Материал: Гиндуллина Хром-метода анлза
ПРИЛОЖЕНИЕ 4
Расчеты при определении результатов титриметрического анализа
Химические элементы и их соединения реагируют между собой в строго определенных массовых количествах, соответствующих их химическим эквивалентам. Для двух стехиометрически реагирующих веществ справедливо соотношение:
(С |
V ) |
|
= (C |
V ) |
|
или |
( |
m |
)А Ч1000 = (СН ЧV )B |
(6) |
A |
B |
|
||||||||
|
Н Ч |
|
H Ч |
|
Mэ |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Соотношение (6) представляет собой следствие закона эквивалентов и является основным расчетным уравнением титриметрического анализа.
Метод отдельных навесок. При титриметрическом определении этим методом навеску вещества растворяют в небольшом произвольном объеме растворителя и проводят титрование всего раствора. Зная объем, V(В), и нормальную концентрацию рабочего раствора, СН(В), израсходованного на реакцию взаимодействия с определяемым веществом, можно определить содержание определяемого компонента m(A) по формуле:
m(A) = |
(CH ЧV )BэЧMА( ) |
,(г) |
(7) |
|
1000 |
||||
|
|
|
Метод пипетирования. Обычно в титриметрическом анализе навеску анализируемого вещества растворяют в мерной колбе определенного объема (Vобщ.) и для титрования берут не весь раствор, а только часть его (Va), аликвоту. Поэтому формула для расчета массы определяемого вещества имеет вид:
m(A) = (CH ЧV )BэЧM (A) ЧVобщ , (г) 1000 Va
(8)
Для нахождения процентного содержания следует учесть массу навески m:
ω = mmA Ч100%
(9)
Пример. Навеску 0,1936 г железной руды перевели в раствор, восстановили железо до Fe(II) идовели объем раствора до 100 мл. Вычислить массовую долю Fe(II) в руде, если на титрование 10 мл полу-
76
ченного раствора в кислой среде израсходовано 8,75 мл 0,02н раствора
K2Cr2O7.
Решение. При титровании железа (П) раствором K2Cr2O7 в кислой среде протекает окислительно-восстановительная реакция, которая в ионном виде выглядит следующим образом:
6Fe2+ + Cr2O72– + 14H+ Ђ 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7H2O С учетом полуреакции
Fe2+ – 1e ® Fe3+
находим фактор эквивалентности f(Fe2+ ) = 1 и вычисляем молярную массу эквивалента железа:
Мэ(Fe2+ ) =f ∙М(Fe2+ ) = 55,85 × 1 = 55,85 г/мольэкв
Затем рассчитываем массу железа (П) в растворе и процентное со-
держание железа в руде: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
(CH ЧV )K Cr Oэ ЧM (Fe2+ ) |
|
V |
|
0,02 |
8,75 |
55,85 |
100 |
|
|||||
m(Fe2+ ) = |
|
|
2 2 7 |
|
|
Ч |
общ |
= |
|
Ч |
Ч |
Ч |
|
= 0,0978г |
|
|
|
1000 |
|
V |
|
1000 |
10 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
ω = |
m |
2+ |
Ч100% = |
0,0978 |
Ч100 = 50,52% |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
Fe |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
m |
0,1936 |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Способы титрования
В титриметрическом анализе различают прямое, обратное и косвенное титрование.
Прямое титрование. Прямое титрование основано на том, что к определенному объему определяемого компонента по каплям приливают из бюретки стандартный раствор реагента (титранта). Окончание реакции узнают по изменению окраски индикатора или другим способом. Зная концентрацию раствора титранта и его количество, израсходованное на реакцию с определяемым веществом, можно легко вычислить содержание вещества (формулы 7,8).
Обратное титрование. Этот прием состоит в том, что к определенному объему раствора определяемого компонента приливают точно измеренный объем стандартного раствора D, взятый в избытке. Избыток не вошедшего в реакцию стандартного раствора D оттитровывают стандартным раствором B (титрантом).
|
[(CH ЧV )D − (CH ЧV )BЭ]ЧM (A) VK |
|
||
m(A) = |
|
Ч |
|
(8) |
1000 |
V |
|||
|
|
|
a |
|
77
Пример 2. При определении содержания CaO в образце мела навеску в 0,1500 г обработали 50,00 мл 0,0999 М HCI, остаток кислоты оттитровали 10,00 мл NaOH (K=1,01). Вычислить массовую долю CaO в образце мела.
Решение:
CaO + изб. 2HCI = CaCI2 +H2O +ост. HCI ост. HCI + NaOH = NaCl + H2O
Из условия задачи видно, что определение CaO проводилось методом обратного титрования. Поэтому для расчета массы CaO в образце мела выбираем формулу (6.3.3):
m(CaO) = [(сн ЧV )HCl − (сн ЧV )NaOH ]ЧM (CaO) Ч f (CaO) ; 1000
m(CaO) = (50Ч0,0999 − 0,1Ч1,01Ч10) Ч28 0,0980 г; 1000
ω(CaO) = 0,09800,1500 Ч100 65,33 %.
Косвенное титрование. В некоторых случаях прибегают к особому приему титрования, называемому косвенным, или титрованием заместителя. Сущность его заключается в том, что к определенному объему анализируемого раствора прибавляют какой-либо вспомогательный реагент, реагирующий с определяемым компонентом с выделением эквивалентного количества нового вещества (заместителя), которое оттитровывают раствором титранта.
