Тест тапсырмалары. 1. Мына қайтымды аналитикалық реакцияның mA+nB↔pC+qD термодинамикалық тепе-теңдік константасының теңдеуін

1. Мына қайтымды аналитикалық реакцияның mA+nB↔pC+qD термодинамикалық тепе-теңдік константасының теңдеуін көрсетіңіз:

1) ; 2) ; 3) ;

4) ; 5) .

2. Ерітіндінің иондық күші μ(І) мына аралықта 0,01< μ (І)< 0,1 болғанда, f пен μ (І) арасындағы тәуелділік қайсы теңдеумен анықталады?

1) ; 2) ;

3) ; 4) ;

5) .

3. Мына реакцияның mA+nB↔pC+qD термодинамикалық және концентрациялық тепе-теңдік константалары арасындағы байланыс қандай теңдеумен анықталады?

1) ; 2) ; 3) ;

4) ; 5) .

4. Қышқылдардың концентрациялық (Кк) және термодина­ми­калық (Кт) диссоциациялану константаларының арасында қандай байланыс бар?

1) Ккмен Ктарасында байланыс жоқ;

2) ерітінді концентрациясы артқанда (Кк/Кт) қатынасының шамасы төмендейді;

3) Кк/Кт– қатынасының шамасы тұрақты, концентрацияға тәуелсіз;

4) Кк/Кт– қатынасының шамасы ерітіндінің иондық күшіне тәуелді;

5) Кк= Кт.

5. Ерітіндінің иондық күші μ(І) мына аралықта 0 ‹ μ(І) ‹ 0,1 болғанда, f пен μ(І) арасындағы тәуелділік келесі теңдікпен анықталады:

1) ; 2) ;

3) ; 4) ; 5) .

6. Реакцияның тепе-теңдік константасының температура мен қысымға тәуелділігі төмендегі сипатта болады:

1) температура мен қысымға тәуелді емес;

2) температураға тәуелді, қысымға тәуелсіз;

3) температураға тәуелсіз, қысымға тәуелді;

4) температураға және қысымға тәуелді;

5) температура мен қысымның көбейтіндісіне тең.

7. Егер A + B ↔ D + E реакциясының тепе-теңдік константасы 10-6тең болса, онда:

1) реакция оңнан солға қарай жүреді;

2) реакция мұлдем жүрмейді;

3) реакция солдан оңға қарай жүреді;

4) тура реакция жылдамдығы кері реакция жылдамдығына тең;

5) тура реакция жылдамдығы кері реакция жылдамдығынан үлкен.

8. Қандай жағдайда ионның ерітіндідегі активті концентрациясы оның жалпы концентрациясына тең болады?

1) әлсіз электролиттердің өте сұйытылған ерітінділерінде;

2) күшті электролиттердің өте сүйытылған ерітінділерінде;

3) күшті және әлсіз электролиттердің орташа концентрлі ерітінділерінде;

4) әлсіз электролиттердің концентрлі ерітінділерінде;

5) күшті электролиттердің концентрлі ерітінділерінде.

9. Иондық күші бірдей (0,05 тең) ерітінділердегі активтік коэффициенттері бірдей иондар қатарын анықтаңыз:

1) Hg22+, SO42-, Cl-, Cs+; 2) K+, NO3-, Br-, NH4+;

3) PO43-, Na+, Cu2+, Zn2+; 4) Sr2+, Ba2+, NO2-, CN-;

5) SO32-, Pb2+, CO32-, Ag+.

10. Ерітінді шексіз сұйытылған жағдайда активтік коэффициенті үшін дұрыс мән:

1) f < 1; 2) f >1; 3) f = 1; 4) f = 0; 5) f → ∞.

ТАРАУ

Титриметриялық анализ

4.1. Титриметриялық анализдің мәні

Титриметриялық әдіс анықтайтын затпен реакцияласуға жұмсалатын реактивтің мөлшерін дәл өлшеуге негізделген.

Жиі реактивтің мөлшерін табу үшін концентрациясы белгілі ерітіндінің әрекеттесуге кеткен көлемін анықтайды, сондықтан бұл әдіс көлемдік анализ деп те аталады.

