается 4,28 г его сульфата. Запишите формулу сульфата металла.

Дано:

m(Me(OH)_x)=1,95 г

m(Me_x(SO₄)_y)=4,28 г

Найти: M_э(Me)-? Формула сульфата-?
Решение:

M_э(OH^-)=17 г/моль

M_э(SO₄^2-) =48 г/моль

Исходя из закона эквивалентов:






M_э(Me)=9 г/моль

Это Al

Формула сульфата: Al₂(SO₄)₃

Ответ: M_э(Me)=9 г/моль; Al₂(SO₄)₃
49. Чему равна молярная концентрация эквивалента 10%-ного раствора хлорида калия и как приготовить из него 200 мл 0,1М раствора? пл 1,063 г/мл

Дано:

W(KCl)=10 %

V’(нов р-ра KCl)=200 мл

С^’(KCl)=0,1 моль/л

C_э(KCl)-?
V(исх р-ра KCl)-?

1) Из формулы массовой доли

где m_в –масса растворенного вещества, m_р - масса раствора

И приняв массу раствора = 100 г

Выразим массу хлорида калия:



2)Найдем количество вещества эквивалента хлорида калия (z=1):



3) найдем объем раствора по формуле:



4) найдем молярную концентрацию эквивалента исходного раствора:



5) В 200 мл 0,1 М раствора содержится n(KCl) = C’_M(KCl) ·V(р-ра)=0,1·0,2=0,02 моль

6) Т.к. фактор и число эквивалентности для хлорида калия =1, то С_М=С_э

Найдем в каком объеме исходного раствора содержится 0,02 моль соли



Итак, для приготовления 200 мл 0,1М раствора необходимо взять 14,04 мл исходного раствора и долить дист водой до метки 200 мл.

Ответ: 1,424 молл-экв/л, 14,04 мл

61. Для приготовления антифриза к 30 л воды добавили 9 л глицерина C₃H₅(OH)₃ с плотностью 1,26 г/см³. Чему равна температура замерзания приготовленного антифриза?

1) масса глицерина равна:

m(C₃H₅(OH)₃)=ρV=1,26 кг/л·9 л=11,34 кг

2) масса воды равна:

m(Н₂О)=ρV=1кг/л·30л=30 кг

3) Моляльная концентрация раствора равна:



Используя формулу



Получим:



4) понижение температуры замерзания:

Δt = C_mK, где К-криоскопическая постоянная воды

Δt = 4,1·1,86=7,6 ^°

5) t(зам р-ра) = t(зам Н₂О)-Δt=0-7,6=-7,6 °С

Ответ: -7,6 °С

81. На титрование 10 мл раствора серной кислоты израсходовано 6,3 мл раствора гидроксида натрия с молярной концентрацией эквивалента 0,018 моль-экв/л. Вычислить молярную концентрацию и титр раствора серной кислоты.

Записать уравнение реакции;

Указать объем аликвоты, рабочий раствор, вид титрования; Какой индикатор используют, до каких пор ведут титрование?
Дано:

V(H₂SO₄) = 10 мл

V(NaOH) = 6,3 мл

С_э(NaOH)=0,018 моль-экв/л

Найти: С(H₂SO₄)-? Т(H₂SO₄)-?

Решение:

H₂SO₄ + 2NaOH = Na₂SO₄ + H₂O

С_э(NaOH) V(NaOH) = С_э(H₂SO₄) V(H₂SO₄)

С_э(H₂SO₄) = С_э(NaOH) V(NaOH)/ V(H₂SO₄) = 0,018·6,3 / 10 = 0,011 моль-экв/л

Т.к. z(H₂SO₄)=1/2, то С_М(H₂SO₄) = С_э(H₂SO₄)/z(H₂SO₄)= 0,011/2=0,0055 моль/л

Т(H₂SO₄)=m(H₂SO₄)/V, т.к. m=nM, a n=CV, то формула для вычисления титра преобразуется:

Т(H₂SO₄)=m(H₂SO₄)/V(мл)= nM/V(мл)= C_МV(л)М/V(мл) = C_МM/1000 =

0,0055·98 / 1000 = 0,000539 г/мл

Объем аликвоты: 10,00 мл

Рабочий раствор: NaOH, С_э=0,018 моль-экв/л

Кислотно-основное титрование (алкалиметрия).

