ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального
образования
«ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
УТВЕРЖДАЮ
Декан ХТФ
_______В.М._Погребенков
«____»_________ 2007 г.
АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
Расчеты в гетерогенных системах
Методические указания и варианты контрольных заданий к самостоятельной работе студентов II курса ХТФ направления 240100– «Химическая технология и биотехнология»
Томск 2007
УДК 543
Аналитическая химия. Расчеты в гетерогенных системах. Методические указания и варианты контрольных заданий к самостоятельной работе студентов II курса ХТФ направления 240100 / Н.М.Дубова. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2007. – 28 с.
Рецензент
доц., к.х.н. кафедры ФАХ Е.И.Короткова
Методические указания рассмотрены и рекомендованы к изданию методическим семинаром кафедры физической и аналитической химии протокол № 1 от 1 сентября 2006г.
Зав. кафедрой ФАХ______________
_____ А. А. Бакибаев
Одобрено учебно-методической комиссией ХТФ
Председатель учебно-методической комиссии
Н.В.Ушева
ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ В ГЕТЕРОГЕННЫХ СИСТЕМАХ
1.Правило произведения растворимости
В аналитической химии используются, помимо гомогенных систем, гетерогенные (неоднородные) системы, состоящие из двух и более фаз.
Это касается прежде всего реакций осаждения, где существует равновесие между осадком, образующимся при осаждении, и раствором, соприкасающимся с осадком соответствующего вещества.
Раствор, находящийся в динамическом равновесии с соответствующей твердой фазой, называется насыщенным раствором.
В насыщенном растворе скорость растворения осадка, т. е. перехода ионов с поверхности твердой фазы в раствор, равна скорости противоположного процесса – осаждения растворенных ионов на поверхности.
Равновесие малорастворимого соединения Men
Anm
с его насыщенным раствором, в котором он диссоциирует нацело*
,
(1.1)
количественно может быть охарактеризовано константой равновесия
. (1.2)
Активность твердого соединения постоянна, поэтому она может быть включена в константу:
. (1.3)
Полученная таким образом константа равновесия называется термодинамическим произведением растворимости, или произведением активности.
В насыщенном растворе малорастворимого соединения произведение активностей ионов малорастворимого соединения в его насыщенном растворе в степенях, равных его стехиометрическим коэффициентам, есть величина постоянная при данной температуре и называется произведением активности
. Например:
Для весьма малорастворимых соединений ( < 10-7 ) концентрации ионов в его насыщенном растворе очень малы и межионные силы практически не играют роли. Поэтому коэффициенты активности можно принять равными единице. В данном случае вместо активностей можно использовать равновесные концентрации ионов малорастворимого соединения в его насыщенном растворе, а вместо произведения активностей () – произведение растворимости K
S
,
или концентрационное произведение растворимости
. (4.1.4)
Например:
.
Значения важнейших малорастворимых соединений приведены в справочниках .Для проведения приближенных расчетов нередко приравниваются KS
=
и в расчетах используют табличные значения . Правило произведения растворимости позволяет глубже понять процессы в насыщенном, ненасыщенном и пересыщенном растворах электролита. Раствор того или иного малорастворимого электролита становится насыщенным при данной температуре, когда произведение концентраций его ионов (ионное произведение) достигает величины KS
. Например, в насыщенном растворе сульфата бария ионное произведение равно произведению растворимости:
.
Концентрация растворенного вещества в ненасыщенном растворе ниже, чем в насыщенном, а ионное произведение меньше произведения растворимости:
.
Наоборот, если ионное произведение превысит KS
малорастворимого электролита, то процесс осаждения будет преобладать над процессом растворения и часть вещества выделится из раствора в твердую фазу. Для пересыщенного раствора BaSO4
.
Пользуясь правилом произведения растворимости, можно теоретически обосновать условия осаждения осадков, их растворимость и условия протекания других реакций в растворе.
Можно предвидеть, произойдет ли выпадение осадка при смешении растворов заданной концентрации.
Пример. Выпадет ли осадок BaSO4 при смешении равных объемов 0,02 М BaCl2 и 0,02 М Na2SO4?
Решение. После смешения концентрация каждого иона за счет разбавления (объем увеличится в два раза) уменьшится в два раза и будет составлять моль/л.
Произведение их концентраций . Это число намного превышает табличное значение ; поэтому при смешении 0,02 М растворов BaCl2 и 0,02 М Na2SO4 осадок BaSO4 образуется.
Таким образом, осадок малорастворимого электролита образуется только тогда, когда произведение концентраций ионов в степенях, равных стехиометрическим коэффициентам, превысит его произведение растворимости.
Малорастворимый электролит будет осаждаться до тех пор, пока ионное произведение, постепенно уменьшаясь, не станет равным произведению растворимости осадка. Затем снова устанавливается равновесие между осадком и раствором, и осаждение прекращается.
Известно, что не существует веществ, абсолютно не растворимых в воде. Поэтому при осаждении в растворе всегда остается какое-то количество ионов, отвечающих величине произведения растворимости. Если оно не очень велико (< 10 - 6 моль/л) и выполнению последующих аналитических реакций не мешает, то говорят, что достигнуто практически полное осаждение.
2. Растворимость осадков. Связь растворимости с произведением
растворимости
Растворимость (S) – это концентрация вещества в его насыщенном растворе. S выражается в молях растворенного вещества в 1л раствора (моль/л) или реже в граммах растворенного вещества в 100 мл раствора.