Аналитикалық химияда титр (Т) ерітіндінің концен­трациясын белгілеудің бір жолы. Титр – 1 мл ерітіндідегі еріген заттың грамм не миллиграмм мөлшері. Титрі анық белгілі ерітіндіні титрленген, не стандартты ерітінді дейді. Титрлеу деп стандартты ерітіндіні анализдейтін ерітіндіге ептеп эквивалентті нүктеге жеткенше қосу процесін айтады. Эквивалентті нүкте қосылған титранттың анықтайтын затқа химиялық эквивалентті мәні. Химиялық элементтер, не олардың қосылыстары бір-бірімен олардың химиялық эквиваленттеріне сәйкес белгілі массалық мөлшерде әрекеттеседі. Басқа сөзбен айтқанда бір заттың мольэквиваленті (мэкв) екінші заттың сонша мольэквивалентімен реакцияласады. Титрлейтін ерітіндіні жиі жұмыс ерітіндісі, не титрант деп атайды.

Титриметриялық әдісте кез-келген химиялық реакциялар пайдалана берілмейді. Титриметрияда пайдаланылатын реакция­лар белгілі шарттарға жауап берулері керек:

1) Реакция аяғына шейін жүруі керек. Анализдің нәтижесі дұрыс болу үшін титранттың эквивалентті мөлшері қосылғанда реакцияның толық жүру мәні 99,9%-тен кем болмау керек.

2) Реакция үлкен жылдамдықпен жүруі керек.

3) Ерітіндіде титрант тек анықтайтын затпен белгілі стехио­метриялық қатынаста реакцияласуы қажет.

4) Реакцияның аяқталғанын, яғни эквивалентті нүктені анықтайтын мүмкіншілік болу керек. Егер бұл нүкте тәжрибеде индикатордың түсінің өзгеруіне, не ерітіндінің электрохимиялық не физикалық қасиетінің өзгеруіне сүйеніп табылса, оны титрлеудің соңғы нүктесі (т.с.н.) деп атайды. Титранттың теориялық жолмен есептелген мөлшері құйылған нүктені титрлеудің эквивалентті нүктесі (т.э.н.) дейді. Идеалды жағдайда титрлеудің соңғы нүктесі мен эквивалентті нүкте бір-біріне сәйкес келеді, бірақ әртүрлі себептерге байланысты (мысалы, индикатордың бояуының титранттың сәл артық мөлшерін құйғанда ғана өзгеруі т.б.) бұл нүктелердің арасында азырақ айырмашылық болуы мүмкін.

4.2. Титриметриялық анализ әдістерінің классификациясы (жіктелуі)

Титриметриялық анализ әдістерін анализде пайдаланылатын химиялық реакциялардың түріне қарай бөледі. Бұл реакциялар: протондар алмасатын, электрондар алмасатын, аз диссоциацияланатын (комплекстік) бөлшектер түзетін және нашар еритін қосылыстар түзетін реакциялар. Осыған байланысты титриметриялық анықтауды мынадай әдістерге бөлуге болады:

1. қышқыл-негіздік титрлеу (протолитометрия);

2. тотығу-тотықсыздану титрлеуі (редоксиметрия);

3. комплексометриялық титрлеу (комплексометрия);

4. тұнба алып титрлеу (седиметрия).

Титриметриялық әдістерді титрлеу жолына қарап та бөледі;

1. тікелей титрлеу әдісі – анықтайтын зат концентрациясы белгілі ерітіндімен титрленеді;

2. ауыстыру (жанама) әдісі – бұл әдіс анықтайтын зат пайдаланатын реагентпен әрекеттеспейтін, не реакция стехиометриялық жолмен жүрмейтін жағдайда пайдаланылады. Мысалы, кальций иондарын перманганатометрия әдісімен анықтау. Кальций иондарын қымыздық қышқылы аниондарымен тұнбаға түсіреді:

Ca²⁺+C₂O₄^2-→CaC₂O₄↓

Жуылған тұнбаны күкірт қышқылында ерітеді:

