分析化学习题详解(9)

2019-08-01 23:49

从而使沉淀在整个溶液中缓慢地、均匀地析出。它和一般沉淀法相比,可以避免局部过浓的现象发生,获得的沉淀为颗粒较大,表面吸附杂质少,易于过滤和洗涤的晶形沉淀。

9. 某溶液中含SO42-、Mg2+两种离子,欲用重量法测定,试拟定简要方案。

答:先在稀HCl介质中加过量的BaCl2溶液,使SO42- 沉淀完全,分离、洗涤、烘干、灼烧后测SO42-含量。然后在滤液中加入PO43-(磷酸三甲酯),或加入(NH3)2HPO4, 生成MNH4HPO4 沉淀, 称量形式MgP2O7, 测定Mg2+含量。

10. 重量分析的一般误差来源是什么?怎样减少这些误差?

答:重量分析一般误差来源是共沉淀和后沉淀现象。减小误差的措施:(1)选择适当的分析步骤;(2) 选择合适的沉淀剂;(3) 改变杂质的存在形式;(4) 改善沉淀条件;(5) 再沉淀等。

11. 什么是化学因数?运用化学因数时,应注意什么问题?

答:待测组分的摩尔质量与称量形式的摩尔质量之比通常称为\化学因数\或称\换算因数\。运用化学因数时,必须注意在待测组分的摩尔质量与称量形式的摩尔质量前乘以适当的系数,使分子分母中待测元素的原子个数相等。

12. 试述银量法指示剂的作用原理,并与酸碱滴定法比较之。

答:银量法根据所用指示剂的不同分为使用铬酸钾指示剂的摩尔法, 铬酸钾与银离子生成砖红色沉淀; 佛尔哈德法使用铁铵矾指示剂, 三价铁与SCN-生成血红色配合物; 法扬司法使用吸附指示剂, 吸附指示剂被吸附和不被吸附颜色不同。酸碱滴定法中所用的指示剂本身就是有机弱酸或有机弱碱,其共轭酸碱对的结构不同而颜色不同。当在滴定过程中,溶液的pH值改变时,指示剂的结构发生改变而引起溶液颜色的改变,从而指示滴定的终点。 13. 用银量法测定下列试样中Cl-含量时,选用哪种指示剂指示终点较为合适? (1)BaCl2 (2)NaCl +Na3PO4 (3) FeCl2 (4) NaCl + Na2SO4

答:如用摩尔法(1)中Ba2+与指示剂铬酸钾反应,(2)中PO43-与Ag+反应生成沉淀,(3)中Fe2+易生成沉淀,所以选用铁铵矾(佛尔哈德法,强酸性)作指示剂较为合适。(4)可选用K2CrO4作指示剂。

14. 说明用下述方法进行测定是否会引入误差:(1)吸取NaCl + H2SO4试液后 马上用摩尔法测定Cl-;

(2)中性溶液中用摩尔法测定Br-;

(3)用摩尔法测定pH≈8.0的KI溶液中的I-;

(4)用摩尔法测定Cl-,但配制的K2CrO4指示剂溶液浓度过稀;

(5)用佛尔哈德法测定Cl-,但没有加硝基苯。 答:(1)酸度大,会使指示剂溶解,使结果偏高;(2)剧烈振摇防吸附Br-则不会引入误差;(3)由于沉淀对I-的吸附力太强,会使结果偏低;(4)使消耗AgNO3过多,结果偏高;(5)终点时会发生置换反应:AgCl + SCN- =AgSCN + Cl-,会引入误差,使结果偏低。

15. 试讨论摩尔法的局限性。

答:摩尔法要求的酸度范围为pH= 6.5~10.5。当试液中有铵盐存在时,要求溶液的酸度范围pH为6.5~7.2。在此条件下凡是能够与Ag+生成微溶性化合物或配合物的阴离子(如PO43-, AsO43-, SO32-, CO32-, C2O42-, S2-),都干扰测定。一些高价金属离子(如Fe3+, Al3+, Sn4+, Bi3+)在中性或弱碱性溶液中发生水解,故也不应存在。当一些有色金属离子

浓度稍大时也影响终点的观察。能和指示剂生成有色物质的离子(Pb2+,Ba2+)不能存在。本法只能用来测定卤素,而不能用NaCl标准溶液直接测定Ag+。

16. 为什么用佛尔哈德法测定Cl-时,引入误差的几率比测定 Br-或I-时大?

