Analiza objętościowa (miareczkowa) - zadania z rozwiązaniem / cz. I podstawy obliczeń w analizie miareczkowej, przykładowe zadania z rozwiązaniem
Podstawy obliczeń w analizie miareczkowej
Podstawy obliczeń w analizie miareczkowej /cd.
Podstawy obliczeń w analizie miareczkowej /cd. Przeliczenie N substancji oznaczanej w procentach wagowych : % wagowy substancji oblicza się z ilorazu masy składnika oznaczanego (msub.ozn.) i masy odważki (modważ.) pomnożonej przez 100 % wyrażenie do obliczenia:
Podstawy obliczeń w analizie miareczkowej /cd. Przeliczenie N substancji oznaczanej w procentach wagowych: % wagowy substancji oblicza się z ilorazu masy składnika oznaczanego (msub.ozn.) i masy odważki (modważ.) pomnożonej przez 100 % wyrażenia do obliczenia:
Podstawy obliczeń w analizie miareczkowej /cd. przykł. zadania Obliczyć liczbę milimoli substancji zawartej w 28,5 cm3 o stężeniu 0,15 mol/dm3 (0,15 mmol/cm3). Rozwiązanie: N = V ∙ Cm = 28,5 cm3 ∙ 0,18 mmol/cm3 = 5,13 mmol. Zad. 2 Obliczyć stężenie molowe roztworu, który zawiera 11,875 mmola substancji w 95 cm3 roztworu.
Podstawy obliczeń w analizie miareczkowej /cd. przykł. zadania
Podstawy obliczeń w analizie miareczkowej /cd. przykł. zadania Obliczyć stężenie molowe roztworu po wymieszaniu 120 cm3 roztworu o stężeniu 0,15 molowym z 30 cm3 tej samej substancji o stężeniu 0,30 molowym. Rozwiązanie: Komentarz do zadania – łączna liczba milomoli (18 mmol + 9 mmol) przypada na łączną objętość roztworu ( 120 cm3 + 30 cm3) po połączeniu roztworów wyjściowych.
Podstawy obliczeń w analizie miareczkowej /cd. przykł. zadania Do zmiareczkowania 25 cm3 roztworu zasad MeOH zużyto 15 cm3 o stężeniu 0,15 mola titranta - roztworu kwasu HR. Oblicz stężenie molowe analitu – roztworu zasady. Rozwiązanie: Me+ + OH- + H+ + R- Me+ + R- + H2O, stosunek równomolowy, stąd Ntitranta = Nanalitu , VMeOH ∙ CmMeOH = VHR ∙ CmHR ,
Podstawy obliczeń w analizie miareczkowej /cd. przykł. zadania Do zmiareczkowania 35 cm3 roztworu zasady Me(OH)2 zużyto 14 cm3 o stężeniu 0,2 mola titranta - roztworu kwasu HR. Oblicz stężenie molowe analitu – roztworu zasady. Rozwiązanie: Me2+ + 2 OH- + 2 H+ + 2 R- Me2+ + 2 R- + 2 H2O, stosunek różnomolowy, stąd Ntitranta ≠ Nanalitu , 1 ∙ VMe(OH)2 ∙ CmMe(OH)2 = 2 ∙VHR ∙ CmHR ,
Podstawy obliczeń w analizie miareczkowej /cd. przykł. zadania Do 60 cm3 0,65 molowego roztworu mocnego kwasu HR wprowadzono 85 cm3 0,34 molowego roztworu mocnej zasady MeOH. Oblicz: która substancja przereaguje całkowicie, stężenie molowe substancji roztworu substancji pozostającej w nadmiarze, pH roztworu. Rozwiązanie: HR + MeOH Me+ + R- + H2O
Podstawy obliczeń w analizie miareczkowej /cd. przykł. zadania Zad.9 Rozwiązanie: NHR = VHR ∙ CmHR = 60 cm3 ∙ 0,65 mmol/cm3 = 39 mmol, NMeOH = VMeOH ∙ CmMeOH = 85 cm3 ∙ 0,45 = 28,9 mmol, ∆NHR = 39 mmol – 28,9 mmol = 10,1 mmol, Vc = 65 cm3 + 85 cm3 = 150 cm3, dla α = 1, [H+] = 6,7 ∙ 10-2 mol/dm3, pH = - log [H+] = - log 6,7 ∙ 10-2 = 2 – 0,826 = 1,174 ≈ 1,2