Индикатор метиловый оранжевый: титровать до перехода розовой окраски в желтую.
102. Рассчитать гравиметрический фактор для определения компонента. Как определить содержание компонента в образце, зная его гравиметрический фактор?

№ задания		102
определяемый компонент		H2SО4
гравиметрическая форма		BaSO4

Гравиметрический фактор считаем по формуле:



где а и b- стехиометрические коэффициенты; М_А – молярная масса определяемого компонента; М_ГФ – молярная масса гравиметрической формы.



Формула для нахождения массовой доли компонента в образце:

112. Составьте характеристику ФХМА по плану:

1. 
   Сущность метода. На каком законе (зависимости) основан метод, привести формулу, графическую зависимость.
   
2. 
   Применяемое оборудование (название приборов, описать принцип измерения, вспомогательное оборудование).
   
3. 
   Перечислить достоинства и недостатки метода.
   
4. 
   Применение метода в исследовании окружающей среды.
   
5. 
   Привести конкретный пример или методику измерения в исследо ваниях объектов окружающей среды.
   

№ задачи	Метод
112	косвенная потенциометрия

Потенциометрическое титрование– косвенная потенциометрия – основано на фиксировании точки эквивалентности по резкому изменению потенциала электрода, реагирующего на изменение активности того или иного компонента или продукта реакции.

Потенциометрическое титрование выполняют следующим образом:

в титруемый раствор помещают индикаторный электрод и электрод сравнения, после чего из бюретки небольшими порциями добавляют титрант.

Если при титровании протекает кислотно-основное взаимодействие, то составляют ГЭ из стеклянного электрода и хлорсеребряного, если протекает окислительно-восстановительная реакция – из платинового электрода и хлорсеребряного. В процессе титрования вблизи точки эквивалентности происходит резкое изменение (скачок) потенциала индикаторного электрода. По полученным данным строят кривую титрования в координатах рН раствора – V (титранта) (см. рис. 1).

Рисунок 1 – Пример кривой потенциометрического титрования

Потенциометрический метод позволяет вести измерения в мутных и окрашенных растворах, растворах с осадком и гелях. Можно исследовать многокомпонентные смеси веществ без предварительного их концентрирования. Определять неорганические и органические соединения в различных объектах окружающей среды.

Достоинства потенциометрического титрования:

По сравнению с классическим титрованием можно:

• 
  анализировать разбавленные растворы (до10^-6 моль/л);
  
• 
  анализировать смеси сложного состава;
  
• 
  титровать мутные и окрашенные растворы;
  
• 
  автоматизировать процесс.
  

По сравнению с прямой потенциометрией:

• 
  не требуется высокая точность измерения потенциалов;
  
• 
  можно использовать упрощенные приборы;
  
• 
  более высокая точность; точность определения составляет 0,1%.
  
• 
  более высокий круг определяемых веществ.
  

Недостатки метода потенциометрического титрования:

• 
  не всегда быстрое установление потенциала после добавления титранта;
  
• 
  необходимость во многих случаях делать при титровании большое
  число отсчетов.
  

Потенциометрическое определение рН и жесткости воды

Цель работы: определить рН раствора, свободную щелочность (или кислотность), содержание Ca²⁺, Mg²⁺, общую, карбонатную и некарбонатную жесткость пробы производственной сточной воды.

Сущность метода. Защиту окружающей среды и в том числе водных бассейнов можно обеспечить только при систематическом контроле за составом сточных вод. Сбрасываемые воды часто пересыщены карбонатами и гидроксидами щелочноземельных металлов, содержат хлориды и сульфаты щелочных и тяжелых металлов.

