Pracovní sešit - Katedra analytické chemie

FOND ROZVOJE VYSOKÝCH ŠKOL 2012
Analytická chemie 2 a Základy analytické chemie
Pracovní sešit
Ing. Kristína Slováková
Mgr. Lucie Hartmanová
Olomouc 2012
Autoři děkují projektu Fondu rozvoje vysokých škol č.: 1779/2012 za finanční podporu.
Obsah:
Řešené příklady
Roztoky
1
Gravimetrická stechiometrie
2
Titrační stechiometrie
3
Hodnocení analytických výsledků
5
Protolytické rovnováhy
9
Komplexotvorné rovnováhy
14
Srážecí rovnováhy
15
Oxidačne-redukční rovnováhy
17
Příklady k procvičení
1. Roztoky
19
2. Gravimetrická stechiometrie
25
3. Titrační stechiometrie
30
4. Hodnocení analytických výsledků
40
5. Protolytické rovnováhy
45
6. Komplexotvorné rovnováhy
63
7. Srážecí rovnováhy
66
8. Oxidačne-redukční rovnováhy
72
Výsledky
76
Projekt FRVŠ 1779/2012
Modernizace seminářů z Analytické chemie 2 a ze Základů analytické chemie
Řešené příklady
1. Roztoky
Okruh: Vyjadřování složení roztoků – zlomek
V objemu 160 ml (= g) vody byl rozpuštěn chlorid sodný o hmotnosti 15 g. Vyjádřete složení roztoku
hmotnostním zlomkem!
Řešení:
Celková hmotnost roztoku je ms = 175 g
wNaCl =
= 0,0857 ..... 8,57 %
(wNaCl)% = 8,57 ..... bez symbolu %
Hmotnostní obsah chloridu sodného v roztoku je 8,57% nebo hmotnostní procentualita roztoku
chloridu sodného je 8,57.
Okruh: Vyjadřování složení roztoků – koncentrace
Jaká je koncentrace roztoku, který v objemu 500 ml obsahuje chlorid sodný o hmotnosti 16,00 g?
Mr(NaCl) = 58,44.
Řešení:
nNaCl =
=
= 0,2738 mol
cNaCl =
= 0,5476 mol·dm-3 = 0,5476 mol·l-1
Příklad lze řešit také přepočtem množství NaCl na objem 1 litru:
cNaCl =
= 0,5476 mol·dm-3
Koncentrace roztoku chloridu sodného je 0,5476 mol·dm-3 nebo roztok chloridu sodného je 0,5476
molární.
1
Okruh: Ředění a směšovaní roztoků
Jaké hmotnostní množství roztoku chloridu vápenatého obsahu 25% (m/m) je třeba přidat k 200 g
10% (m/m) CaCl2, abychom získali roztok s hmotnostním množstvím 15% ?
Řešení:
a) podle směšovací rovnice
m · 0,25 + 200 · 0,10 = (m + 200) · 0,15
m = 100 g 25% (m/m) roztoku CaCl2
b) podle křížového pravidla
Ze schématu vyplývá, že směšovací poměr je 5 : 10 (tj. 1 : 2). Smísíme-li tedy 5 dílů 25% (m/m)
roztoku s dvojnásobným počtem dílů 10% (m/m) roztoku, vznikne 15 dílů žádaného 15% (m/m)
roztoku.
5 : 10 = m : 200
m = 100 g 25% (m/m) roztoku CaCl2
Smísíme-li 100 g roztoku o hmotnostním množství 25% CaCl2 se 200 g roztoku o hmotnostním
množství 10% CaCl2, vznikne 300 g roztoku s obsahem 15% (m/m).
2. Gravimetrická stechiometrie
Okruh: Použití přepočítávacích faktorů
Z navážky 0,5872 g směsi Ag3AsO4 a NaNO3 bylo získáno 0,1081 g Mg2As2O7. Jaký je hmotnostní obsah
stříbra ve směsi? Ar(Ag) = 107,87; Mr(Mg2As2O7) = 310,45.
Řešení:
Podle reakčního schématu 2 Ag3AsO4 → 6 Ag → Mg2As2O7 bude hodnota faktoru
f = 6 A(Ag)/M(Mg2As2O7) = 2,0848
Hmotnostní (procentový) obsah Ag bude
w(Ag) =
= 0,3838 ...... 38,38%
Ve vzorku směsi je 38,38%(m/m) stříbra.
2
Okruh: Nepřímá analýza
Analýzou horniny byly alkalické kovy izolovány nejprve jako směs chloridů NaCl a KCl v množství
317,78 mg. Odkouřením chloridů s kyselinou sírovou byly převedeny na směs síranů s hmotností
377,27 mg. Jaká je hmotnost sodíku (m1) a draslíku (m2) ve vzorku horniny? Ar(Na) = 22,990;
Mr(NaCl) = 58,443;
Mr(Na2SO4) = 142,040; Ar(K) = 39,098; Mr(KCl) = 74,551; Mr(K2SO4) = 174,250.
Řešení I:
Lze zaznamenat soustavu rovnic pro
směs chloridů: f1 · m1 + f2 · m2 = 317,78 mg
směs síranů: f3 · m1 + f4 · m2 = 377,27 mg
kde f1 =
, f2 =
, f3 =
, f4 =
Dosazením faktorů do soustavy rovnic a jejich řešením se vypočítá hmotnost obou prvků:
2,5421 · m1 + 1,9068 · m2 = 317,78 mg
3,0892 · m1 + 2,2284 · m2 = 377,27 mg
m1 = 49,79 mg Na m2 = 100,28 mg K
Řešení II:
Výpočet na základě látkových množství
n(Na) =
odtud
,
m(NaCl) = n(Na) · M(NaCl) m(Na2SO4) = n(Na) ·
Zcela analogické vztahy lze odvodit pro draselné soli. Ze soustavy rovnic o dvou neznámých,
sestavených z látkových množství a molárních hmotností solí
n(Na) · 58,443 + n(K) · 74,551 = 317,78 mg chloridů
n(Na) ·
+ n(K) ·
= 377,27 mg síranů
lze vypočítat hmotnost sodíku a draslíku:
n(Na) = 2,166 mmol n(K) = 2,564 mmol
m(Na) = 49,80 mg
m(K) = 100,27 mg
Ve vzorku horniny bylo nalezeno 49,80 mg sodíku a 100,27 mg draslíku.
3. Titrační stechiometrie
Okruh: Neutralizační titrace
Jaká je látková koncentrace roztoku kyseliny sírové, jestliže při titraci navážky 31,87 mg standardu
KHCO3 bylo spotřebováno 6,52 ml kyseliny? Mr(KHCO3) = 100,12.
Řešení:
Látkové množství uhličitanu:
nR =
= 0,3183 mmol
cA · 6,52 = 0,3183 · 1/2
cA = 0,0244 mmol·ml-1 = mol·l-1
Koncentrace roztoku kyseliny sírové je 0,0244 molární, titr roztoku kyseliny sírové je 0,0244 mol·l-1.
3
Okruh: Komplexometrické titrace
Technický vzorek kyanidu draselného hmotnosti 0,12753 g byl rozpuštěn a titrován argentometricky.
Spotřeba 0,08945M-AgNO3 činila 9,06 ml. Jaký je hmotnostní (procentový) obsah KCN ve vzorku?
Mr(KCN) = 65,12.
Řešení:
Poměr látkových množství při reakci: [Ag+] : [CN–] = 1:2.
wKCN =
= 0,8726 ..... 82,76 %
Hmotnostní obsah KCN v technickém vzorku kyanidu je 82,76 %.
Okruh: Srážecí titrace
Směs KCl a KBr hmotnosti 0,200 g byla rozpuštěna a stanovena argentometricky. Spotřeba 0,0996MAgNO3 byla 18,20 ml. Jaký je hmotnostní obsah jednotlivých složek ve směsi? Mr(KCl) = 74,551;
Mr(KBr) = 119,00.
Řešení:
Řešení dvousložkového systému je možné na základě navážky směsi chemických individuí a titrace
této směsi. Pro titraci platí, že součet látkových množství KCl a KBr se rovná látkovému množsví
spotřebovaného titrantu:
mKCl + mKBr = 0,200 g = 200 mg
= 18,20 · 0,0996 = 1,81272 mmol
Uvedená soustava dvou rovnic o dvou neznámých umožní zjištění obsahu složek:
mKCl = 26,355 mg wKCl = 13,18 %
mKBr = 173,645 mg wKBr = 86,82 %
Ve směsi draselných halogenidů je 13,18%(m/m) KCl a 86,82%(m/m) KBr.
Okruh: Oxidačně – redukční titrace
Navážka 0,0528 g KBrO3 byla rozpuštěna ve vodě a přidán nadbytek jodidu draselného. Po okyselení
roztoku byl vyloučený jod vytitrován 8,78 ml thiosíranu sodného. Jaká je látková koncentrace tohoto
odměrného roztoku? Mr(KBrO3) = 167,00.
Řešení:
V roztoku probíhají následující reakce:
BrO3- + 6 I- + 6 H3O+
3 I2 + Br- + 9 H2O
3 I2 + 6 S2O326 I- + 3 S4O62Stechiometrický poměr standardu a titrantu udává poměr jejich látkových množství
[BrO3-] : [S2O32-] = 1:6
nS2O32- = nBrO3- · 6
8,78 ml · cS2O32- =
·6
cS2O32- = 0,21606 mmol·ml-1 = mol·l-1
Látková koncentrace roztoku thiosíranu sodného je 0,21606 mol·l-1.
4
4. Hodnocení analytických výsledků
Okruh: Hrubé chyby
Při rozboru křemičitanu byl nalezen tento obsah SiO2: 52,44 %, 53,82 %, 52,91 %, 50,10 %, 54,03 %,
53,89 %. Je některý z výsledků odlehlý na hladině významnosti α = 0,05 ?
Řešení:
Z výsledků seřazených do vzrůstající posloupnosti
50,10 %, 52,44 %, 52,91 %, 53,82 %, 53,89 %, 54,03 %
je nejnižší hodnota 50,10 % podezřelá jako odlehlá.
a) Grubsův T-test: = 52,865 % SiO2
∑(xi - )2 = 11,14775
S=
= 1,363
T1 =
= 2,029 > Τα = 1,996
Výsledek 50,10 % je odlehlý, zatížený hrubou chybou.
b) Q-test: R = 54,03 - 50,10 = 3,93 %
Q1 =
= 0,595 > Qα = 0,560
Výsledek 50,10 % podle Q-testu je rovněž odlehlý.
Okruh: Náhodné chyby
Chelatometrické stanovení niklu v legované oceli poskytlo tyto výsledky: 3,22 %, 3,18 %, 3,66 %, 3,34
%, 3,48 %, 3,55 % Ni. Jaká je relativní směrodatná odchylka a interval spolehlivosti pro
pravděpodobnost 95 %. K výpočtu použijte obou způsobů!
Řešení:
aritmetický průměr výsledků
a)
s=
= 3,405 % Ni
= 0,18075
= 0,19013 [%] Ni
sr =
= 0,0558 .... 5,58%
=
≈ 0,078 [%] Ni
L1,2 = 3,405 ± 0,078 · 2,571 = 3,405 ± 0,200 % Ni
b) rozpětí R = 3,66 – 3,18 = 0,48 % Ni
sR = 0,3946 · 0,48 = 0,1894 [%] Ni sr,R =
= 0,0556 .... 5,56 %
L1,2 = 3,405 ± 0,399 · 0,48 = 3,405 ± 0,192 % Ni
Výsledky dosažené oběma způsoby výpočtu jsou ve velmi dobrém souladu.
5
Okruh: Soustavné chyby
Elementární analýzou organické látky byl zjištěn následující obsah uhlíku: 48,05 %, 48,15 %, 48,08 %,
47,80 %, 48,12 %. Vypočítaný obsah uhlíku ze vzorce organické látky je 48,19 %. Otestujte správnost
výsledků pro α = 0,05 a 0,01 !
Řešení:
Nejnižší výsledek 47,80 % je podezřelý jako odlehlý:
Q1 =
= 0,714
Q0,05 = 0,642 < Q1 = 0,714 < Q0,01 = 0,760
T1 =
= 1,924
T0,05 = 1,869 < T1 = 1,924 < T0,01 = 1,955
Výsledek 47,80 % je s 95% pravděpodobností odlehlý podle obou postupů a je nutno ze souboru jej
vyloučit.
Testování správnosti průměru 4 hodnot pro α = 0,05: 4 = 48,10 % C
a) uo =
= 0,900 > Kα = 0,717
b) směrodatná odchylka s =
= 0,0440 %
t=
= 4,091 > tα = 3,182
Rozdíl | - μ| i po vyloučení odlehlého výsledku je významný na hladině α = 0,05, série stanovení je
zatížena soustavnou chybou.
Testování správnosti průměru 5 hodnot pro α = 0,01: 5 = 48,04 % C
a) uo =
b) směrodatná odchylka s =
= 0,429 < Kα = 0,843
= 0,1395 %
t=
= 2,404 < tα = 4,604
Rozdíl | - μ| na hladině α = 0,01 není statisticky významný.
Okruh: Lineární regrese kalibrační přímky
Vzorek cukru hmotnosti 0,4598 g byl rozpuštěn ve vodě a doplněn na objem 100 ml. Z tohoto
základního roztoku bylo odpipetováno 10 ml k voltametrickému stanovení kadmia a proudový signál
měl hodnotu 5,05 nA. Metodou regresní kalibrační křivky zjistěte koeficienty a,b, jejich interval
spolehlivosti
L(a,b)1,2 pro α = 0,05, korelační koeficient r a procentový obsah kadmia v cukru. Kalibrační graf byl
zkonstruován z následujících dvojic dat: xi (ng/ml) - yi (nA): 0,562 - 0,38; 1,124 - 0,88; 1,168 - 1,50;
2,248 - 2,12; 2,81 - 2,63; 3,372 - 3,12; 3,934 - 3,62; 5,058 - 4,25; 6,182 - 5,38; 7,306 - 6,37; 8,43 - 7,13;
9,55 - 8,39.
