Дополнительные задачи I типа для самостоятельного решения

1. Определить, какой объем хлористоводородной кислоты с массовой долей 25% необходимо взять для приготовления 5 л раствора с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/л. ρ (HCl 25%)= 1,123 г/мл. Мм (HCl) = 36,46 г/моль

2. Определить, какой объем хлористоводородной кислоты с массовой долей 20% необходимо взять для приготовления 2 л раствора с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/л. ρ(HCl 20%)= 1,10 г/мл. Мм (HCl) = 36,46 г/моль

3. Определить, какой объем хлористоводородной кислоты с массовой долей 37% необходимо взять для приготовления 2 л раствора с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/л. ρ(HCl 37%)= 1,19 г/мл. Мм (HCl) = 36,46 г/моль

4. Определить, какой объем азотной кислоты с массовой долей 63% необходимо взять для приготовления 5 л раствора с молярной концентрацией эквивалента 0,2 моль/л. ρ(HNO₃ 63%)= 1,41 г/мл. Мм (HNO₃) = 63,02 г/моль

5. Определить, какой объем серной кислоты с массовой долей 96% необходимо взять для приготовления 5 л раствора с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/л. ρ(H₂SO₄ 96%)= 1,84 г/мл. Мм (H₂SO₄) = 98,09 г/моль

6. Определить, какой объем серной кислоты с массовой долей 49% необходимо взять для приготовления 2 л раствора с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/л. ρ(H₂SO₄ 49%)= 1,6 г/мл. Мм (H₂SO₄) = 98,09 г/моль

Задачи II типа

NB! В задачах 2-ого типа речь ВСЕГДА идет о растворах ДВУХ веществ!

Это задачи по стандартизации рабочих растворов (то есть определению их титра, молярной концентрации эквивалента и поправочного коэффициента) по растворам исходных (стандартных) веществ либо по другим рабочим растворам с известным поправочным коэффициентом.

Задачи такого типа решаются строго по определенному алгоритму.

Важно правильно записать «Дано» из условия задачи. Отражают концентрации растворов и их наименования в индексах. Не забывают, что практическую концентрацию обозначают знаком «приблизительно» (~), а в теоретической (точной) – никаких знаков перед цифрой, обозначающей концентрацию, не ставят.

Решение задачи начинают с анализа данных. Провести анализ данных в таких задачах чисто логическим путем сложно, так как необходимо еще и хорошее знание теоретического материала. По условию задачи один из растворов, у которого проводят стандартизацию, (то есть определяют титр, поправочный коэффициент и молярную концентрацию эквивалента) является рабочим раствором. Одновременно его рассматривают и как исследуемый раствор, так как его фактическая концентрация не известна. Раствор, по которому проводят стандартизацию, является либо раствором исходного (стандартного) вещества (логически определить это нельзя – необходимо знание теоретического материала по теме), либо – другим рабочим раствором с известным поправочным коэффициентом. Исходя из того, каким раствором заполняют бюретку и проводят титрование – определяют метод анализа, а исходя из методики проведения анализа – способ титрования.

Задачи II типа всегда решаются через закон эквивалентов:

С_{1/Z (1)} • V₍₁₎ = С_{1/Z (2)} • V₍₂₎ (С ₍₁₎ • V₍₁₎ = С ₍₂₎ • V₍₂₎)

При этом 1 – обозначают первый раствор, а 2 – второй раствор.

Обычно стандартизацию 0,1 моль/л растворов проводят по 0,1 моль/л растворам; 0,05 моль/л растворов по 0,05 моль/л растворам; 0,02 моль/л растворов по 0,02 моль/л растворам и так далее. А так как вещества реагируют в эквивалентных количествах, то, сравнив объемы прореагировавших растворов, можно будет предположить, как будут отличаться их концентрации. Наблюдается обратно пропорциональная зависимость:

С_{1/Z (1)} V ₍₂₎ С ₍₁₎ V ₍₂₎

--------- = ------ ; ( --------- = ------ )

С_{1/Z (2)} V ₍₁₎ С ₍₂₎ V ₍₁₎

Следовательно: если V₍₁₎ = V₍₂₎, то и С_{1/Z (1)} = С_{1/Z (2)} (С₍₁₎ = С ₍₂₎)

если V₍₁₎  V₍₂₎, то С_{1/Z (1)}  С_{1/Z (2)} (С₍₁₎  С₍₂₎)

если V₍₁₎  V₍₂₎, то С_{1/Z (1)} С_{1/Z (2)} (С₍₁₎ С₍₂₎), но не намного.

Таким образом, получив в конце задачи результат, его сравнивают с предполагаемым и делают вывод о правильности проведенного решения.

Далее записывают уравнение(я) реакции(ий), лежащей(щих) в основе анализа. Это необходимо для того, чтобы правильно рассчитать молярную массу эквивалента определяемого вещества. Во избежание ошибок на первое место в уравнении записывают вещество, у которого определяют показатели концентрации, а на второе – вещество с известным поправочным коэффициентом.

Далее записывают закон эквивалентов применительно к данной ситуации.

С_{1/Z (1)} • V_(1) = С_{1/Z (2)} •V_(2) (С _(1) • V_(1) = С _(2) • V_(2) )

И выражают из него искомую молярную концентрацию (эквивалента).

С_{1/Z (2)} • V _(2) С _(2) • V _(2)

С_{1/Z (1)} = --------------- (С _(1) = ---------------- )

V _(1) V _(1)

(Обратить внимание на то, что в числителе дроби находятся показатели одного и того же раствора -(2), а объем другого раствора (1) находится в знаменателе!)

Нам не известна практическая молярная концентрация эквивалента раствора (2), но известен его поправочный коэффициент. Исходя из этого, молярную концентрацию эквивалента рассчитывают отдельным действием.

С_{1/Z }

К_п = ---------

С_{1/Z т.}

Следовательно:

С_{1/Z } = С_{1/Z т.} • К_п

Подставляют значения в формулу и проводят расчет.

А затем считают титр и поправочный коэффициент.

С_1/Z • M_1/Z С • M_м

титр рабочего раствора T = ---------------- ( Т = ---------------- )

1000 1000

Так как титр считает практический, то и молярную концентрацию эквивалента берем практическую. Так как считаем титр 1-ого раствора, то и молярную концентрацию эквивалента берем от этого же раствора (1-ого), то есть

С_{1/Z 1} • M_{1/Z 1} С_1 • M_{м 1}

T_1 = ---------------- ( Т₁ = ---------------- )

1000 1000

Поправочный коэффициент рассчитываем по формуле:

С_{1/Z  1}

К_{п 1} = ---------

С_{1/Z т.}

Так как считаем коэффициент 1-ого раствора, то и молярную концентрацию эквивалента берем от этого же раствора (1-ого).

Проверяем, сопоставимы ли полученные значения с реальными. Не забываем обосновать все рассчитанные показатели. Записываем ответ.