Произведение растворимости малорастворимого соединения Men
Anm
связано с его растворимостью простым соотношением, которое получается из следующих соображений. Если в насыщенном растворе соединения Men
Anm
растворимость составляет S моль/л, то концентрация ионов в насыщенном растворе будет равна
. (2.1)
Например, для Ag2C2O4 можно вычислить растворимость следующим образом:
2S S
;
или, воспользовавшись формулой (2.1),
.
Зная растворимость, легко вычислить произведение растворимости.
Пример. Растворимость сульфата кальция при 20 °С равна 2 г/л. Вычислить .
Решение. Сначала вычисляют молярную концентрацию насыщенного раствора CaSO4:
.
Следовательно, концентрация .
Далее вычисляют ионную силу раствора I
и коэффициенты активности для Ca2+ и по уравнениям (2.2) и (2.3) :
; (2.2)
; (2.3)
;
.
3. Влияние сильных электролитов на растворимость
Растворимость малорастворимого соединения существенным образом зависит от присутствия в растворе сильных электролитов, не имеющих общего иона с осадком и имеющего общий ион.
Влияние сильного электролита, не имеющего общего иона с осадком, на его растворимость
Присутствие сильного электролита, не имеющего с осадком одноименного иона, увеличивает растворимость за счет снижения активности ионов в растворе. Это явление получило название солевого эффекта.
Пример. Вычислить растворимость AgCl в воде и в присутствии 0,05 М NH4 NO3.
Решение. Растворимость AgCl в воде равна
.
В присутствии сильного электролита NH4NO3 (не имеющего общего иона с осадком) необходимо учитывать влияние на растворимость ионной силы раствора, создаваемую сильным электролитом 0,05 М NH4NO3. Концентрация :
;
;
.
Из произведения активности для AgCl можно найти значение S:
;
.
Из приведенных расчетов видно, что, действительно, растворимость AgCl в присутствии 0,05 M NH 4NO3 возросла.
Влияние сильного электролита, имеющего общий ион с малорастворимым соединением, на его растворимость
В присутствии сильного электролита, имеющего общий ион с осадком, растворимость осадка уменьшается вследствие увеличения концентрации одного из ионов малорастворимого соединения в растворе. В результате происходит дополнительное выпадение осадка, пока не наступит равновесие.
Солевой эффект в данном случае также имеет место, однако вклад эффекта подавления растворимости является доминирующим.
Пример. Вычислить растворимость AgCl в присутствии 0,05 М NH4Cl.
Решение. При расчете растворимости надо учитывать тот факт, что концентрация Cl- - иона в растворе будет равна сумме концентрации (S + 0,05) за счет растворимости малорастворимого соединения ([Cl-]= S) и за счет диссоциации сильного электролита 0,05 М NH4Cl ([Cl - ] = 0,05 моль/л):
0,05 0,05 0,05
S S+0,05
Произведение растворимости для AgCl
;
т. к. S << 0,05,
.
Таким образом, приведенные расчеты показывают, что растворимость AgCl в присутствии NH4Cl существенным образом понижается по сравнению с растворимостью в воде (SAgCl =1,3 .
10 -5 моль/л, см. предыдущий пример).
4. Образование осадков. Влияние различных факторов на полноту осаждения
Растворимость осаждаемого соединения
Очевидно, что при прочих равных условиях всякое отделение будет тем более полным, чем менее растворимо то соединение, в виде которого осаждается данный ион. Например, катионы Ba2 + можно осаждать из анализируемого раствора в виде сульфатов, хроматов, карбонатов и оксалатов. Произведения растворимости этих соединений равны:
;;;.
При прочих равных условиях осаждение Ba2+ будет тем полнее, чем менее растворимо соединение, в виде которого осаждается данный ион. Из приведенных значений KS
можно сделать вывод, что наименее растворим BaSO4, поэтому наиболее полным будет осаждение в виде этого соединения.
Влияние осадителя
Казалось, чтобы достичь полного осаждения того или иного иона, надо прибавить эквивалентное по уравнению реакции количество осаждающего иона (осадителя). На самом деле, если растворимость и произведение растворимости осадка не очень малы, то эквивалентного количества осадителя оказывается недостаточно. Над осадком, в пределах произведения растворимости остается еще некоторая концентрация неосажденного иона.
Для практически полного осаждения иона в виде соединения, заметно растворимого в воде, нужно добавить избыток осаждающего реактива. Установлено, что при этом лучше всего брать полуторный избыток осадителя. Добавление большего избытка осадителя может не только способствовать полноте осаждения иона, но и, наоборот, часто вызывает растворение осадка.
Например, при осаждении Ca2 + в виде сульфата кальция по реакции:
нужно избегать большого избытка (NH4)2SO4, т. к. может происходить растворение осадка за счет образования растворимой комплексной соли:
Повышение растворимости осадков при добавлении большого избытка осадителя может быть также обусловлено амфотерностью осаждаемых гидроксидов Al(OH)3, Zn(OH)2 и т. д.
Кроме того, приливаемый избыток осадителя вызывает солевой эффект.
Значение рН раствора
Значение рН раствора существенным образом может влиять на полноту осаждения. Особенно заметно это влияние при осаждении малорастворимых гидроксидов, а также солей слабых и сильных кислот.
Рассмотрим это влияние на примере осаждения малорастворимых гидроксидов. Здесь осадителем является ОН- - ион. От концентрации [ОН-] зависит, выпадет ли осадок гидроксида и будет ли его осаждение практически полным. При осаждении гидроксида очень важно знать рН начала осаждения (рНн.о.) и рН конца осаждения (рНк.о.)
Пример. Рассчитать рНн.о. и рНк.о. Mg(OH)2 из 0,01 М раствора Mg2+.
Решение. Из величины легко рассчитать концентрацию [ОН-] - иона, при которой достигается произведение растворимости и начинается осаждение Mg(OH)2:
;
.
Следовательно,
;
.
Для расчета рН конца осаждения исходят из того факта, что осаждение считается полным тогда, когда концентрация осаждаемого иона (в данном случае Mg2+) понизится до 10 -5 – 10 -6 моль/л.
Следовательно, концентрация [ОН-
] в конце осаждения равна
;
.
Если рН > 12,4, то осаждение Mg2+ будет еще более полным, а при рН < 12,4 осаждение будет неполным, при рН < 10,4 Mg2+ не будет осаждаться совсем.
Теоретически вычисленные значения рН н.о. и рН к.о в большинстве случаев совпадают с опытными достаточно удовлетворительно, хотя на практике приходится сталкиваться с достаточно большим числом факторов, влияющих на осаждение, в том числе на присутствие в растворе других ионов, способных к осаждению в данных условиях, и т. д.
Часто используют для регулирования рН в процессе осаждения различные буферные смеси, способные поддерживать постоянным значение рН в процессе осаждения в заданном интервале.
5.Дробное осаждение. Перевод одних малорастворимых соединений в другие
Нередко прибавляемый реагент образует малорастворимое соединение не с одним, а с двумя или несколькими ионами, находящимися в растворе. Используя правило произведения растворимости, можно понять, как происходит осаждение ионов в подобных случаях.
Допустим, что в растворе одновременно присутствуют катионы Ca2+ и Ba2+, их концентрации равны 10-1 моль/л. При постепенном прибавлении к этой смеси раствора оксалата аммония (NH4)2C2O4 возможно течение двух реакций:
Первым выпадает в осадок то соединение, для которого раньше будет достигнута (и превышена) величина произведения растворимости.
Исходя из значений KS
, можно вычислить, какие концентрации иона необходимы для начала осаждения оксалата кальция и бария:
Из приведенных расчетов видно, что для осаждения оксалата кальция требуется значительно меньшая концентрация оксалат-иона (2,6 .
10 -8 моль/л), чем для оксалата бария (1,6 .
10 -6 моль/л).
Следовательно, из смеси будет первым осаждаться оксалат кальция, для которого произведение растворимости достигается раньше.
Таким образом, осаждение ионов из их смеси происходит в той последовательности, в какой достигаются произведения растворимости малорастворимых электролитов, образующихся при действии того или иного реактива. Такое последовательное осаждение называется фракционированным (или дробным).
6. Превращение одних малорастворимых соединений в другие
В аналитической химии часто приходится иметь дело с реакциями, в которых одно малорастворимое соединение переводят в другое, еще менее растворимое в данных условиях. Например, осадок SrSO4 (KS
= 3,2 .
10 -7) легко превращается в SrCO3 (KS
= 1,1 .
10 -10) при действии избытка раствора Na2CO3 на осадок SrSO4.
Это имеет большое практическое значение, т. к. SrSO4 не растворяется в кислотах, а SrCO3 – растворим. Поэтому, чтобы перевести SrSO4 в раствор, его сначала превращают в карбонат, а затем растворяют в кислотах.
Если сопоставить произведения растворимости BaSO4 (KS
= 1,1.
10-10
) и BaCO3 (KS
= 5,1 .
10-9), может показаться, что перевести сульфат бария в карбонат нельзя. Однако это не так. Осадок BaCO3 образуется всегда, когда произведение растворимости его окажется превышенным, т. е. .
Превращение BaSO4 в BaCO3 должно происходить при условии
,
т. е.
.
Таким образом, чтобы превращение BaSO4 в BaCO3 происходило, надо, чтобы в растворе превышала более, чем в 50 раз.
На практике для более полного перевода осадка осуществляют многократное действие свежей порцией раствора Na2CO3 на осадок, сливая при этом жидкость с осадка.
Процессы превращения одних малорастворимых соединений в другие могут быть с успехом использованы для разделения ионов, особенно при их дробном обнаружении.
7. Общая характеристика метода осадительного титрования
Методы осадительного титрования основаны на реакциях осаждения определяемого компонента с титрантом.
Наиболее широкое применение нашли следующие виды осадительного титрования: аргентометрическое, титрант – раствор AgNO3; тиоцианометрическое, титрант – раствор NH4SCN; меркурометрическое, титрант – раствор Hg2(NO3)2; сульфатометрическое, титрант – раствор BaCl 2 или раствор H2SO4.
Кривые осадительного титрования
Процесс осадительного титрования исследуют с помощью кривых, которые позволяют определить пригодность метода для анализа и подобрать индикатор. Кривые титрования представляют собой зависимость изменения концентрации определяемого вещества в титруемой смеси от объема добавленного титранта. Концентрации представляют в виде отрицательного логарифма (например, pCl = - lg[Cl -
]).
Рассмотрим построение кривой титрования 100,0 мл 0,1 н раствора NaCl раствором AgNO3 той же концентрации.
