Задание 1: Выполните следующие расчеты

1.1. Предельная концентрация при реакции ионов Hg²⁺ в виде Hg[Co(CNS)₄] равна 1:50000 г/мл, минимальный объем составляет 0,002 мл. Вычислить открываемый минимум.

1.2. Открываемый минимум реакции иона К⁺ с кобальтонитритом натрия Na₃[Co(NO₂)₆] составляет 0,12 мкг, предельная концентрация раствора равна 1:8000 г/мл. Вычислить минимальный объем.

1.3. Микрокристаллоскопическая реакция открытия ионов Ва²⁺ с раствором серной кислоты удается с объемом раствора 0,001 мл. Предельное разбавление равно 20 000 мл/г. Вычислить открываемый минимум.

1.4. Предельная концентрация ионов Са²⁺ в реакции с оксалатом аммония равна 1:20000. Минимальный объем исследуемого раствора 1×10^-3мл. Вычислить открываемый минимум ионов кальция в данной реакции.

1.5. Предельная концентрация ионов CN^- в реакции с AgNO₃ составляет 1:50000 г/мл. Вычислить открываемый минимум, если реакция удается с каплей объемом 3×10^-4 мл.

1.6. Реакция на катион Cd²⁺ с тетрародано-(П)-меркуратом аммония (NH₄)₂[Hg(CNS)₄] удается с раствором в 1×10^-3мл. Предельное разбавление равно 1000 мл/г. Вычислить открываемый минимум.

1.7. Минимальный объем исследуемого раствора, необходимый для открытия ионов меди действием раствора аммиака, равен 0,05 мл. Открываемый минимум – 0,2 мкг. Определить предельную концентрацию ионов меди в растворе.

1.8.Открываемый минимум реакции Ni²⁺ c диметилглиоксимом равен 0,16 мкг, предельное разбавление составляет 300000 мл/г. Вычислить минимальный объем.

1.9. Открываемый минимум ионов Cu²⁺ в растворе объемом 0,05 мл составляет 0,2 мкг. Вычислить предельное разбавление раствора.

1.10. Предельная концентрация при реакции ионов Hg²⁺ в виде Hg[Co(CNS)₄] равна 1:50000 г/мл, минимальный объем составляет 0,002 мл. Вычислить открываемый минимум.

1.11. Реакция на катион Cd²⁺ с тетрародано-(П)-меркуратом аммония (NH₄)₂[Hg(CNS)₄] удается с раствором в 1×10^-3мл. Предельное разбавление равно 1000 мл/г. Вычислить открываемый минимум.

1.12. Микрокристаллоскопическая реакция в виде K₂PbCu(NO₂)₆ характеризуется открываемым минимумом в 0,03 мкг Сu²⁺ в капле, равной 0,001 мл. Вычислить предельную концентрацию.

1.13. Предельная концентрация открытия иона Са²⁺ с пикриновой кислотой составляет 1:6500 г/мл, открываемый минимум 0,3 мкг. Вычислить минимальный объем.

Классификация катионов и анионов в качественном анализе.

В зависимости от применяемой системы групповых реагентов и растворимости образующихся осадков сформировалось несколько систем аналитической классификации катионов по аналитическим группам (методов качественного анализа). Для определения катионов разработаны и применяются на практике такие классификации, как: сероводородная (сульфидная); кислотно – основная; гидроксидно – пероксидная; фосфатно-аммиачная и др. В основе любойклассификации лежит принцип сходства химических свойств элементов. Однако этот принцип, в первую очередь, реализуется в отношении способности ионов образовывать малорастворимые соединения (осадки). Под классификацией понимается возможность последовательного выделения с помощью системы групповых реагентов из раствора смеси веществ в осадок небольших групп ионов со сходными химическими свойствами.

Сероводородная классификация одна из самых простых по структуре и содержит 5 групп катионов (ЭУК; раздел 3.4), осаждение которых выполняется с помощью системы групповых реагентов в следующей последовательности:

Группа: V IV III II I

реагент: HCl ® H₂S ® (NH₄)₂S ® (NH₄)₂CO₃ ® нет

Строгой аналитической классификации анионов не разработано, но традиционно их разбивают на 3-и аналитические группы в зависимости от образования осадка с хлоридом бария и нитратом серебра (ЭУК; раздел 3.5).

Задание 2:

Исходя из заданного состава смеси ионов, укажите аналитические группы и групповые реагенты анионов и катионов (по сероводородной классификации); напишите реакции с групповыми реагентами для 1-го катиона и для 1-го аниона по выбору. Укажите, в какой последовательности необходимо определять заданные ионы групповыми реагентами согласно классификации.

