Файл: lebedeva1.pdf

412. Постройте кривые потенциометрического титрования в координатах E– V, pH– V и ∆E/∆V–V и определите концентрацию метиламина, если при титровании 20,0 см3 анализируемого раствора 0,2 н. раствором HCl получили следующие результаты:

Ответ: 0,15 моль/дм3.

413. Определите концентрацию NH4Cl в растворе (г/дм3), если при потенциометрическом титровании 20,0 см3 этого раствора 0,05 н. раствором Hg2(NO3)2 получили следующие результаты:

Ответ: 2,41 г/дм3. 414. Определите концентрацию KCN в растворе (г/дм3), если при потенциометрическом титровании 20,0 см3 этого раствора 0,1 н. раствором

AgNO3 получили следующие результаты:

Ответ: 6,51 г/дм3.

415. Из навески сплава массой 1,2000 г после растворения его в H2SO4 (разб.) образующийся сульфат железа(II) оттитровали 1,0 н. раствором сульфата церия(IV):

Се4+ + Fe2+ ↔ Ce3+ + Fe3+.

Вычислите содержание железа (ω, %)в сплаве по следующим результатам потенциометрического титрования:

Ответ: 93,08%.

416. Из навески сплава массой 2,0400 г таллий перевели в TI(I) и оттитровали 0,1 н. раствором KBrO3 в солянокислой среде:

BrO3– + 3TI++ 6H+ ↔ Br– + 3TI3+ + 3H2O.

Вычислите содержание таллия (ω, %) в сплаве по следующим результатам потенциометрического титрования:

76

Ответ: 10,02%.

417. Из навески стали массой 2,0000 г ванадий перевели в раствор и оттитровали 0,1 н. и раствором сульфата железа(II):

VO+2 + Fe2++2H+↔VO2++Fe3++H2O.

Вычислите содержание ванадия (ω, %) в стали по следующим результатам потенциометрического титрования:

Ответ: 5,09%.

418. Из навески сплава массой 0,6000 г титан перевели в TiO2+ и оттитровали 0,1 н. раствором CrCl2:

TiO2++Cr2++2H+↔Ti3++Cr3++H2O.

Вычислите содержание титана (ω, %) в сплаве по следующим результатам потенциометрического титрования:

Ответ: 15,97%.

77

7. ЭЛЕКТРОГРАВИМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД АНАЛИЗА

Электрогравиметрический метод – выделение веществ на электро-

дах при действии постоянного тока, полученного от внешнего источника. По закону Фарадея масса вещества, выделяющегося при электролизе, пропорциональна силе тока, времени и эквивалентной массе вещества.

Для выделения одного моля эквивалента вещества требуется около 96 500 кулонов электричества. Один кулон (1 Кл) – количество электричества, прошедшее через проводник в течение 1 с при силе тока в 1 А.

Количество вещества, выделяемое одним кулоном электричества, на-

зывают электрохимическим эквивалентом (Ээ), оно равно молю эквива-

лента данного вещества, делённому на 96 500 (Ээ = Мэ/96 500 г/моль). Вследствие протекания побочных процессов масса вещества, выде-

ляющегося при электролизе, обычно меньше теоретически, вычисленной по закону Фарадея, т.е. выход по току (η) чаще всего менее 100%. Поэтому масса вещества, выделившегося на электроде

m = Ээ I t η или m = M/n 96 500 I t η,

где m – масса вещества; I – сила тока, А; t – время, с; Ээ – электрохимический эквивалент, г /моль; М – молярная масса вещества, выделившегося на электроде, г /моль; η – выход по току; n – число электронов, участвующих в электрохимическом процессе.

Электрогравиметрия находится на стыке электрохимического и гравиметрического методов анализа. На электроде выделяют металл и взвешивают. Таким образом определяют содержание металла в исследуемом растворе.

7.1. РЕШЕНИЕ ТИПОВЫХ ЗАДАЧ

Пример 7.1. Рассчитайте электрохимический эквивалент Ме(III), если в результате электролиза раствора его соли при силе тока 3 А в течении 35 минут выделяется 0,5815 г метала. Какой это металл?

Решение. Используем уравнение, выражающее закон Фарадея:

Пример 7.2. При пропускании тока через последовательно включённые электролизёры с растворами AgNO3, CuSO4 и ZnCL2 в первом электролизёре на катоде выделилось 1,1180 г металлического серебра. Определите массу меди, выделившуюся во втором электролизере, и цинка – в третьем.

78

Решение. Если через последовательно соединённые электролизёры пропустить одно и то же количество электричества, то на электродах выделяются эквивалентные количества веществ:

ν(Cu) = ν(Zn) = ν(Ag) = m(Ag)/Mэ(Ag) = 1,118/108 = 0,01003 г/моль; m(Cu) = ν(Cu)Mэ(Cu) = 0,0103·32 = 0,331 г;

m(Zn) = ν(Zn)Мэ(Zn) = 0,0103· = 0,339 г.

Пример 7.3. При электролизе раствора ZnSO4 на катоде выделилось 0,1200 г цинка за 768 с. Какую силу тока необходимо было поддерживать при электролизе, если выход по току составил 90%?

Решение. Выход по току

η = (mпракт/mтеор)100%;

mтеор = (mпракт/η)100 = 0,1200/0,9 = 0,1333 г.

Из уравнения, выражающего закон Фарадея

m = MэIt/96500,

находим силу тока

I = m(Zn) · 96500/32,5 · 768 = 0,523 A.

7.2.ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ

419.При прохождении тока последовательно через электролизёры, содержащие цианиды серебра и золота, в первом электролизёре на катоде выделилось 0,1079 г Ag, во втором – 0,0657 г Au. Вычислите: а) молярную массу эквивалента золота; б) его валентность в соединении, подвергнутом электролизу.

Ответ: 65,7 г/моль; III.

420. При постоянном токе 0,19 А для выделения меди на катоде и свинца в виде PbO2 на аноде из навески сплава массой 1,8350 г потребовалось 50 мин. Определите содержание свинца и меди в сплаве (ω, %).

Ответ: Cu – 10,30%; Pb – 33,34%.

421. Для полного выделения цинка из 2,2500 г цинковой руды после соответствующей обработки потребовалось 18,5 мин при I = 1,15 А. Определите содержание оксида цинка в руде (ω, %).

Ответ: 23,53%. 422. При электролизе 30 см3 раствора Pb(NO3)2 на аноде выделился

PbO2 массой 0,2345 г. Определите нормальность раствора Pb(NO3)2.

Ответ: 6,54 ·10–2 моль/дм3.

423. Рассчитайте, какая масса Ме(III) с электрохимическим эквивалентом 0,5430 г/моль выделится при электролизе в течение 1 мин 25 с, если сила тока равна 1,8 А.

Ответ: 83,07 г.

79

424. Навеску сплава массой 0,6578 г растворили в HNO3 и через полученный раствор в течение 20 мин пропускали ток силой 0,20 А, в результате чего на катоде полностью выделилась медь, Определите содержание меди (ω, %) в сплаве, если выход по току составил 80%.

Ответ: 9,67%.

425. Определите содержание индифферентных примесей в образце медного купороса CuSO4·5H2O (ω, %), если после растворения его навески массой m г и электролиза полученного раствора на катоде выделилось x г меди:

Ответ: 1) 1,83%; 2)1,40%; 3) 1,26%.

426. При электролизе раствора Pb(NO3)2 на аноде выделилось х г PbO2. Определите нормальность исходного раствора, если для анализа взяли V см3 раствора:

Ответ: 1) 0,1045; 2) 0,0653; 3) 0,0445. 427. Навеску никелевого сплава т г обработали соответствующим образом и перевели в раствор, при электролизе этого раствора при силе тока 0,5 А на катоде полностью выделили никель за время t. Определите

содержание никеля в сплаве в массовых долях, % по данным:

Ответ: 1) 10,94%; 2) 8,30%; 3) 6,08%. 428. При электролизе раствора ZnSO4 на катоде за время t выделился цинк массой 0,1200 г. Какова сила тока при электролизе, если выход по

току составил 90%:

Ответ: 1) 0,5 А; 2) 0,3 А; 3) 0,2 А.

80