分析化学(武大)习题解答(3)

2019-08-31 17:04

用0.200mol?L?1HCl溶液滴定至终点时,消耗50.0 mL。如改用酚酞为指示剂,用上述HCl溶液滴定

至终点时,需消耗多少毫升?

解:设混合试样中含有x克Na2CO3。用甲基橙为指示剂,滴定至终点时,样品中的Na2CO3和

NaHCO3全部被中和,所以下式成立。

2x105.99?0.685?x84.01?0.200?50.01000

解方程得x?0.264g。

设改用酚酞为指示剂时,所需HCl为V毫升,

0.264106?0.200?V, V?12.5mL

?1[习题25]称取一元弱酸HA试样1.000g,溶于60.0mL水中,用0.2500mol?L?1NaOH溶液滴定,

已知中和HA至50%时,溶液的pHJ=5.00;当滴定至化学计量点时,pH=9.00。计算试样中HA的质量分数为多少?(假设HA的摩尔质量为82.00g?mol)

?[HA]?[A],所以pKa?pH?5.00。 解:用NaOH溶液滴定至50%时,溶液中

滴定至sp时溶液中,溶液中生成NaA,根据质子平衡式可计算[HA]的浓度:

[HA]?[OH]?[H]?10??-5?10?9?10?5mol/L。

pH=9.00,由分布系数可知,弱酸HA的总浓度cHA与平衡浓度[HA]的关系是:

cHA?[HA]?[HA]?[H]?Ka[H]???HA?10?5?10?9?10?9?510?0.100mol/L

设滴定至终点时消耗的NaOH体积为VNaOH毫升,

0.100?(60.0?VNaOH)?0.2500?VNaOH, VNaOH?40.0mL

试样中HA的质量分数为 ?HA?0.100?(60.0?40.0)?82.001.000?1000?82.0%

第四章 氧化还原滴定法

[习题

1]计算1.00?10?4mol?L Zn(NH-12?3)4-1的0.100mol?L氨溶液中Zn(NH3)4/Zn电对的电势。

2+解:已知

EoZn2?/Zn??0.763V, Zn2??NH3的形成常数lg?1?lg?4为2.37,4.81,7.31,9.46。[Zn2??Zn(NH3)?1??1[NH3]??2[NH3]??3[NH3]??4[NH3]?100.0592lg10?9.492345.49]?cZn?Zn(NH?3)1.00?10105.49?4?10?9.49,所以

EZn(NH)/Zn??0.763?34EoHg2?2/Hg??1.04VEo

。如溶液中Cl浓度为0.010mol?L,

--1[习题3]根据和Hg2Cl2的Ksp,计算

Hg2Cl2/HgHgCl/Hg22电对的电势为多少?

EoHg2?2/Hg解:已知

因为E?0.793V, Ksp(Hg2Cl2)?1.3?10?18

Hg2Cl2/HgoHg2Cl2/Hg?EoHg2/HgoHg2/Hg2?2??0.05920.0592lgKsp[Cl]-2, 所以E?E?lgKsp=0.793-0.53=0.265V?EoHg2Cl2/Hg

?0.265?0.118?0.383V[Cl]=0.010mol?L时,

-1-

EHg2Cl2/Hg?0.0592lg1[Cl]-2

使之达到平衡,求此

[习题4]于0.100mol?LFe3+和0.250mol?L-1时溶液中Fe3+-1HCl混合溶液中,通入气体H2SooE?0.141V, E3?2??0.71V-1HSS/HS2Fe/Fe的浓度。已知2饱和溶液的浓度为0.100mol?L,。

解:因为达到平衡时,

0.059lg[Fe[Fe3?2?oES/H2S?0.0592lg[H]?2[H2S]?2?EoFe3?/Fe2??0.059lg[Fe[Fe3?2?]],所以

2[Fe[Fe3?2?]]?oES/H2S3??EoFe3?/Fe2??0.05923?lg[H][H2S]??0.569?0.0592lg(0.100?0.250)0.100?11]]?10?9.59, [Fe]?cFe?[Fe[Fe3?]2??0.100?10]?9.59?2.51?10mol?L?1]?[Fe

+-1NH-NHClAg/Ag电对的条pH=10.034mol?L[习题6] 计算,在总浓度为0.10缓冲溶液中,

件电势。忽略离子强度及形成AgCl2络合物的影响。(Ag-NH3络合物的lg?1?lg?2分别为3.24,7.05;

EoAg/Ag?-?0.80V)

解:根据缓冲溶液pH值的计算公式,先计算出在此条件下[NH3]的浓度:

pKa?lg[NH3]0.10-[NH3]?pH?10.0, 所以[NH3]=10-1.07mol?L?1

24.91再计算氨对银离子的副反应系数:

Eo'Ag/Ag??Ag?NH3)??1??1[NH3]??2[NH3]?10,

?EoAg/Ag??0.059lg1?Ag(NH?0.80?0.29?0.51V3)

-13+2+[习题8]计算pH=3.0,含有未络合物EDTA浓度为0.10mol?L时,Fe/FeoE3?2??0.77VpH=3.0(已知时,,Fe/Fe)

电对的条件电势。

解:

lgK'3?FeY'2?FeY?lgK?lgK'FeFe3?YY?lg?Y(H)?25.1?10.60?14.50?lg?Y(H)?14.32?10.60?3.72

??lgK3?2?

