Контрольная работа по «Аналитической химии»

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ

 ТЕХНОЛОГИЙ И  УПРАВЛЕНИЯ

 

 

 

 

 

 

Контрольная работа № 1

по дисциплине «Аналитическая химия»

Вариант №8

 

 

                                                                                      Выполнила студентка 2 курса                                           группы                                                             зачетная книжка №                                                                                    Марченко Е.А         __________

                                                                                                         (подпись)  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Калининград, 2013

Задание №8.

Вычислить рН растворов 0,63 г гидроксида калия растворили в 500 см³ воды.

Решение:

m(KOH) = 0,63 г                M(KOH)=52г/моль, => кол-во вещества (KOH) будет:

V (H₂O)= 500 см³               ν(KOH)  0,012 моль.

pH = ?                                         BCИ:500 cм³=0,5 л., =>

                                                    С(KOH)_2,4*10^-2моль/л.

                                                  pOH = -lgC = -lg 2,4*10^-2 = 1,6 => pH = 14-pOH = 14-1,6 = 12,4

Ответ: pH = 12,4.

 

Задание №33.

Вычислить рН буферных растворов, полученных при сливании растворов 70 см³ 0,01 М NH₄Cl  и 30 см³ 0,05 М NH₄OH.

Решение:

V (NH₄Cl) = 70cм³=0,07л          V_общ = 0,07л+0,03л = 0,1л                     

V (NH₄ОН) = 30cм³=0,03л         С (NH₄Cl) = 7*10^-3М

С (NH₄Cl) = 0,01М                      С (NH₄ОН) = 15*10^-3М

С (NH₄ОН) = 0,05М                    рН=14 - рК_NH4ОН + lg

pH = ?                                           рК_NH4ОН – lg 1,76*10^-5 = 4,75

pH = 14 - 4,75 + lg15*10^-3/7*10^-3 = 14 - 4,75 + 0,33=9,58

Ответ: рН = 9,58.

 

Задание №53.

Вычислить К_гидр., степень гидролиза и рН в растворах солей:

№	Соль	Концентрация, моль/дм3   или %	Кдисс.	рКдисс
53.	Zn(NO3)2	0,15M	1,2∙ 10-17	16,92

 

Решение:

Zn(NO₃)₂ + Н₂О  Zn(ОН)NO₃ + HNO₃  (1),

Zn(ОН)NO₃ + Н₂О Zn(ОН)₂ + HNO₃  (2).

В ионной форме:

Zn²⁺ + Н₂О  Zn(ОН)⁺ + Н⁺

Zn(ОН)⁺ + Н₂О  Zn(ОН)₂ + Н⁺ 

;    К_Zn(ОН)2 = 4*10^-5, рК_Zn(ОН)2 = 4,4 =>

К_гидр = 10^-14 4*10^-5 = 0,25*10^-9 = 2,5*10^-10.

= ₌ = 4.56*10³.

pH = 7 - pK_осн - lg С_соли => pH = 7 - 4,4 - lg 0,15 = 7 - 4,4 + 0,824 = 5,2.

Ответ: К_гидр = 2,5*10^-10, h = 4.56*10³, pH = 5,2.

 

Задание №68.

Вычислить растворимость (S) в моль/дм³ и г/дм³, если известно произведение растворимости соли:

соль	ПР
Ag2SO4	1,5´10-14

 

Решение:

Ag₂SO₄ 2Ag⁺ + SO₄^2-

ПР = [Ag⁺]²*[ SO₄^2-].

Пусть ⁼ [ SO₄^2-] = Х => ПР = (2*Х)² * Х = 1,5*10^-14 => 4Х³ = 1,5*10^-14, тогда

Х = ^{= 1,55*}10^-5 Таким образом, [Ag₂SO₄] = 1,55*10^-5 моль/л.

М(Ag₂SO₄) = 311,776 г/моль => S = М*[Ag₂SO₄]= 1,55*10^-5моль/л * 311,776 г/моль = 483,25*10^-5 г/л.

1 л = 1 дм³ => S = 4,83*10^-3 г/дм³ = 1,55*10^-5 моль/дм³.                                                   

Ответ: S = 4,83*10^-3 г/дм³, S = 1,55*10^-5 моль/дм³.

 

 

Задание №78.

Зная произведение растворимости, вычислить рН начала и конца осаждения гидроксидов и их растворимость в г/дм³:

гидроксид	ПР
Sn(OH)2	6,3´10-27

 

Решение:

ПР=6,3´10^-27

Sn(OH)₂↔ Sn²⁺ +2 OH ^–

ПР= [Sn²⁺]* [ OH ^–]²

[ OH ^–] = 2*[Sn²⁺]

ПР= [Sn²⁺]* (2*[Sn²⁺])²

ПР=4*[Sn²⁺]³

[Sn²⁺]= =1,16*10 ^-9моль/л

S(Sn(OH)₂)= 1,16*10 ^-9моль/л,  M(Sn(OH)₂)=152.688г/моль

S(Sn(OH)₂)= 1,16*10 ^-9моль/л*152.688г/моль=177,11*10 ^-9 г/л=177,11*10 ^-9 г/дм³

[ OH ^–] =2,33*10 ^-9 моль/л

pOH= -lgOH=8.63 pH=14- pOH=5.37

pOH= -lgOH=10,1 pH=14- pOH=3,9

Ответ: рОН₁=5,37; рОН₂=3,9; S = 177,11*10 ^-9 г/дм³.

Задание №78.

По величине ПР вычислить растворимость малорастворимого электролита с учетом коэффициентов активности ионов. (Концентрация дана в моль/ дм³  или в массовых долях):

Малорастворимое вещество	ПР	Сильный электролит	концентрация
Pb3(PO3)2	7,8´10-43	Na3PO4	0,2M

 

Решение:

Pb₃(PO₃)₂              3Pb²⁺ + 2PO₃^3-

Запишем ПР Pb₃(PO₃)₂ с учетом коэффициентов активности:

ПР _Pb3(PO3)2 =  a _Pb²⁺ *a _PO3^3-=С _Pb²⁺ *ν _Pb²⁺ *C _PO3^3-  * ν _PO3^3-

Если  обозначить концентрацию Pb₃(PO₃)₂ через x моль/л, тогда:

[Pb²⁺]=3x;

[PO₃^3-]=2x

то  можно записать:

ПР _Pb3(PO3)2 =  3х *ν Pb²⁺ *2х  * ν PO₃^3-=6х² * ν Pb^2+ * ν PO₃^3-

Для нахождения коэффициентов активности рассчитаем ионную силу 0,2 моль/л раствора Na₃PO₄.

Na₃PO₄          3Na⁺ + PO₄^3-

С(PO₄^3-) = C(Na₃PO₄)

С(Na⁺) = 3C(Na₃PO₄)

Таким образом,

I =1/2* (0,2 * 3² + 3*0,2 * 1²) = 1,2 моль/л.

Коэффициент активности рассчитаем по формуле:

lg ν =

lg ν _Pb²⁺ = -1,045

ν _Pb²⁺ = 8,99*10^-2

lg ν _PO3^3- = - 2,35

ν _PO3^3-= 0,445*10^-2

x =   _⁼¹,8*10^-20 моль/л

M(Pb₃(PO₄)₂)= 779,512 г/моль

S(Pb₃(PO₄)₂)= 1,8* 10^–20 моль/л.* M(Pb₃ (PO₄)₂)= 779,512 г/моль*1,8 * 10^–20 моль/л.=

=1,4*10^-17г/л

Ответ: S(Pb₃(PO₄)₂)= 1,4*10^-17г/л .

Задание №88

 По величине ПР вычислить растворимость малорастворимого электролита с учетом коэффициентов активности ионов. (Концентрация дана в моль/ дм³  или в массовых долях):

Малорастворимое вещество	ПР	Сильный электролит	концентрация
BaSO4	1,1´10-10	Na2SO4	0,02M

 

Решение:

BaSO₄                Ba²⁺+ SO₄^2-

Запишем ПРBaSO₄ с учетом коэффициентов активности:

ПРBaSO₄ =  a_Ba²⁺ *a _SO4 ^2-  =С _Ba²⁺*ν _Ba ²⁺ *C _SO4 ^2-  * ν _SO4 ^2- 

Если обозначить концентрацию сульфата бария через  x моль/л, тогда [Ba²⁺]=x ;

[SO₄^2-]=x+0,02 т.к.  0,02>>x                 [SO₄^2-]=0,02 моль/л,

то можно  записать:

ПР_BaSO4 =  a _Ba²⁺ *a _SO4 ^2-  =0,02х*ν _Ba²⁺* ν _SO4 ^2- 

Для нахождения коэффициентов активности рассчитаем ионную

силу 0,02 моль/л раствора Na₂SO4.

 Na₂SO4           2Na⁺ + SO₄^2-

С(SO₄^2-) = C(Na₂SO4)

С(Na⁺) = 2C(Na₂SO4) 

Таким образом,

I =1/2* ( 0,02* 2² + 0,04 ∙*1²) = 0,06 моль/л.

Коэффициент активности рассчитаем по формуле:

lg ν =;

ν _SO4 ^2-  = ν _Ba ²⁺=0,404;

x = _⁼ =3,37 ∙ 10^–8 моль/л.

M(BaSO₄)=233,4 г/моль

S(BaSO₄)= 3,37 ∙ 10^–8 моль/л.*M(BaSO₄)= 3,37 ∙ 10^–8 моль/л.*233,4 г/моль=7,9*10^-6г/л

Ответ: S(BaSO4)= 7,9*10^-6г/л.

 

Задание №108

Найти концентрацию комплексных анионов Cu(S₂O₃)₃^5- при общей концентрации ионов меди (1) 1×10^-3 М, если равновесная концентрация S₂O₃^2- равна 1×10^-2 М, а ионная сила 0,1.

Решение:

[S₂O₃^2-]=10^-2         

I=0,1

C(Cu⁺)=10^-3M

[Cu(S₂O₃)₃^5-]=?

β₁=18,6*10⁹- табличные данные

β₂=15,9*10¹¹- табличные данные

β₃=69,4*10¹²- табличные данные

Ф=1+ β₁*[S₂O₃^2-]₊ β₂*[S₂O₃^2-]²₊ β₃[S₂O₃^2-]³=41,44*10⁷

[Cu⁺]= C(Cu⁺)/Ф=10^-3/41,44*10⁷=2,1*10^-10М

[Cu(S₂O₃)₃^5-]= β₃[S₂O₃^2-]³*[Cu⁺]=69,4*10ˉ¹²*(10^-2)³*2,1*10^-10=1,46*10^-4моль/л

М(Cu(S₂O₃)₃^5-)=399,875г/моль

[Cu(S₂O₃)₃^5-]=1,46*10^-4моль/л*399,875г/моль=0,058г/л = 5,8*10^-2г г/л

Ответ: [Cu(S₂O₃)₃^5-] = 5,8*10^-2г/л.

 

Задание №123.

Рассчитайте стандартный потенциал  полуреакции (1) исходя из величины Е⁰ полуреакции (2):

Реакция 1	Реакция 2	Е0, В
Fe(CN)63– +   ē ↔ Fe(CN)64–	Fe3+ +    ē ↔ Fe2+	0,77

 

Решение:

Fe(CN)₆^3– +   ē  ↔ Fe(CN)₆^4–   Е⁰ Fe(CN)₆^3– /Fe(CN)₆^4–   =?

 

Fe³⁺ +    ē ↔ Fe²⁺    Е⁰ _{Fe3+/ Fe2+}    =0,77В

   ,где         β Fe(CN)₆^3–= 10³¹,  β Fe(CN)₆^4–= 10²⁴

 

    [Fe³⁺]=[Fe²⁺]        

Е⁰ _{Fe3+/ Fe2+}   

Е⁰ Fe(CN)₆^3– /Fe(CN)₆^4–   = 0,77- 0,406 = 0,364 В

Ответ: 0,364В.

 

Задание №138.

Вычислить константы  равновесия для реакций, протекающих  между следующими реагентами: Cl₂ + HBr →

Решение:

Cl₂ + 2HBr →2HCl + Br₂

_{в ионной форме}

Cl⁰₂ +   2ē↔ 2Cl^-    Е⁰₁=+1,359 В

Br⁰₂ +   2ē↔ 2Br ^-  Е⁰₂=+1,066 В

 К_Р=1,6*10²⁰

Ответ: К_Р=1,6*10²⁰.

Задание №153.

Минимальный объем раствора, необходимый для  открытия NH₄⁺ реактивом Несслера, равен 5 см³. Вычислить открываемый минимум (m), если предельное разбавление ионов NH₄⁺ в растворе равно 20 000 000 см³/г.

Решение:

V_min(NH₄⁺) = 5см³.

V_пред(NH₄⁺) = 20*10⁶см³/г.

m = C_min * V_min *10⁶,

C_min = ₌>  = = 0,25 (г.)

Ответ: m = 0,25 г.

 

 

Список использованной литературы

1. Васильев В.П. Сборник вопросов и задач по аналитической химии. М.: Высшая школа, 1976.

2. Дорохова Е.Н. Задачи и вопросы по аналитической химии. М.: МГУ, 1984.

3. Логинов Н.Я., Воскресенский А.Г.  Аналитическая химия. М.: Просвещение, 1976.

4. Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. М.: Химия, 1989.

5. Попова Т.И., Королева Ю.В. Сборник задач по аналитической химии. Часть 1. Калининград: Изд-во КГУ, 2003.

6. Ярославцев А.А. Сборник задач и упражнений по аналитической химии. М.: Высшая школа, 1979.