Podstawy obliczeń w analizie miareczkowej /cd. przykł. zadania Do 35 cm3 0,64 molowego roztworu mocnego kwasu HR wprowadzono 115 cm3 0,22 molowego roztworu mocnej zasady MeOH. Oblicz: a) która substancja przereaguje całkowicie, b) stężenie molowe substancji roztworu substancji pozostającej w nadmiarze, c) pH roztworu. Rozwiązanie: HR + MeOH Me+ + R- + H2O
Podstawy obliczeń w analizie miareczkowej /cd. przykł. zadania Zad.10 / Rozwiązanie cd: NHR = VHR ∙ CmHR = 35 cm3 ∙ 0,64 mmol/cm3 = 22,4 mmol, NMeOH = VMeOH ∙ CmMeOH = 115 cm3 ∙ 0,22 mmol/cm3 = = 25,3 mmol, ∆NMeOH = 25,3 mmol – 22,4 mmol = 2,9 mmol, Vc = 35 cm3 + 115 cm3 = 150 cm3, dla α = 1, [OH-] = 1,93 ∙ 10-2 mol/dm3, pOH = - log [OH-] = - log 1,93 ∙ 10-2 = 2 – 0,286 = 1,714 ≈ ≈ 1,7 pH = 14 – pOH = 14 – 1,7 = 12,3
Podstawy obliczeń w analizie miareczkowej /cd. przykł. zadania Roztwór kwasu o objętości 45 cm3 i stężeniu 0,4 molowym zobojętniono w 65% za pomocą 0,12 molowego roztworu zasady. Oblicz stężenie roztworu względem drugiego po reakcji kwasu z zasadą w przypadku: HR + MeOH H2O + MeR ( stosunek 1 :1 ) 2 H3R + 3 Me(OH)2 3 H2O + Me3R2 ( stosunek 2 : 3)
Podstawy obliczeń w analizie miareczkowej /cd. przykł. zadania
Podstawy obliczeń w analizie miareczkowej /cd. przykł. zadania Zad.11/ cd. Rozwiązanie cz. b: NH+ = VH3R ∙ 3 ∙ CmHR = 45 cm3 ∙ 3 ∙ 0,4 mmol/cm3 = 54 mmol, ∆NH+ = 54 mmol – 0,65 ∙ 54 mmol = 54 mmol – 35,1mmol = = 18,9 mmol = NOH-,
Podstawy obliczeń w analizie miareczkowej /cd. przykł. zadania Masa molowa substancji X wynosi 0,056 kg/mol. Oblicz masę substancji X w badanej próbce, jeżeli do zmiareczkowania zużyto 52,4 cm3 tirtanta o stężeniu 0,15 mol/dm3 a substancje reagują w stosunku równomolowym (1 : 1). Rozwiązanie: Ntitr. = Vtitr. ∙ Cmtitr. = 52,4 cm3 ∙ 0,15 mmol/cm3 = 7,86 mmol, przy stosunku równomolowym: Ntitr. = Nanal. = 7,86 mmol, MX = 0,056 kg/mol = 56 g/mol / = 0,056 g/mmol, mX = Nanal. ∙ MX = 7,86 mmol ∙ 0,056 g/mmol ≈ 0,44 g
Podstawy obliczeń w analizie miareczkowej /cd. przykł. zadania Masa molowa substancji X wynosi 0,074 g/mmol. Oblicz masę substancji X w badanej próbce, jeżeli do zmiareczkowania zużyto 32,8 cm3 tirtanta o stężeniu 0,25 mol/dm3 a substancje reagują w stosunku stechiometrycznym jak 2 : 3. Rozwiązanie: Ntitr. = Vtitr. ∙ Cmtitr. = 32,8 cm3 ∙ 0,25 mmol/cm3 = 8,2 mmol, przy stosunku 2 : 3 Nanal. = 2/3 ∙ Ntitr. = 2/3 ∙ 8,2 mmol = 5,466 mmol = 5,47 mmol mX = Nanal. ∙ MX = 5,47 mmol ∙ 0,074 g/mmol ≈ 0,405 g
Podstawy obliczeń w analizie miareczkowej /cd. przykł. zadania Próbkę technicznego produktu o masie 4,25 g zwierającego badaną substancję rozpuszczono w destylowanej wodzie i zmiareczkowano 24,25 cm3 titranta o stężeniu 0,6 mol/dm3. Oblicz procentową zawartość substancji w próbce, jeżeli masa molowa jej wynosi 0,171 kg/mol substancje reagują w stosunku stechiometrycznym jak 3 : 2. Rozwiązanie: Ntitr. = Vtitr. ∙ Cmtitr. = 24,25 cm3 ∙ 0,6 mmol/cm3 = =14,55 mmol,
Podstawy obliczeń w analizie miareczkowej /cd. przykł. zadania Zad.14 / Rozwiązanie cd./ Nanal. = 3/2 ∙ Ntitr. = 3/2 ∙ 14,55 mmol = 21,825 mmol, MX = 0,171 kg/mol = 171 g/mol = 0,171 g/mmol, mX = Nanal. ∙ MX = 21,825 mmol ∙ 0,171 g/mmol ≈ 3,73 g, mprób. = 4,25 g stanowi 100%, , lub obliczenie z zależności: