Приготування і стандартизація розчинів

Розрахуємо фактор еквівалентності для різних хімічних сполук, наприклад: CaO, H2 SO4. Ba (OH) 2. CaCl2. Al2 (SO4) 3.

Перша речовина - оксид кальцію. Для розрахунку фактора еквівалентності скористаємося формулою (8):

У цьому з'єднанні 1 атом кальцію, ступінь окислення кальцію в оксиді +2. Отриманий фактор еквівалентності показує, що в кислотно-основному взаємодії з 1 молем іонів водню буде реагувати 1/2 благаючи оксиду кальцію:

CaO + 2H + = Ca 2+ + H2 O або

1/2 CaO + H + = 1/2 Ca 2+ + 1/2 H2 O.

Наступне речовина - сірчана кислота. Для розрахунку fекв для кислот використовують формулу (9). Слід пояснити, що означає «заміщені іони». Сірчана кислота може вступати в наступні реакції:

У першому випадку обидва атома водню заміщаються на іони натрію, фактор еквівалентності буде дорівнює 1/2. У другій реакції заміщується тільки один атом водню і fекв = 1.

Розрахуємо фактор еквівалентності для гідроксиду барію: 1 моль гідроксиду барію здатний замістити 2 моль іонів водню, а для заміщення 1 моль іонів водню буде потрібно 1/2 моль гідроксиду барію. Значить, і фактор еквівалентності цієї речовини 1/2. Але слід пам'ятати, що в разі протікання реакції

1 моль Ba (OH) 2 заміщає 1 моль H + і fекв = 1.

Розглянемо спосіб визначення фактора еквівалентності у солей: хлориду кальцію і сульфату алюмінію. Для цього використовуємо формулу (11). У хлориде кальцію (CaCl2) - один іон металу зі ступенем окислення +2. тоді:

Відповідно в сульфате алюмінію Al2 (SO4) 3 два іона металу зі ступенем окислення +3. Звідси: fекв = 1 / (2 # 8729; 3) = 1/6.

Рівняння (12) застосовується для розрахунку фактора еквівалентності речовин, що беруть участь в окисно-відновних реакціях. У цьому випадку фактор еквівалентності показує, яка частина благаючи речовини приймає або віддає 1е. наприклад:

Один моль перманганат-іонів приймає 5 електронів, а 1е реагує з 1/5 благаючи перманганату, тому fекв (KMnO4) = 1/5.

Ще один спосіб вираження концентрації розчину - титр.

Титр - це маса розчиненої речовини, виражена в грамах, яка міститься в 1 мл розчину. Титр розчину (Т) розраховують за рівнянням

Одиниці виміру цієї концентрації г / мл, іноді використовують мг / мл.

Розрахуйте масову частку, молярну, нормальну концентрації та титр розчину, отриманого розчиненням m (г) речовини S в мірній колбі об'ємом V (мл) (таблиця 1, # 961; = 1 г / мл). Нормальну концентрацію розрахуйте відповідно до реакцією електролітичноїдисоціації цієї речовини.

Таблиця 1 - Умова задачі 1

Хід вирішення цього завдання розглянемо на прикладі варіанту 1.

Почнемо з розрахунку масової частки за формулою (1):

Для розрахунку молярної концентрації цього ж розчину скористаємося формулою (2):

Тепер розрахуємо титр розчину гідроксиду натрію за формулою (13):

(Г / мл) або 0,009 # 8729; 1000 = 9 (мг / мл).

Запишемо реакцію електролітичноїдисоціації гідроксиду натрію

NaOH → Na + + OH -.

Розрахуємо нормальну концентрацію гідроксиду натрію в отриманому розчині. Для цього необхідно знати його фактор еквівалентності. Фактор еквівалентності - це частина благаючи речовини, яка реагує з одним молем іонів водню. Тоді для гідроксиду натрію fекв = 1 (1 моль NaOH вступає в реакцію з 1 молем іонів водню). За формулою (7) знаходимо нормальність розчину:

Таблиця 2 - Відповіді до задачі 1

Приклад рішення (варіант 1):

Кристалічний KOH не є стандартним речовиною, тому що при стоянні на повітрі швидко поглинає воду і вуглекислий газ. Для стандартизації розчину гідроксиду калію з перерахованих речовин (Na2 CO3. C2 H4 (СOOH) 2. HCl) використовують бурштинову кислоту C2 H4 (СOOH) 2. У розчині протікає реакція:

Розрахуємо масу бурштинової кислоти, необхідну для приготування 50 мл розчину з концентрацією 0,05 моль / л:

При розрахунку обсяг був переведений в літри (50 мл = 0,05 л), підсумковий результат повинен містити 4 значущі цифри.

Знайдемо нормальність приготовленого розчину кислоти. Для визначення фактора еквівалентності бурштинової кислоти, необхідно врахувати, що з 6 атомів водню тільки 2 можуть вступати в іонообмінні реакції (HOOC- (CH2) 2 -COOH). Розрахуємо фактор еквівалентності:

Можна скористатися і такою формулою:

Розрахуємо титр приготованого розчину янтарної кислоти:

(Г / мл) або 5,904 (мг / л).

При вирішенні завдань на розбавлення розчину можна використовувати закон розведення. Твір концентрації розчину на його обсяг (С1 # 8729; V1) дорівнює кількості моль розчиненої речовини і при розведенні розчину число моль цієї речовини (С2 # 8729; V2) не змінюється:

Таким чином, для приготування 200 мл 0,0125 М розчину потрібно 50 мл розчину з концентрацією 0,05 моль / л.

Навішування речовини S1 (таблиця 5) масою m1 (г) розчинена в мірній колбі об'ємом V1 (мл). Аліквотні проби по V2 (мл) використані для стандартизації розчину S2. Середній результат титрування V3 (мл). Розрахуйте молярну і нормальну концентрації розчину S2.

Таблиця 5 - Умова завдання 3