6
Řešení:
Výsledky sestavíme do tabulky:
xi·yi
yi2
n xi [ng/ml]yi [nA]xi2
1 0,562
0,38 0,3158 0,1444 0,2136
2 1,124
0,88 1,2634 0,7744 0,9891
3 1,168
1,50 1,3642 2,2500 1,7520
4 2,248
2,12 5,0535 4,4944 4,7658
5 2,810
2,63 7,8961 6,9169 7,3903
6 3,372
3,12 11,3704 9,7344 10,5206
7 3,934
3,62 15,4764 13,1044 14,2411
8 5,058
4,25 25,5834 18,0625 21,4965
9 6,182
5,38 38,2171 28,9444 33,2592
107,306
6,37 53,3776 40,5769 46,5392
118,430
7,13 71,0649 50,8369 60,1059
129,550
8,39 91,2025 70,3921 80,1245
∑ 51,744 45,77 322,1853 246,2317281,3978
(∑xi)2 = 2677,442 (∑yi)2 = 2094,8929
Výpočet koeficientů regresní rovnice:
= 0,8483 nA·ml·ng-1
b=
a=
= 0,1563 nA
Závislost mezi proměnnými lze vyjádřit regresní rovnicí Yi = 0,1563 + 0,8483 · xi, která umožňuje
výpočet směrodatných odchylek sy,x, sa a sb , případně nalézt odlehlý bod :
i Yi
yi - Yi (yi - Yi)2 i Yi
yi - Yi (yi - Yi)2
10,6330-0,25300,0640 7 3,49350,1265 0,0160
21,1098-0,22980,0528 8 4,4470-0,19700,0388
31,14710,3529 0,1245 9 5,4005-0,02050,0004
42,06330,0567 0,0032 106,35400,0160 0,0002
52,54000,0900 0,0081 117,3075-0,17750,0315
63,01680,1032 0,0106 128,25760,1324 0,0175
∑(yi - Yi)2 = 0,3676
sy,x =
= 0,1917
resp. sy,x =
= 0,1918
Vypočtené hodnoty Yi a naměřené yi se dobře shodují, pouze 3. bod se jeví jako odlehlý. Test
provedeme
T3 =
= 2,016 < Tα = 2,387 pro (n-1) a α = 0,05
Bod regresní přímky není zatížen hrubou chybou.
Výpočet směrodatných odchylek regresních koeficientů:
sa =
= 0,0998
7
sb =
= 0,0193
Interval spolehlivosti koeficientů :
L(a)1,2 = 0,1563 ± 0,0998·2,228 = 0,1563 ± 0,2224 nA
L(b)1,2 = 0,8483 ± 0,0193·2,228 = 0,8483 ± 0,0430 nA·ml·ng-1
Hodnotu úseku otestujeme:
t=
= 1,5661 < tα = 2,228
Parametr a se významně neliší od nuly a lze tedy jako kalibrační graf použít zjednodušenou regresní
rovnici Yi = k·xi,
kde k =
= 0,8734 nA·ml·ng-1 Yi = 0,8734·xi
Korelační koeficient r vypočítáme
r=
= 0,9974
Hodnota r je blízká jedničce, tzn. že experimentální body prakticky leží na kalibrační přímce.
Výpočet obsahu kadmia v analyzovaném vzorku:
y = 5,05 nA
a) Lze použít regresní rovnice ve tvaru: 5,05 = 0,1563 + 0,8483·x
x=
= 5,7688 ≈ 5,77 ng Cd/ml ..... 5,13·10-8 mol·l-1
V původním objemu 100 ml je 10x více, tj. 57,7 ng Cd.
w=
= 1,25·10-7 ..... 1,25·10-5 % Cd
b) Podle regresní rovnice ve tvaru: 5,05 = 0,8734·x
x=
= 5,7820 ng Cd/ml ..... 5,14·10-8 mol·l-1
w=
= 1,258·10-7 ..... 1,26·10-5 % Cd
V analyzovaném vzorku cukru je 1,26·10-5 % kadmia.
8
5. Protolytické rovnováhy
Okruh: Výpočet pH silných protolytů
Jaké je pH 0,02 molárního roztoku kyseliny sírové?
Řešení:
Koncentrace hydroxoniových iontů je dvojnásobná oproti koncentraci kyseliny:
[H3O+] = 2 cH2SO4 = 2 · 0,02 = 0,04 mol·l-1
a) Střední aktivitní koeficient kyseliny: f± = 0,453
aH3O+ = 0,04 · 0,453 = 0,01812 mol·l-1 pH = 1,74
b) Výpočet přibližné hodnoty f±
I = 0,5 (0,004·12 + 0,02·22) = 0,06
-log f± = 0,509 · 1 · 2 ·
= 0,2003 f± = 0,630
aH3O+ = 0,04 · 0,630 = 0,0252 mol·l-1 pH = 1,60
Roztok kyseliny má pH 1,74 (1,60).
Okruh: Výpočet pH slabých elektrolytů - slabé jednosytné kyseliny a zásady
Jaká je disociační konstanta kyseliny octové, je-li rozpuštěno látkové množství 1 mol kyseliny v
objemu 14,3 litrů vody a je-li při této koncentraci kyselina disociována na 1,57 %?
Řešení:
Koncentrace kyseliny: cHA = 1/14,3 = 0,06993 mol·l-1 Výpočet disociační konstanty
KHA =
= 1,75·10-5
nebo KHA =
= 1,75·10-5
Disociační konstanta kyseliny je 1,75·10–5 (pKHA = 4,76).
Okruh: Výpočet pH slabých elektrolytů - směsi jednosytných kyselin nebo zásad, vícesytné
slabé kyseliny nebo zásady
Jaké je pH směsi 0,01M-CH3COOH a 0,001M-HCOOH? KCH3COOH = 1,75·10–5, KHCOOH = 1,77·10–4.
Řešení:
[H3O+] =
[H3O+] =
= 5,933·10–4 mol·l-1 = 10–3,227 mol·l-1
pH = 3,23
K přesnějšímu výsledku dojdeme postupnou aproximací:
[H3O+] =
[H3O+] = 2,865·10–4 + 2,30·10–4 + 1,685·10–11 = 5,165·10–4 mol·l-1
pH = 3,287 ≈ 3,29
Další aproximace poskytují hodnoty: 3,23; 3,27; 3,24
Roztok směsi má pH 3,24. Protože KI < [H3O+] > KII, výpočet aproximací nebyl nezbytný.
9
Okruh: Výpočet pH hydrolyzovatelných iontů - Anionty slabých kyselin
Jaký je stupeň hydrolýzy a jaké je pH roztoku octanu sodného koncentrace 0,1 mol·l-1?
KHA = 1,75·10–5(pKHA = 4,757).
Řešení:
Hodnota pH roztoku podle:
pH = 14 + log (7,56·10–5 · 0,1) = 14 – 5,12 = 8,88
s ohledem na iontovou sílu roztoku (I = 0,1):
pH = (14 – 0,24) + log (7,56×10–5×0,1) = 13,76 – 5,12 = 8,64
bez a s ohledem na iontovou sílu roztoku:
pH = 1/2(14 + 4,757 + log 0,1) = 8,88 pH = 1/2(13,76 + 4,517 + log 0,1) = 8,64
s korekcí na iontovou sílu:
pOH = 1/2(13,76 – 4,517 – log 0,1) = (9,243 – log 0,1) = 5,12 pH = 13,76 – 5,12 = 8,64
Stupeň hydrolýzy
γ=
= 7,56·10-5 ..... 0,00756 %
Roztok 0,1 molárního octanu sodného je hydrolyzován na 0,00756% a jeho pH je 8,88 (resp. 8,64).
Okruh: Výpočet pH hydrolyzovatelných iontů - Kationty slabých zásad
Jaké je pH 0,01 molárního roztoku síranu amonného? pKBH+ = 9,245.
Řešení:
Koncentrace amoniaku, resp. hydroxidu amonného, vzniklého hydrolýzou amonných iontů je
dvojnásobná oproti koncentraci soli: [NH3] = 2 · c(NH4)2SO4
pH = 1/2(14 – 4,755 – log 0,02) = 1/2(9,245 – log 0,02) = 5,47
pOH = 8,53
Vliv iontové síly roztoku (I = 0,03) se na hodnotě pH neprojeví:
pKw,c = 14 – 0,148 = 13,852
pKB,c = 4,755 – 0,148 = 4,607
pH = 1/2(13,852 – 4,607 – log 0,02) = 1/2(9,245 – log 0,02) = 5,47
pOH = 13,852 – 5,47 = 8,38
Roztok 0,01 molární síran amonný má pH 5,47.
Okruh: Výpočet pH hydrolyzovatelných iontů - Soli slabé kyseliny a slabé zásady
Jaký je stupeň hydrolýzy γ a hodnota pH 0,1 molárního roztoku propionanu amonného? pKHA = 4,874;
pKBH+ = 9,245.
Řešení:
Stupeň hydrolýzy:
γ=
= 10–2,186 = 0,00652 ..... 0,652 %
Hodnota pH roztoku: pKB = 14 – 9,245 = 4,755
pH = 1/2(14 + 4,874 – 4,755) = 1/2(9,245 + 4,874) = 7,06
Hydrolýza 0,1 molárního roztoku propionanu amonného probíhá na 0,652 % a pH roztoku je 7,06.
10
Okruh: Výpočet pH amfolytů
Jaké pH má 0,002 molární roztok hydrogenfosforečnanu sodného? pK1 = 2,16; pK2 = 7,21; pK3 = 12,32.
Řešení:
V důsledku hydrolýzy se v roztoku ustaví 2. a 3. protolytická rovnováha
H2AHA2A3Přibližný výpočet pH :
pH = 1/2(7,21 + 12,32) = 9,76
Správnější výpočet bude podle, neboť součin K2 · [HA2-] = 9,57·10-16 a hodnota Kw je tedy významná:
[H3O+] =
= 5,812·10-10 mol·l-1
pH = 9,24
Podmínka je splněna, výpočet je dostatečně správný.
Vliv iontové síly roztoku (I = 0,006):
pK2,c = 7,21 – 2 · 0,072 = 7,07
pK3,c = 12,32 – 3 · 0,072 = 12,10
Hodnoty pH podle a podle jsou 9,59 a 9,15.
Správné hodnoty pH 0,002 molárního roztoku hydrogenfosforečnanu sodného jsou 9,24 (9,15).
Okruh: Tlumivé roztoky
Vypočtěte pH směsi, která v objemu 500 ml obsahuje 10 g kryst. octanu sodného a 40 ml ledové
kyseliny octové (ρ = 1,0498 g·cm-3)! Mr(HAc) = 60,053, Mr(NaAc) = 136,08, pKHAc = 4,756.
Řešení:
Látková koncentrace kyseliny octové HAc a octanu Ac–:
cHAc = 80 · 1,0498/60,053 = 1,3985 mol·l-1
cAc = 20/136,08 = 0,1470 mol·l-1
pH = 4,756 + log
= 4,756 – 0,978 = 3,778 ≈ 3,78
Vliv iontové síly roztoku (I = 0,1470; disociace kyseliny octové je zanedbatelná):
pH = (4,756 – 0,277) – 0,978 = 3,501 ≈ 3,50
Tlumivý roztok má pH 3,78 (3,50).
Okruh: Titrační křivky - silné protolyty
Objem 10 ml 0,1M-HCl byl titrován roztokem hydroxidu sodného stejné koncentrace. Jaké pH bude
mít roztok po přídavku 0 ml, 1 ml, 9,9 ml, 10 ml a 11 ml titračního činidla. Počítejte bez i s vlivem
iontové síly roztoku!
Řešení:
a) pH roztoku kyseliny před přídavkem titrantu:
[H3O+] ≈ cHA = 0,1 mol·l-1 pH = 1,00
aktivita iontu: aH3O+ = 0,1 · 0,796 = 0,0796 mol·l-1 pH = 1,10
b) pH roztoku před bodem ekvivalence - koncentraci nevytitrované kyseliny vypočítáme z rozdílu
látkových množství původní a ztitrované kyseliny
11
[H3O+] =
Po přídavku 1 ml 0,1M-NaOH (vytitrováno je 10% kyseliny):
[H3O+] = [HCl] =
= 0,0818 mmol·ml-1 = mol·l-1
pH = 1,09
I = 0,0909 aH3O+ = 0,0818 · 0,762 = 0,0623 mol·l-1 pH = 1,20
Po přídavku 9,9 ml 0,1M-NaOH (vytitrováno 99% kyseliny):
[H3O+] =
mol·l-1 pH = 3,30
I = 0,05 aH3O+ = 5·10–4 · 0,807 = 4,035·10–4 mol·l-1 pH = 3,39
c) pH roztoku v bodě ekvivalence (pT) - přídavek 10 ml 0,01M-NaOH
[H3O+] = [OH-] =
= 1·10–7 mol·l-1
pH = 7,00
I = 0,05
= 1,235·10–7 mol·l-1 pH = 6,91
d) pH roztoku za bodem ekvivalence - koncentraci nadbytečného hydroxidu vypočítáme z rozdílu
látkových množství hydroxidu a kyseliny
[OH–] =
Po přídavku 11 ml 0,1M-NaOH (přebytek 10% NaOH)
[OH–] = [NaOH] =
= 0,00476 mol·l-1
pOH = 1,32 pH = 12,68
I = 0,0524 aOH- = 0,00476 · 0,804 = 3,827·10-3 = 10–2,42 mol·l-1
pKw,c = 13,814 pH = 11,39
Okruh: Titrační křivky - Titrace slabé jednosytné kyseliny silnou jednosytnou zásadou
Titrován byl objem 10 ml 0,1M-CH3COOH roztokem 0,1M-NaOH. Jaké pH bude mít roztok po
přídavku 0 ml, 1 ml, 5 ml, 10 ml a 11 ml titrantu? Vliv iontové síly neuvažujte! pKHAc = 4,75.
Řešení:
a) pH na počátku titrace - roztok obsahuje pouze kyselinu octovou:
pH = 1/2(4,75 – log 0,1) = 2,88
b) pH před bodem ekvivalence - roztok obsahuje směs kyseliny octové a octanu:
Po přídavku 1 ml 0,1M-NaOH
[HAc] =
[Ac-] =
pH = 4,75 + log
= 3,80
Po přídavku 5 ml 0,1M-NaOH je zneutralizována polovina původní koncentrace kyseliny octové, tedy
platí
[HAc] = [Ac-],
pH = pKHAc = 4,75
c) pH v bodě ekvivalence (pT) - roztok obsahuje pouze octan sodný:
cA- = 10 · 0,1/20 = 0,05 mol·l-1
pH = 1/2(14 + 4,75 + log 0,05) = 8,72
12
d) pH za bodem ekvivalence - roztok obsahuje octan a nadbytek hydroxidu sodného. Zanedbáme-li
hydrolýzu aniontu, bude [NaOH] = [OH-]
Po přídavku 11 ml 0,1M-NaOH:
[OH-] = (11 – 10)·0,1/21 = 4,76·10–3 mol·l-1 = 10–2,32 mol·l-1
pH = 14 – 2,32 = 11,68
Okruh: Titrační křivky - Titrace slabé jednosytné zásady silnou jednosytnou kyselinou
Objem 10 ml 0,1M-NH4OH byl titrován 0,1 molární kyselinou chlorovodíkovou. Jaké pH bude mít
roztok po přídavku 0 ml, 1 ml, 5 ml, 10 ml a 11 ml titrantu. pKBH+ = 9,24.
Řešení:
a) pH roztoku na začátku titrace - v roztoku je pouze slabá zásada.
pH = 14 – 1/2(4,74 – log 0,1) = 14 – 2,88 = 11,12
Výpočet pH podle podmínky pOH > 1,30 – log cB je dostatečně správný.
b) pH roztoku před bodem ekvivalence - roztok obsahuje směs hydroxidu a chloridu amonného
Po přídavku 1 ml 0,1M-HCl:
[NH4OH] = (10 – 1) · 0,1/11 = 0,0818 mol·l-1
[NH4+] = 1·0,1/11 = 0,00903 mol·l-1
pH = 14 – (4,76 + log
) = 14 – 3,80 = 10,20
Po přídavku 5 ml 0,1M-HCl je zneutralizována polovina původní koncentrace hydroxidu amonného, a
tedy platí
[NH4OH] = [NH4+] pH = pKNH4+
pH = 14 – 4,76 = 9,24
c) pH roztoku v bodě ekvivalence (pT) - roztok obsahuje pouze chlorid amonný:
[NH4+] = 10·0,1/20 = 0,05 mol·l-1
pH = 1/2(14 – 4,76 – log 0,05) = 5,27
resp. pH = 1/2(9,24 – log 0,05) = 5,27
d) pH roztoku za bodem ekvivalence - roztok obsahuje chlorid amonný a přebytek kyseliny
chlorovodíkové. Zanedbáme-li hydrolýzu amonia, bude [H3O+] = [HCl].
Po přídavku 11 ml 0,1M-HCl:
[H3O+] = (11-10)·0,1/21 = 4,76·10–3 mol·l-1 pH = 2,32
Vliv iontové síly roztoku se na hodnotě pH projeví až za bodem ekvivalence:
I = 0,0524 fH3O+ = 0,804 aH3O+ = 4,76·10–3 · 0,804 = 3,827·10–3 mol·l-1 pH = 2,42
Okruh: Titrační křivky - Titrace vícesytné slabé kyseliny nebo směsi několika jednosytných
kyselin silnou zásadou
Při jakém pH je vytitrována kyselina octová ve směsi 20 ml 0,1M-CH3COOH a 30 ml 0,05M-H3BO3?
pKCH3COOH = 4,75, pKH3BO3 = 9,24.
Řešení:
Koncentrace jednotlivých kyselin ve směsi:
[CH3COOH] = 0,04 mol·l-1
[H3BO3] = 0,03 mol·l-1
pH = (pT1) = 1/2(4,75 + 9,24 + log
) = 7,06
Kyselina octová je vytitrována při pH 7,06.
13
6. Komplexotvorné rovnováhy
Okruh: Rovnováha při vzniku komplexu ML
Jaká je koncentrace měďnatých iontů v roztoku, jestliže k objemu 100 ml 0,01M-Cu2+-iontů byl přidán
chelaton 3 téže koncentrace v množství: a) 50 ml, b)100 ml, c) 110 ml? log βCuY = 18,8
Řešení:
a) Při nadbytku kovového iontu lze u stabilních komplexů předpokládat, že veškerý ligand je vázán do
komplexu: cY = [MY], a tedy
cCu = 100·0,01/150 = 6,67·10–3 mol·l-1
cY = 50·0,01/150 = 3,33·10–3 mol·l-1
[Cu2+] = 3,34·10–3 mol·l-1 = 10–2,48 mol·l-1
pCu = 2,48
b) Koncentrace komplexotvorných složek je stejná
cCu = cY = 100·0,01/200 = 0,005 mol·l-1 = 10–2,30 mol·l-1
Protože konstanta stability komplexu je poměrně vysoká:
[Cu2+] =
= 10-10,55 mol·l-1 = 2,82·10-11 mol·l-1
Výsledek pCu = 10,55 je správný, neboť [Cu2+] « cCu.
c) Ligand je v nadbytku. Lze-li zanedbat disociaci komplexu (u stabilních komplexů je to možné),
vypočítáme rovnovážnou koncentraci ligandu a rovnovážnou koncentraci kovového iontu:
cCu = 100·0,01/210 = 4,76·10–3 mol·l-1 = 10–2,32 mol·l-1
cY = 110·0,01/210 = 5,24·10–3 mol·l-1 = 10–2,28 mol·l-1
[Y] = cY – cM = 4,8·10–4 mol·l-1 = 10–3,32 mol·l-1
[Cu2+] =
= 10-17,8 mol·l-1 = 1,58·10-18 mol·l-1
Koncentrace měďnatých iontů je: a) pCu = 2,48; b) pCu = 10,55; c) pCu = 17,8.
Okruh: Rovnováhy vícestupňové
Jaká je rovnovážná koncentrace zinečnatých iontů v roztoku, vzniklého smícháním 50 ml 0,02MZn2+ a 50 ml 2,0M-NH4OH? Konsekutivní konstanty stability: K1 = 102,4, K2 = 102,5, K3 = 102,5, K4 = 102,2.
Řešení:
Celkové koncentrace složek:
cZn = 0,01 mol·l-1
cNH3 = 1,00 mol·l-1
Celkové konstanty stability: β1 = 102,4, β2 = 104,9, β3 = 107,4, β4 = 109,6
Rovnovážná koncentrace ligandu: [NH3] = cNH3 - 4cZn = 0,96 mol·l-1
Protože cNH3 » 4cZn, lze předpokládat komplex Zn(NH3)42+ za zcela převažující vypočítáme rovnovážné
koncentrace zinečnatých iontů:
[Zn2+] =
= 10-11,53 = 2,95·10-12 mol·l-1 pZn = 11,53
Rovnovážná koncentrace Zn2+-iontů v roztoku je 2,95·10–12 mol·l-1.
Okruh: Titrační křivky
Objem 10 ml nikelnaté soli koncentrace 0,01 mol·l-1 byl titrován roztokem chelatonu 3 téže
koncentrace. Vypočtěte pNi v hlavních bodech křivky. Potřebné konstanty jsou v tabulkách 8 a 10.
14
Řešení:
αNi(NH3) = αY(H) = 1
a) a = 0
[Ni2+] = cNi
pNi = - log cNi = 2,00
b) a = 0,5 (přídavek 5,0 ml chelatonu)
[Ni2+] = cNi - cY =
= 3,33·10-3 mol·l-1 = cNi/2
pNi = log 2 – log 6,67·10-3 = - log 3,33·10-3 = 2,48
c) a = 0,99 (přídavek 9,9 ml chelatonu)
[Ni2+] = cNi - cY = (10 – 9,9)·0,01/19,9 = 5,02·10-5 mol·l-1
pNi = 4,30
d) a = 1 (přídavek 10,0 ml chelatonu)
[NiY2-] = cNi = 10·0,01/20 = 0,005 mol·l-1 = 10-2,30 mol·l-1
βNiY =
= 1018,60
2+
-11
[Ni ] = 3,544·10 mol·l-1
pNi = 10,45
resp. pNi = 1/2(log 1018,60 - log 10-2,30) = 10,45
e) a = 1,5 (přídavek 15,0 ml chelatonu)
cNi = 10·0,01/25 = 0,004 mol·l-1 = 10-2,40 mol·l-1
cY = 15·0,01/25 = 0,006 mol·l-1 = 10-2,22 mol·l-1
[Y4-] = cY - cNi = 0,002 mol·l-1 = 10-2,70 mol·l-1
pNi = log (1018,60 · 10-2,70) - log 10-2,40 = 18,30
f) a = 2 (přídavek 20,0 ml chelatonu)
[NiY2-] = [Y4-] [Ni2+] = β-1NiY
pNi = log βNiY = 18,60
7. Srážecí rovnováhy
Okruh: Součin rozpustnosti a rozpustnost elektrolytů
Vypočtěte součin rozpustnosti fosforečnanu hořečnato-amonného! Při teplotě 25°C se rozpustí
0,00344 g sloučeniny v objemu 400 ml vody. Mr = 137,31.
Řešení:
Disociace sloučeniny: NH4MgPO4
NH4+ + Mg2+ + PO43Látková koncentrace jednotlivých iontů je stejná jako koncentrace sloučeniny:
[NH4MgPO4] = [NH4+] = [Mg2+] = [PO43-] = c
c=
= 6,26·10-5 mol·l-1
Ks,c = c3 = (6,26·10-5)3 = 2,45·10-13
Koncentrační součin rozpustnosti je 2,45·10-13 (pKs,c = 12,61).
Okruh: Vliv vlastních iontů na rozpustnost
Jaká je rozpustnost síranu barnatého a) ve vodě, b) v roztoku síranu draselného koncentrace 0,01
mol·l-1? Ks = 1,10·10-10
15
Řešení:
a) V nasyceném roztoku
[BaSO4] = [Ba2+] =
=
= 1,05·10-5 mol·l-1
b) V roztoku 0,01M-K2SO4
[BaSO4] = [Ba2+] = Ks/cA = 1,10·10-10/0,01 = 1,10·10-8 mol·l-1
Okruh: Ztráty při promývání sraženin
Jaký procentový obsah by měl mít promývací roztok chromanu draselného, aby při dekantaci
sraženiny chromanu stříbrného 200 ml promývacího roztoku nebyla ztráta sraženiny větší než 0,0002
g?
Řešení:
Je-li přípustná ztráta 2·10-4g Ag2CrO4 ve 200 ml roztoku, v 1000 ml je to 1·10-3 g, což odpovídá látkové
koncentraci 3,014·10-6 mol·l-1.
Potřebná koncentrace chromanu se zjistí ze součinu rozpustnosti:
[Ag+] = 2[Ag2CrO4] = 2 · 3,0145·10-6 = 6,029·10-6 mol·l-1
= 0,0674 mol·l-1 = [K2CrO4]
[CrO42-] =
Hmotnostní množství chromanu draselného:
δK2CrO4 = 0,0674 · 194,20 = 13,09 g·l-1
Promývací roztok chromanu draselného by měl být asi 1,3% (m/m).
Okruh: Titrační křivky
Objem 10 ml roztoku NaCl koncentrace 0,1 mol·l-1 byl titrován roztokem 0,1M-AgNO3. Vypočtěte
hlavní body titrační křivky po přídavcích 0 ml, 5 ml, 9,99 ml, 10 ml, 10,01 a 12 ml titračního činidla!
pKs,T = 9,75.
Řešení:
a) a = 0
[Cl-] = cCl = 0,01 mol·l-1
pCl = 1,00
b) a < 1
Přídavek 5 ml 0,1M-AgNO3:
Vliv disociace je zanedbatelný
[Cl–] = cCl – cAg =
pCl = 1,48
= 3,33·10–2 mol·l-1
Přídavek 9,99 ml 0,1M-AgNO3
[Cl–]r = cCl – cAg =
= 5·10–5 mol·l-1
I = 0,05 pKs,c = 9,75 – 0,18 = 9,57 Ks,c = 2,69·10–10
pCl = - log
= 4,26
Tento bod lze řešit také přičtením podílu [Cl–] z disociace sraženiny k neztitrovanému množství
chloridů:
[Cl–] = [Cl–]NaCl + [Cl–]AgCl = [Cl–]r + [Cl–]s
16
Protože [Ag+]s = [Cl–]s, pak
Ks,c = [Cl–]s (5·10–5 + [Cl–]s) = 2,69·10–10
Řešením kvadratické rovnice se obdrží
[Cl–]s = 4,90·10–6 mol·l-1
[Cl–] = 5·10–5 + 4,9·10–6 = 5,49·10–5 mol·l-1
pCl = 4,26
c) a = 1
Přídavek 10 ml 0,1M-AgNO3:
pCl = 9,57/2 = 4,78
d) a > 1
Přídavek 10,01 ml 0,1M-AgNO3:
[Ag+]r = cAg – cCl =
= 5·10–5 mol·l-1
pAg = 4,26 pCl = 5,31
Řešení lze provést také úvahou podobnou jako v případě b), neboť
[Ag+] = [Ag+]r + [Ag+]s = 5·10-5 + [Ag+]s
Přídavek 12 ml 0,1 M-AgNO3: vliv disociace sraženiny je zanedbatelný:
pAg = – log
= – log 9,09·10–3 = 2,04
I = 0,054 pKs,c = 9,56 pCl = 7,52
8. Oxidačně-redukční rovnováhy
Okruh: Oxidačně-redukční potenciály
Jaký je redox potenciál elektrody ponořené do roztoku obsahujícího 5·10-5 mol·l-1 železité a 1·103
mol·l-1 železnaté soli? EoFe3+/Fe2+ = 0,771 V.
Řešení:
E = 0,771 + 0,059 log
= 0,771 - 0,077 = 0,694 V
Redox potenciál systému je 0,694 V.
Okruh: Vliv iontové síly a acidity roztoku na oxidačně-redukční potenciál
Vypočtěte elektromotorické napětí (EMN) článku složeného z chinhydronu, platinové a nasycené
kalomelové (SCE) elektrody při pH 4 a určete polaritu elektrod. Eochin = 0,699 V, ESCE = 0,241V při 25°C.
Řešení:
Chinhydron (ekvimolární směs p-chinonu a hydrochinonu) tvoří redoxní systém
C6H4O2 + 2 H3O+ + 2 e
C6H4(OH)2 + 2 H2O
Potenciál platinové elektrody v roztoku redoxního páru je definován rovnicí
E = 0,699 +
log a2H30+
kde Ch je chinon, H2Ch hydrochinon.
V ekvimolární směsi je poměr aktivit jednotkový, takže druhý člen v rovnici se bude rovnat nule a
potenciál hodnotě
E = 0,699 - 0,059 pH = 0,699 - 0,059 · 4 = 0,463 V
EMN = 0,463 - 0,241 = 0,222 V
Protože EChin > ESCE, je platinová elektroda kladným pólem článku. Elektromotorické napětí má
hodnotu 0,222 V.
17
Okruh: Posouzení průběhu reakce dvou redoxních párů
Vypočtěte rovnovážnou konstantu pro redoxní reakci manganistanu s železnatými ionty při pH 2 a
rozhodněte, zda průběh reakce je kvantitativní! E°Fe3+/Fe2+ = 0,771 V, E°MnO4-/Mn2+ = 1,51 V.
Řešení:
Reakce probíhá podle rovnice
MnO4- + 5 Fe2+ + 8 H3O+
Mn2+ + 5 Fe3+ + 12 H2O
Standardní potenciál není závislý na pH, proto je nezbytné v případě redoxního páru MnO4/Mn2+ použít hodnoty formálního potenciálu
Ef = 1,51 – (8 · 0,059/5)· pH = 1,510 – 0,189 = 1,321 V
log Kr =
= 46,61
Rovnovážná konstanta reakce při pH 2 má hodnotu Kr = 1046,61, průběh reakce je kvantitativní.
Okruh: Titrační křivky
Určete redox potenciály při titraci objemu 100 ml 0,1 molárního roztoku železnaté soli v prostředí
1M-H2SO4 po přídavcích 0 ml, 10 ml, 50 ml, 100 ml a 110 ml titračního okyseleného roztoku ceričité
soli rovněž koncentrace 0,1 mol·l-1. Koncentrace kyseliny a aktivitní koeficienty reagujících složek se
během titrace nebudou měnit! EfFe3+/Fe2+ = 0,680 V; EfCe4+/Ce3+ = 1,440 V
Řešení:
Při titraci probíhá reakce
Fe2+ + Ce4+
Fe3+ + Ce3+
a) a = 0
E = 0,680 + 0,059 log
=-∞V
V roztoku se naměří vždy reálná hodnota, neboť roztok železnaté soli obsahuje vždy stopy železitých
iontů.
b) a = 0,1
E = 0,680 + 0,059 log
nebo
[Fe3+] =
= 0,680 - 0,056 = 0,624 V
= 9,09·10-3 mol·l-1
[Fe2+] =
= 8,18·10-2 mol·l-1
a dosazením do Nernst-Petersovy rovnice se získá tentýž výsledek: E = 0,624 V.
c) a = 0,5
[Fe3+] = [Fe2+] E = Ef = 0,680 V
d) a = 1
Eekv =
= 1,060 V
e) a = 1,1
E = 1,440 + 0,059 log 0,1 = 1,381 V
nebo
[Ce3+] =
= 4,76·10-2 mol·l-1
[Ce4+] =
= 4,76·10-3 mol·l-1
E = 1,440 + 0,059 log
= 1,381 V
18
Projekt FRVŠ 1779/2012
Modernizace seminářů z Analytické chemie 2 a ze Základů analytické chemie
1. Roztoky
Okruh: Vyjadřování složení roztoků - zlomek
1.1
Jaké hmotnostní množství chloridu draselného a vody je třeba k přípravě 245 g 2,5%(m/m) roztoku?
1.2
Jaká je hmotnostní procentualita roztoku vápenného mléka, jestliže v 1000 ml roztoku (ρ = 1,1400 g·cm–
3) byl rozpuštěn hydroxid vápenatý o hmotnosti 251 g?
1.3
Jaký obsah kyseliny sírové je v objemu 400 ml roztoku o hmotnostním množství 60% H2SO4? (ρ =
1,4983 g·cm–3)
1.4
Jaké množství hydroxidu sodného je třeba k přípravě 100 ml 20%(m/m) roztoku? ρ = 1,2191 g·cm–3,
(ρvoda = 1,0000 g·cm–3)
19
1.5
Ve 100 ml vody bylo rozpuštěno 30 g síranu měďnatého pentahydrátu. Vyjádřete složení roztoku
hmotnostním zlomkem!
1.6
Roztok ethanolu ve vodě obsahuje 90 ml absolutního ethanolu ve 150 ml roztoku. Jaké je objemové a
hmotnostní složení roztoku?
1.7
V 1000 ml roztoku hydroxidu sodného je rozpuštěno 10 g NaOH. Jaké je složení roztoku vyjádřené
látkovým zlomkem? Mr(NaOH) = 40,0.
Okruh: Vyjadřování složení roztoků - koncentrace
2.1
Jaká je koncentrace roztoku, který v objemu 500 ml obsahuje chlorid sodný o hmotnosti 20,00 g?
Mr(NaCl) = 58,44.
20
2.2
Jakou látkovou koncentraci bude mít roztok síranu železito-amonného, jestliže 1 ml roztoku odpovídá
1,000 mg Fe2O3? Mr(Fe2O3) = 159,70.
2.3
Jaká hmotnost manganistanu draselného je obsažena v objemu 25 ml roztoku o koncentraci
0,02 mol·l-1? Mr(KMnO4) = 158,342.
2.4
Jaká je látková a hmotnostní koncentrace roztoku kyseliny dusičné, jehož hmotnostní procentualita je 40?
ρ40 = 1,252 g·cm-3, Mr(HNO3) = 63,01.
2.5
Kolik gramů síranu draselného je třeba k přípravě 250 ml 0,20 molárního roztoku? Mr(K2SO4) =
174,26.
21
Okruh: Ředění a směšování roztoků
3.1
Jaké hmotnostní množství KOH obsahuje 1 ml roztoku hydroxidu s hmotnostním obsahem 25% KOH? (ρ
= 1,2364 g·cm-3)
3.2
Jaký hmotnostní obsah HNO3 má roztok kyseliny dusičné o hustotě ρ =1,11534 g·cm-3, který obsahuje v
1000 ml roztoku 230 g HNO3?
3.3
Roztok ethanolu byl připraven smícháním 100 ml vody se 100 ml ethanolu o hmotnostním množství 93%
C2H5OH. Jaké je objemové složení výsledného roztoku? ρ100 = 0,7893 g·cm-3, ρ93 = 0,8098 g·cm-3,
hustota výsledného roztoku 0,9320 g·cm-3.
3.4
Jaký objem 0,2 molárního roztoku hydroxidu sodného je možno připravit z 15 g NaOH? Složení roztoku
vyjádřete látkovým zlomkem!
22
3.5
Jaký objem amoniaku je třeba pohltit v 1 litru vody k přípravě roztoku, jehož složení vyjádřené molárním
zlomkem je 0,2?
3.6
Jaké hmotnostní množství chloridu barnatého dihydrátu je třeba navážit pro přípravu 800 ml 0,2 molárního
roztoku?
3.7
Připravte 500 ml 0,02 molárního roztoku thiosíranu sodného. Vypočtěte hmotnost potřebného thiosíranu
sodného pentahydrátu!
3.8
Jaký objem ethanolu o hmotnostním obsahu 94% C2H5OH (ρ94 = 0,8070 g·cm–3) je třeba přidat ke
dvěma litrům roztoku ethanolu s hmotnostním obsahem 20% C2H5OH (ρ20 = 0,9686 g·cm–3) pro získání
roztoku s obsahem 40% (m/m) C2H5OH?
23
3.9
Jaký objem 0,3 molární kyseliny a 0,9 molární kyseliny téhož druhu musíme smísit, abychom získali 750 ml
0,5 molárního roztoku?
3.10
K roztoku obsahujícímu 98,53 ml 0,25M-H2SO4 a 50,00 ml 1,002M-KOH přidáme 31,21 ml 0,1MHCl. Je roztok kyselý nebo alkalický? Kolik ml 0,3333 molární kyseliny nebo hydroxidu je třeba k
neutralizaci?
3.11
Jaké je hmotnostní složení roztoku vzniklého rozpuštěním 35 g FeSO4·7 H2O ve 205 ml vody?
24
Projekt FRVŠ 1779/2012
Modernizace seminářů z Analytické chemie 2 a ze Základů analytické chemie
2. Gravimetrická stechiometrie
Okruh: Použití přepočítavacích faktorů
1.1
Jaké množství stříbrné slitiny obsahující kolem 80%(m/m) stříbra je třeba navážit, abychom pro přesné
stanovení stříbra ve slitině získali 0,15 g AgCl jako vyvážku? Ar(Ag) = 107,87; Mr(AgCl) = 143,34.
1.2
Vzorek thiosíranu sodného byl zoxidován na síran a ten byl srážen chloridem barnatým jako BaSO4. Z
navážky 0,2508 g bylo získáno 0,4700 g BaSO4. Jaká je hmotnostní procentualita thiosíranu sodného
pentahydrátu ve vzorku?
1.3
Vzorek silikátu o hmotnosti 0,9965 g byl vytaven a po oddělení SiO2 byl vzniklý roztok doplněn na objem
500 ml. Z tohoto objemu bylo odměřeno k analýze 200 ml a byla získána směs oxidů R2O3 o celkové
hmotnosti 0,0615 g a difosforečnan hořečnatý o hmotnosti 0,0478 g. Jaký je procentový obsah oxidů R2O3
a MgO ve vzorku?
25
1.4
Jaké je hmotnostní složení mosazi obsahující pouze Cu, Pb a Zn, jestliže ze vzorku o hmotnosti 0,5000 g
bylo získáno 0,0023 g PbSO4 a 0,4108 g NH4ZnPO4?
1.5
Jaký objem hydroxidu amonného s obsahem 2,5 %(m/m) NH3 (ρ = 0,9890 g·cm-3) je třeba na vysrážení
hydroxidu železitého ze vzorku rudy o hmotnosti 0,5263 g, obsahující 12 %(m/m) železa?
1.6
Jaká hmotnost pyritu s obsahem 36,40 %(m/m) síry je žádoucí, aby při analýze vzniklo 1,0206 g sraženiny
BaSO4?
1.7
Ve vzorku organické dusíkaté látky o hmotnosti 0,5000 g byl dusík převeden na hydrogensíran amonný.
Ionty amonné byly vysráženy jako (NH4)2PtCl6 a sraženina byla zredukována a vyžíhána na platinu. Jaký je
procentový obsah dusíku ve vzorku, jestliže bylo získáno 0,1756 g platiny?
1.8
26
Vzorek wolframové oceli o hmotnosti 5,00 g byl převeden do roztoku lučavkou královskou, roztok byl
odpařen a dehydratován. Odparek (H2WO4 + SiO2) měl hmotnost 0,0928 g. Působením kyseliny
fluorovodíkové na odparek se jeho hmotnost o 20% snížila. Jaký je procentový obsah křemíku a wolframu
v oceli?
1.9
Vzorek kamence hlinito-draselného K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O o hmotnosti 1,421 g byl vysrážen na
hydroxid hlinitý a ten byl vyžíhán na oxid. Množství Al2O3 bylo 0,1410 g. Jaký je procentový obsah síry a
inertních nečistot ve vzorku kamence?
1.10
Žíháním vzorku síranu železnato-amonného se získalo 0,2108 g Fe2O3. Jaký je procentový obsah
(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O v množství 1,126 g vzorku?
Okruh: Nepřímá analýza
2.1
Ze směsi RbCl a CsCl o hmotnosti 0,1257 g bylo působením kyseliny sírové získáno 0,1383 g síranů. Jaký
je procentový obsah každého z chloridů v původní směsi?
27
2.2
Směs hexachloroplatičitanu rubidného a cesného měla hmotnost 283,4 mg. Po redukci vodíkem byla
platina odfiltrována a odpařením filtrátu do sucha byl získán odparek chloridů o hmotnosti 132,6 mg. Jaké
množství Rb a Cs obsahovala směs jejich sloučenin?
2.3
Při analýze umělých hnojiv byla izolována směs síranu draselného a sodného o hmotnosti 0,4955 g. Tyto
sírany byly převedeny na BaSO4, jeho hmotnost činila 0,7525 g. Jaké bylo hmotnostní složení základní
směsi síranů?
2.4
Molybden ve vzorku byl stanoven sulfanovou metodou. Po vysušení vyvážky měla směs sulfidů MoS2 a
MoS3 hmotnost 184,5 mg. Tato směs byla redukována v proudu vodíku a bylo získáno 163,19 mg MoS2.
Jaký je procentový obsah jednotlivých sulfidů v jejich původní směsi? Jaká je hmotnost molybdenu ve
vzorku?
2.5
Směs oxidů Fe2O3 a Al2O3 měla hmotnost 0,7100 g. Žíháním v proudu vodíku byl oxid železitý
zredukován na kovové železo. Výsledná směs měla hmotnost 0,6318 g. Jaký je procentový obsah hliníku v
původní směsi?
28
2.6
Při stanovení alkálií v silikátové zemině bylo z 0,7410 g vzorku vyizolováno 0,2172 g směsi KCl a NaCl.
Po rozpuštění chloridů a vysrážení kyselinou chloristou bylo získáno 0,3330 g KClO4. Jaká je hmotnostní
procentualita obou prvků vyjádřená jako obsah Na2O a K2O? Mr(NaCl) = 58,443; Mr(Na2O) =
61,979; Mr(KCl) = 74,551; Mr(K2O) = 94,195; Mr(KClO4) = 138,549.
2.7
Směs uhličitanu vápenatého a hořečnatého v množství 0,7093 g byla žíhána do konstantní hmotnosti a bylo
získáno 0,3708 g směsi CaO a MgO. Jaký je hmotnostní obsah jednotlivých uhličitanů ve směsi?
29
Projekt FRVŠ 1779/2012
Modernizace seminářů z Analytické chemie 2 a ze Základů analytické chemie
3. Titrační stechiometrie
Okruh: Neutralizační titrace
1.1
Jaká je látková koncentrace roztoku NaOH, jestliže na neutralizaci 0,03926 g kyseliny šťavelové dihydrátu
bylo spotřebováno 3,11 ml roztoku hydroxidu?
