Как решать задачи по химии:

Технический анализ.

1.ОВР, их значение для аналитической практики. Привести примеры.

В ОВР электроны от одних атомов, молекул или ионов переходят к другим. Процесс отдачи электронов – окисление. При окислении степень окисления повышается.

Fe2+-e→Fe2+

S2—2e→S0

H20-2e→2H+

Процесс присоединения электронов – восстановление. При восстановлении степень окисления понижается.

Cr6++3e→Cr3+

S0+2e→S2-

I20+2e→2I-

Атомы или ионы, которые в данной реакции присоединяют эл-ны являются окислителями, а которые отдают –восстановителями.
9.Измерение восст-ля (сульфита натрия) методом обратного титрования в йодометрии. Написать уравнения реакций и расчётные формулы.

Лучшие результаты получаются методом обратного титрования. Анализируемый р-р обрабатывают избыточным кол-вом точно отмеренного р-ра иода. А его избыток оттитровывают р-ром тиосульфата. Начинают титровать без индикатора (крахмал не доб.) титруют до бледно жёлтого окрашивания р-ра. Затем добавляют крахмал и титруют до исчезновения синей окраски. Крахмал добавляют тогда, когда иода в р-ре останется мало (бледно-жёлтый р-р). Крахмал адсорбирует иод и адсорбированный иод медленно реагирует с Na2SO3, что приводит к погрешности анализа – завышенный результат.

Химизм
: I2+Na2S2O3→2NaI+Na2S4O6 ; Na2SO3+I2+H2O→Na2SO4+2HI

Расчёт: m(Na2SO3)=[С(1/zI2)*V(I2)-C(1/z Na2S2O3)*V(Na2S2O3)]* M (1/z Na2SO3)

m(Na2SO3)=V(р-ра)*C(1/z Na2SO3)*M(1/z Na2SO3)-расчёт массы навески.




2.Гравиметрический метод анализа. Требование к осадку. Недостатки метода, последовательность операций в гравиметрии и типы гравиметрических измерений.

ГМА основан на точном измерении массы определяемого компонента пробы, выделенного либо в элементарном виде, либо в виде соединения определённого состава.

Точность взвешивания ± 0,0002 г. В ГМА надо обращать внимание на св-ва и условия образования осадка.

Требования к осадку:

· Осадок должен быть практически нерастворимым, Пр<10-8.

· Полученный после высушивания и прокаливания осадок должен соответствовать точно химической формуле.

· Осадок должен хорошо отделяться фильтрованием.

· Осадок легко и полностью должен переходить в весовую форму.

Недостатки метода: большая трата времени, труда, реактивов. В ГМА нельзя измерить малые количества вещества < 0,0002 г.

Последовательность операций в ГМА:

· Подготовка вещ-ва к анализу (отбор средней пробы или очистка вещ-ва).

· Взятие массы навески.

· Растворение.

· Осаждение труднорастворимых соединений.

· Фильтрование осадка.

· Промывание осадка.

· Высушивание осадка.

· Прокаливание осадка.

· Взвешивание. Расчёт результатов анализа.

Типы гравиметрических измерений.

2 группы анализов:

1. метод отгонки (прямая и косвенная);

2. метод осаждения.

Метод прямой отгонки.

Для компонентов, которые можно выделить в чистом виде и взвесить. Определяют золу в топливе, не растворившийся остаток в рудах, сплавах.

ω%(золы, м.ост.)=m(золы, м.ост.)*100/m(нав.).

Этим же методом можно измерять и газы:

ω%(СО2)=m(СО2)*100/m(нав.).

Для измерения массы влаги и летучих веществ. Берут точную навеску анализируемого вещ-ва, высушивают в сушильном шкафу. Летучие вещ-ва определяют путём прокаливания в муфельной печи, при высокой температуре.

ω%(влаги летучих)=m(в.л.)*100/m(нав.)

ω%(в.л.)=(А-В)*100/m(нав.), где

А – масса исходной пробы, В – масса после высушивания или прокаливания.

Метод осаждения. Измеряемое вещ-во переводят в трудно растворимое соединение, образовавшийся осадок подвергают всем гравиметрическим операциям. Применяют когда измеряемое вещ-во не может быть выделено в чистом виде.

ω%(в-ва)=m(в.ф.)*F*100/m(нав.),

m(в.ф.)-взвешивают для получения окончательного результата анализа;

F-фактор пересчёта – отношение молекулярной массы опред.эл-та к молекулярной массе весовой формы.
3.Сущность титриметрического метода анализа, сравнение его с гравиметрическим. Требования, предъявляемые к титриметрическим реакциям. Классификация титриметрических методов анализа.

ТА основан на точном измерении объёма стандартного раствора или титранта, затраченного на реакцию с измеряемым компонентом пробы.

