Решение. На теоретические вопросы ответы подготовить по учебным пособиям и лекциям

Решение

Методика выполнения

На теоретические вопросы ответы подготовить по учебным пособиям и лекциям.

задача. Насыщенный раствор сульфата кальция смешали с вдвое большим объемом раствора оксалата натрия с концентрацией 0,1 моль/л. Образуется ли осадок?

Запишем уравнение реакции, при протекании кото­рой образуется осадок оксалата кальция:

CaSO₄ + С₂О₄^2- ↔СаС₂О₄ + SO₄^2-.

Осадок образуется, если выполняется термодинамическое условие:

П_с > K_s или c(Ca²⁺)c(C₂O₄^2-) > K_s (CaC₂O₄).

Концентрация оксалат-ионов известна по условию задачи. Свободные ионы кальция, которые при взаимодействии с оксалат-ионами могут образовывать осадок, дает насыщенный раствор сульфата кальция. Следовательно, концентрацию свободных ионов кальция находим из произведения растворимости(ПР) или константы растворимости K_s

С (Са²⁺) = √K_s (CaSO₄).

Следует учесть объемные соотношения смешиваемых растворов, так как при смешении растворов концентрация ионов меняется. При смешении исходных растворов концентрация ионов кальция уменьшается в три раза, а концентрация оксалат-ионов – в 1,5 раза. Тогда выражение для П_с принимает вид:

√K_s (CaSO₄)/3 ∙ c(C₂O₄^2-)/1,5.

Вычислим П_с, подставляя значение K_s(CaSO4) (ПР)= 2,5∙10^-5 и концен-трацию оксалат-ионов, численно равную концентрации оксалата натрия:

√(2,5×10^-5)/3∙0,1/1,5 = 1,1∙10^-4.

Сравним полученное значение П_с с табличным значением

K_s (CaC₂O₄) = 2,3∙10^-9; 1,1∙10^-4 > 2,3∙10^-9

т. е. соблюдается условие П_с > K_s, а это означает, что осадок должен образоваться.

Ответ: осадок образуется.

задача. Гидроксид натрия некоторое время хранился в открытой склянке. Для проведения анализа на степень чистоты препарата образец массой 0,115 г растворили в дистиллированной воде и оттитровали раствором серной кислоты c(H₂SO₄) = 0,087 моль/л. На титрование в присутствии фенолфталеина было затрачено 14,80 мл, а в присутствии метилового оранжевого – 15,40 мл титранта. Найдите массовые доли основного вещества и примесей в образце.

В результате неправильного хранения гидроксида натрия в образце можно ожидать примеси карбоната натрия и воды. В основе анализа лежат следующие реакции:

2NaOH + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + 2Н₂О;

Na₂CO₃ + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + CO₂↑ + H₂O.

Из приведенных уравнений следует, что фактор эквивалентности для серной кислоты в этих реакциях равен ¹/₂. Следовательно, моляр­ная концентрация эквивалента титранта будет равна

с(1/2 H₂SO₄) = 2c(H₂SO₄) = 2 ∙ 0,087 – 0,174 моль/л.

Титрование с применением фенолфталеина заканчивают, когда в растворе устанавливается рН в диапазоне от 8,3 до 10,5. К этому моменту оттитровывается все коли­чество гидроксида натрия и половина количества карбоната натрия, который превращается в гидрокарбонат:

CO₃^2- + H⁺ = HCO₃^-.

При последующем титровании смеси кислотой в присутствии метилового оранжевого определяется вторая половина количества карбоната натрия:

НСО₃^- + Н⁺ = Н₂О + СО₂↑.

Таким образом, объем титранта, соответствующий количеству карбоната натрия V', равен удвоенной разнице между результатами титрования с метиловым оранжевым и фенолфталеином:

V' = 2(V_мо- V_фф) = 2(15,40 - 14,80) = 1,2 мл,

где V_мо – объем кислоты, пошедшей на титрование в присутствии ме­тилового оранжевого;

V_фф – то же, в присутствии фенолфталеина.

Массу карбоната натрия рассчитывают по формуле:

m(Na₂CO₃)=V'(H₂SO₄)c(¹/₂H₂SO₄)M(¹/₂Na₂CO₃)=

=1,2∙10^-3л∙0,174 моль/л∙53 г/моль = 0,011 г.

Объем титранта, эквивалентный содержанию гидроксида натрия, V" = V_мо– V' = 15,40 - 1,2 = 14,20 мл.

Массу гидроксида натрия рассчитывают по формуле:

m(NaOH) = V"(H₂SO₄)c(¹/₂ H₂SO₄)∙M(NaOH) =

= 14,20 ∙ 10^-3л ∙ 0,174 моль/л ∙ 40 г/моль = 0,099 г.

Массовые доли веществ будут соответственно равны:

ω(NaOH)=m(NaOH)/m_{образца}∙100% = 0,099 г /0,115 г ∙ 100% = 85,9%;

ω(Na₂CO₃)=m(Na₂CO₃)/m_{образца}∙100%=0,011 г/0,115 г =9,6%.

На долю воды и нетитруемых примесей осталось

100%–85,9–9,6%=4,5%.

Ответ: ω(NaOH) = 85,9%; ω (Na₂Co₃) = 9,6%; ω (H₂O) = 4,5%.

Дата добавления: 2014-11-29