К важнейшим характеристикам сточных вод относятся щелочность, кислотность, жесткость, обусловленная солями кальция и магния. Этими показателями, в основном, определяется солесодержание и оценивается интенсивность образования минеральных отложений.

Обычно в химических лабораториях на производстве делаются три самостоятельных анализа. Методика длительная и не обеспечивает досто-верности результатов из-за сложности и многокомпонентности состава сточных вод.

В предложенной методике анализ ведется из одной пробы воды. Точно поддерживается рН раствора (контроль ведется с помощью рН-метра), что очень важно в методе комплексонометрии. Точки эквивалентности фиксируются по прибору (скачок потенциала) и изменению окраски индикатора.

Оборудование: 1) рН-метр-340; 2) магнитная мешалка; 3) хлорид-серебряный и стеклянный электроды; 4) ячейка; 5) микробюретка для 0,1 н. раствора HCl; 6) микробюретка для 0,05 н. раствора ЭДТА; 7) промывалка; 8) фильтровальная бумага; 9) стаканы на 250 см³ – 5 шт; 10) пипетки на 100 см³ и на 50 см³; 11) капельницы для растворов HCl (1:1) и КОН (20%); 12) мерный цилиндр для буферного раствора с рН = 10; 13) воронки; 14) бумажные фильтры «белая лента».

Реактивы: 1) 0,1 н. раствор HCl; 2) соляная кислота разбавленная 1:1; 3) раствор Na₂S с концентрацией 15 г/200 см³; 4) 0,1 н., 1 н. и 20%-ный растворы NaOH; 5) 0,05 н. раствор динатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА) – трилона Б; 6) буферный раствор (26,8 г NH₄Cl, 300 см³ концентрированного раствора NH₃·Н₂O, 100 см³ H₂O); 7) мурексид (смесь 1:100 с NaCl); 8) эриохром черный Т (смесь 1:100 с NaCl).

Ход работы. Собирают установку для потенциометрического титрования. Ячейку для титрования помещают на магнитную мешалку. На штативе закрепляют стеклянный и хлоридсеребряный электроды, подключенные к рН-метру, и бюретку для титрования.

Определение рН воды. Отбирают пипеткой 100,00 или 50,00 см³ анализируемой сточной воды и наливают в ячейку (стакан на 250 см³). Ячейку с пробой ставят на столик магнитной мешалки, опускают в раствор ферромагнитный элемент, включают мешалку. Затем следует измерить рН раствора. Если рН > 7, то определяют щелочность воды, если рН < 7, то определяют кислотность методом титрования.

Определение свободной щелочности. Пробу титруют 0,1 н. раствором НСl до рН = 8,3. Замеряют объем пошедшей на титрование кислоты. Рассчитывают свободную щелочность:

 , ммоль экв/дм³,

Где а – объем 0,1 н. раствора HCl, см³; K₁ – поправочный коэффициент, учитывающий отличие концентрации реального раствора HCl от 0,1 моль экв/дм³;  – объем взятой на анализ воды, см³.

Определение общей щелочности. Этот же раствор титруют дальше 0,1 н. раствором HCl до рН = 4,5. Находят V_HCl. По объему израсходованного на титрование раствора кислоты рассчитывают общую щелочность:

 , ммоль экв/дм³,

Где b – весь объем 0,1 н. раствора HCl, израсходованный на обе стадии титрования, см³; – объем воды, взятой для анализа, см³.

Определение Сa²⁺. В ту же воду (после определения щелочности) добавляют из капельницы раствор NaOH до рН 12 – 13 и 10 см³ раствора Na₂S. Если образуется осадок, его надо отфильтровать, промыть 2 – 3 раза водой и отбросить. В фильтрат добавляют мурексид и титруют до появления фиолетовой окраски 0,05 н. раствором трилона Б.

Зная объем раствора ЭДТА, рассчитывают концентрацию ионов Ca²⁺:

 моль экв/дм³,

 мг/дм³,

Где c – объем раствора трилона Б, израсходованного на титрование, см³; K₂ – поправочный коэффициент, учитывающий отличие концентрации реального раствора трилона Б от 0,05 моль экв/дм³; 20,04 – молярная масса эквивалента катионов кальция, г/моль.

Перед определением магния следует избавиться от фиолетовой окраски мурексида. Для этого убирают электроды, промывают их водой над анализируемой пробой, чтобы не потерять часть анализируемой воды, нагревают раствор до исчезновения окраски мурексида, охлаждают, затем вновь ставят ячейку на магнитную мешалку и проводят титрование.

Определение Mg²⁺. Добавляют в раствор НСl (1:1) или NaOH (20%) до рН = 11,0. Затем добавляют буферный раствор до рН = 10,1, эриохром черный Т и титруют 0,05 н. раствором трилона Б до появления синей окраски.

По объему титранта рассчитывают концентрацию ионов магния:

 моль экв/дм³,

 мг/дм³,

Где d – объем раствора трилона Б, израсходованного на титрование, см³; 12,61 – молярная масса эквивалента катионов магния, г/моль.

Расчет общей жесткости. По суммарному объему раствора трилона Б, израсходованному на титрование с обоими индикаторами, рассчитывают общую жесткость:

 моль экв/дм³.

Расчет постоянной (некарбонатной) жесткости:

Ж_пост = Ж_общ – Ж_врем,

Где Ж_врем – временная (карбонатная) жесткость (равна Щ_общ), ммоль экв/дм³.
137. Период полупревращения вещества 10 минут, определите изменение концентрации этого вещества во времени:

t, мин	0	10	20	30	40	50	60
С, мг/дм3	5,5

Решение:

Реакция первого порядка.

t_1/2 = ln 2/k, где k-константа скорости, t_1/2 – период полураспада

k=ln 2/t_1/2 = 0,069 мин^-1



Где С₀ – начальная концентрация, С-текущая концентрация к моменту времени t.

Через 10 минут:



С₀/С = е^0,69=1,99

С= С₀/1,99 = 5,5/1,99 = 2,76 мг/дм³

Через 20 минут:



С₀/С = е^1,38=3,97

С= С₀/3,97 = 5,5/3,97 = 1,39 мг/дм³

Через 30 минут:



С₀/С = е^2,07=7,92

С= С₀/7,92 = 5,5/7,92 = 0,69 мг/дм³

Через 40 минут:



С₀/С = е^2,76=15,80

С= С₀/15,80 = 5,5/15,80 = 0,35 мг/дм³

Через 50 минут:



С₀/С = е^3,45=31,50

С= С₀/31,50 = 5,5/31,50 = 0,17 мг/дм³

Через 60 минут:



С₀/С = е^4,14=62,80

С= С₀/62,80= 5,5/62,80= 0,09 мг/дм³

Список используемой литературы

1. 
   Голянская, С.А. Основы инженерной химии (Часть 1) : учебное пособие / С.А. Голянская, О.В. Агейкина. – Тюмень: ТИУ, 2020. – 112 с. –
   
2. 
   Севастьянова, Г.К., Т. М. Карнаухова Общая химия. Курс лекций: учебное пособие. – 2-е изд. перераб и доп. –Тюмень: ТюмГНГУ, 2014. –210 с.
   
3. 
   Стась, Н. Ф. Справочник по общей и неорганической химии : учебное пособие для прикладного бакалавриата / Н. Ф. Стась. – 4-е изд. –Москва :Юрайт, 2019. – 92 с. – (Университеты России). – ISBN 978-5-534-00904-0. –Текст : электронный // ЭБС Юрайт [сайт]. – URL: https://www.biblio-online.ru/bcode/433922 (дата обращения: 09.01.2021).