答:用佛尔哈德法测定 Br-或I-时,因为AgBr和AgI的溶度积(Ksp)都小于AgSCN的溶度积,不会发生类似的(AgCl + SCN-= AgSCN + Cl-)沉淀转化反应。

17. 为了使终点颜色变化明显,使用吸附指示剂应注意哪些问题?

答:(1)保护胶体,加入糊精,防止凝聚;(2)由于吸附指示剂的颜色变化发生在沉淀表面上,因此被滴液浓度不能太稀,应尽量使沉淀的比表面大一些,即沉淀的颗粒要小一些。(3)溶液的浓度不能太稀,因为浓度太稀时,沉淀很少,观察终点比较困难。(4) 避免在强的阳光下进行测定,因卤化银沉淀对光敏感,很快转化为灰黑色,影响终点的观察。(5)滴定必须在中性,弱碱性或弱的酸性溶液中进行。这是因为吸附指示剂起指示作用的是它们的阴离子。酸度大时,指示剂的阴离子与H+结合,产生酸效应,形成不带电荷的分子而不被吸附。要在适宜的pH范围内进行(见书表7-1)。

18. 试简要讨论重量分析与滴定分析两类化学分析方法的优缺点。

答:重量分析与滴定分析通常用于测定常量组分,滴定分析有时也可用于测定微量组分。滴定分析与重量分析相比较,滴定分析简便,快速,可用于测定很多元素,且有足够的准确度。在较好的情况下,测定的相对误差不大于0.1%。

重量分析法直接用分析天平称量而获得分析结果,不需要标准试样或基准物质进行比较, 不使用容量器皿。如果分析方法可靠,操作细心, 称量误差一般是很小的. 所以对于常量组分的测定,能得到准确的分析结果,相对误差约≤0.1%。但是,重量分析法操作繁琐,耗时较长,也不适用于微量组分的测定。

习题答案

1.下列情况,有无沉淀生成?

(1)0.001mol·L-1 Ca(NO3)2溶液与0.01mol·L-1 NH4HF2溶液以等体积相混合; (2)0.01mol·L-1 MgCl2溶液与0.1mol·L-1NH3-1mol·L-1 NH4Cl溶液等体积相混合。 解:(1)已知:Ksp(CaF2) =3.4×10-11 两溶液等体积混合后: [Ca2+] = 5.0×10-4mol·L-1, [F-] = 5.0×10-3mol·L-1, [Ca2+][F-]2 = 5.0×10-4 ×(5.0×10-3 ) 2 = 2.5×10-8>Ksp(CaF2) = 3.4×10-11 ∴ 有沉淀生成。

(2)已知:Kb(NH3) =1.8×10-5 Ksp (Mg(OH)2) =1.8×10-11

[Mg2+] = 5.0×10-3 mol·L-1, [NH3] = 0.05mol·L-1, [NH4] = 0.5mol·L-1, [OH-] =Kb(NH3) × [NH3]

=1.8×10-5 × 0.05

=1.8×10-6(mol·L-1)

[NH4+]

0.5

[Mg2+][OH-]2 = 5.0 ×10-3 × (1.8×10-6 ) 2 =1.6 ×10-14 <Ksp ∵Q <Ksp ∴无沉淀生成。

2.求氟化钙的溶解度:

(1) 在纯水中(忽略水解);

(2) 在0.01 mol·L-1 CaCl2溶液中; (3) 在0.01mol·L-1HCl溶液中。

解:(1)已知:Ksp (CaF2) =3.4×10-11,Ka(HF) =3.5×10-4

[Ca2+][F-]2 = s·(2s)2 = 4s3 ∴ s = 2.0×10-4 (mol·L-1) (2)考虑同离子效应:[Ca2+][F-]2 = 0.01×(2s)2 = 3.4×10-11 s = 2.9×10-5(mol·L-1) (3)考虑酸效应: δF-= Ka(HF) =

3.5×10-4 = 3.5×10-2

Ka+[H+]

3.5×10-4+0.01

αF-= 1

=28.6

3.5×10-2

[Ca2+][F-] 2 = [Ca2+][F-] 2·α2 = Ksp·α2 s =1.9×10-3(mol·L-1) 3.计算pH=5.0,草酸总浓度为0.05 mol·L-1时, 草酸钙的溶解度.如果溶液的体积为300mL, 将溶解多少克CaC2O4?

