Дополнительные задачи III типа (расчет массы навески)

Для самостоятельного решения

1. Рассчитайте, какую навеску натрия бромида необходимо взять для титрования, чтобы на анализ ушло 9,0 мл раствора нитрата серебра с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/ л. Мм (NaBr) = 102,9 г/моль

1. Рассчитайте, какую навеску бензоата натрия необходимо взять для титрования, чтобы на анализ ушло 11,0 мл раствора хлороводородной кислоты с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/ л. Мм бензоата натрия равна 144,11 г/моль

1. Рассчитайте, какую навеску магния сульфата необходимо взять для титрования, чтобы на анализ ушло 8,0 мл раствора трилона Б с молярной концентрацией 0,05 моль/ л. М.м.MgSO₄ • H₂O = 246,48 г/моль

1. Рассчитайте, какую массу навески антипирина необходимо взять для титрования, если для проведения анализа берут 25,0 мл раствора йода с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/л, а на титрование избытка йода должно уйти 13,0 мл раствора тиосульфата натрия с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/л. Мм антипирина равна 188,23 г/моль

1. Рассчитайте, какую массу навески резорцина (HO-C₆H₄-OH) необходимо взять для титрования, если для проведения анализа берут 35,0 мл раствора бромата калия с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/л, калия бромид и разведенную серную кислоту. На титрование йода, выделившегося в результате реакции избытка брома с калия йодидом, должно уйти 7,0 мл раствора тиосульфата натрия с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/л. Mм резорцина равна 110,11 г/моль.

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ЗАДАЧИ III ТИПА

(ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЕТ ОБЪЕМА РАБОЧЕГО РАСТВОРА)

Предварительный расчет объема рабочего раствора необходим для проведения правильного титрования. Особенно это важно при проведении нитритометрического определения, так как при данном анализе огромное значение имеет скорость титрования, которая должна изменяться за 0,5 мл до точки эквивалентности. Следовательно, для обеспечения правильности такого анализа, необходимо знать: когда же должен наступить конец титрования, а, значит, назревает необходимость в предварительном расчете объема рабочего раствора.

Выведем формулу расчета предварительного объема рабочего раствора по способу прямого титрования и косвенного титрования (по заместителю) из формулы расчета массовой доли.

Т_{т. раб./ опр}• V_{~ раб.} • К_{п раб} • 100%

ω _опр.= ------------------------------------------------

m н.ф._опр.

ω _опр. хm н.ф._опр. = Т_{т. раб./ опр}• V_{~ раб.} • К_{п раб} • 100%

ω опр. • m н.ф.опр V~ раб =------------------------------- Тт. раб./ опр• Кп раб • 100%

Также можно рассчитать интервал объемов рабочего раствора, который должен пойти на титрование лекарственного средства, который будет обеспечивать его качество в соответствии с требованиями фармакопейной статьи.

В фармакопейной статье указывается допустимое содержание лекарственного средства, то есть дается минимальная и максимальная массовая доля вещества. Соответственно, подставив в расчетную формулу минимальную массовую долю, мы получим минимальный объем рабочего раствора, а подставив максимальную массовую долю – максимальный объем.

ω опр.min • m н.ф.опр V~ раб min =------------------------------- Тт. раб./ опр• Кп раб • 100%

ω опр.max • m н.ф.опр V~ раб max =------------------------------- Тт. раб./ опр• Кп раб • 100%

Фармакопейные лекарственные средства в идеале должны содержать 100% химически чистого вещества, а поправочный коэффициент должен быть равен единице, то, подставив эти значения в формулу, получим:

100% • m н.ф._опр

V_{~ раб} =-------------------------------

Т_{т. раб./ опр}• 1 • 100%

m н.ф.опр V раб = ------------------- Тт. раб./ опр

Аналогичным образом проводят расчет предварительного объема рабочего раствора (№2) по способу обратного титрования

Т_{т. раб.1/ опр}• (V_{~ раб.1} • К_{п раб.1} - V_{~ раб.2} • К_{п раб.2}) х 100%