Ст.р-р помещают в бюретку, добавляют по каплям пробу. Этот процесс называется титрованием. Добавление производится до тех пор, пока ст.р-р не вступит полностью в реакцию с измеряемым компонентом. Момент окончания реакции называется эквивалентной точкой.

Сходство: оба метода основаны на законах эквивалентов, т.е. в-ва вступают в реакцию строго в эквивалентных кол-вах.

Преимущества: скорость выполнения операций, относительная простота, достаточная точность получаемых результатов.

Разница: в ГМА используются только ре-ции осаждения, а в ТМА различные ре-ции (нейтрализации, ОВР, осаждение, комплексообразования).

ГМА более точный ±0,0002г, а ТМА 0,04-0,1%. Длительность во времени, кропотливые операции, а ТМА быстрый. В ГМА берётся избыток осадителя, в ТМА строго в эквивалентных соотношениях.

Требования:

· Должна протекать быстро.

· Должна быть необратимой.

· Для всякой реакции необходим метод установления точки эквивалентности.

· Концентрация титранта должна быть известна с точностью и не должна меняться.

Классификация ТМА:

1. метод (нейтрализации) кислотно-основного титрования, в основе лежит р-я взаимодействия Н++ОН-↔Н2О;

2. метод окислительно-восстановительного титрования (редоксиметрия). Они основаны на ОВР, которые протекают между рабочим раствором и измеряемым вещ – вом.

· Пермангонатометрия KMnO4;

· Йодометрия I2,Na2S2O3*5Н2О – тиосульфат натрия;

· Хроматометрия K2Cr2O7.

3. методы окисления основаны на р-ях образования труднорастворимых соединений:

· аргентометрия AgNO3;

· роданометрия NH4SCN.

4. Метод комплексообразования даёт возможность определить целый ряд катионов и анионов. Тирлонометрический метод анализа.
4.Стандартные растворы. Приготовление стандартных растворов из точной навески (с приготовленным титром) и из приблизительной навески (с установленным титром). Установление молярной концентрации эквивалента растворов по исходным вещ-вам. Приготовление ст.р-ра из фиксала.

СР – растворы с точной концентрацией, применяемые в анализе. Они могут быть двух видов по способу приготовления:

1. из точной навески, с приготовленным титром.

2. из приблизительной навески, с установленным титром.

Р-ры с приготовленным титром из исходного вещества, которое должно отвечать требованиям:

1. должно быть химически чистым, т.е. не содержать примесей.

2. состав в-ва должен строго соответствовать формуле.

3. в-во должно быть устойчивым и в тв. виде, и в р-ре.

4. желательно возможна большая величина молярной массы, что позволяет увеличить точность установления концентрации.

Необходимо рассчитать массу навески: m(нав.)=V(р-ра)*С(1/z Х)*М(1/z Х)

Р-ры с приготовленным титром (массов.конц.) применяются для установки концентрации растворов, приготовленных не из исходных в-в.

Р-ры с установленным титром готовят из в-в не отвечающих требованиям предъявляемым к исходному в-ву.

В начале нужно рассчитать навеску, необходимую для приготовления р-ра. Взвешивают на технических весах. Требуемый объём нужно измерить цилиндром или измерительным стаканом, а затем установить точную молярную концентрацию эквивалента и массовую конц-ю полученного раствора по исходному в-ву.

В объёмном анализе существует правило: объём двух в-в или р-ров нацело реагирующих между собой обратно пропорциональны молярным конц-ям эквивалента этих р-ров V1/V2=С2(1/z)/С1(1/z) или С1V1=С2V2.

Ρ(х)=С(1/z Х)*М(1/zХ)/1000=1г/мл.

Приготовление ст.р-ра из фиксанала, представляющего собой сухое вещество или раствор в количестве, необходимом для приготовления 1 л раствора определённой концентрации (фиксаналы выпускаются промышленностью в форме запаянных стеклянных ампул).
5.Точка эквивалентности и конечная точка титрования. Методы установления точки эквивалентности. Метод отдельных навесок и метод пипетирования.

Момент, когда заканчивают титрование, называют точкой конца титрования.

Способы:

1. Т.Э.определяют с помощью индикаторов в-в, которые изменяют окраску вблизи точки экв-ти. Различают индикаторы внутренние (Ф-Ф, лакмус, метилоранж.) они вносятся в анализируемый р-р; внешние (в р-р не вносят, а наносят на капельную углублённую фарфоровую пластинку или на фильтровальную бумагу).

2. Без индикатора. Например, в методе пермангонатометрии в качестве ст.р-ра применяют КМnО4, он окрашен и от последней его капли весь анализируемый р-р изменяет окраску до бледно розовой.

3. В тех случаях, когда индикатор использовать нельзя используют ФХМА. Кондуктометрическое титрование – по резкому изменению электропроводности р-ра.

Метод пипетирования. Навеску анализируемого в-ва растворяют в мерной колбе, разбавляют водой до метки, перемешивают р-р, пипеткой отбирают аликвотную часть р-ра и титруют. Измерение проводят три раза. Берут средний объём р-ра, пошедший на титрование.