Заданы следующие ионы:

2.1. Ag⁺, Pb²⁺, Ca²⁺, K⁺, Sn⁴⁺ и CO₃^2–, F^–, SiO₃^2–.

2.2. Al³⁺, Bi³⁺, Mn²⁺, Co²⁺, Na⁺ и C₂O₄^2–, CH₃COO^–, BrO₃^–.

2.3. Na⁺, Sr²⁺, Fe²⁺, Sn²⁺, Cu²⁺ и PO₄^3–, CO₃^2–, SiO₃^2–.

2.4. Sn²⁺, Zn²⁺, Hg²⁺, Cd²⁺, Ba²⁺ и Cl^–, BrO₃^–, NO₃^–

2.5. NH₄⁺, Ba²⁺, Sb³⁺, Na⁺, Pb²⁺ и SiO₃^2–,C₂O₄^2–, NO₂^-.

2.6. Ca²⁺, Sr²⁺, Cr³⁺, Fe³⁺, NH₄⁺ и SO₃^2-, S₂O₃^2-, C₂O₄^2–.

2.7. Cu²⁺, Hg₂²⁺, Zn²⁺, Mg²⁺, K⁺ и NO₂^-, NO₃^–, BrO₃^–.

2.8. NH₄⁺, Ba²⁺,Bi³⁺,Cd²⁺, Mn²⁺ и I^–, F^–, S₂O₃^2-.

2.9. Al³⁺, Bi³⁺, Mn²⁺, Co²⁺, Na⁺ и C₂O₄^2–, CH₃COO^–, BrO₃^–.

2.10. Na⁺, Sr²⁺, Fe²⁺, Sn²⁺, Cu²⁺ и PO₄^3–, CO₃^2–, SiO₃^2–.

2.11. K⁺, Ag⁺, Zn²⁺, Bi³⁺, Hg²⁺ и S₂O₃^2-, Cl^–, SO₃^2-.

2.12. Sr²⁺,Co²⁺, Mg²⁺, Cd²⁺, Zn²⁺ и SO₃^2-, BrO₃^–, S₂O₃^2-.

2.13. Ag⁺, NH₄⁺, Cr³⁺, Pb²⁺, Cu²⁺ и SO₄^2-, I^–, Cl^–.

2.14. Sr²⁺,Co²⁺, Mg²⁺, Cd²⁺, Zn²⁺ и SO₃^2-, BrO₃^–, S₂O₃^2-.

2.15. Hg₂²⁺, Na⁺, Mg²⁺, Fe²⁺, Na⁺ и SO₄^2-, F^–, BrO₃^–.

2.16. Ag⁺, Al³⁺, Cd²⁺, Sn⁴⁺, Ca²⁺ и SO₃^2-, NO₂^-, CH₃COO^–.

2.17. Ag⁺, NH₄⁺, Cr³⁺, Pb²⁺, Cu²⁺ и SO₄^2-, I^–, Cl^–.

2.18. NH₄⁺, Ba²⁺, Sb³⁺, Co²⁺, K⁺ и I^–, Cl^–, Br^–.

2.19. Ca²⁺, Sr²⁺, Cr³⁺, Fe³⁺, Ag⁺ и SO₃^2-, S₂O₃^2-, CO₃^2–.

6. Расчет концентраций растворов

Количественный анализ вещества это экспериментальное определение (измерение) содержания химических элементов, соединений или их форм в анализируемом веществе, выраженное в численном виде. Цель количественного анализа – определение содержания (концентрации) компонентов в образце.Его можно осуществлять, используя различные методы: химические, физико-химические, физические, биологические. При проведении количественного анализа используют чаще всего реагенты и анализируемые вещества в виде точно или приближенно приготовленных растворов, которые удобно дозировать. Приготовление таких растворов важный этап в проведении любого вида анализов. В зависимости от выбранной методики применяют самые разнообразные концентрации (Приложение 1). Чаще всего растворы готовят методами разведения концентрированных, растворением точной навески и смешением 2-х растворов, используя при необходимости справочные данные.

Пример 1. Какой объем концентрированной азотной кислоты (r = 1,31 г/см³) потребуется для приготовления 500 мл раствора с концентрацией 0,25моль-экв/л (нормальность)? Чему равен титр концентрированной кислоты?

Решение:

1. По справочнику Лурье определим массовую долю концентрированного раствора HNO₃ плотностью 1,33 г/см³: w = 53,41%.

2. Рассчитаем массу безводной кислоты в заданном растворе по формуле нормальности:

где М_экв(HNO₃) = ; и М_экв(HNO₃) = 63г/моль.

3. В формулу массовой доли: подставим массу вещества и раствора концентрированной кислоты выраженную через его объем и плотность и найдем V_К:

;

;

4. Рассчитаем титр концентрированной кислоты:

Т_к(HNO₃) = m(HNO₃)/ V_к;

Т_к(HNO₃) = 7,875 : 11,52 = 0,6837 г/мл

Ответ: V_к = 11,52 мл – объем HNO₃ с r = 1,33 г/см³; Т_к(HNO₃) = 0,6837 г/мл - титр концентрированной азотной кислоты.

Пример 2. Какие объемы 2,6н. и 0,8н. HCl необходимо смешать для приготовления 400 мл 1,2н. раствора кислоты.

Решение:Так как число моль-эквивалентов HCl полученного раствора равно сумме моль-эквивалентов, содержащихся в исходных растворах.

Обозначим V₁ через х (мл) - объем раствора с концентрацией С₁ = 2,6 н., тогда объем второго раствора с концентрацией С₂ = 0,8н. равен V₂ = V – V₁ = 400 – х.

Найдем количество кислоты в полученном растворе и подставим в него значения n, n₁ и n₂ через соответствующие объемы и концентрации растворов:

n = n₁ + n₂; откуда следует, что С×V = C₁×x + C₂×(V – x)

Подставим численные значения концентраций и объема V и рассчитаем х:

1,2× 400 = 2,6х + 0,8×(400 – х)

откуда имеем: V₁ = ; и V₂ = 400 – 88,9 = 311,1 мл.

Ответ: необходимо смешать 88,9мл с концентрацией 2,6н. и 311,1 мл раствора HCl с концентрацией 0,8н.