ω% _опр. ---------------------------------------------------------------------------------

m _{н.ф. опр.}

ω% _опр.• m _{н.ф. опр.}=Т_{т. раб.1/ опр}• (V_{~ раб.1} • К_{п раб.1} - V_{~ раб.2} • К_{п раб.2}) • 100%

ω% _опр.• m _{н.ф. опр}

V_{~ раб.1} • К_{п раб.1} - V_{~ раб.2} • К_{п раб.2} = ------------------------------------------

Т_{т. раб.1/ опр}• 100%

ω% _опр.• m _{н.ф. опр}

- V_{~ раб.2} х К_{п раб.2} = - V_{~ раб.1} х К_{п раб.1} + ----------------------------

Т_{т. раб.1/ опр}х 100%

ω% _опр.• m _{н.ф. опр}

V_{~ раб.2} х К_{п раб.2} = V_{~ раб.1} х К_{п раб.1} - ----------------------------

Т_{т. раб.1/ опр}• 100%

V~ раб.1 • Кп раб.1 ω% опр.• m н.ф. опр V~ раб.2 = --------------------- - ------------------------------- Кп раб. 2Тт. раб.1/ опр• Кп раб.2• 100%

Если пренебречь коэффициентами поправки, учитывая, что в идеале они должны быть равны единице, мы получим следующее:

V_{~ раб.1} • 1 ω% _опр.• m _{н.ф. опр}

V_{~ раб.2} = --------------------- - -------------------------------

1 Т_{т. раб.1/ опр}• 1 • 100%

ω% опр.• m н.ф. опр V раб.2 = V раб.1 - ------------------------ Тт. раб.1/ опр• 100%

Соответственно, подставив в расчетную формулу минимальную массовую долю, мы получим минимальный объем рабочего раствора, а подставив максимальную массовую долю – максимальный объем.

ω% опр. min• m н.ф. опр V раб.2 min = V раб.1 - --------------------------- Тт. раб.1/ опр• 100%

ω% опр. max • m н.ф. опр V раб.2 max = V раб.1 - --------------------------- Тт. раб.1/ опр• 100%

Если вещества в лекарственном средстве должно содержаться 100%, то формула примет следующий вид:

100%• m н.ф. опр V раб.2 = V раб.1 - ------------------------ Тт. раб.1/ опр• 100%

m н.ф. опр V раб.2 = V раб.1 - -------------- Тт. раб.1/ опр

Задача 1

Сделайте предварительный расчет объема раствора нитрита натрия с молярной концентрацией 0,1 моль/л, который должен израсходоваться на титрование навески норсульфазола массой 0,3000 г. Мм норсульфазола равна 255,32 г/моль

Дано:	Решение:
М м норсульф. = 255,32 г/моль mн.ф. норсульф. = 0,3000 г	Анализ данных: Норсульфазол – это исследуемое вещество NaNO2 – это рабочий раствор
Найти: V0,1 моль/л NaNO2 = ?	Метод нитритометрии Способ прямого титрования

В основе метода лежит уравнение реакции:

R-NH-SO₂-C₆H₄-NH₂ + NaNO₂ + 2 HCl = [R-NH-SO₂-C₆H₄-N≡N]Cl + NaCl + H₂O

m н.ф._опр

V _раб = -------------------

Т_{т. раб./ опр}

m н.ф. _{норсульф.}

V0,1 моль/л NaNO₂ = ---------------------------

Т0,1 моль/л NaNO_{2 / норсульф.}

Найдем титр рабочего раствора по определяемому веществу (титр нитрита натрия по норсульфазолу)

С _{т. раб.} • M _опр.

Т _{т. раб./ опр.} = -----------------------

С0,1 моль/л NaNO₂ • М _{норсульф} 0,1 моль/л • 255,32 г/моль

Т0,1 моль/л NaNO_{2 / норсульф} = -------------------------------------- = ------------------------------------- =

1000 1000

= 0,02553 г/мл

Титр показывает, что 1 мл 0,1 моль/л раствора нитрита натрия взаимодействуют с 0,02553 г х.ч. норсульфазола