1.2
Jakou hmotnost by měl mít oxid rtuťnatý, aby se při titraci spotřebovalo 30 ml 0,05M-HCl?
1.3
Jaká je koncentrace roztoku NaOH, jestliže na neutralizaci 0,6537 g hydrogenftalanu draselného bylo
spotřebováno 15,90 ml roztoku hydroxidu?
1.4
Jaký je hmotnostní obsah kyseliny sírové ve vzorku o hmotnosti 10,27 g, jestliže na 1/5 objemu se
spotřebovalo 34,65 ml 0,5520M-NaOH?
30
1.5
Jaký je hmotnostní a objemový obsah kyseliny octové v prodejním octu, jestliže na neutralizaci 1,00 ml
vzorku (ρ = 1,000 g·cm-3) se spotřebovalo 4,93 ml odměrného roztoku NaOH? Jeho koncentrace byla
stanovena na hydrogenftalan draselný - na 0,0789 g KHC8H4O4 činila spotřeba 2,71 ml NaOH. Hustota
kyseliny octové ρ100 = 1,0498 g·cm-3.
1.6
Obsah SiO2 ve vzorku lze stanovit odměrně tak, že se převede na nerozpustný fluorokřemičitan, který
hydrolyzuje podle rovnice
K2SiF6 + 2H2O SiO2 + 2KF + 4HF
a uvolněná kyselina fluorovodíková se titruje na fenolftalein. Vypočtěte procentový obsah SiO2 ve vzorku,
jestliže na 0,5 g vzorku se spotřebovalo 16,20 ml 0,0667M-NaOH!
1.7
Jaký je hmotnostní obsah CaCO3 ve vápenci, jestliže bylo rozpuštěno 0,5000 g vzorku vápence v 50,00
ml 0,5000M-HCl a po vyvaření CO2 bylo k titraci nadbytečné kyseliny spotřebováno 30,50 ml 0,4965MNaOH?
1.8
31
Množství 5,0562 g kombinovaného hnojiva, obsahující amoniakální a dusičnanový dusík, bylo rozpuštěno
ve vodě a doplněno na objem 500 ml. Z něho bylo odpipetováno 100 ml a po přídavku alkalického
hydroxidu byl amoniak předestilován do předlohy, v níž bylo 50,00 ml 0,1000M-H2SO4. K titraci zbývající
kyseliny se spotřebovalo 30,50 ml 0,1165M-NaOH. V dalším 100 ml podílu byly dusičnany zredukovány
na amonnou sůl a po zalkalizování byl amoniak opět předestilován do nových 50 ml 0,1000M-H2SO4. K
titraci nezreagované kyseliny se tentokrát spotřebovalo 12,10 ml 0,1165M-NaOH. Vypočtěte hmotnostní
obsah amoniakálního a dusičnanového dusíku ve vzorku hnojiva!
Okruh: Komplexometrické titrace
2.1
Jakou hmotnost měla navážka vzorku, jestliže při stanovení látky s obsahem 18% (m/m) chloru se
spotřebovalo 11,59 ml 0,0854M-Hg(NO3)2?
2.2
Jaké množství (NH4)2Ni(SO4)2·6H2O je třeba navážit, aby se k jeho stanovení spotřebovalo 25 ml
0,02M-KCN?
2.3
Jakou hmotnost by měla mít navážka olovnaté soli, aby se spotřeba 0,0485 molárního roztoku chelatonu v
mililitrech číselně rovnala hmotnostnímu obsahu olova v procentech?
32
2.4
Vzorek hmotnosti 0,5 g obsahující měď byl převeden do roztoku a doplněn na objem 100 ml. Na 10 ml
tohoto roztoku bylo při titraci na murexid spotřebováno 4,21 ml 0,1279 molárního chelatonu 3. Jaký je
procentový obsah mědi ve vzorku?
2.5
Jaké množství hliníku obsahuje vzorek, jestliže se z objemu 250 ml vzorku odpipetuje 25 ml, přidá 50,00
ml 0,02M-EDTA, upraví pH a po zahřátí se přebytek komplexonu retitruje 0,02M-Pb(NO3)2 na
xylenolovou oranž? Spotřeba dusičnanu olovnatého je 28,00 ml.
2.6
Vzorek minerálu obsahující zirkonium byl vytaven a zirkonium bylo vysráženo kyselinou mandlovou a
odděleno. Sraženina byla pak rozpuštěna v kyselém prostředí za přídavku 20,00 ml 0,0521 molárního
chelatonu 3. Po úpravě pH byl přebytek chelatonu retitrován 17,85 ml zinečnaté soli koncentrace 0,0222
mol·l-1 na xylenolovou oranž. Jaký je procentový obsah ZrO2 při navážce vzorku 1,7080 g?
2.7
Při stanovení síranů v minerální vodě bylo ke 100 ml okyseleného vzorku vody přidáno 5,00 ml
0,03565M-BaCl2 a směs byla zahřáta k varu. Po ochlazení byl přidán tlumivý roztok a eriochromčerň T.
33
Při titraci (iontů Ba2+, Ca2+, Mg2+) se spotřebovalo 9,40 ml 0,03565M-EDTA. Ve druhém podílu opět
100 ml vody byla přímou titrací zjištěna spotřeba chelatonu pouze na ionty Ca2+ a Mg2+, která činila 8,60
ml. Jaké množství SO42- iontů je obsaženo v 1000 ml vody?
2.8
Jaká je hmotnost CaO ve vodě, jestliže na 100 ml pitné vody se na indikátor eriochromčerň T
spotřebovalo 7,00 ml 0,02M-EDTA?
Okruh: Srážecí titrace
3.1
Jakou koncentraci musí mít odměrný roztok KSCN, aby při titraci odpovídal 1 ml tohoto roztoku
hmotnostnímu obsahu 1% Ag při navážce vzorku 1,000 g?
3.2
Jaký je hmotnostní obsah bromidu a nečistot ve vzorku technického bromidu vápenatého, jestliže ke
vzorku o hmotnosti 1,50 g bylo přidáno 50,00 ml 0,2015M-AgNO3 a jeho přebytek byl retitrován 4,92 ml
0,1011M-KSCN ? Mr(CaBr2·6H2O) = 307,98.
34
3.3
V zinkové slitině byl stanoven zinek (po převedení do roztoku a po oddělení dalších kovových iontů) titrací
roztokem hexakyanoželeznatanu draselného na ionty uranylu jako vizuální indikátor. Reakce probíhá podle
rovnice
3 Zn2+ + 2 Fe(CN)64- + 2 K+ → K2Zn3[Fe(CN)6]2
Jaký je hmotnostní obsah zinku ve slitině, jestliže na 0,2153 g vzorku se spotřebovalo 9,24 ml 0,0944
molárního roztoku činidla?
3.4
Vzorek hexakyanoželezitanu draselného hmotnosti 0,1034 g se rozpustí ve vodě a vysráží 10,00 ml
dusičnanu stříbrného koncentrace 0,1955 mol·l-1. Po oddělení sraženiny Ag3[Fe(CN)6] se na retitraci
přebytku Ag+-iontů spotřebovalo 4,16 ml 0,2456M-KSCN. Jaký je hmotnostní obsah K3[Fe(CN)6] ve
vzorku?
3.5
Navážka 0,5000 g směsi LiCl a BaCl2·2H2O byla rozpuštěna a vysrážena 50,00 ml 0,1738M-AgNO3.
Po oddělení sraženiny byl přebytek Ag+-iontů vytitrován roztokem 0,1088M-KSCN. Jaký je hmotnostní
obsah jednotlivých chloridů ve směsi, byla-li spotřeba titrantu 22,50 ml?
3.6
Při analýze silikátu hmotnosti 0,800 g bylo vyizolováno 0,2400 g směsi NaCl + KCl. Po rozpuštění
chloridů bylo přidáno 50,00 ml 0,1211M-AgNO3 a přebytek byl ztitrován 14,46 ml KSCN koncentrace
0,15743 mol·l-1. Jaký je hmotnostní obsah Na2O a K2O v silikátu?
35
3.7
Z roztoku obsahujícího chloridy a bromidy bylo vyizolováno 0,6316 g směsi AgCl a AgBr. Sraženina byla
rozpuštěna v 50 ml 0,1894M-KCN a na přebytečný kyanid se spotřebovalo 9,81 ml 0,0945M-AgNO3.
Jaký je procentový obsah jednotlivých složek ve směsné sraženině?
Okruh: Oxidačně- redukční titrace
4.1
Navážka 0,0220 g K2Cr2O7 byla rozpuštěna ve vodě a po přídavku nadbytku jodidu draselného a po
okyselení byl vyloučený jod vytitrován množstvím 4,61 ml thiosíranu sodného. Jaká je látková koncentrace
thiosíranu?
4.2
Jaké množství šťavelanu sodného je třeba navážit, aby se při titraci v kyselém prostředí spotřebovalo 9,0
ml 0,05M-KMnO4?
4.3
Je třeba připravit 250 ml roztoku KBrO3 takové koncentrace, aby objem 1 ml odpovídal 1 mg As2O3 při
titraci v kyselém prostředí.
36
4.4
Jaké množství vápníku je obsaženo v 1 ml zásobního roztoku dusičnanu vápenatého, jestliže po přídavku
50,00 ml 0,1000 molární kyseliny šťavelové k 50,00 ml zásobního roztoku vápenaté soli a oddělení
sraženiny CaC2O4 se spotřebovalo 12,50 ml 0,01M-KMnO4 na titraci nadbytečné kyseliny šťavelové?
4.5
Navážka 1,00 g oceli byla převedena do roztoku a přítomný chrom byl zoxidován na kyselinu chromovou.
Po odstranění přebytku oxidovadla bylo ke směsi přidáno 30,00 ml 0,1000 molárního roztoku síranu
železnato-amonného. K titraci nezreagovaných Fe2+-iontů bylo spotřebováno 9,82 ml 0,02913M-KMnO4.
Jaký je hmotnostní obsah chromu v oceli?
4.6
Technický síran železnatý heptahydrát hmotnosti 5,1040 g byl převeden do roztoku a upraven na objem
100 ml. Podíl 10,00 ml byl vytitrován 7,56 ml 0,0411M-KMnO4. V dalším podílu 10 ml vzorku bylo
trojmocné železo zredukováno na dvojmocné a spotřeba manganistanu v tomto případě byla 8,02 ml. Jaký
je hmotnostní obsah Fe2+ a Fe3+ ve vzorku technického síranu?
4.7
37
Jaký je hmotnostní obsah PbO2 v miniu (oxid olovnato-olovičitý), jestliže po převedení 6,1301 g vzorku
do roztoku bylo k vyloučenému PbO2 přidáno 20,00 ml 0,5000 molární kyseliny šťavelové a na zpětnou
titraci se spotřebovalo 6,18 ml 0,1101M-KMnO4? Rozpouštění minia vyjadřuje rovnice
Pb3O4 + 4 HNO3 → 2 Pb(NO3)2 + PbO2 + 2 H2O
4.8
Monazitový písek (monazit - minerál obsahující lanthanoidy, thorium, uran aj.) hmotnosti 5,00 g byl
převeden do roztoku, po oxidaci céru na CeIV byl objem doplněn na 100 ml. Jaký je hmotnostní obsah
céru, jestliže na podíl 10,00 ml vzorku se spotřebovalo 3,85 ml roztoku hydrochinonu (4,24 ml
hydrochinonu je ekvivalentní množství 20 mg K2Cr2O7)?
4.9
Zirkonium se z roztoku vysráží kyselinou seleničitou jako ZrOSeO3. Po vyizolování sraženiny a jejím
rozpuštění se redukce seleničitanu provede v kyselém prostředí jodidem draselným podle rovnice
SeO32- + 4 I- + 6 H+ → Se + 2 I2 + 3 H2O
Z navážky 1,2488 g vzorku byl vysrážen ZrOSeO3 a po rozpuštění byl získaný roztok doplněn na objem
250 ml. Na 10 ml tohoto základního roztoku bylo bylo po přídavku jodidu spotřebováno 4,82 ml
0,1212M-Na2S2O3. Jaký je hmotnostní obsah ZrO2 ve vzorku?
4.10
Směs ZrO2 a HfO2 hmotnosti 50 mg byla digerováním s kyselinou seleničitou převedena na seleničitany.
Po jejich izolaci byla z nich minerální kyselinou uvolněna kyselina seleničitá a zredukována jodidem na selen.
Vzniklý jod byl ztitrován 22,06 ml 0,11052M-Na2S2O3. Jaký je hmotnostní obsah jednotlivých oxidů ve
směsi?
38
39
Projekt FRVŠ 1779/2012
Modernizace seminářů z Analytické chemie 2 a ze Základů analytické chemie
4. Hodnocení analytických výsledků
Okruh: Náhodné chyby
1.1
V průmyslové odpadní vodě objemu 1000 ml byl polarograficky zjištěn zinek v množství: 150 μg, 142 μg,
148 μg, 134 μg, 144 μg, 140 μg, 144 μg, 139 μg, 146 μg, 139 μg, 138 μg, 146 μg. Vypočtěte
směrodatnou odchylku s a sr a interval spolehlivosti s pravděpodobností 95% (α = 0,05) a 99 % (α =
0,01)!
Okruh: Soustavné chyby
2.1
Titrační stanovení manganu ve vzorku slitiny poskytlo tyto výsledky: 38,59 %, 37,41 %, 37,92 %, 38,23
%, 37,88 %, 37,84 %, 39,90 %, 38,33 %, 38,01 %, 37,90 %, 38,42 %, 37,76 % Mn. Zjistěte, není-li
stanovení zatíženo hrubou chybou, vypočtěte relativní směrodatnou odchylku a interval spolehlivosti pro
pravděpodobnost 95 %!
2.2
Stanovení dusíku v organické látce bylo provedeno Kjeldahlovou metodou a byly získány tyto hodnoty:
9,98 %, 9,92 %, 9,96 %, 9,88 %, 9,94 %, 10,02 % N. Vypočtěte interval spolehlivostti pro 95 %
pravděpodobnost!
40
2.3
Z objemu 50 ml roztoku methylenové modři bylo pipetováno 5x po 10,00 ml k titanometrickému
stanovení. Spotřeba redukovadla koncentrace 0,00172 mol·l-1 činila 1,48 ml, 1,42 ml, 1,30 ml, 1,34 ml a
1,45 ml. Methylenová modř se redukuje dvěma elektrony na bezbarvou leukoformu. Vypočítejte relativní
směrodatnou odchylku a interval spolehlivosti pro α = 0,05! Mr(MM) = 319,85.
2.4
V pěti různých vzorcích byl komplexometricky stanoven obsah hořčíku:
1.soubor 10,31
2.soubor 9,59
3.soubor 9,71
4.soubor 9,93
5.soubor 11,18
10,30 10,29 10,32 % Mg
9,57
9,58
9,57 % Mg
9,69
9,71
9,71 % Mg
9,92
9,95
9,95 % Mg
11,17 11,21 11,19 % Mg
Vypočtěte směrodatnou odchylku SR !
2.5
Elementární analýza naftochinonu poskytla tyto výsledky:
uhlík: 75,91 %, 75,95 %, 75,96 %, 75,93 %, 75,93 % C
vodík: 3,84 %, 3,81 %, 3,82 %, 3,84 %, 3,83 % H
Ze vzorce vypočítaný obsah: C 75,943 %, H 3,824 %. Otestujte správnost průměru pro α = 0,05!
41
2.6
Vzorek 4,00 g magnezitu byl převeden do roztoku, těžké kovy odstraněny a roztok byl doplněn na objem
500 ml. Z tohoto zásobního roztoku bylo pipetováno 5x po 1 ml k analýze - po zředění a úpravě pH byla
stanovena směs MgO a CaO chelatometricky 0,01 molárním roztokem komplexonu 3. Jeho spotřeba činila
9,28 ml, 9,30 ml, 9,22 ml, 9,24 ml, 9,31 ml. Při stanovení pouze CaO se na 5 ml téhož zásobního roztoku
spotřebovalo 3,20 ml 0,01M-EDTA. Podle vážkového stanovení (referenční metoda) je ve vzorku 43,74
% MgO. Otestujte výsledky stanovení MgO pro α = 0,05!
2.7
Měď v rudě byla stanovena chelatometricky a jodometricky s výsledky:
chelatometrie: 40,2 40,8 41,2 40,4 41,0 40,1 % Cu
jodometrie: 42,01 41,55 40,98 42,08 41,85 41,00 % Cu
Standardní metodou (elektroanalýzou) byl stanoven obsah 40,85 % Cu. Zjistěte, zda rozdíl průměrů
výsledků dvou postupů je významný pro α = 0,05; jestliže ano, pak která z metod je zatížena soustavnou
chybou!
2.8
Při stanovení obsahu síry v pyritu byly po rozkladu vzorku Lefortovou lučavkou (metoda A) nalezeny
hodnoty: 31,70 %, 31,62 %, 32,05 %, 30,82 % a 31,74 % síry. Oxidací pyritu směsí HCl + Br2 (metoda
B) bylo nalezeno: 31,10 %, 31,05 %, 31,27 % a 31,38 % síry. Obsah síry 31,60 %, stanovený po
rozkladu alkalickooxidačním tavením, považujte za skutečný (referenční) obsah. Otestujte shodnost a
správnost obou metod rozkladu na hladině významnosti α = 0,05!
42
Okruh: Lineární regrese kalibrační přímky
3.1
Kalibrační soubor má následující hodnoty xi a yi:
0,1 - 0,38
0,2 - 0,74
0,3 - 1,13
0,4 - 1,76
0,5 - 1,88
0,6 - 2,24
Určete nejvhodnější lineární regresní rovnici, směrodatné odchylky sa a sb a korelační koeficient!
3.2
S využitím regresní přímky vypočtěte Ilkovičovu konstantu κ pro voltametrické stanovení olova (d.c.difusní proud je definován vztahem I = κc), vykazuje-li proud na koncentraci následující závislost:
mol·l-1
1·10-4
2·10-4
3·10-4
5·10-4
7·10-4
9·10-4
12·10-4
3.3
mA
0,0012
0,0021
0,0032
0,0051
0,0073
0,0114
0,0118
43
Ve vzorku bylo stanoveno železo fotometricky na základě měření absorbance komplexu s kyselinou
sulfosalicylovou v alkalickém prostředí. K analýze bylo naváženo 0,1241 g vzorku, po převedení do
roztoku byl objem doplněn na 250 ml. Z tohoto základního roztoku bylo pipetováno po 0,50 ml do
odměrných baněk objemu 25 ml. Po přídavku reakčních komponent byl roztok doplněn a proměřován.
Absorbance třech roztoků byla: 0,455, 0,452, 0,456. Hodnoty kalibračních roztoků jsou následující (μg Fe
- A): 0,038 - 0,106; 0,154 - 0,235; 0,306 - 0,402; 0,381 - 0,495; 0,449 - 0,580; 0,762 - 0,920. Zjistěte,
zda kalibrační regresní přímka prochází počátkem os! Vypočtěte procentový obsah železa ve vzorku!
3.4
Vypočítejte koeficienty regresní kalibrační přímky a jejich směrodatné odchylky pro voltametrické
stanovení ftalazolu v prostředí kyseliny chlorovodíkové! Ověřte, zda posunutí grafu na ose y je významné!
Naměřené hodnoty (výška proudu je v milimetrech):
10,08 μg ..... 8 mm
16,14 μg ..... 12 mm
28,24 μg ..... 21 mm
40,34 μg ..... 31 mm
50,42 μg ..... 39 mm
80,68 μg ..... 63 mm
44
Projekt FRVŠ 1779/2012
Modernizace seminářů z Analytické chemie 2 a ze Základů analytické chemie
5. Protolytické rovnováhy
Okruh: Výpočet pH silných protolytů
1.1
Jaké je pH roztoku 0,2M-HCl?
1.2
Jaké pH má 2% (m/m) roztok kyseliny sírové, je-li ρ = 1,012 g·cm-3?
1.3
Jaký objem 0,05 molárního roztoku kyseliny chloristé je třeba přidat k 1 litru roztoku zředěné téže kyseliny
o pH 4,20, aby pH kleslo na hodnotu 3,50 ?
1.4
Jaký objem vody musíme přidat k 200 ml 0,02M-HCl, aby pH výsledného roztoku bylo 3,0 ? Aktivitní
koeficient HCl po zředění bude jedna.
45
1.5
Jaký objem 0,05M-HCl je třeba přidat k 500 ml roztoku KOH o pH 10,00, aby výsledný roztok měl pH
= 7,50?
1.6
Vypočítejte pH směsi vzniklé smícháním 180 ml 0,2M-H2SO4 a 359 ml 0,2M-NaOH! Uvažujte vliv
iontové síly roztoku!
1.7
Vypočtěte pH roztoků: a) 3,5·10–4M-NaOH, b) 3,2·10–5M-KOH!
1.8
Vypočtěte pH roztoku hydroxidu lithného (ρ = 1,000 g·cm-3) s obsahem 0,15% (m/m) LiOH!
46
1.9
Jaké pH má roztok vzniklý zředěním 50 ml 0,5M-NaOH vodou na objem 600 ml?
1.10
Jaké je pH roztoku hydroxidu barnatého s obsahem 0,311%(m/m) Ba(OH)2 (ρ = 1,000 g·cm-3)?
Počítejte s vlivem iontové síly roztoku a se středním aktivitním koeficientem!
1.11
Jaké pH bude mít roztok, jestliže k 75 ml vody přidáme 1 kapku (tj. 0,05 ml) 1% (m/m) KOH (ρ = 1,000
g·cm-3)?
1.12
Jaké pH bude mít roztok, jestliže k 117 ml vody přidáme 2 kapky (tj. 0,1 ml) 5% (m/m) KOH (ρ = 1,044
g·cm-3)?
47
1.13
Vypočtěte pH 5·10–4 molárního roztoku kyseliny chloristé!
Okruh: Výpočet pH slabých elektrolytů - slabé jednosytné kyseliny a
zásady
2.1
Kyselina mravenčí je v 0,75%(m/m) roztoku (ρ = 1,000 g·cm-3) disociována na 3,53%. Jakou hodnotu má
disociační konstanta kyseliny a jaké je pH tohoto roztoku? Mr(HCOOH) = 46,03.
2.2
Kyselina jodoctová je v 9%(m/m) roztoku disociována na 3,9 %. Vypočtěte disociační konstantu a pH
roztoku!
2.3
Jaký je stupeň disociace kyseliny propionové v 0,1%(m/m) roztoku?
48
2.4
Jaké je pH roztoku kyseliny octové koncentrace 0,003 mol·l-1?
2.5
Jaké je pH octového nálevu obsahujícího 2,50%(m/m) kyseliny octové (ρ = 1,002 g·cm-3)?
2.6
Jaká je celková látková koncentrace kyseliny octové v roztoku, je-li stupeň disociace α = 0,02?
2.7
Jaké množství kyseliny mravenčí je třeba rozpustit ve vodě, aby po doplnění na objem 500 ml vznikl roztok
se stejným pH, jaké má roztok kyseliny octové 0,1 molární.
49
2.8
V 1,5%(m/m) roztoku hydroxylaminu disociuje tato zásada na 0,015 %. Vypočtěte konstantu KB a pH
roztoku!
2.9
Při jaké látkové koncentraci je roztok anilinu disociován na 50 %?
2.10
Jakou látkovou koncentraci hydroxylaminu má jeho roztok o pH 9 ?
2.11
Jaké je pH směsi vzniklé smícháním stejných objemů 0,5 molárního roztoku chloridu pyridinia a 0,5MNaOH? Uvažujte vliv iontové síly roztoku!
2.12
Kyselina mléčná je v 2,5%(m/m) roztoku disociována na 2,3 %. Vypočtěte disociační konstantu kyseliny
a pH roztoku!
50
Okruh: Výpočet pH slabých elektrolytů - směsi jednosytných kyselin nebo
zásad, vícesytné slabé kyseliny nebo zásady
3.1
Jaká je hodnota pH 0,2 molárního roztoku hydroxidu amonného, který je disociován na 0,955 %?
3.2
Jaké je pH směsi 0,1 molární kyseliny propionové a 0,01 molární kyseliny mléčné?
3.3
Vypočtěte pH 0,001 molárního roztoku dvojsytné slabé kyseliny, jejíž pK1 = 2,0 a pK2 = 3,0 !
3.4
Jaké pH má 0,001 molární roztok kyseliny citronové?
51
3.5
Jaké pH má 0,01 molární roztok ethylendiaminu?
3.6
Vypočtěte pH sulfanové vody, obsahující 0,05M-H2S a 0,02M-CO2 (druhý disociační stupeň se u žádné
kyseliny neprojeví na hodnotě pH)!
Okruh: Výpočet pH hydrolyzovatelných iontů - Anionty slabých kyselin
4.1
Vypočítejte stupeň hydrolýzy γ a pH 0,01 molárního roztoku fenolátu sodného ve vodě!
4.2
Jaké množství mravenčanu sodného je třeba rozpustit v objemu 500 ml vody, aby roztok měl pH = 8 ?
K(HCOOH) = 2·10–4; Mr(HCOONa) = 68,00.
52
4.3
Vypočítejte pH roztoku octanu barnatého koncentrace 0,03 mol·l-1!
4.4
Vypočítejte stupeň hydrolýzy γ a pH 1%(m/m) roztoku kyanidu draselného!
4.5
Jaký je stupeň hydrolýzy γ a pH roztoku šťavelanu sodného koncentrace 0,05 mol·l-1 bez a s vlivem
iontové síly roztoku?
4.6
Jaké pH bude mít roztok, jestliže k objemu 20 ml 0,02M-CH3COOH bylo přidáno ekvivalentní množství
roztoku 0,05M-KOH?
53
Okruh: Výpočet pH hydrolyzovatelných iontů - Kationty slabých zásad
5.1
Jaké je pH 0,01 molárního roztoku síranu amonného? pKBH+ = 9,245.
5.2
Vypočtěte stupeň hydrolýzy γ v procentech a pH roztoků pyridinium-chloridu koncentrací 0,1 mol·l-1 a
0,01 mol·l-1!
5.3
Jaké pH má roztok hydrazin-hydrochloridu koncentrace 0,01 mol·l-1?
5.4
Jaké pH má roztok hydroxylamin-hydrochloridu koncentrace 0,05 mol·l-1?
54
5.5
Vypočtěte stupeň hydrolýzy γ a pH roztoku chloridu amonného koncentrace 0,01 mol·l-1!
Okruh: Výpočet pH hydrolyzovatelných iontů - Soli slabé kyseliny a slabé
zásady
6.1
Jaký je stupeň hydrolýzy γ a hodnota pH 0,1 molárního roztoku propionanu amonného? pKHA = 4,874;
pKBH+ = 9,245.
6.2
Jaký je stupeň hydrolýzy γ a pH roztoku mléčnanu amonného?
Okruh: Výpočet pH amfolytů
7.1
Jaké pH má 0,002 molární roztok hydrogenfosforečnanu sodného? pK1 = 2,16; pK2 = 7,21; pK3 =
12,32. Uvažujte také vliv iontové síly roztoku!
55
7.2
Vypočtěte pH roztoku dihydrogenfosforečnanu draselného koncentrace 0,01 mol·l-1! Uvažujte také vliv
iontové síly roztoku!
7.3
Vypočtěte pH Sörensenova základního "citranu", který v 1000 ml roztoku obsahuje 0,1 mol kyseliny
citronové a 0,2 mol NaOH!
7.4
Jaké pH má roztok hydrogenuhličitanu sodného koncentrace 0,04 mol·l-1?
Okruh: Tlumivé roztoky
8.1
Vypočtěte pH směsi, která v objemu 500 ml obsahuje 10 g kryst. octanu sodného a 40 ml ledové kyseliny
octové (ρ = 1,0498 g·cm-3)! Mr(HAc) = 60,053, Mr(NaAc) = 136,08, pKHAc = 4,756.
56
8.2
Jak se změní pH roztoku 0,1 molární kyseliny octové, jestliže k objemu 500 ml této kyseliny se přidá 5 g
bezvodého octanu sodného?