Метод отдельных навесок. Берут отдельные, близкие по величине навески анализируемого в-ва. Растворяют в произвольном объёме воды и целиком титруют получаемые при этом р-ры.

Наиболее воспроизводимые результаты получаются м.о.н. (объём измеряют один раз бюреткой, а в методе пипет. 3 раза: пипетка, колба, бюретка).

m(H2C2O4)= C(1/zKMnO4)*V(KMnO4)*M(1/z H2C2O4)

m1=C1*V1*M, m2=C2*V2*M, m3=C3*V3*M

C1(KMnO4)=m1(H2C2O4)/V1(KMnO4)*M(1/z H2C2O4), C2=m2/V2*M, C3=m3/V3*M

Cср=С1+С2+С3/3.
7.Йодометрический метод анализа. Общая характеристика метода. Ст. р-ры, индикация точки эквивалентности.

Сущность: основан на о-в процессах, связанных с восстановлением иода до иодид ионов, и окисление иодид ионов до свободного иода.

I2+2e↔2I-

E0I2|2I-=0.54В

По сравнению с КМnО4 и К2Cr2О7 иод является боле слабым окислителем, но иодид ион более сильным восстановителем, чем Мn2+ и Сr3+.

I2-элементарный иод проявляет окислительные св-ва в средах близких к нейтральным.

I--проявляет восст-еы св-ва в кислой среде.

Йодометрическим методом можно измерить как окислители, так и восст-ли. Чувствительный метод, индикатором является крахмал. Его добавляют тогда, когда иода в р-ре остаётся мало (бледно жёлтый окрас).

Стандартные растворы. 1.Р-р тиосульфата натрия Na2S2O3. кристаллическое в-во, приготовленное из приблизительной навески ( т.к. не отвечает требованиям к исходным в-вам). 2.Р-р иода. Можно приготовить из точной массы навески.
6.Сущность метода кислотно-основного титрования, применение, разновидности. Стандартные р-ры в методе нейтрализации, их приготовление. Установка точной конц-ии ст. р-ра серной к-ты. Написать химизм процесса и расчётные формулы.

Алкалиметрия – измерение кислот.

Ацидиметрия – измерение оснований.

В качестве ст. р-ров используют НСl, Н2SO4, NaОН, КОН. Т.к. эти к-ты и гидроксиды не отвечают требованиям, предъявляемым к исходным в-вам, то сначала готовят р-ры с примерной конц-ей: массовая конц-ия, молярную конц-ию. Точную конц-ию устанавливают по исходным в-вам. В качестве исходных в-в для установления точной конц-ии используется бура (тетроборат натрия), Na2В4О7*10Н2О, Na2СО3безводный. В качестве исходных в-в для установки точной конц-ии щелочей используют щавелевую к-ту Н2С2О4*10Н2О или янтарную Н2С4Н4О4.

Приготовление ст. р-ра серной к-ты. Для приготовления р-ра к-ты необходимо ареометром измерить массовую конц-ию исходного р-ра к-ты. Кол-во к-ты отмеряем измерительным цилиндром, а объём дист. воды измерительным стаканом.

Установка точной конц-ии ст. р-ра серной к-ты. Приготовление ст. р-ра в-ва Na2В4О7. рассчитать массу навески в-ва Na2В4О7, необходимую для приготовления р-ра с молярной конц-ей эквивалента 0,1 моль/л, V=0,1л.

m (Na2В4О7*10Н2О)=Vр-ра*С(1/z Na2В4О7*10Н2О)*М(1/z Na2В4О7*10Н2О)

М(1/z Na2В4О7*10Н2О)=М(1/z Na2В4О7*10Н2О)/2=381,4/2=190,7 г/моль

m (Na2В4О7*10Н2О)=0,1л*0,1млоь/л*190,7г/моль=1,9070г

рассчитанную навеску взять на аналитических весах перенести в мерную колбу, вместимостью 100см3, разбавить горячей водой, охладить, поставить на объём.

Для установки точной конц-ии ст. р-ра серной к-ты берут аликвот р-ра Na2В4О7*10Н2О, переносят в колбу для титрования, добавляют дист. воды 20-30мл и 2-3 капли индикатора м/о или ф-ф. С м/оттитруют до перехода окраски из жёлтой в оранжевую; с ф-ф от малинового до обесцвечивания р-ра. Титруют три пробы и берут средний результат. Расчёт ведут по формуле:

С(1/zН2SО4)=V(Na2В4О7*10Н2О)*С(Na2В4О7*10Н2О)/V(Н2SО4)

Химизм процесса:

Na2В4О7+7Н2О↔4Н3ВО3+2NaОН

2NaОН+ Н2SО4→Na2SO4+2H2O

Na2В4О7+Н2SО4+5H2O→4Н3ВО3+ Na2SO4.