解: 已知:Ka1(H2C2O4) = 5.9×10-2, Ka2 = 6.4×10-5 , Ksp(CaC2O4) =1.8×10-9 M(CaC2O4) =128.1 α (H) = 1 δ

计算得: α =1.16

[Ca2+][C2O42-]总= Ksp(CaC2O4).αC2O42-

s × 0.05 =1.8 ×10-9 ×1.16 s = 4.2×10-8(mol·L-1)

溶解损失:m(CaC2O4)= 4.2×10-8 × 0.3 ×128.1=1.6 ×10-6 (g) = 1.6 ×10-3 (mg)

4.25℃时, 铬酸银的溶解度为每升0.0279g, 计算铬酸银的溶度积. 解: 已知:M(Ag2CrO4) =331.73

设:铬酸银(Ag2CrO4)的溶解度为s. s = 0.0279

= 8.41 ×10-5mol·L-1 331.73

Ksp = [Ag+]2[CrO42-] = ( 2× 8.41×10-5 ) 2 × 8.41×10-5 = 2.38 ×10-12

5.为了使0.2032g (NH4)2SO4中的SO42-沉淀完全, 需要每升含63.00g BaCl2·2H2O的溶液多少亳升?

解:已知 M((NH4)2SO4)=132.14, M(BaCl2·2H2O)2SO4)=244.3 考虑问题的思路是,非挥发性沉淀剂过量20%~30% 。

1000/0.2580 = x /1.538 ×10-3 x =1.538 ×10-3 ×1000/0.2580 = 5.96(mL) 加入BaCl2的量按[SO42-]的量过量20~30%, 即为5.96×(120%~130%)=7~ 8(ml)

6.计算下列换算因数:

(1) 从Mg2P2O7的质量计算MgSO4·7H2O的质量;

(2) 从(NH4)3PO4·12MoO3的质量计算P和P2O5的质量;

(3) 从Cu(C2H3O2)2·3Cu(AsO2) 2的质量计算As2O3和CuO的质量; (4) 从丁二酮肟镍Ni(C4H8N2O2) 2的质量计算Ni的质量; (5) 从8-羟基喹啉铝(C9H6NO) 3Al的质量计算Al2O3的质量。 解:(1) (2) (3) (4) (5)

7. 过量的AgNO3处理0.3500g的不纯KCl试样, 得到0.6416gAgCl, 求该试样中KCl的质量分数。

解:设:纯KCl的质量为m(g),KCl的质量分数w; m(KCl)纯 =

0.6416×

74.56

= 95.38%

143.32

0.3500 0.3500

8.欲获得0.30gMg2P2O7沉淀, 应称取含镁4.0%的合金试样多少克?

解:思路:先从0.3gMg2P2O7求得纯镁的质量M(Mg),而后求得含镁4.0%的合金的质量:即: M(Mg) = 0.3 × 2M(Mg) = 0.3 × 224.305 = 0.660(g)

M(Mg2P2O7)

222.6

Mg合金: 0.66/(4.0%) =1.650(g)

9.有纯的CaO和BaO的混合物2.212g,转化为混合硫酸盐后重5.023g,计算原混合物中CaO和BaO的质量分数.

解 设混合物中CaO的质量为x(g), BaO(2.212-x )g.

解之得 x = 1.844(g)

∴ w (CaO) =1.844/2.212 = 83.36% w (BaO) = (2.212- x) /2.212 = 16.64% 10.有纯的AgCl和AgBr混合试样质量为0.8132g,在Cl2气流中加热,使AgBr转化为AgCl,则原试样的质量减轻了0.1450g,计算原试样中氯的质量分数。. 解: 2AgBr + Cl2 = 2AgCl + 2Br-质量减轻 2×187.8 2×143.32 2×44.5(g) 设 m(AgBr) 0.145(g) m(AgBr) = 0.145×(187.8/44.5) = 0.6119(g)

m(AgCl) = 0.8132-0.6119 = 0.2013(g) m(Cl) = 0.2013×(35.45/143.32) = 0.04979(g) ∴ w(Cl) = 6.12%


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