Рассчитаем предварительный объем рабочего раствора нитрита натрия:

m н.ф. _{норсульф.} 0,3000 г

V0,1 моль/л NaNO₂ = --------------------------- = ------------------- = 11,75 мл

Т0,1 моль/л NaNO_{2 / норсульф.}0,02553 г/мл

Ответ: V0,1 моль/л NaNO₂ = 11,75 мл

Задача 2

Сделайте предварительный расчет объема раствора серебра нитрата с молярной концентрацией эквивалента ~ 0,1 моль/л и поправочным коэффициентом равным 1,0028, который должен израсходоваться на титрование 2 мл 0,9% раствора натрия хлорида. Мм (NaCl) = 58,44 г/моль. (ρ NaCl = 1 г/мл)

Дано:	Решение:
М м NaCl = 58,44 г/моль V NaCl = 2 мл ρ NaCl = 1 г/мл К п ~0,1 моль/л AgNO3 = 1,0028	Анализ данных: NaCl – это исследуемый раствор AgNO3 – это рабочий раствор
Найти: V~0,1 моль/л AgNO3 = ?	Метод аргентометрии по Мору Способ прямого титрования

В основе метода лежит уравнение реакции:

NaCl + AgNO₃ = AgCl + NaNO₃

1 моль 1 экв.

2 AgNO₃ + K₂CrO₄ = Ag₂CrO₄ + 2 KNO₃

f_{экв. NaCl} = 1 M_{1|z NaCl} = Mм _NaCl • f_{экв. NaCl} = Mм _NaCl • 1

M_{1|z NaCl} = Mм _NaCl = 58,44 г/моль

ω_опр.• m н.ф. _опр.

V_{~ раб} =-------------------------------

Т_{т. раб./ опр}• К_{п раб} • 100%

ω _NaCl • m н.ф. _NaCl

V~0,1 моль/л AgNO₃ = ------------------------------------------------------------

Т0,1 моль/л AgNO_{3/ NaCl}• К_п~0,1 моль/л AgNO₃ • 100%

Рассчитаем титр рабочего раствора по определяемому веществу (титр нитрата серебра по хлориду натрия)

С_{1/Z т. раб.} • M_{1/Z опр.}

Т _{т. раб./ опр.} = -----------------------

С_1/z 0,1 моль/л AgNO₃ • М_{1/z NaCl}0,1 моль/л • 58,44 г/моль

Т0,1 моль/л AgNO_{3/ NaCl}= -------------------------------------- = ------------------------------------- =

1000 1000

= 0,005844 г/мл

Титр показывает, что 1 мл 0,1 моль/л раствора нитрата серебра взаимодействует с 0,005844 г х.ч. хлорида натрия.

Найдем массу навески фактической:

mн.ф. _NaCl =V_{нав. NaCl}• ρ _NaCl= 2 мл • 1,0 г/мл = 2,0000 г

Рассчитаем предварительный объем раствора серебра нитрата:

ω _NaCl • m н.ф. _NaCl

V~0,1 моль/л AgNO₃ = ------------------------------------------------------------ =

Т0,1 моль/л AgNO_{3/ NaCl}• К_п~0,1 моль/л AgNO₃ • 100%

0,9% • 2,0000 г

= ---------------------------------------------- = 3,07 мл

0,005844 г/мл • 1,0028 • 100%

Ответ: V~0,1 моль/л AgNO₃ = 3,07 мл

Задача 3

Рассчитайте интервал объемов раствора перманганата калия с молярной концентрацией эквивалента ~ 0,1 моль/л и поправочным коэффициентом равным 0,9975, который должен затратиться на титрование 10 мл разведения пероксида водорода, приготовленного разведением навески 10 мл препарата в мерной колбе вместимостью 100 мл до метки, с учетом требований ГФ (должно быть пероксида водорода 2,7 - 3,3%). Мм(H₂O₂) = 34.01 г/моль. ρ H₂O₂ =1 г/мл

Дано:	Решение:
Vнав. (Н2О2) = 10 мл Vк. (Н2О2) = 100 мл Vп. (Н2О2) = 10 мл Kп ~0,1моль/л KMnO4 = 0,9975 М.м. . (Н2О2) = 34,01 г/моль ρ. (Н2О2) = 1,0 г/мл ω. (Н2О2) min = 2,7% ω. (Н2О2)max = 3,3%	Анализ данных: Н2О2– это исследуемый раствор KMnO4 – это рабочий раствор   Метод количественного определения – метод перманганатометрии Способ прямого титрования
Найти: V ~ 0,1 моль/лKMnO4 min= ? V ~ 0,1 моль/лKMnO4 max= ?