Расчет концентраций при построении кривой проводят по формулам:
1) до начала титрования концентрация Cl-
равна концентрации NaCl:
[Cl-
] = с(NaCl); pCl = - lgс(NaCl); (7.1)
2) в процессе титрования до точки эквивалентности концентрацию Cl-
вычисляют по формуле
; (7.2)
3) в точке эквивалентности концентрацию Cl-
вычисляют из произведения растворимости AgCl:
; (7.3)
4) после точки эквивалентности концентрация Cl-
мала и ее рассчитывают из KS
(AgCl), с учетом избыточного содержания Ag+
в растворе, по формуле
; (7.4)
Таблица 7.1
Изменение pCl и при титровании 100 мл 0,1 н NaCl 0,1 н AgNO
3
| Объем AgNO3, мл |
[Cl-
|
pCl |
| 0,0 |
0,1 |
1 |
| 90,0 |
|
2 |
| 99,0 |
|
3 |
| 99,9 |
|
4 |
| 100,0 |
|
5 |
| 100,1 |
|
6 |
| 101,0 |
|
7 |
| 110,0 |
|
8 |
|
|
|
|
Рис.7.1. Кривая осадительного титрования:
а- 0,1 н NaCl; в- 0,01 н NaCl
. (7.5)
Рассчитанные значения pCl (или pAg) представлены в табл. 7.1, по данным которой построена кривая титрования (см. рис. 7.1).
На кривой титрования вблизи точки эквивалентности наблюдается скачок в пределах pCl = 4 ¸6. Это позволяет применить для определения точки эквивалентности соответствующие химические индикаторы.
ЛИТЕРАТУРА
Золотов Ю.А. .Основы аналитической химии- М.: Высшая школа, ч.I.-2004-359с.
Васильев В.П. Аналитическая химия. - М.: Высшая школа, ч.I. - 1989. - 320 с.
Булатов М.И. Расчеты равновесий в аналитической химии. - Л.: Химия, 1984.- 194 с.
Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. - М.: Химия, 1989. - 448 с.
Пилипенко А.Г., Пятницкий И.В. Аналитическая химия. - М.: Химия, ч.I. - 1990. - 480 с.
Скуг Д., Уэст Д. Основы аналитической химии.- М.: Мир, 1979.-480 с.
Цитович И.И. Курс аналитической химии. - М.: Высшая школа, 1994. - 495 с.
Вариант1
1.Вычислить растворимость PbJ2
в воде и 0.01М КJ.
2.Вычислить рН начала и конца осаждения Ca(ОН)2
из 0.01 М раствора
3.Рассчитать концентрации ионов серебра и хлорид-ионов в растворе после смешения 100 мл 0.1М раствора хлорида натрия с а) 99.9мл 0.1М раствора нитрата серебра;
б) 100мл 0.1М раствора нитрата серебра
4.В 100 мл раствора содержится 1.64г нитрата кальция. Выпадет ли осадок при прибавлении к нему 100мл 0.1М раствора серной кислоты?
Вариант2
1.Рассчитать растворимость Cr(OH)2
и рН его насыщенного раствора.
2. Какая из двух сравниваемых солей более растворима: РbSO4
или PbCl2
?
3.Рассчитать концентрации ионов серебра и хлорид ионов в растворе после смешения 10 мл 0.1М раствора хлорида натрия с а) 9.99мл 0.1М раствора нитрата серебра;
б) 10.1мл 0.1М раствора нитрата серебра
4.Вычислить произведение растворимости CaCO3
, если
Вариант3
1.Рассчитать растворимость сульфата свинца в 0.1М растворе сульфата калия и 0.1М растворе хлорида калия.
2.Выпадет ли осадок при сливании равных объемом растворов нитрата свинца и фосфата аммония с концентрацией 10-6
М.
3.Вычислить рН начала конца осаждения Fe(OH)3
из 0.01 М раствора FeCl3
.
4.В каком объеме воды растворится 10 мг PbCl2
?
Вариант4
1.В насыщенном растворе какой из двух сравниваемых солей концентрация ионов серебра будет больше: AgCl или Ag2
CrO4
?
2.Вычислить рН начала конца осаждения Сr(OH)3
из 0.01 М раствора Сr(NO3
)3
.
3.Рассчитать концентрации ионов бария и сульфат ионов в растворе после смешения 20 мл 0.2М раствора хлорида бария с а) 39.99мл 0.1М раствора серной кислоты; б) 40.0 мл 0.1М раствора серной кислоты;
4.В каком объеме воды растворится 20 мг PbI2
?
Вариант5
1.Вычислить растворимость Pb(OH)2
и рН его насыщенного раствора.
2.Выпадет ли осадок при сливании равных объемов 0.001М AgNO3
и
0.01М K3
AsO4
?
3.Рассчитать рCl, рAg в точке эквивалентности при титровании раствора хлорида натрия нитратом серебра.
4.Сколько грамм сульфата бария содержится в 50 мл его насышенного раствора?
Вариант6
1. В каком объеме воды растворится 200 мг BaSO4
?
2.Какой ион будет осаждаться первым при постепенном добавлении
раствора нитрата серебра к раствору, содержащему 0.01М SCN-
и
0.01М I-
?
3.Рассчитать скачок на кривой титрования 20 мл 0.1М раствора KI 0.2М раством AgNO3.
Погрешность определения 0.1%.
4.Рассчитать рН насыщенного раствора Co(OH)2
.
Вариант7
1. Вычислить ,как изменится растворимость оксалата кальция по сравнению с водой в 0.01М растворе оксалата калия?
2.Вычислить рН начала конца осаждения Со(OH)2
из 0.01 М раствора Со(NO3
)2
.
3.Рассчитать рSCN, рAg в точке эквивалентности при титровании
раствора нитрата серебра раствором роданида аммония.
4.Сколько грамм оксалата бария содержится в 100 мл его насышенного раствора?
Вариант8
1.Вычислить потери от растворимости при промывании 187.8 мг AgBr 100мл дистиллированной воды.
2.Выпадет ли осадок при сливании 200мл 0.001М раствора нитрата свинца и 300 мл раствора KI c Т=0.001660 г/мл?
3.Рассчитать скачок на кривой титрования 20 мл 0.1М раствора нитрата серебра 0.2М раствором роданида аммония. Погрешность определения 0.1%.
4.Рассчитать рН насыщенного раствора Mn(OH)2
?
Вариант9
1.Вычислить растворимость Ag2
CO3
в 0.1М растворе К2
CO3
и 0.1М растворе KCl.
2.В насыщенном растворе какого из двух гидроксидов концентрация ионов железа будет большей : Fe(OH)2
или Fe(OH)3
?Подтвердите расчетом.
3.Рассчитать концентрации ионов Ag +
и CrO4
2-
в растворе после сливания равных объемов 0.1М растворов AgNO3
и K2
CrO4
.
4.Вычислить рН начала и конца осаждения Mn(OH)2
из 0.01 М раствора Mn(NO3
)2
.
Вариант10
1.Как изменится растворимость PbCrO4
в 0.1М растворе K2
CrO4
по сравнению с растворимостью в дистиллированной воде ?
2. Вычислить рН начала и конца осаждения Ni(OH)2
из 0.01 М раствора Ni(NO3
)2
.
3.Рассчитать концентрации ионов серебра и роданид ионов в растворе после смешения 20 мл 0.2М раствора нитрата серебра с а) 39.99мл 0.1М раствора роданида калия; б) 40.0 мл 0.1М раствора роданида калия.
4.Сколько грамм AgI содержится 25 мл его насыщенного раствора ?
Вариант11
1.В насыщенном растворе какой из двух сравниваемых солей концентрация ионов серебра будет большей : AgI или Ag3
PO4
? Подтвердите расчетом.
2.Выпадет ли осадок при сливании 200мл 0.001М раствора хлорида кальция и 300 мл раствора Na2
CO3
c Т=0.001660 г/мл?
3. Вычислить произведение растворимости AgNO2
,если массовая концентрация насыщенного раствора соли составляет 4.15 г/мл.
4.Рассчитать массу CI-
в 100 мл насыщенного раствора AgCI.
Вариант12
1.Рассчитать массовую концентрацию (г/л) PbCrO4
в насышенном растворе этой соли.
2. В 100мл раствора содержится 1 г Na2
CO3.
Выпадет ли осадок при приливании 100мл 0.01М раствора нитрата свинца?
3.Рассчитать концентрации ионов марганца и сульфид ионов в растворе после сливания 20 мл 0.2М раствора нитрата марганца с а) 39.99мл 0.1М раствора сульфида калия; б) 40.0 мл 0.1М раствора сульфида калия.
4.В каком объеме растворится 100 мг PbI2
?
Вариант13
1.Вычислить потерю от растворимости при промывании 200мл воды 100мг осадка СаCO3.
.
2.Выпадет ли осадок при сливании 200мл 0.001М раствора нитрата бария и 200 мл 0.01М раствора оксалата калия ?
3.Рассчитать концентрации ионов свинца и сульфат ионов в растворе после сливания 20 мл 0.2М раствора нитрата свинца с а) 19.9мл 0.2М раствора серной кислоты; б) 41.0 мл 0.1М раствора серной кислоты.
4.Массовая концентрация соли в насыщенном растворе BaCrO4
составляет 3.5 мг/л. Вычислить произведение растворимости этой соли.
Вариант14
1.В насыщенном растворе какой из двух сравниваемых солей концентрация
сульфид ионов будет больше : Ag 2
S или FeS? Подтвердите расчетом.
2.Вычислить рН начала конца осаждения Mn(OH)2
из 0.01 М раствора Mn(NO3
)2
.
3.Массовая концентрация соли в насыщенном растворе CaSO4
составляет 2г/л. Насыщенный раствор CaSO4
смешивают с равным объемом раствора (NH4
)2
C2
O4
, содержащим 0.0248 г этой соли в 1 литре. Определить, образуется ли осадок СаC2
O4
?
4.Как изменится растворимость ВаCO3.
в присутствии 0.01М раствора
К 2
CO3
?
Вариант15
1.Какой ион будет осаждаться первым при постепенном добавлении
раствора сульфата аммония к раствору, содержащему 20 г/л ионов бария и
500 г/л ионов свинца?
2.Вычислить рН начала конца осаждения Pb(OH)2
из 0.005 М раствора Pb(NO3
)2
3.Рассчитать концентрации ионов серебра и фторид ионов в растворе после сливания равных объемов 0.1М растворов нитрата серебра и фторида калия.
4.Вычислить потерю массы осадка AgCI при промывании его 100мл воды.
Вариант16
1.Как повлияет на растворимость СаC2
O4
присутствие 0.1М раствора KCI? Подтвердите расчетом.
2.Выпадет ли осадок при сливании 200мл 0.001М раствора нитрата бария и 200 мл 0.01М раствора сульфата калия ?
3.Для насыщения 200 мл воды требуется 0.71 мг BaCrO4
. Вычислить произведение растворимости BaCrO4
4.В каком объеме воды можно растворить 0.01мг AgCI ?
Вариант17
1. Рассчитать массу ионов серебра в 100 мл насыщенного раствора AgI .
2. На раствор , содержащий хлорид и иодид ионы . действуют 0.01М раствором нитрата серебра. Какой осадок AgCI или AgI , образуются в первую очередь , если концентрации этих анионов были равны 0.01моль/л.
3.Как повлияет на растворимость сульфата свинца присутствие 0.1М раствора сульфата калия? Подтвердите расчетом.
4.В каком объеме воды можно растворить 0.01мг AgI ?
Вариант18
1.В250 мл раствора содержится по 1 г нитрата кальция и нитрата стронция. Какой осадок выпадет первым из раствора от прибавления к нему 1 мл 5М раствора серной кислоты?