CaC₂O₄↓+2H₃O⁺→H₂C₂O₄+Ca²⁺+2H₂O

Пайда болған қымыздық қышқылын калий перманганаты ерітіндісімен титрлейді:

5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H₃O⁺ 10CO₂+2Mn²⁺+14H₂O

3. кері титрлеу әдісі – анализдейтін ерітіндіге артық мөлшерде алынған титранттың белгілі көлемін құяды, яғни анықтайтын компонентпен реакция толық жүргеннен кейін ерітіндіде титранттың бос мөлшері қалады. Реакцияласпай қалған титранттың мөлшерін концентрациясы белгілі басқа ерітіндімен титрлейді. Алғашқы қосылған титранттың көлемі мен оның реакцияласпай артық қалған көлемінің арасындағы айырмашылық титранттың анықтайтын затпен әрекеттесуге кеткен көлемін көрсетеді.

4.3. Титриметриялық анализ нәтижелерін есептеу

1. Ерітінділердің концентрациясын белгілеу.

Молярлы концентрация, С_М әрпімен белгіленеді, 1 дм³ (л) ерітіндідегі еріген заттың моль санын n_A, не 1 см³ (мл) ерітіндідегі еріген заттың миллимоль санын көрсетеді. Заттың бір молі оның граммен не миллиграммен алынған молярлы массасы М(X): n(моль)=m(г)/М(X)г/моль; n(ммоль) = m(мг) / М(X) г/ммоль. Ерітіндідегі еріген заттың массасын (m) табу үшін оның моль санын бір мольдің массасына (молярлық масса) көбейту керек. Мысалы, концентрациясы 0,2 M күкірт қышқылының ерітіндісінде C_H2SO4=0,2 M=0,2 моль/л; M(H₂SO₄)=98,08 г/моль;

m(H₂SO₄)=0,2 моль/л^. 98,08 г/моль=19,6 г/л, яғни 19,6 г H₂SO₄ бір литр ерітіндіде еріп жүр. Жалпы түрде m(X)=С^. M(X).

Эквиваленттің молярлы концентрациясы С(f _э, Х) әрпімен белгіленеді, 1 дм³ (л) ерітіндідегі еріген заттың мольэквивалент санын n_Э, не 1 см³ (мл) ерітіндідегі еріген заттың миллимольэквивалент санын көрсетеді. Мысалы,

H₂­SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O,

не 1/2H₂SO₄+NaOH=1/2Na₂SO₄+H₂O

мольэквивалент H₂SO₄=1/2 моль H₂SO₄

1/2 – эквиваленттік фактор деп аталады – f_экв. Қышқылды-негіздік реакцияларда f_экв әрекеттесуге қатысқан сутек иондарының санымен, ал тотығу-тотықсыздану реакцияларында тотығу, не тотықсыздану реакциясына қатысқан электрондар санымен анықталады.

f_экв мәні жүретін реакцияның теңдігіне байланысты 1сутегі ионына не 1 электронға сәйкес (эквивалентті) заттың (ион, молекула т.б.) үлесін көрсетеді:

H₃PO₄+NaOH=NaH₂PO₄+H₂O f_экв(H₃PO₄)=1

H₃PO₄+2NaOH=Na₂HPO₄+2H₂O f_экв(H₃PO₄)=½

H₃PO₄+3NaOH=Na₃PO₄+3H₂O f_экв(H₃PO₄)=1/3

не KMnO₄+5FeCl₂+8HCl=MnCl₂+5FeCl₃+4H₂O+KCl

MnO₄^-+8H⁺+5e→Mn²⁺+4H₂O f_экв(KMnO₄)=1/5

Fe²⁺–1e→Fe³⁺f_экв(Fe)=1

С(f _э, Х) концентрациясы арқылы берілген ерітіндідегі еріген заттың массасын табу үшін оның мольэквивалент санын бір мольэквиваленттің массасына n(М_э) көбейту керек. Бір мольэквиваленттің массасы молярлық масса мен эквиваленттік фактордың көбейтіндісіне тең:

Мысалы, мольэквивалент H₂SO₄–M(1/2 H₂SO₄)=f_экв(H₂SO₄)^. M(H₂SO₄)=1/2^. 98,08=49,04 г/моль.