В основе метода лежит реакция:

5 Н₂О₂ + 2 KMnO₄ + 3 H₂SO₄ = 5 O₂ + 2 MnSO₄ + K₂SO₄ + 8 H₂O

Н₂О₂ - 2е = O₂ + 2 Н⁺ ‌‌| 5

MnO₄ ^- + 8 Н⁺ + 5 е = Mn²⁺ + 4 H₂O | 2

f_экв. (Н₂О₂) = ½ M_1|z(Н₂О₂) = Mм(Н₂О₂) • f_экв. (Н₂О₂) = Mм(Н₂О₂) • 1/2 = 34,01 г/моль : 2 = 17,005 г/моль

ω _опр.min • m н.ф._опр

V_{~ раб min} = -------------------------------

Т_{т. раб./ опр}• К_{п раб} • 100%

ω _опр.max • m н.ф._опр

V_{~ раб max} = ------------------------------

Т_{т. раб./ опр}• К_{п раб} • 100%

ω (Н₂О₂) min • m н.ф. (Н₂О₂)

V_{~ 0,1 моль/л}KMnO_{4 min} = ----------------------------------------

Т_{0,1 моль/л}KMnO_4/ Н₂О₂• К_{п раб} • 100%

ω (Н₂О₂) _max • m н.ф. (Н₂О₂)

V_{~ 0,1 моль/л}KMnO_{4 max} = ------------------------------------------

Т_{0,1 моль/л}KMnO_4/ Н₂О₂• К_{п раб} • 100%

Найдем титр рабочего раствора по определяемому веществу:

С_{1/Z т. раб.} • M_{1/Z опр.}

Т _{т. раб./ опр.} = -----------------------

С_{1/Z 0,1 моль/л} KMnO₄ • M_1/Z Н₂О₂0,1 моль/л • 17,005 г/моль

Т_{0,1 моль/л} KMnO₄ / Н₂О₂= --------------------------------- = ----------------------------------- = 0,001701 г/мл

1000 1000

Титр показывает, что 1 мл раствора перманганата калия с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/л взаимодействует с 0,001701 г х.ч. пероксида водорода.

Найдем массу навески фактической, так как титруется не все разведение, а только его часть:

m_нав. (Н₂О₂) =V_нав.(Н₂О₂) • ρ_нав.( Н₂О₂) =10 мл • 1,0 г/мл = 10,0000 г

m нав. (Н₂О₂) - V_к( Н₂О₂) следовательно, 10,0000 г – 100 мл

mн.ф. (Н₂О₂) - V_п. ( Н₂О₂) mн.ф.(Н₂О₂) – 10 мл

Следовательно:

10,0000 г • 10 мл

mн.ф. (Н₂О₂) = ------------------------ = 1,0000 г

100 мл

Рассчитаем интервалы объемов раствора перманганата калия:

ω (Н₂О₂) min • m н.ф. (Н₂О₂) 2,7% • 1,0000 г

V_{~ 0,1 моль/л}KMnO_{4 min} = -------------------------------------------- = ----------------------------------------- =

Т_{0,1 моль/л}KMnO_4/ Н₂О₂• К_{п раб} • 100% 0,001701 г/мл • 0,9975 • 100%

= 15,91 мл

ω (Н₂О₂) _max • m н.ф. (Н₂О₂) 3,3% х 1,0000 г

V_{~ 0,1 моль/л}KMnO_{4 max} = -------------------------------------------- = ---------------------------------------- =

Т_{0,1 моль/л}KMnO_4/ Н₂О₂• К_{п раб} • 100% 0,001701 г/мл х 0,9975 х 100%

= 19,45 мл

Ответ: V_{~ 0,1 моль/л}KMnO_{4 min} = 15,91 мл

V_{~ 0,1 моль/л}KMnO_{4 max} = 19,45 мл

Дополнительные задачи III типа

(предварительный расчет объема рабочего раствора)