Например, K2Cr2O7 определяют путем добавления к его раствору KI и H2SO4 . Выделившийся в результате реакции I2 (заместитель)титруют раствором титранта Na2S2O3. При этом протекают следующие реакции:
K2Cr2O7 + 6KI + 7H2SO4 = 3I2 + Cr2 (SO4 )3 + 4K2 SO4 + 7H2O
I2 + 2Na2S2O3 = 2NaI + Na2S4O 6
Зная количество титранта Na2S2O3 , израсходованное на реакцию с I2, количество которого эквивалентно количеству K2Cr2O7, нетрудно вычислить содержание дихромата калия в анализируемом растворе:
m(K2Cr2O 7 ) = |
CН (Na2S2O3 )ЧV (Na2S2O3 ) ЧM |
Э (K2Cr2O7 ) |
|
1000 |
|
. |
|
|
78
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
2010............................................................................................................................................................ |
2 |
................................................................................................................................................................... |
3 |
УДК 543.544(076.8).................................................................................................................................. |
3 |
ГЛАВА 1. ХРОМАТОГРАФИЯ..................................................................................................................... |
4 |
Введение........................................................................................................................................................ |
4 |
1. Сущность хроматографии........................................................................................................................ |
5 |
2. Классификация хроматографических методов...................................................................................... |
6 |
Вопросы для самоконтроля................................................................................................................. |
9 |
3. Ионообменная хроматография.............................................................................................................. |
10 |
3.1. Обменная емкость ионитов............................................................................................................ |
11 |
3.2. Классификация ионитов................................................................................................................. |
12 |
3.3. Практическое применение ионообменной хроматографии........................................................ |
13 |
Вопросы для самоконтроля............................................................................................................... |
13 |
4. Плоскостная хроматография................................................................................................................. |
14 |
4.1. Тонкослойная хроматография........................................................................................................ |
14 |
4.2. Бумажная хроматография............................................................................................................... |
17 |
Вопросы для самоконтроля............................................................................................................... |
19 |
5. Газовая хроматография.......................................................................................................................... |
19 |
5.1. Газотвердофазная хроматорафия................................................................................................... |
20 |
5.2. Газожидкостная хроматография.................................................................................................... |
21 |
5.3. Аппаратурное оформление газовой хроматографии................................................................... |
22 |
5.3.1.Основные узлы газового хроматографа.................................................................................. |
23 |
5.3.2. Детекторы.................................................................................................................................. |
25 |
Вопросы для самоконтроля............................................................................................................... |
26 |
5.4. Характеристики удерживания........................................................................................................ |
27 |
5. 5. Теоретические представления в газовой ..................................................................................... |
29 |
хроматографии........................................................................................................................................ |
29 |
5.5.1. Теория эквивалентных теоретических тарелок................................................................... |
29 |
5.5.2. Кинетическая теория................................................................................................................ |
30 |
5.5.3. Оценка эффективности, селективности и разделительной.................................................. |
32 |
способности хроматографических колонок..................................................................................... |
32 |
Вопросы для самоконтроля............................................................................................................... |
33 |
5.6. Качественный анализ...................................................................................................................... |
33 |
5.7. Количественный анализ.................................................................................................................. |
35 |
5.8. Практическое применение газовой хроматографии.................................................................... |
37 |
Вопросы для самоконтроля............................................................................................................... |
38 |
6. Жидкостная колоночная хроматография............................................................................................. |
39 |
6.1. Адсорбционная хроматография..................................................................................................... |
39 |
6.2. Распределительная хроматография............................................................................................... |
41 |
6.3. Эксклюзионная хроматография..................................................................................................... |
42 |
6.4. Особенности жидкостных хроматографов................................................................................... |
43 |
Вопросы для самоконтроля............................................................................................................... |
44 |
ГЛАВА 2. ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ..................................................................................................... |
46 |
Газожидкостная хроматография............................................................................................................... |
46 |
Работа 1. Определение качественного состава смеси на основе................................................... |
46 |
характеристик удерживания.............................................................................................................. |
46 |
Характеристики удерживания................................................................................................................... |
46 |
Работа 2. Определение количественного состава........................................................................... |
49 |
многокомпонентной смеси................................................................................................................ |
49 |
Работа 3. Определение критериев разделения................................................................................. |
51 |
ИОНООБМЕННАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ............................................................................................... |
53 |
Работа 1. Определение содержания в растворе нейтральных солей ............................................ |
53 |
79
Работа 2. Определение динамической обменной емкости катионита........................................... |
54 |
Работа 3. Определение ионов никеля и цинка в смеси................................................................... |
56 |
с использованием разделения их на анионите................................................................................. |
56 |
ТОНКОСЛОЙНАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ................................................................................................ |
57 |
Работа 1. Разделение и обнаружение галогенидов.......................................................................... |
57 |
БУМАЖНАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ.......................................................................................................... |
60 |
Работа 1. Разделение железа (III) и меди (II)................................................................................... |
60 |
Работа 2. Разделение смеси аминокислот ....................................................................................... |
62 |
ЛИТЕРАТУРА............................................................................................................................................ |
66 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 1.......................................................................................................................................... |
67 |
РЕШЕНИЕ ТИПОВЫХ ЗАДАЧ............................................................................................................... |
67 |
Газовая хроматография...................................................................................................................... |
67 |
Ионообменная хроматография.......................................................................................................... |
68 |
Плоскостная хроматография............................................................................................................. |
70 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 2.......................................................................................................................................... |
71 |
Способы выражения концентрации.......................................................................................................... |
71 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 3.......................................................................................................................................... |
75 |
Расчеты при приготовлении растворов.................................................................................................... |
75 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 4.......................................................................................................................................... |
77 |
Расчеты при определении результатов титриметрического анализа.................................................... |
77 |
ОГЛАВЛЕНИЕ.............................................................................................................................................. |
80 |
80