Мольэквивалент KMnO₄–M(1/5 KMnO₄)=f_экв(KMnO₄)^. M(KMnO₄)=1/5^.158,0=31,6 г/моль.

С(1/2H₂SO₄)=0,1М=0,1^. f_экв моль/л, m(H₂SO₄) = 0,1f_экв(H₂SO₄) M(H₂SO₄) = 0,1 моль/л . 98,08 г/моль = 4,904 г/л

C( KMnO₄)=0,5М,

m(KMnO₄)=0,5^.M( KMnO₄)=0,5^. f_экв(KMnO₄);

m(KMnO₄)=0,5 моль/л^. 31,16 г/моль=15,8 г/л.

Жалпы түрде m(X)=С_н^. f_экв^. M(X).

Ерітіндінің титрі, Т әрпімен белгіленеді, ол – 1 мл ерітіндідегі еріген заттың грамм, не миллиграмм мөлшері.

Егер ерітіндінің молярлы, не нормальды концентрациялары белгілі болса бұл ерітіндінің титрін былай табуға болады:

; не

Керісінше ерітіндінің титрі белгілі болса, оның молярлы не нормальды концентрациясы жеңіл табылады:

; ;

Мысалы, 250 мл ерітіндіде 24,52 г H₂SO₄ еріп жүр. Осы ерітіндінің Т, С_М және С_н (f_экв = 1/2) неге тең деген сұраққа былай жауап беруге болады:

Жұмысшы ерітіндінің анықтайтын зат арқылы титрі – T_Ж/А, бұл анықтайтын заттың 1 мл жұмысшы ерітіндімен әрекеттесетін грамм мөлшері.

Мысалы, T_H2SO4/CaO=0,004679 г/мл, 1 мл күкірт қышқылы 0,004678 г CaO-мен әрекеттеседі. Ерітіндінің эквивалентінің молярлы концентрациясы белгілі болса, оның анықтайтын зат арқылы титрін табу қиын емес:

;

.

Ерітіндінің концентрациясын анықтайтын зат арқылы титрмен белгілеудің тиімділігі – анализдің нәтижесін есептеу жеңілденеді: m_А=V_Ж^. Т_Ж/А. Мысалы, темір анықталатын ерітіндіні титрлеуге 20,00 мл Т_KMnO4/Fe=0,005850 г/мл KMnO₄ ерітіндісі жұмсалады. Егер 1 мл KMnO₄ ерітіндісі 0,005850 г темірмен әрекеттесетін болса, онда 20,00 мл KMnO₄ 20,00 мл^. 0,005850 г/мл грамм темірмен әрекеттеседі:

m_Fe = T_{KMnO4/ Fe}^. V_KMnO4= 0,005850 г/мл^. 20,00 мл = 0,1170 г.

Ерітіндінің проценттік концентрациясы (С %) 100 г ерітіндідегі еріген заттың грамм мөлшерімен белгіленеді. Мысалы, 3 % NaCl ерітіндісі десе, ол 100 г ерітіндіде 3 г NaCl және 97 г су барын көрсетеді.

Процентті концентрациядан молярлы не эквиваленттің молярлы концентрациясына ауысу үшін ерітіндінің тығыздығын еске алу керек. Ерітіндінің массасы (Р), оның тығыздығы (r) және көлемінің (V) арасындағы байланыс P = V^. r, не V = .

Мысалы, тығыздығы 1,14 г/мл 20,0 % күкірт қышқылының молярлы және эквивалентінің молярлы концентрацияларын табайық: f_экв (H₂SO₄) = 1/2. Алдымен 100 г 20,0 % ерітіндінің алатын көлемін табамыз: V= = 87,7 мл. 20,0 % ерітіндінің 100 г не 87,7 мл мөлшерінде 20,0 г H₂SO₄ бар. Содан кейін бұл ерітіндінің титрін, молярлығын және эквиваленттің молярлы концентрациясын табамыз:

.

Жалпы түрде:

;

Поиск по сайту: