Расчет массы выделившегося в результате реакции брома

Приготовление 0,1 н. раствора тиосульфата натрия.

Тиосульфат взаимодействует с йодом по уравнению

2S₂O₃^2- + I_{2 =} S₄O₆^2- + 2I^-

Из этого уравнения видно, что тиосульфат реагирует с йодом в отношении два S₂O₃^2- - иона на два атома йода, т. е две молекулы тиосульфата, окисляясь йодом отдают молекуле I₂ два электрона.

Из этого делаем вывод, что величина грамм-эквивалента тиосульфата натрия равна 2:2 т.е. его молекулярной массе: 248,19 г/моль.

Для приготовления 1 л 0,1 н. раствора тиосульфата натрия взвешивают примерно 24,82 г реактива на часовом стекле или в стакане на технических весах и высыпают навеску через воронку в чистую мерную колбу или склянку вместимостью 1 л. Добавляют воду, растворяют навеску, разбавляют водой до 1 л и перемешивают. Дистиллированную воду для приготовления раствора применяют свежеперегнанной (или свежепрокипяченной и охлажденной). Склянка для раствора должна быть тщательно вымыта; если склянку мыли хромовой смесью или какой-либо кислотой, после этого ее следует промыть водой, а затем раствором карбоната или бикарбоната натрия до полного удаления остатков кислоты. В противном случае следы кислоты будут способствовать частичному разложению тиосульфата с образованием серы.

При хранении нормальность раствора тиосульфата натрия в первые 10 дней после приготовления несколько увеличивается, поскольку тиосульфат реагирует с угольной кислотой, растворенной в воде, с образованием бисульфита натрия:

который реагирует с йодом по уравнению

Устанавливать нормальность раствора тиосульфата следует не раньше чем через 10 дней после его приготовления. Если раствор приготовлен на свежекипяченой дистиллированной воде, нормальность его можно устанавливать через 1-2 дня после приготовления. Для повышения устойчивости раствора к нему прибавляют 0,1 г карбоната натрия на 1 л раствора. Растворы тиосульфата хранят в бутылях, закрытых пробкой с хлоркальциевой трубкой, заполненной натронной известью или аскаритом, для защиты от CO₂ из воздуха.

5. Приготовление 10%-ного раствора соляной кислоты из концентрированной.

Постановка задачи: какой объем концентрированной соляной кислоты плотностью (при 20 ⁰С) 1,19 г/мл и с массовой долей НСl 38% необходимо отобрать для приготовления 250 мл 10%-ного раствора НСl?

Решение

Возьмем 1 л 38%-ного раствора НСl, плотностью 1,19 г/мл.

Тогда, масса этого раствора будет равна:

ρ = mр-ра/Vр-ра;

mр-ра = ρ * Vр-ра = 1,19 г/мл * 1000 мл = 1190 г.

w = mв-ва/mр-ра;

mв-ва = w * mр-ра = 0,38 * 1190 = 452,2 г.

Это весовое количество в молях:

n = m/M = 452,2 г/36,5 г/моль = 12,4 моль

См = n/V(л) = 12,4/1 = 12,4 моль/л

Для 10%-ного раствора имеем:

ρ = mр-ра/Vр-ра;

mр-ра = ρ * Vр-ра = 1,05 г/мл * 250 мл = 262,5 г.

w = mв-ва/mр-ра;

mв-ва = w * mр-ра = 0,1 * 262,5 = 26,25 г.

Это весовое количество в молях:

n = m/M = 26,25 г/36,5 г/моль = 0,7192 моль

Составляем пропорцию:

В 1000 мл 38%-ного раствора НСl, плотностью 1,19 г/мл содержится 12,4 моль НСl

В х мл 38%-ного раствора НСl, плотностью 1,19 г/мл содержится 0,7192 моль НСl

x = 58 мл. Ответ: необходимо отобрать 58 мл концентрированной соляной кислоты и перенести это количество в мерную колбу на 250 мл, в которой уже имеется небольшое количество дистиллированной воды и довести до метки дистиллированной водой

МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ

В две конические колбы отвешивают точные навески (0,1 – 0,2 г) полимера и добавляют 10 мл четыреххлористого углерода или хлороформа. Параллельно ставят контрольный опыт без навески. После растворения навесок в колбы добавляют из бюретки или пипеткой точно 25 мл бромид-броматного раствора и 10 мл 10%-ного раствора соляной кислоты, осторожно взбалтывают и оставляют на 4 часа в темноте. Затем приливают 15 мл 10%-ного раствора йодистого калия, 150 мл дистиллированной воды и оттитровывают выделившийся йод 0,1 N раствором тиосульфата в присутствии раствора крахмала.