Fe(Y)?1?K?1?K(Fe3??1?10Y)14.50?0.10?10?0.10?1013.5, Fe2?'(Fe2?Y)(Y)?1?103.722.72

Eo'Fe3?所以

/Fe2??EoFe3??/Fe2??0.059lgFeFe2?(Y)(Y)??0.77?0.636?0.13V3?

-1[习题9] 将一块纯铜片置于0.050mol?LAgNO3溶液中。计算溶液达到平衡后的组成。

EoCu2?/Cu?0.337V, EoAg/Ag???0.80V)(提示:首先计算出反应平衡常数)

2?解:根据置换反应2AglgK?[Cu2??Cu?Cu?2Ag可知,反应平衡常数K为:

][Ag]?2?2?(0.80?0.337)0.059?15.69。因平衡常数较大,反应进行较完全,Ag+几乎全氧化,可认

[Cu2?为

Cu2??0.0502?0.025mol?L?1[Ag]??],所以

lgK?0.0251015.60?2.5?10?9mol?L?1

[习题10] 以K2Cr2O7标准溶液滴定Fe2+,计算25℃时反应的平衡常数;若化学计量点时Fe3+

的浓度为0.0500molEo2?3?Cr2O7/Cr?L?1o,要使反应定量进行,所需H+的最低浓度为多少?(已知

3??1.33V, EFe/Fe2??o.77V2?)

2?解:此滴定反应为:Cr2O7lgK?lg[Cr3?2?6Fe?14H??2CroFe3?3??6Fe3??7H2O,:

56][Fe3?6](E?14o2?3?Cr2O7/Cr?E2?[Cr2O7][Fe2?6?/Fe2?)?6?56.9, K?7.9?10][H]0.059。

化学计量点时,若有99.9%以上的Fe2+氧化为Fe3+,则认为反应定量进行,则Fe2+的浓度最多不超过:

0.0500?0.0010.999?5.0?10?5mol?L?1。

13[Fe3?化学计量点时

[Cr3?]?26[Fe3?]?], [Cr2O7]?2?16[Fe2?]。

根据平衡常数可计算出此时的H+浓度:

[Cr3?2lgK?lg][Fe3?6]2?[Cr2O7][Fe2?6][H]?14?lg13?23?6([Fe])?[Fe]316[Fe2??56.9]?[Fe2?6]?[H]?14,所以[H]?2.1?10??3mol?L?1。

若化学计量点时,Fe2+的浓度最多不超过10[H]?1.5?10??2?6mol?L?1,同样可根据以上的计算方法,得到H+浓度:

mol?L?1

-1[习题13]在H2SO4介质中,用0.1000mol?LCe色点电势为0.94V的指示剂,终点误差为多少?(解:

Et?Eo'Fe3?4+溶液滴定0.1000mol?LFe?o.68V, Eo'Ce4?-12+时,若选用变

/Fe2?/Ce3??1.44V)

Esp?1012(Eo'Fe3?/Fe2?? Eo'Ce4?/Ce3?)?1.06V, ?E?0.94-1.06?-0.12V?2.03

?E/0.059?10??E/0.059

[习题16]用碘量法测定钢中的硫时,使硫燃烧成SO2,SO2被含有淀粉的水溶液吸收,再用标准

10?Eo'/(2?0.059)?1010?102.03(1.44?0.68)/0.118?10?2.03?106.442.03??0.004碘溶液滴定。若称取含硫0.051%的标准钢样和被测钢样各500mg,测定标钢中的硫用去碘溶液11.6mL,滴定被测钢样中的硫用去碘溶液7.00mL。试用滴定度表示碘溶液的浓度,并计算被测钢样中硫的质量分数。 解:

T?0.051.6?0.0044%/mL, w(s)?TV?0.0044%?7.00?0.031%。

[习题17]称取制造油漆的填料红丹(Pb3O4)0.1000g,用盐酸溶解,在热时加

-10.02mol?LK2Cr2O7溶液25mL,析出PbCrO4:

2Pb2??Cr2O72??H2O?2PbCrO4??2H2?