2.Рассчитать массу Pb2+
в 200мл насыщенного раствора PbCI2 .
3.Рассчитать скачок на кривой титрования 20 мл 0.1н раствора нитрата серебра 0.2н раствором роданида аммония. Погрешность определения 0.1%.
4 .Вычислить произведение растворимости сульфата свинца . если массовая концентрация насыщенного раствора соли составляет 4.9×10-2
г/мл.
Вариант 19
1. В насыщенном растворе какой из двух сравниваемых солей концентрация фторид ионов будет больше : Ag F или CaF2
? Подтвердите расчетом
2. Рассчитать концентрации ионов кальция и сульфат ионов в растворе после сливания 100 мл раствора, содержащего 1.64г нитрата кальция с 50мл 0.1М раствора серной кислоты.
3. Рассчитать скачок на кривой титрования 20 мл 0.1н раствора нитрата серебра 0.1н раствором роданида аммония. Погрешность определения 0.2%.
4. Как повлияет на растворимость AgI присутствие 0.01М раствора KI?
Подтвердите расчетом.
Вариант 20
1.Для насыщения 200мл воды требуется 0.71 г BaCrO4
. Рассчитать произведение растворимости BaCrO4.
2.Смешали равные объемы 0.001М растворов KCI и AgNO3 .
Образуется ли осадок?
3. Рассчитать концентрации ионов бария и сульфат ионов в растворе после сливания 10 мл раствора нитрата бария с Т=0.02613г/мл с 9.99мл 0.1М раствора серной кислоты.
4. Как повлияет на растворимость AgВr присутствие 0.02М раствора KBr?
Подтвердите расчетом.
Вариант 21
1.Рассчитать массу CdCO3
в 250 мл его насыщенного раствора.
2.Какой катион будет осаждаться первым при постепенном добавлении раствора сульфата аммония к раствору . содержащему 0.1моль/л бария и свинца?
3.Вычислить рН насыщенного раствора Ca(OH)2
.
4.Вычислить растворимость сульфата бария в 0.1М растворе KCI и 0.1М K2
SO4.
Вариант 22
1.Рассчитать массу CиCO3
в 200 мл его насыщенного раствора.
2.На раствор, содержащий CI-
и I-
действуют 0.01М раствором нитрата серебра. Какой осадок образуется в первую очередь, если концентрации этих анионов были равны 0.1моль/л.
3.Рассчитать скачок на кривой титрования 20мл 0.1н раствора КI 0.1н раствором нитрата серебра. Погрешность определения 0.2%.
4.Вычислить произведение растворимости BaSO4
, если массовая концентрация насыщенного раствора соли составляет 2.8×10-3
г/л.
Вариант 23
1.Вычислить произведение растворимости CaF2
, если массовая концентрация насыщенного раствора соли составляет 17мг/л.
2.Может ли образоваться осадок PbCrO4
в растворе, содержащем в100мл 0.001моль нитрата свинца и 0.002 моль хромата калия ?
3.В каком объеме воды растворится 5 мг PbI2
?
4..Рассчитать растворимость CaCO3
в 0.01М К 2
CO3
и сравнить ее с растворимостью в чистой воде.
Вариант 24
1.Вычислить растворимость PbI2
в воде и 0.02М NaI.
2.Вычислить рН начала и конца осаждения Са(ОН)2
из 0.01 М раствора Са(NO3
)2
.
3.Рассчитать концентрации ионов серебра и хлорид-ионов в растворе после смешения 100 мл 0.1М раствора хлорида натрия с а) 100.9мл 0.1М раствора нитрата серебра;
б) 100мл 0.1М раствора нитрата серебра
4.В 100 мл раствора содержится 1.64г нитрата кальция. Выпадет ли осадок при прибавлении к нему 10.0мл 0.2М раствора серной кислоты?
Вариант25
1.Рассчитать растворимость Cr(OH)2
и рН его насыщенного раствора.
2. Какая из двух сравниваемых солей более растворима: РbSO4
или PbS ?
3.Рассчитать концентрации ионов серебра и хлорид ионов в растворе после смешения 10 мл 0.1М раствора хлорида натрия с а)19.99мл 0.05М раствора нитрата серебра;
б) 100.1мл 0.01М раствора нитрата серебра
4.Вычислить произведение растворимости CaCO3
, если массовая концентрация насыщенного раствора соли составляет 6.9мг/л.
Вариант26
1.Рассчитать растворимость сульфата свинца в 0.01М растворе сульфата калия и 0.01М растворе хлорида натрия.
2.Выпадет ли осадок при сливании равных объемом растворов нитрата свинца и фосфата аммония с концентрацией 10-4
М.
3.Вычислить рН начала и конца осаждения Fe(OH)3
из 0.02 М раствора FeCl3
.
4.В каком объеме воды растворится 5 мг PbF2
?
Вариант27
1.В насыщенном растворе какой из двух сравниваемых солей концентрация ионов серебра будет больше: AgCl или Ag I?
2.Вычислить рН начала конца осаждения Сr(OH)3
из 0.02 М раствора Сr(NO3
)3
.
3.Рассчитать концентрации ионов бария и сульфат ионов в растворе после смешения 20 мл 0.2М раствора хлорида бария с а) 19.99мл 0.2М раствора серной кислоты; б) 40.0 мл 0.1М раствора серной кислоты;
4.В каком объеме воды растворится 10 мг PbI2
?
Вариант28
1.Вычислить растворимость Pb(OH)2
и рН его насыщенного раствора.
2.Выпадет ли осадок при сливании равных объемов 0.02М AgNO3
и
0.01М K3
AsO4
?
3.Рассчитать рCl, рAg в точке эквивалентности при титровании раствора хлорида натрия нитратом серебра.
4.Сколько грамм сульфата бария содержится в 10 мл его насыщенного раствора?
Вариант29
1.В каком объеме воды растворится 100 мг BaSO4
?
2.Какой ион будет осаждаться первым при постепенном добавлении
раствора нитрата серебра к раствору, содержащему 0.001М SCN-
и
0.001М СI-
?
3.Рассчитать скачок на кривой титрования 20 мл 0.2М раствора KI 0.2М раствором AgNO3.
Погрешность определения 0.2%.
4.Рассчитать рН насыщенного раствора Co(OH)2
.
Вариант30
1. Вычислить , как изменится растворимость оксалата кальция по сравнению с водой в 0.02М растворе оксалата калия?
2.Вычислить рН начала конца осаждения Со(OH)2
из 0.001 М раствора Со(NO3
)2
.
3. Рассчитать рSCN, рAg в точке эквивалентности при титровании
раствора нитрата серебра раствором роданида аммония.
4.Сколько грамм оксалата меди содержится в 10 мл его насыщенного раствора?
Вариант31
1.Вычислить потери от растворимости при промывании 187.8 мг AgBr 50мл дистиллированной воды.
2.Выпадет ли осадок при сливании 100мл 0.002М раствора нитрата свинца и 300 мл раствора KI c Т=0.001660 г/мл?
3.Рассчитать скачок на кривой титрования 20 мл 0.1М раствора нитрата серебра 0.1М раствором роданида аммония. Погрешность определения 0.2%.
4.Рассчитать рН насыщенного раствора Mn(OH)2
?
Вариант 32
1.Вычислить растворимость Ag2
CO3
в 0.01М растворе К2
CO3
и 0.01М растворе KCl.
2.В насыщенном растворе какого из двух гидроксидов концентрация ионов железа будет большей : Fe(OH)2
или Fe(OH)3
? Подтвердите расчетом.
3.Рассчитать концентрации ионов серебра и роданид ионов в растворе после смешения 20 мл 0.2М раствора нитрата серебра с а) 39.99мл 0.1М раствора роданида калия; б) 41.0 мл 0.1М раствора роданида калия.
4.Вычислить рН начала и конца осаждения Mn(OH)2
из 0.02 М раствора Mn(NO3
)2
.
Вариант33
1.Как изменится растворимость PbCrO4
в 0.01М растворе K2
CrO4
по сравнению с растворимостью в дистиллированной воде ?
2. Вычислить рН начала и конца осаждения Ni(OH)2
из 0.02 М раствора Ni(NO3
)2
.
3. Рассчитать концентрации ионов Ag +
и CrO4
2-
в растворе после сливания равных объемов 0.1М растворов AgNO3
и K2
CrO4
.
4.Сколько грамм AgI содержится 50 мл его насыщенного раствора ?
Вариант34
1.В насыщенном растворе какой из двух сравниваемых солей концентрация ионов серебра будет большей : AgI или Ag3
PO4
? Подтвердите расчетом.
2.Выпадет ли осадок при сливании 100мл 0.001М раствора хлорида кальция и 200 мл раствора Na2
CO3
c Т=0.001660 г/мл?
3. Вычислить произведение растворимости AgNO2
, если массовая концентрация насыщенного раствора соли составляет 4.15 г/мл.
4. В каком объеме растворится 50 мг PbI2
?
Вариант35
1.Рассчитать массовую концентрацию (г/л) PbCrO4
в насыщенном растворе этой соли.
2. В 200мл раствора содержится 2 г Na2
CO3 ..
Выпадет ли осадок при приливании 200мл 0.02М раствора нитрата свинца?
3.Рассчитать концентрации ионов марганца и сульфид ионов в растворе после сливания 20 мл 0.2М раствора нитрата марганца с а) 39.99мл 0.1М раствора сульфида калия; б) 41.0 мл 0.1М раствора сульфида калия.
4.Рассчитать массу CI-
в 50 мл насыщенного раствора AgCI
Вариант36
1.Вычислить потерю от растворимости при промывании 100мл воды 100мг осадка СаCO3.
.
2.Выпадет ли осадок при сливании 200мл 0.01М раствора нитрата бария и 200 мл 0.02М раствора оксалата калия ?
3.Рассчитать концентрации ионов свинца и сульфат ионов в растворе после сливания 20 мл 0.2М раствора нитрата свинца с а) 19.9мл 0.2М раствора серной кислоты; б) 41.0 мл 0.1М раствора серной кислоты.
4. Как изменится растворимость ВаCO3.
в присутствии 0.02М раствора
Na 2
CO3
?
Вариант37
1.В насыщенном растворе какой из двух сравниваемых солей концентрация
сульфид ионов будет больше : Ag 2
S или FeS? Подтвердите расчетом.
2.Вычислить рН начала конца осаждения Mn(OH)2
из 0.02 М раствора Mn(NO3
)2
.
3.Массовая концентрация соли в насыщенном растворе CaSO4
составляет 2г/л. Насыщенный раствор CaSO4
смешивают с равным объемом раствора (NH4
)2
C2
O4
, содержащим 0.0248 г этой соли в 1 литре. Определить, образуется ли осадок СаC2
O4
?
4. Массовая концентрация соли в насыщенном растворе BaCrO4
составляет 3.5 мг/л. Вычислить произведение растворимости этой соли.
