Определение количества реактива

4.2.1. Вычисление стехиометрического количества реактива. Расчет эквивалентного количества реактива, необходимого для осаждения определяемого элемента, основан на стехиометрических соотношениях реагирующих веществ в соответствии с уравнением реакции.

Запишем уравнение реакции осаждения ионов металла Мг+ анионами осадителя А^'"

уМ^z++ zA^y . (4.3)

Если известен состав анализируемого вещества (МqХр), то количество реактива B_cA_d(b) вычисляется по следующей формуле:

, (4.4)

Mx, Ma - молекулярные массы реактива B_cA_d и анализируемого вещества М_qХ_p соответственно; а—навеска образца; у, z, q, d - стехиометрические коэффициенты.

Однако чаще бывает известно лишь приблизительное, содержание М в анализируемом образце (p%). В этом случае расчет производится следующим обaразом.

Находим количество М в образце (С)

С = (4.5)

Количество реактива (b) определяется по

, (4.6)

Ам —атомная масса элемента М; Мх — молекулярная масса реактива B_cA_d.

Пример 4. Сколько мл 0,5 М раствора H₂S04 необходимо взять для осаждения Ва из 0,5 г дигидрата хлорида бария?

Решение. Записываем уравнение реакции

Ва²⁺ + S0₄^2- BaS0₄,

Мв (молекулярная масса ВаСl*2Н₂0) = 244,27;

Мх (молекулярная масса H₂S0₄) = 98,08.

Вычислим количество H₂S0₄ в г (Ь)

.

Находим объем 0,5 М раствора H₂S0₄ (V)

.

Пример 5. Найти объем раствора H₂S0₄ плотности 1,07, необходимый для осаждения Ва из 0,3 г образца, содержащего около 40% Ва.

Решение. По формуле (4.6) вычисляем стехиометрическое количество Н₂S0₄ в г (Ь)

.

По таблице находим, что концентрация раствора H₂S0₄ плотности 1,07 равна 10,19%. Определяем число мл раствора H₂S0₄ (V)

.

Задачи

486. Сколько 8,4%-ного раствора серной кислоты надо взять для осаждения бария из 0,4859 г дигидрата хлорида бария?

487. Навеска 0,2783 г карбоната бария растворена в хлороводородной кислоте. Сколько 4%-ного раствора серной кислоты надо взять для осаждения бария?

488. Взята навеска 5,0000 г вещества, содержащего около 1% серы, и проведено окисление всей серы в серную кислоту. Сколько 5%-ного раствора хлорида бария потребуется для осаждения образовавшегося сульфат-иона?

489. Сколько 3,3%-ного раствора аммиака надо взять для осаждения гидроксида алюминия из раствора 0,9865 г алюминиево-калиевых квасцов?

490. Сколько 0,1 н раствора щавелевой кислоты надо взять для осаждения кальция из навески гипса 0,2723 г?

491. Сколько 4%-ного раствора гидрофосфата натрия надо взять, чтобы осадить Mg в виде MgNH₄P0₄ из 0,4456 г гептагидрата сульфата магния?

492. Сколько 4,2%-ного раствора нитрата серебра надо взять, чтобы осадить хлорид-ион из 0,1777 г КCl?

493. Сколько 2,8%-ного раствора аммиака надо взять для осаждения железа из навески 0,5263 г руды, содержащей 12% железа?

494. Сколько 4%-ного раствора гидроксида калия надо взять для осаждения оксида меди из раствора 0,7267 г медного купороса?

495. Сколько 10%-ного раствора карбоната натрия надо взять для осаждения цинка в виде карбоната из навески 0,6543 г латуни, содержащей около одной трети цинка?

496. Сколько 7,7%-ного раствора серной кислоты надо взять для осаждения стронция в виде сульфата из навески 0,6327 г безводного хлорида стронция?

497. 1 г серебряного сплава, содержащего около 80% серебра-, растворили в 250 мл. Сколько мл хлороводородной кислоты плотностью 1,020 необходимо взять для осаждения серебра в 25 мл полученного раствора?

498. Сколько 1%-ного раствора диметилглиоксима надо взять для осаждения никеля из навески 0,9531 г сплава, содержащего 0,5% никеля?

499. Сколько 5%-ного раствора оксихинолина надо взять для осаждения алюминия из раствора 0,5173 г сплава, содержащего 3% алюминия?

4.2.2. Вычисление избытка реактива для практически полного осаждения. В гравиметрическом анализе осаждение считается практически полным тогда, когда количество осаждаемой формы в данном объеме раствора не будет превышать 1 *10^-4 г.

Во избежание заметных потерь осадка за счет растворимости его как при осаждении, так и последующем промывании вводят некоторый избыток осадителя, определяемый константой растворимости осадка и зависящий от объема раствора.

Допустим, что осаждение ионов М^z+ в виде М_уA_z проводится в объеме V мл. По условию содержание М_уA_z в V мл не должно превышать 1 *10^-4 г (можно задаться и меньшей величиной).

Найдем концентрацию M^z+([М^z+]) в этом растворе, выраженную в М,

M,

М₀ —молекулярная масса М_уA_z.

Зная константу растворимости осадка (K_S,) вычислим концентрацию ионов осадителя ([А^y-]), которую необходимо иметь в избытке для практически полного осаждения М_уA_z.

(4.8)

Общее количество реактива равно сумме эквивалентного количества, вычисляемого по уравнениям (4.4) или (4.6), и избытка его [А^y-], рассчитываемого но уравнению (4.8).

Пример 6. Какой избыток H₂S0₄ необходимо ввести для практически полного осаждения PbS0₄ из 200 мл раствора? = 1,6*10^-8.

Решение. В 200 мл раствора должно содержаться не более 1*10^-4 г PbS0₄ (M₀ = 303,3). Концентрация РЬ²⁺ не должна превышать следующую величину:

[РЬ²⁺] 1,65*10^-6 М .

Определим концентрацию SO₄^2-, необходимую для практически полного осаждения,

[SO₄^2- ] 9,6 * 10^-3 M.

Следовательно, избыток H₂S0₄, превышающий эквивалентное количество ее, должен составлять 9,6 * 10^-3 М.

Пример 7. Вычислить количество H₂SO₄ (в г), которое необходимо ввести в промывную жидкость для промывания сульфата стронция с тем, чтобы потеря осадка за счет растворения не превышала 1 * 10^-4 г в 300 мл; =3,2*10^-7.

Решение. Вычислим концентрацию Sr²⁺ в М (М. м. SrS0₄=183,68)

[Sr²⁺]= 10^-6 M

Найдем концентрацию S0₄^2-

[S0₄²] =[ = 1,78*10^-1 М.

Количество H₂S0₄ в г/л (b) будет равно

b = 1,78*10^-1 *98,08 = 17,4 г.

В 300 мл должно содержаться

.

Задачи

500. Какой объем 10,56%-ного раствора серной кислоты надо добавить к 200 мл раствора соли бария, чтобы в нем могло остаться не более 0,00001 г сульфата бария?

501. Сколько 5%-ного раствора хлорида бария надо взять, чтобы при осаждении сульфата бария из 150 мл раствора потеря за счет растворения не превышала 0,00001 г серы?

502. Сколько 4%-ного раствора оксалата аммония надо взять, чтобы в 400 мл фильтрата при осаждении оксалата кальция оставалось не более 0,00001 г оксида кальция?

503. Сколько 2%-ного раствора оксалата аммония надо взять, чтобы в 300 мл фильтрата при осаждении оксалата кальция оставалось не более 0,00001 г кальция?

504. Сколько мл 5%-ного раствора нитрата аммония следует взять, чтобы в 500 мл фильтрата при осаждении MgNH₄P0₄ потеря осадка за счет растворения в пересчете на оксид магния составляла не более 0,0002 г?

505. Какой избыток 7,7%-ного раствора серной кислоты необходим для практически полного осаждения сульфата стронция из 250 мл раствора?

506. Сколько мл 5,5%-ного раствора серной кислоты надо взять, чтобы после осаждения сульфата бария содержание его в 250 мл фильтрата не превышало 0,0001 г?

507. Сколько 10%-ного раствора серной кислоты надо взять для практически полного осаждения стронция из навески 0,6327 г безводного хлорида стронция, растворенного в 250 мл воды?

508. Какова должна быть концентрация раствора нитрата аммония в промывной жидкости для промывания осадка MgNH₄P0₄, чтобы потеря от растворения составляла не более 0,00001 г MgO в 200 мл?

509. Какой общий объем 3%-ного раствора оксалата аммония надо взять для осаждения оксалата кальция из навески карбоната кальция, равной 0,3745 г, чтобы в 300 мл фильтрата оставалось не более 0,00001 г кальция?

510. Сколько г сульфата аммония нужно добавить к 250 мл воды, чтобы при, промывании осадка сульфата бария потеря за счет растворения не превышала 0,001 мг?

511. Сколько г хромата калия нужно добавить к 300 мл воды, чтобы при промывании осадка хромата бария в фильтрат перешло не более 0,003 мг этой соли?

Расчет результатов анализа

4.3.1. Вычисление процентного содержания определяемого вещества. Расчет процентного содержания вещества в анализируемом образце по данным гравиметрического метода основан на точном знании состава весовой формы.

Допустим, требуется определить процентное содержание элемента М в некотором образце. Взята навеска образца, равная а г. Весовая форма имеет состав М_nА_m, масса ее равна b г. Обозначим через Мв молекулярную массу М_nА_m, а через Ам— атомную массу элемента М. Найдем количество определяемого элемента в г (х) ос следующей формуле:

(4.9)

Содержание М в % будет равно

% M . (4.10)

Если требуется найти содержание какого-либо соединения элемента в образце (например, M_qL_p), то расчет может быть проведен так:

% M_qL_p= (4.11)

M_q — молекулярная масса M_qL_p

В некоторых случаях (при большом содержании определяемого вещества) проводят анализ не всей навески, а только некоторой ее части (аликвоты). Для этого после растворения навески переносят раствор в мерную колбу и разбавляют водой до объема V мл, затем берут для анализа пипеткой определенную часть раствора (v мл). Расчет проводится аналогично, с учетом того, что навеска будет, равна

г.

% M= . (4.12)

Пример 8. Найти процентное содержание алюминия в сплаве, если из навески его, равной 0,5618 г, получено 0,1012 г оксида алюминия.

Решение. Молекулярная масса Аl₂О₃ равна 101,96, атомная масса алюминия —26,98. По формуле (4.9) находим содержание Аl в г (х)

0,5354 г.

Определяем % алюминия в сплаве

% Al

Пример 9. Вычислить процентное содержание карбоната кальция в известняке по следующим данным. Навеска известняка равна 0,5120 г. После растворения ее, осаждения кальция в виде оксалата и прокаливания осадка получено 0,2160 г оксида кальция.

Решение. Процентное, содержание СаС0₃ можно вычислить по формуле (4.11). В данном случае М_Са0 = 56,08; М_СаСОз = 100,09: n = 1; q = 1.

% СаС0₃

Задачи

Рассчитать процентное содержание

512. Бария в барите, если навеска его 0,3115 г. В результате анализа получено 0,2318 г сульфата бария.

513. Алюминия в криолите, если навеска его 0,6118 г. В результате анализа получено 0,1502 г оксида алюминия.

51.4. СаС0₃ в доломите, если навеска его 1,0000 г. В результате анализа получено 0,3515 г оксида кальция.

515. Карбоната магния в доломите, если навеска его 0,5000 г. В результате анализа получено 0,2856 г дифосфата .магния.

516. Серы в чугуне, если навеска его 13,7400 г. В результате Анализа получено 0,1086 г сульфата бария.

517. Серы в каменном угле, если навеска его 2,9440 г.В результате анализа получено 0,1526 г сульфата бария.

518. Магния в сплаве, если навеска его 4,3700 г. В результате анализа получено 0,1323 г дифосфата магния.

519. Серной кислоты в растворе (объемные проценты), если для анализа было взято 10 мл этой кислоты и разбавлено в мерной колбе до 100 мл. При осаждении сульфат-иона хлоридом бария из 10 мл разбавленного раствора было получено 0,2377 г сульфата бария.

520. Полуторных оксидов (R₂0₃) в силикате, если навеска его 0,5692 г. Фильтрат после отделения кремниевой кислоты разбавлен в мерной колбе до 250 мл. При осаждении гидроксидов из 150 мл этого раствора получено 0,0688 г полуторных оксидов.

521. Оксида кальция в силикате, если навеска его 0,5692 г. Фильтрат после отделения кремниевой кислоты и полуторных оксидов (Fe₂0₃ + Al₂0₃) доведен в мерной колбе до 250 мл. После осаждения кальция оксалатом из 150 мл этого раствора было получено 0,0725 г оксида кальция.

522. Фосфора в чугуне, если навеска его 10,8160 г. j В результате анализа получено 0,1218 г дифосфата магния.

523. Магния в сплаве, если для анализа бы.ла взята навеска 5,2160 г. После растворения сплава раствор доведен в мерной колбе-до 250 мл. Магний определялся из ?0 мл этого раствора и в результате анализа было получено 0,1218 г дифосфата магния.

524. Марганца в сплаве, если для анализа была взята навеска 10,1800 г. После растворения сплава раствор был доведен в мерной колбе до 250 мл. Марганец определялся из 50 мл этого раствора и в результате анализа было получено 0,1628 г дифосфата марганца.

525. Цинка в сплаве, если навеска его 5,8160 г. После растворения сплава раствор доведен в мерной колбе до 250 мл. Для определения цинка взято 100 мл этого раствора, и в результате анализа получено 0,1125 г дифосфата цинка.

526. Серебра в сплаве, если навеска, его 0,5868 г. В результате анализа получено 0,1556 г хлорида серебра.

527. Si0₂, полуторных оксидов (Аl₂O₃ + Fe₂0₃), СаО и MgO в силикате, если навеска его 0,5686 г. В результате анализа получено: Si0₂ — 0,3184 г, полуторных оксидов — 0,1192 г, СаО — 0.0856 г, Mg₂P₂0₇— 0,1104 г.

528. Карбонатов кальция и магния в известняке, если навеска его 0,9866 г. В результате анализа получено оксида кальция 0,3755 г и дифосфата магния 0,4105 г.

529. Железа в красном железняке, если навеска его 0.6114 г. В результате анализа было

4.3.2. Вычисление аналитических множителей. При серийных анализах для ускорения расчетов часто используют так называемый аналитический множитель, или фактор пересчета (F). Эта величина входит в качестве постоянного множителя в уравнения (4.10) и (4.11)

F= -. (4.13)

Для однотипных расчетов уравнение (4.10) можно преобразовать следующим образом:

(4.14)

Пример 10. Вычислить аналитический множитель при определении магния в виде Mg₂P₂0_7.

Решение. В данном случае Ам= 24,31; Мв = 222,55; n = 2.

F = 0,5885.

Задачи