8.3
Vypočítejte pH tlumivého roztoku, který v objemu 1000 ml obsahuje 5,40 g chloridu amonného a 350 ml
25%(m/m, ρ = 0,910 g·cm-3) roztoku amoniaku.
8.4
Vypočtěte pH tlumivé směsi vzniklé smísením 32 ml 0,1 M-NaOH, 50 ml 0,1 M-H3BO3 v 0,1M-KCl a
doplněním vodou na objem 100 ml!
8.5
Jaký objem 0,01M-HCl je nutno přidat k 15 ml 0,15 molárního roztoku octanu sodného, aby pH
výsledného roztoku bylo 6,30 ?
57
8.6
Jaké objemy 0,1M-HCl a 0,05M-Na2B4O7 je třeba smísit, abychom získali 10 ml tlumivého roztoku o pH
8,30 ? Uvažujte také vliv iontové síly roztoku, kterou tvoří zhydrolyzovaný borax!
8.7
Jaké je složení tlumivého roztoku, který má pH 3,87 a iontovou sílu I = 0,1? K přípravě tlumiče bylo
použito roztoku kyseliny chlorovodíkové a hydrogenjantaranu sodného.
8.8
Tlumivý roztok obsahuje 0,1 molární roztok kyseliny octové a 0,05 molární roztok octanu sodného. Určete
pH:
a) samotného pufru,
b) po přídavku 0,01 mol HCl do objemu 1000 ml,
c) po přídavku 0,05 mol KOH do objemu 1000 ml!
Přihlédněte také k vlivu iontové síly roztoku!
Okruh: Titrační křivky - silné protolyty
9.1
58
Bylo titrováno 10 ml 0,001 M-HCl roztokem hydroxidu sodného koncentrace 0,01 mol·l-1. Vypočtěte
hodnoty pH roztoku, byla-li kyselina zneutralizována na 0%, 50%, 90%, 101%, 150%!
9.2
Objem 10 ml 0,1M-HCl byl titrován roztokem hydroxidu sodného stejné koncentrace. Jaké pH bude mít
roztok po přídavku 0 ml, 1 ml, 9,9 ml, 10 ml a 11 ml titračního činidla. Počítejte bez i s vlivem iontové síly
roztoku!
9.3
Vypočtěte pH roztoku vzniklého tím, že 99,99% 0,05 molárního roztoku kyseliny chlorovodíkové bylo
zneutralizováno 0,2 molárním roztokem hydroxidu sodného! Uvažujte také vliv iontové síly roztoku!
9.4
Vypočtěte hodnotu pH roztoku vzniklého zneutralizováním 0,005 molární kyseliny sírové roztokem
0,01M-NaOH z 10%! Počítejte také s iontovou sílou roztoku!
Okruh: Titrační křivky - Titrace slabé jednosytné kyseliny silnou
jednosytnou zásadou
10.1
59
Z kolika procent je zneutralizována slabá jednosytná 0,1 molární kyselina, má-li roztok pH 6? pKHA = 4,0
10.2
Roztok kyseliny octové koncentrace 0,1 mol·l-1 byl neutralizován na pH 5,5 pevným hydroxidem sodným.
Jaký je stupeň neutralizace kyseliny octové?
10.3
Z kolika procent bude fenolftalein přeměněn ve svou barevnou formu při pH 9 ? KHI = 1,26·10-9.
10.4
Jaké pH bude mít roztok kyseliny octové koncentrace 0,1 mol·l-1, jestliže k 10 ml roztoku přidáme 2 ml
0,1M-NaOH? Uvažujte také vliv iontové síly roztoku!
10.5
Objem 100 ml 0,1M-CH2ClCOOH byl titrován 0,1 molárním roztokem hydroxidu sodného. Jaké hodnoty
pH má roztok po přídavku 90 ml, 99 ml, 100 ml a 150 ml titračního roztoku? Počítejte bez a s vlivem
iontové síly roztoku!
60
Okruh: Titrační křivky - Titrace slabé jednosytné zásady silnou jednosytnou
kyselinou
11.1
Objem 10 ml 0,1 molárního diethylaminu byl titrován roztokem kyseliny chlorovodíkové koncentrace 0,1
mol·l-1. Jaké pH bude mít roztok vytitrovaný na 0%, 10%, 50%, 99% a 100%?
11.2
Jaké pH bude mít 0,01 molární roztok anilinu vytitrovaný na 0%, 10%, 50% a 100% roztokem 0,01MHCl?
Okruh: Titrační křivky - Titrace vícesytné slabé kyseliny nebo směsi
několika jednosytných kyselin silnou zásadou
12.1
Množství 10 ml 0,1 molární kyseliny citronové bylo titrováno roztokem 0,1M-NaOH. Jaké pH bude mít
roztok po přídavku 8 ml, 10 ml, 15 ml, 20 ml, 28 ml a 30 ml titrantu? Uvažujte také vliv iontové síly
roztoku!
61
12.2
Při jakém pH je vytitrována kyselina octová ve směsi 20 ml 0,1M-CH3COOH a 30 ml 0,05M-H3BO3?
pKCH3COOH = 4,75, pKH3BO3 = 9,24.
12.3
Vypočítejte hodnoty pH bodů ekvivalence (pT1, pT2) při titraci 0,2 molárního roztoku kyseliny siřičité
roztokem 0,1M-NaOH! Uvažujte také vliv iontové síly roztoku!
12.4
Jakého pH musíme dosáhnout pro vytitrování kyseliny mravenčí, obsahuje-li roztok směs 20 ml 0,04 MHCOOH a 80 ml 0,1 M-H3BO3?
62
Projekt FRVŠ 1779/2012
Modernizace seminářů z Analytické chemie 2 a ze Základů analytické chemie
6. Komplexotvorné rovnováhy
Okruh: Rovnováha při vzniku komplexu ML
1.1
Vypočtěte rovnovážnou koncentraci stříbrných iontů v roztoku, je-li cAg = 0,1 mol·l-1 a chelatonu cY =
0,15 mol·l-1.
1.2
Jaká bude rovnovážná koncentrace železitých iontů v roztoku, který vznikne smísením 40 ml 0,05M-Fe3+
a 60 ml 0,08M-EDTA?
1.3
Jaká bude rovnovážná koncentrace Ag+iontů v roztoku, který vznikne smísením: a) 50 ml 0,02M-Ag+ a 50
ml 0,02M-EDTA, b) 100 ml 0,02M-Ag+ a 75 ml 0,02M-EDTA?
1.4
63
Vypočtěte rovnovážnou koncentraci Ag+ a Ni2+iontů v roztoku, je-li celková koncentrace každého iontu
0,01 mol·l-1 a rovnovážná koncentrace chelatonu [Y4-] = 0,001 mol·l-1.
Okruh: Rovnováhy vícestupňové
2.1
Vypočtěte rovnovážné koncentrace všech součástí směsi amminměďnatých komplexů, je-li cCu = 0,01
mol·l-1 a cNH3 = 0,1 mol·l-1, β1 = 104,1, β2 = 107,5, β3 = 1010,2, β4 = 1012,2, β5 = 1012,0.
2.2
Vypočítejte rovnovážnou koncentraci stříbrných iontů a všech dalších složek systému v amoniakálním
roztoku při c(Ag+) = 0,001 mol·l-1 a c(NH3) = 0,01 mol·l-1!
2.3
Vypočítejte rovnovážné koncentrace všech složek v roztoku, který obsahuje 0,01M-Cd(NO3)2 a 1MHCl.
2.4
64
Vypočtěte pAg a pCd v roztocích připravených rozpuštěním látkového množství 0,01 mol AgNO3 a 0,01
mol Cd(NO3)2 v objemu 1000 tlumivého roztoku obsahujícího množství 2 mol NH3 a 2 mol NH4NO3.
Okruh: Titrační křivky
3.1
Jaká bude hodnota pM při chelatometrické titraci, jestliže 0,01 molární roztok kovového iontu M byl
vytitrován nejprve a) na 99,9% a potom b) na 101,1% chelatonem téže koncentrace? βMY = 106.
3.2
Objem 40 ml 0,02 molárního roztoku zinečnaté soli byl titrován chelatonem téže koncentrace při pH 9.
Jaká je hodnota pZn a) v bodě ekvivalence, b) po přídavku 49 ml titrantu.
65
Projekt FRVŠ 1779/2012
Modernizace seminářů z Analytické chemie 2 a ze Základů analytické chemie
7. Srážecí rovnováhy
Okruh: Součin rozpustnosti a rozpustnost elektrolytů
1.1
Vypočtěte součin rozpustnosti fosforečnanu hořečnato-amonného! Při teplotě 25°C se rozpustí 0,00344 g
sloučeniny v objemu 400 ml vody. Mr = 137,31.
1.2
Vypočtěte součin rozpustnosti hexachloroplatičitanu thalného, který se ve vodě rozpouští v hmotnostním
poměru 1:15585. Mr = 816,61.
1.3
Nasycený roztok arseničnanu stříbrného obsahuje 8,5·10–6 g této sloučeniny v 1 ml roztoku. Jaký je
součin rozpustnosti?
1.4
Jaká je hmotnostní koncentrace vápenatých iontů v nasyceném roztoku fluoridu vápenatého?
66
1.5
Vypočítejte hmotnostní koncentrace jednotlivých složek (Ag2CrO4, CrO42-, Ag+) v nasyceném roztoku
chromanu stříbrného!
1.6
V jakém objemu vody (při 25°C) se rozpustí množství 1 g jodidu rtuťnatého?
1.7
Jaké množství hydroxidu železitého zůstane rozpuštěno v objemu 1000 ml vody?
1.8
Jaké pH bude mít nasycený roztok a) hydroxidu železitého, b) hydroxidu hořečnatého? Hydrolýzu kationtů
a disociaci vody neuvažujte!
67
Okruh: Vliv vlastních iontů na rozpustnost
2.1
Jaká je rozpustnost síranu vápenatého v roztoku síranu sodného koncentrace a) 0,001 mol·l-1, b) 0,05
mol·l-1 ? Ks = 9,12·10-6
2.2
Jaká hodnota pH je nezbytná pro vznik sraženiny Mg(OH)2, je-li koncentrace hořečnatých iontů 0,01
mol·l-1 ? Ks = 1,12·10-11
2.3
Jaké množství olovnatých iontů zůstane v roztoku, bude-li látková koncentrace fosforečnanu 0,1 mol·l-1?
2.4
Stanovte minimální látkovou koncentraci hydroxidových iontů v roztoku, při níž se začne vylučovat
hydroxid železitý z 0,1 molárního roztoku chloridu železitého!
68
2.5
K roztoku obsahujícímu chloridy a 0,1 mol·l-1 chromanů je po kapkách přidáván roztok dusičnanu
stříbrného. Při jaké látkové koncentraci chloridových iontů se začne srážet chroman stříbrný? Jaké
hmotnostní množství chloridů v objemu 0,1 litru zůstane v roztoku nevysráženo?
2.6
V jaké rozmezí pH se bude selektivně srážet sulfid kademnatý v roztoku nasyceném sulfanem (c = 0,1
mol·l-1) ze směsi kademnatých a železnatých iontů, jejichž látková koncentrace je stejná (cM = 0,001
mol·l-1)?
Okruh: Ztráty při promývání sraženin
3.1
Jaký procentový obsah by měl mít promývací roztok chromanu draselného, aby při dekantaci sraženiny
chromanu stříbrného 200 ml promývacího roztoku nebyla ztráta sraženiny větší než 0,0002 g?
3.2
Jaké množství železitých iontů se uvolní ze sraženiny hydroxidu železitého, je-li promývána vodou objemu
1000 ml při pH 8,70?
69
3.3
Vysrážený chlorid olovnatý byl na filtru promýván 100 ml vody. Jaké množství PbCl2 přejde do filtrátu?
3.4
Jaký objem 4%(m/m) šťavelanu amonného (ρ = 1,000 g·cm-3) je třeba na vysrážení šťavelanu
vápenatého, jestliže bylo vzato k analýze 0,4154 g vápence s obsahem 43% oxidu vápenatého? Ztráta při
použití 400 ml promývacího roztoku nesmí být větší než 5·10-5 g Ca.
Okruh: Titrační křivky
4.1
Objem 10 ml roztoku NaCl koncentrace 0,1 mol·l-1 byl titrován roztokem 0,1M-AgNO3. Vypočtěte
hlavní body titrační křivky po přídavcích 0 ml, 5 ml, 9,99 ml, 10 ml, 10,01 a 12 ml titračního činidla! pKs,T
= 9,75.
4.2
Objem 25 ml roztoku AgNO3 koncentrace 0,02 mol·l-1 byl titrován roztokem bromidu draselného stejné
látkové koncentrace. Jaký je potenciál stříbrné elektrody a hodnota EMN článku (elektrody: Ag - SCE) při
70
a) a = 0; b) a = 1; c) a = 1,04? Místo aktivit uvažujte koncentrace. pKs (AgBr) = 12,31; Eo Ag +/Ag =
0,799 V; Eref = 0,241 V (nasycená kalomelová elektroda)
4.3
K objemu 50 ml roztoku NaCl koncentrace 0,3 mol·l-1 byl přidán stejný objem 0,2M-AgNO3. Jaké pAg
a pCl má vzniklý roztok? Uvažujte vliv iontové síly roztoku na součin rozpustnosti!
4.4
Vypočtěte součin rozpustnosti šťavelanu rtuťného, je-li potenciál Hg-elektrody v roztoku nasyceného
šťavelanu rtuťného (při 25°C) 0,606 V. Eo = 0,792 V.
71
Projekt FRVŠ 1779/2012
Modernizace seminářů z Analytické chemie 2 a ze Základů analytické chemie
8. Oxidačně-redukční rovnováhy
Okruh: Oxidačně-redukční potenciály
1.1
Jaký je redox potenciál elektrody ponořené do roztoku obsahujícího 5·10-5 mol·l-1 železité a 1·10-3
mol·l-1 železnaté soli? Eo Fe3+/Fe2+ = 0,771 V.
1.2
Vypočítejte redox potenciály roztoků (při 25°C), v nichž koncentrace železnatých a železitých iontů jsou v
poměrech 1000:1, 100:1, 10:1, 1:100 a 1:1000.