-1冷却后过滤,将PbCrO4沉淀用盐酸溶解,加入KI和淀粉溶液,用0.1000mol?LNa2S2O3溶液滴定时,用去12.00mL。求试样中的质量分数。

解:测定过程涉及的反应有:

2CrO4?2HCr2O7?6II2?2S2O32?2??2???Cr2O7?2?3??14H??2Pb2???3I2?7H2O?2I?S4O6

,又M(Pb3O4)?

685.6g?mol?1根据以上各反应可知:

w(Pb3O4)?9nPbO?n2-34S2O3,所以

0.1000?12.00?685.69?0.1000?1000?91.41%-1[习题20]Pb2O3试样1.234g,用20.00mL0.2500mol?LH2C2O4溶液处理。这时Pb(Ⅳ)被还原

为Pb(Ⅱ)。将溶液中和后,使Pb2+定量沉淀为PbC2O4。过滤,滤液酸化后,用0.04000mol?L-1KMnO4溶液滴定,用去10.00mL。沉淀用酸溶解后,用同样的KMnO4溶液滴定,用去30.00mL。计算试样中PbO及PbO2的质量分数。

解:根据题意可知,试样中还原Pb(Ⅳ)、沉淀Pb(Ⅱ)都需要H2C2O4,沉淀后溶液中还有剩余的

H2C2O4,总的消耗的草酸的量为:n(H2C2O4)总=0.2500?20.00=5.000mmol。

用于沉淀Pb(Ⅱ)需要H2C2O4的量为:溶液中剩余的H2C2O4的量为:

n(H2C2O4)沉淀=5252?0.04000?30.00=3.000mmol。

n(H2C2O4)剩余=?0.04000?10.00=1.000mmol。

所以用来还原Pb(Ⅳ)需用的H2C2O4的量为:n(H2C2O4)还原=5.000-3.000-1.000==1.000mmol。

w(PbO2)?1.000?239.21.234?1000?19.38%, w(PbO)?(3.000?1.000)?223.21.234?1000?36.17%

-1[习题22]今有25.00mLKI溶液,用10.00mL0.05000mol?LKIO3溶液处理后,煮沸溶液以除去

I2。冷却后,加入过量KI溶液使之与剩余的KIO3反应,然后将溶液调至中性。析出的I2用

-10.1008mol?LNa2S2O3溶液滴定,用去21.14mL,计算KI溶液的浓度。

解:加入的总KIO3的量为:n(KIO3)总=0.05000?10.00=0.5000(mmol)。

25.00mLKI溶液所需的KIO3的量为:。剩余的KIO3的量为:所以可得下式:

n(KIO3)剩余=16n(KIO3)消耗=15?cKI?25.00?5.000 cKI (mmol)

?0.1008?21.14( mmol)。

0.5000?5.000 cKI?n(KIO3)剩余?1,解此方程得

0.5000?5.000 cKI?n(KIO3)剩余, cKI?0.02897mol?L

第一章 定量分析化学概论

[习题1]某矿石的最大颗粒直径为10mm,若其k值为0.1kg?mm-2,问至少应采取多少试样才具有代表性?若将该试样破碎,缩分后全部通过10号筛,应缩分几次?若要求最后获得的分析试样不超过100 g,应使试样通过几号筛??

解:(1) 根据经验公式

m02m?0.1?10≥kd,故至少采取试样02?10kg

(2) 要通过10号筛,d=2mm,应保留试样m0≥0.1?22?0.4kg。

14()将10kg的试样进行缩分:10×2=0.625kg>0.4kg,可见需缩分4次方可满足要求 。

m0(3)要求最后获得的分析试样中不超过100g,则d≤查教材P5页表1-1可知,应通过20号筛。

g?0.10.1?1mm。

[习题3]用沉淀滴定法测定纯NaCl中氯的质量分数,得到下列结果:59.82%,60.06%,60.46%,59.86%,60.24%。计算:a.平均结果;b.平均结果的绝对误差;c.相对误差;d.中位数;e.平均偏差;f.相对平均偏差。?

n?xi解:a.

x?i?1n=60.09%

?(Cl)?35.4558.44?60.66%b. 纯NaCl中氯的质量分数的理论值为:

?0.57

∴平均结果的绝对误差60.09%-60.66%=-0.57% c. 相对误差60.66d. 中位数60.06%

d?d1?d2?......dnnd?100%?0.2160.09?1.085?0.21%?100%??0.94%

e. 平均偏差

f. 相对平均偏差x?100%?0.35%

[习题4]按照有效数字运算规则,计算下列算式: a. 213.64+4.402+0.3244;


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