Бромное число (Б.Ч.) вычисляют по формуле:

Расчет контрольного опыта

Молярная масса эквивалента бромата калия (масса одного моль-эквивалента в г), участвующего в ОВР с бромидом калия с выделением брома, рассчитывается по формуле:

Mэкв (KBrO₃) = M/ne = 167 г/моль / 6 = 27,833 г-экв

где М – молярная масса соли;

ne – число принятых электронов

27,833 г. КBrO₃ содержаться в 1 л 1 N раствора КBrO₃

5,568 г. КBrO₃ будут содержаться в 1 л х N раствора

х = 0,2 N

Нормальная (эквивалентная) концентрация или нормальность – это число молей эквивалентов растворенного вещества в 1 л раствора:

N = nэкв/V(л) = 0,2 N

nэкв(KBrO₃) = N*V(л) = 0,2 N * 1л = 0,2 моль-экв

Молярная концентрация или молярность – число молей растворенного вещества в 1 л раствора.

Cм = n/V;

См – молярная концентрация;

n – число молей;

V – объем раствора (в л).

n = m/M = 5,568 г/167 г/моль = 0,0333 моль

См = 0,0333 моль / 1 л = 0,0333 моль/л

Вычислим количество бромида калия, которое необходимо растворить в 1 л 0,2 N раствора КBrO₃. Как видно из уравнения реакции, бромида калия необходимо добавить в 5-кратном мольном избытке по отношению к количеству бромата. Исходя из этого, вычислим необходимое мольное количество бромида:

0,0333 моль * 5 = 0,167 моль КBr.

Это мольное количество имеет массу:

n = m/M;

m(KBr) = n * M = 0,167 моль * 119 г/моль = 20 г.

Для проведения анализа отбирается 25 мл бромид-броматного раствора. Тогда:

В 1000 мл 0,2 N раствора КBrO₃ содержится 5,568 г КBrO₃

В 25 мл 0,2 N раствора KBrO₃ содержится х г КBrO₃

х = 0,1392 г КBrO3 в 25 мл 0,2 N раствора

Это количество в молях:

n = m/M = 0,1392 г / 167 г/моль = 0,0008335 моль KBrO₃ в 25 мл 0,2 N раствора

Вычислим число молей-эквивалентов КBrO₃ в этих 25 мл бромид-броматного раствора:

N = nэкв/V(л) = 0,2 N

nэкв(KBrO₃) = N*V(л) = 0,2 N * 0,025 л = 0,005 моль-экв

или составляем простую пропорцию:

5,568 г KBrO₃ – 0,2 моль-экв

0,1392 г KBrO₃ – x моль-экв

Х = 0,005 моль-экв

Так как в результате реакции выделяется бром в количестве, эквивалентный количеству КBrO₃, то:

nэкв(Br₂) = nэкв(KBrO₃) = 0,005 моль-экв

Для связывания брома добавляют йодид калия, реагирующий с бромом количественно по уравнению:

KI + HCl = KCl + HI

2HI + Br₂ + 2HBr + I₂

Согласно закону эквивалентов:

nэкв(KBrO₃) = nэкв(Br₂) = nэкв(I₂) = 0,005 моль-экв

Выделившийся в таком количестве йод оттитровывают 0,1 N раствором тиосульфата натрия в присутствии индикатора крахмала согласно схеме:

I₂ + 2Na₂S₂O₃ = 2NaI + Na₂S₄O₆

И в конечном виде можно записать:

nэкв(KBrO₃) = nэкв(Br₂) = nэкв(I₂) = nэкв(Na₂S₂O₃) = 0,005 моль-экв.

nэкв (I₂) = N₁ * V₁(л)

nэкв (Na₂S₂O₃) = N₂ * V₂(л)

N₁ * V₁ = N₂ * V₂ = 0,2 N * 0,025 л = 0,1 N * х

х = 0,05 л или 50 мл

Расчет массы выделившегося в результате реакции брома

Молярная масса эквивалента Br₂ равна:

Мэ(Br₂) = M(Br₂) / 2 = 160 г/моль / 2 = 80 г-экв

где 2 – число отданных электронов

nэкв = m/Мэ

Найдем массу выделившегося брома:

m(Br₂) = nэкв * Мэ = 0,005 моль-экв * 80 г-экв = 0,4 г.

Исходя из этого можно сделать вывод, что 1 мл 0,1 N раствора тиосульфата натрия соответствует 0,008 г Br₂.