3.2 Примеры решения задач в методе гравиметрия
ПРИМЕР № 1 Рассчитать массу навески известняка для анализа на содержание влаги, если предполагаемая влажность образца около 10%.
РЕШЕНИЕ: Это определение относится ко 2 типу, поэтому применяем формулу для 2 типа. Из которой находим m (навески) = m (остатка) . 100 / W.
m ( навески) = 0,1 . 100 / 10 = 1,0 г . m (остатка) – масса остатка по условию не дана, поэтому принимаем ее равной 0,1 г для аморфного осадка.
ОТВЕТ: Масса навески известняка для анализа должна быть 0,1 г.
ПРИМЕР № 2 Какую массу навески угля следует взять для анализа на зольность, если она составляет около 15%?
РЕШЕНИЕ: Определение относится к 1 типу, поэтому воспользуемся соответствующей формулой для этого типа. Массу остатка (по условию не дано) примем равной 0,1 г.
m (навески) = m ( остатка) . 100 / W = 0,1 . 100 / 15 = 0,7 г.
ОТВЕТ: Навеску угля следует взять равной 0,7 г.
ПРИМЕР № 3 Рассчитать массу навески силикатной породы, содержащую около 5% СаО, которая для определения кальция в виде СаSO4, если масса осадка СаSO4 равна 0,3 г.
РЕШЕНИЕ: Определение относится к 3 типу, поэтому воспользуемся соответствующей формулой для этого типа. Найдем фактор пересчета – F: для этого рассчитаем молярные массы оксида и сульфата кальция, которые соответственно будут равны 56,68 г . моль-1 и
136, 14 г . моль-1, F = 56,68 / 136,14 = 0,4119.
Находим массу навески: m (навески) = 0,4119 . 0,3 . 100 / 5 = 2,5 г.
ОТВЕТ: Масса навески силикатной породы, взятой для анализа, должна быть равной 2,5 г.
ПРИМЕР № 4 Определить массовую долю хлора в хлористом натрии, если навеска ее 0,1245 г осаждена азотнокислым серебром, а масса весовой формы равна 0,1563 г.
ДАНО: РЕШЕНИЕ:
m н = 0,1245 г Это 3 тип весовых определений.
m
(в.ф.)
= 0.1563 г
NaCl
+ AgNO3
AgCl
+
NaNO3
----------------------
W (Cl ) = ?%.
W (Cl) = F . m (осадка) . 100 / m (навески) = 0,2473 . 0,1563 .100 / 0,1245 = 29%.
F = 35,5 / 143,5 = 0,2473.
ОТВЕТ: Массовая доля хлора в хлористом натрии равна 29%.
ПРИМЕР № 5 Навеска 0,5062 г магнезита высушена при 15оС до постоянной массы 0,5043 г. Высушенный образец прокален, после чего масса стала 0,2512 г. Вычислить массовую долю: а) гигроскопической влаги; б) СО2.
ДАНО: РЕШЕНИЕ:
m н = 0,5062 г ( до высушивания) Определение ведем по 1,2 типу
m н = 0,5043 г ( после высушивания) весовых определений.
m осадка = 0,2512 г (после прокаливания) W (влаги) = mостатка . 100 / m н.
m (остатка) = m н (до высушивания) – m н ( после высушивания) = 0,5062 – 0,5043 = 0,0019 г.
W (влаги) = 0,0019 . 100 / 0,5062 = 0,375%.
W (CO2) =0,2512 . 100 / 0,5062 = 49,62%.
ПРИМЕР № 6 Какой объем 10% раствора Н2SO4 пойдет на растворение 0,2 г железа.
РЕШЕНИЕ:
Fe + H2SO4
FeSO4
+ H2
- это уравнение реакции, происходящей при растворении.
1 Используя закон эквивалентов, определим массу Н2SO4 и массу Fe в г:
M (эквивалента Fe) = M r(Fe) = 56 г . моль-1.
M (эквивалента серной кислоты) = М r (cерной кислоты) / 2 = 98 / 2 = 49 г . моль-1.
Рассмотрев соотношение эквивалентов, находим
m (серной кислоты) = 0,2 . 49 / 56 = 0,175 г.
2 Так как Н2SO4 не 100%, а 10% , сделаем пересчет.
m (серной кислоты) = 0,175 . 100 / 10 = 1,75 г .
3 Находим объем по формуле: V (серной кислоты) = m / р (см3), где р – плотность Н2SO4. Для разбавленных растворов равна 1 г/ см3.
V = 1,75 / 1 = 1,75 см3.
Учитывая, что объем растворителя должен быть в 2-3 раза больше рассчитанного, ответ будет таким: V = 2 . 1,75 = 3,5 см3.
ПРИМЕР №7 Сколько процентов составляют потери за счет растворимости при промывании 0,3 осадка Мg(OH)2 250 см3 воды?
РЕШЕНИЕ: На основании ПР (произведения растворимости) гидроксида магния определяем концентрацию ионов магния и равную ей концентрацию Mg(OH)2 в водном насыщенном растворе.
ПР = С (Mg2+) C 2 ( OH-) = 6,0 . 10-10.
Обозначим через X моль/л растворимость гидроксида магния, тогда
С ( Mg2+) = X .
Отсюда C (OH-) = 2 X.
Исходя из ПР запишем X . (2X)2 = 6,0 . 10 -10 . X = 5,31 .10-4 моль/ л.
Значит потери за счет растворимости Mg(OH)2 cоставляют:
5,31 . 10-4 . 58,320 . 250 / 1000 = 7,74 . 10-3 г Mg(OH)2 ,
где 58,320 г/ моль – молярная масса гидроксида магния.
Или 7,74 . 10-3 . 100 /0,3 = 2,58%.
ПРИМЕР № 8 Из навески каменногоугля массой 2,6248 г после соответствующей обработки получили осадок ВаSO4 массой 0,3248 г. Вычислите массовую долю серы в каменном угле. Пересчитайте массовую долю серы на абсолютно сухое вещество, если содержание влаги в нем 2,58%.
РЕШЕНИЕ: Отнесем к 3 типу определений.
ДАНО:
m (угля) = 2,6248 г
m (осадка) = 0,3248 г
-----------------------------
W (S) = ?%
РЕШЕНИЕ:
S BaSO4 BaSO4
Определяемое Осадок Весовая форма
вещество
W (S) = m(o) . 100 . F (S / BaSO4) / m (угля) =
= 0,3248 . 100 . (32,064 / 233,40) / 2, 6248 = 1,70%.
Зная массовую долю серы и влажность угля, находим массовую долю серы в абсолютно сухом веществе: W1(S) = 1,70 . 100 / (100 – 2,58) = 1,75%.