Вариант38
1.Какой ион будет осаждаться первым при постепенном добавлении
раствора сульфата аммония к раствору, содержащему 10 г/л ионов бария и
250 г/л ионов свинца?
2.Вычислить рН начала конца осаждения Pb(OH)2
из 0.001 М раствора Pb(NO3
)2
3.Рассчитать концентрации ионов серебра и фторид ионов в растворе после сливания равных объемов 0,01М растворов нитрата серебра и фторида калия.
4.Вычислить потерю массы осадка AgCI при промывании его 100мл воды.
Вариант39
1.Как повлияет на растворимость СаC2
O4
присутствие 0.01М раствора KCI? Подтвердите расчетом.
2.Выпадет ли осадок при сливании 100мл 0.002М раствора нитрата бария и 100 мл 0.02М раствора сульфата калия ?
3. Для насыщения 200 мл воды требуется 0.71 мг BaCrO4
. Вычислить произведение растворимости BaCrO4
4. Рассчитать массу ионов серебра в 100 мл насыщенного раствора AgI.
Вариант40
1. В каком объеме воды можно растворить 0.01мг AgCI ?
2. На раствор , содержащий хлорид и иодид ионы . действуют 0.01М раствором нитрата серебра. Какой осадок AgCI или AgI , образуются в первую очередь , если концентрации этих анионов были равны 0.01моль/л.
3.Как повлияет на растворимость сульфата свинца присутствие 0.1М раствора сульфата калия? Подтвердите расчетом.
4.
Вариант41
Вычислить произведение растворимости сульфата свинца . если массовая концентрация насыщенного раствора соли составляет 4.9×10-2
г/мл.
1.В 250 мл раствора содержится по 1 г нитрата кальция и нитрата стронция. Какой осадок выпадет первым из раствора от прибавления к нему 10 мл
0. 5М раствора серной кислоты?
2.Рассчитать массу Pb2+
в 200мл насыщенного раствора PbCI2 .
3.Рассчитать скачок на кривой титрования 20 мл 0.1н раствора нитрата серебра 0.2н раствором роданида аммония. Погрешность определения 0.1%.
4 . В каком объеме воды можно растворить 0.01мг AgI ?
Вариант 42
1.В насыщенном растворе какой из двух сравниваемых солей концентрация фторид ионов будет больше : Ag F или CaF2
? Подтвердите расчетом
2.Рассчитать концентрации ионов кальция и сульфат ионов в растворе после сливания 100 мл раствора, содержащего 1.64г нитрата кальция с 100мл 0.01М раствора серной кислоты.
3.Рассчитать скачок на кривой титрования 20 мл 0.1н раствора нитрата серебра 0.2н раствором роданида аммония. Погрешность определения 0.2%.
4.Как повлияет на растворимость AgI присутствие 0.02М раствора KI?
Подтвердите расчетом.
Вариант 43
1.Для насыщения 200мл воды требуется 0.71 г BaCrO4
. Рассчитать произведение растворимости BaCrO4.
2.Смешали равные объемы 0.01М растворов KCI и AgNO3 .
Образуется ли осадок?
3. Рассчитать концентрации ионов бария и сульфат ионов в растворе после сливания 20 мл раствора нитрата бария с Т=0.02613г/мл с 9.99мл 0.1М раствора серной кислоты.
4. Как повлияет на растворимость AgВr присутствие 0.002М раствора KBr?Подтвердите расчетом.
Вариант 44
1.Рассчитать массу соли CdCO3
в 50 мл его насыщенного раствора.
2.Какой катион будет осаждаться первым при постепенном добавлении раствора сульфата аммония к раствору . содержащему 0.01моль/л бария и свинца?
3.Вычислить рН насыщенного раствора Ca(OH)2
.
4.Вычислить растворимость сульфата бария в 0.01М растворе KCI и 0.01М Na2
SO4.
Вариант 45
1.Рассчитать массу соли CиCO3
в 100 мл его насыщенного раствора.
2.На раствор, содержащий CI-
и I-
действуют 0.02М раствором нитрата серебра. Какой осадок образуется в первую очередь, если концентрации этих анионов были равны 0.01моль/л.
3.Рассчитать скачок на кривой титрования 20мл 0.1н раствора КI 0.2н раствором нитрата серебра. Погрешность определения 0.2%.
4.Вычислить произведение растворимости BaSO4
, если массовая концентрация насыщенного раствора соли составляет 2.8×10-3
г/л.
Вариант 46
1.Вычислить произведение растворимости CaF2
, если массовая концентрация насыщенного раствора соли составляет 17мг/л.
2.Может ли образоваться осадок PbCrO4
в растворе, содержащем в200мл 0.002моль нитрата свинца и 0.001 моль хромата калия ?
3.В каком объеме воды растворится 15 мг PbI2
?
4..Рассчитать растворимость CaCO3
в 0.001М К 2
CO3
и сравнить ее с растворимостью в чистой воде.
АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
Расчеты в гетерогенных системах
Методические указания и варианты контрольных заданий к самостоятельной работе студентов II курса ХТФ направления 240100 –«Химическая технология и биотехнология»
Составитель Надежда Михайловна Дубова
| Подписано к печати 02.04.2007. Формат 60х84/16. Бумага «Классика». Печать RISO. Усл.печ.л. 1,63. Уч.-изд.л. 1,47. Заказ . Тираж 150 экз. |
||
|
|
Томский политехнический университет Система менеджмента качества Томского политехнического университета сертифицирована NATIONAL QUALITY ASSURANCE по стандарту ISO 9001:2000 |
|
| . 634050, г. Томск, пр. Ленина, 30. |
||
*
заряды ионов опущены для простоты