1.3
Jaký je oxidačně-redukční potenciál platinové elektrody ponořené do roztoku (pH = 0), který obsahuje
0,01 mol·l-1 KMnO4 a 0,05 mol·l-1 MnSO4?
Okruh: Vliv iontové síly a acidity roztoku na oxidačně-redukční potenciál
2.1
72
Vypočtěte elektromotorické napětí (EMN) článku složeného z chinhydronu, platinové a nasycené
kalomelové (SCE) elektrody při pH 4 a určete polaritu elektrod. Eo chin = 0,699 V, ESCE = 0,241V při
25°C.
2.2
Jaký bude oxidačně-redukční potenciál systému Fe(III)-Fe(II), obsahuje-li roztok a) 0,01M-FeCl3 a
0,025M-FeCl2; b) 0,01M-Fe2(SO4)3 a 0,025M-FeSO4. Počítejte bez a s vlivem iontové síly roztoku.
Okruh: Posouzení průběhu reakce dvou redoxních párů
3.1
Vypočtěte rovnovážnou konstantu pro redoxní reakci manganistanu s železnatými ionty při pH 2 a
rozhodněte, zda průběh reakce je kvantitativní! E°Fe3+/Fe2+ = 0,771 V, E°MnO4-/Mn 2+ = 1,51 V.
3.2
Vypočtěte rovnovážnou konstantu redoxní reakce arseničnanu s ionty cínatými v prostředí 1M-HCl a
rozhodněte, zda je průběh reakce kvantitativní!
3.3
73
Jaké budou látkové koncentrace původních složek po ustavení rovnováhy, jestliže byly smíchány roztoky
titanité a ceričité soli tak, aby celkové koncentrace cTi = cCe = 1 mol·l-1. Reakční prostředí je kyselé (1MH2SO4).
Okruh: Titrační křivky
4.1
Vypočtěte oxidačně-redukční potenciály při titraci objemu 25 ml 0,02 molárního roztoku železité soli
roztokem 0,01M-Sn2+. Jednotlivé přídavky cínaté soli jsou 2,27 ml, 12,5 ml, 25 ml, 50 ml. Počítejte se
standardními hodnotami potenciálů.
4.2
Vypočítejte potenciál bodu ekvivalence při titraci a) arsenité soli roztokem soli ceričité, b) 5 ml 0,01
molárního roztoku dichromanu roztokem 0,01M-Sn2+, c) soli ceričité roztokem TiCl3. Předpokládejte, že
[H3O+] = 1 mol·l-1 a aktivitní koeficienty jsou jednotkové.
4.3
Vypočítejte potenciál v bodě ekvivalence při titraci síranu železnatého manganistanem draselným, je-li v
této fázi titrace pH = 1,70 (při 25°C).
74
4.4
Z kolika procent je vytitrován roztok železité soli chloridem cínatým, je-li elektromotorické napětí článku
EMN 0,502 V? Článek je tvořen dvojicí elektrod Pt - SCE. ESCE = 0,241 V.
75
Projekt FRVŠ 1779/2012
Modernizace seminářů z Analytické chemie 2 a ze Základů analytické chemie
Výsledky
1. Roztoky
Okruh: Vyjadřování složení roztoků – zlomek
1.1
6,125; 238,88
1.2
22,02
1.3
359,59
1.4
24,38
1.5
14,75
1.6
60; 52,08
1.7
0,45
Okruh: Vyjadřování složení roztoků – koncentrace
2.1
0,6844 mol·dm-3
2.2
6,262·10-3mol·l-1
2.3
0,0792
2.4
7,95 mol·l-1
2.5
8,713
Okruh: Ředění a směšovaní roztoků
3.1
0,3091
3.2
20,62
3.3
49,13
3.4
1875; 0,3620
3.5
310,91
3.6
39,08
3.7
2,4818
3.8
889
3.9
250; 500
3.10 Kyselý; 6,86
2. Gravimetrická stechiometrie
Okruh: Použití přepočítávacích faktorů
1.1
91,94
1.2
99,63
1.3
15,43; 4,34
1.4
0,31 Pb; 30,11 Zn; 69,58 Cu
1.5
2,34
1.6
0,3851
1.7
5,04
1.8
0,17 Si; 1,09 W
1.9
12,48 S; 7,68 nečistot
76
Okruh: Nepřímá analýza
2.1
54,46; 45,54
2.2
89,58; 10,42
2.3
32,65 Rb; 68,21 Cs
2.4
0,2925; 0,2030
2.5
30,78; 69,22; 97,81
2.6
33,52
2.7
15,28; 2,71
3. Titrační stechiometrie
Okruh: Neutralizační titrace
1.1
0,2003
1.2
0,16244
1.3
0,2013 mol·l-1
1.4
45,67
1.5
4,22; 4,02
1.6
3,25
1.7
98,66
1.8
8,93; 2,97
Okruh: Komplexometrické titrace
2.1
0,3899
2.2
49,4
2.3
1,0049
2.4
68,44
2.5
118,71
2.6
4,66
2.7
138,27
2.8
7,85
Okruh: Srážecí titrace
3.1
0,0927 mol·l-1
3.2
51,02 Br; 1,68 nečistot
3.3
39,73
3.4
99,06
3.5
27,89; 72,11
3.6
10,03; 7,00
3.7
42,58; 57,42
Okruh: Oxidačně – redukční titrace
4.1
0,09733 mol·l-1
4.2
0,15075
4.3
0,1407
4.4
3,76
4.5
2,72
4.6
17,00 ; 1,03
4.7
32,38
77
4.8
4.9
4.10
10,38
36,03
39,95; 60,05
4. Hodnocení analytických výsledků
Okruh: Náhodné chyby
1.1
Interval spolehlivosti pro α = 0,05: L1,2 = 142,50 ± 2,96 μg Zn; Interval spolehlivosti pro α =
0,01: L1,2 = 142,50 ± 4,18 μg Zn
Okruh: Soustavné chyby
2.1
0,89; 38,026; 0,227
2.2
9,95; 0,05
2.3
5,40 %; 1,923 ± 0,125 mg.
2.4
0,012
2.5
Rozdíl |x - μ| je nevýznamný.
2.6
Rozdíl |x - μ| je významný, titrační stanovení je zatíženo soustavnou chybou.
2.7
Jodometrie.
2.8
Metoda A je zatížena hrubou chybou, rozdíl průměrů je významný, metoda B je zatížena
soustavnou chybou.
Okruh: Lineární regrese kalibrační přímky
3.1
a = 0,003; b = 3,74; sa = 0,009; sb = 0,022; r = 0,9999.
3.2
κ = 9,72 resp. 9,83 mA·l·mol-1, r = 0,9995, úsek a = 0,0003 mA představuje konstantní
systematickou chybu.
3.3
0,14
3.4
y = -0,5489 + 0,7848x, sa = 0,3574, sb = 0,0080, t < tα.
5. Protolytické rovnováhy
Okruh: Výpočet pH silných protolytů
1.1
0,81
1.2
1,06
1.3
5,09
1.4
3800 ml
1.5
1 ml
1.6
3,59
1.7
10,54; 9,50
1.8
12,49
1.9
12,36
1.10 12,18
1.11 10,07
1.12 10,90
1.13 3,30
78
Okruh: Výpočet pH slabých elektrolytů - slabé jednosytné kyseliny a zásady
2.1
2,10.10-4, 2,23
2.2
7,68·10–4; 1,72
2.3
0,0312
2.4
3,66
2.5
2,57
2.6
4,30·10–2 mol·l-1
2.7
0,2260 g
2.8
1,02·10–8; 9,83
2.9
8,34·10–10 mol·l-1
2.10 0,0105 mol·l-1
2.11 9,12
2.12 1,50·10–4; 2,19
Okruh: Výpočet pH slabých elektrolytů - směsi jednosytných kyselin nebo zásad, vícesytné slabé
kyseliny nebo zásady
3.1
11,28
3.2
2,79
3.3
2,86
3.4
3,23
3.5
10,96
3.6
3,94
Okruh: Výpočet pH hydrolyzovatelných iontů - Anionty slabých kyselin
4.1
0,6784 g
4.2
8,77; 8,54
4.3
0,0102; 11,21; 10,92
4.4
6,20·10–5; 4,52·10–5; 8,49; 8,07
4.5
8,46; 8,35
4.6
0,0977; 10,99; 10,90
Okruh: Výpočet pH hydrolyzovatelných iontů - Kationty slabých zásad
5.1
5,47
5.2
0,814 %; 3,09; 2,57 %; 3,59
5.3
5,00
5.4
3,64
5.5
2,38·10–4; 5,62
Okruh: Výpočet pH hydrolyzovatelných iontů - Soli slabé kyseliny a slabé zásady
6.1
7,06
6.2
0,00203; 6,55
Okruh: Výpočet pH amfolytů
7.1
9,24, 9,15
7.2
4,80; 4,68
7.3
5,58; 4,69
7.4
8,34; 8,09
79
Okruh: Tlumivé roztoky
8.1
3,78; 3,50
8.2
ΔpH = 1,96; 1,70
8.3
10,91
8.4
9,49; 9,26
8.5
6,25 ml
8.6
HCl: 4,42 ml; 4,00 ml; borax: 5,58 ml; 6,00 ml
8.7
0,0444 mol·l-1 [HA-]; 0,0556 mol·l-1 [H2A]
8.8
a) 4,456; 4,27; b) 4,32; 4,13; c) 5,06; 4,82
Okruh: Titrační křivky - silné protofyty
9.1
1,00; 1,09; 3,30; 7,00; 12,68;; 1,10; 1,20; 3,39; 6,91; 11,39
9.2
5,40; 5,48
9.3
2,09; 2,14
9.4
3,00; 3,32; 4,04; 8,96; 10,63
Okruh: Titrační křivky - Titrace slabé jednosytné kyseliny silnou jednosytnou zásadou
10.1
99%
10.2
84,70%
10.3
55,75%
10.4
4,15; 4,04
10.5 3,81; 4,86; 7,78; 12,30; 3,64; 4,67; 7,60; 12,00
Okruh: Titrační křivky - Titrace slabé jednosytné zásady silnou jednosytnou kyselinou
11.1
11,97; 11,71; 10,98; 8,98; 6,14
11.2
8,31; 5,57; 4,62; 3,46
Okruh: Titrační křivky - Titrace vícesytné slabé kyseliny nebo směsi několika jednosytných kyselin
silnou zásadou
12.1
7,06
12.2
4,53; 9,90; 4,25; 9,52
12.3
5,99
12.4 a) 3,73; 3,94; 4,76; 5,58; 7,00; 9,40; b) 3,56; 3,67; 4,32; 4,98; 6,18; 8,84
6. Komplexotvorné rovnováhy
Okruh: Rovnováha při vzniku komplexu ML
1.1
pAg = 6,3; pNi = 17,6
1.2
pAg = 7,02
1.3
pFe = 25,25
1.4
a) pAg = 4,66; b) pAg = 2,55
Okruh: Rovnováhy vícestupňové
2.1
[NH3] = 10–1,22 mol·l-1
pCu = 9,40
[Cu(NH3)2+] = 3,02·10–7 mol·l-1
[Cu(NH3)22+] = 4,57·10–5 mol·l-1
[Cu(NH3)32+] = 1,38·10–3 mol·l-1
80
2.2
2.3
2.4
[Cu(NH3)42+] = 8,32·10–3 mol·l-1
[Cu(NH3)52+] = 3,16·10–4 mol·l-1
[Ag+] = 9,66·10–7, [AgL+] = 1,96·10–5, [AgL2+] = 9,91·10–4 mol·l-1
[Cd2+] = 5,91·10–5 mol·l-1
[CdCl+]= 1,48·10–3 mol-1
[CdCl2] = 4,47·10–3 mol·l-1
[CdCl3-] = 2,92·10–3 mol·l-1
[CdCl42-] = 1·10–3 mol·l-1
[Cl-] = 0,976 mol·l-1
pAg = 9,77; pCd = 10,63
Okruh: Titrační křivky
3.1
a) pM = 4,12; b) pM = 4,18
3.2
a) 9,31; b) 15,97
7. Srážecí rovnováhy
Okruh: Součin rozpustnosti a rozpustnost elektrolytů
1.1
Ks,c = 2,45·10-13
1.2
Ks,c = 1,94 10-12
1.3
Ks,c=3,08·10-18
1.4
7,56·10-3 g·l-1
1.5
0,0282, 0,01834, 0,00986 mol·l-1
1.6
1,10·107 litrů
1.7
6,51·10-9 g
1.8
a) 4,26; b)10,45
Okruh: Vliv vlastních iontů na rozpustnost
2.1
a) 2,56·10-3 mol·l-1; b)1,824·10-4 mol·l-1
2.2
pH = 9,52
2.3
8,90·10-12 g·l-1
2.4
[OH–] > 1,55·10-13 mol·l-1, pH > 1,19
2.5
3,59·10-5 mol·l-1; 1,27·10-4 g
2.6
-1,4 až 3,03
Okruh: Ztráty při promývání sraženin
3.1
13,09 g·l-1
3.2
1,65·10-22 g·l-1
3.3
0,4422 g
3.4
9,88 ml + 1,05 ml
81
Okruh: Titrační křivky
3.1
a) a = 0
pCl = 1,00
b) a < 1
Přídavek 5 ml 0,1M-AgNO3: pCl = 1,48
Přídavek 9,99 ml 0,1M-AgNO3: pCl = 4,26
c) a = 1
pCl = 4,78
d) a > 1
Přídavek 10,01 ml 0,1M-AgNO3: pCl = 5,31
Přídavek 12 ml 0,1 M-AgNO3: pCl = 7,52
3.2
a) EAg = 0,699 V
EMN = 0,458 V
b) Pro bod ekvivalence platí
EAg = 0,439 V
EMN = 0,198 V
c) Při nadbytku bromidu (a = 1,04)
EAg = 0,279 V
EMN = 0,038 V
3.3
pCl = 1,30; pAg = 8,17
3.4
2,45·10-13
8. Oxidačně-redukční rovnováhy
Okruh: Oxidačně-redukční potenciály
1.1
E=0,694 V
1.2
0,594 V; 0,653 V; 0,712 V; 0,830 V; 0,889 V; 0,948 V
1.3
1,502 V
Okruh: Vliv iontové síly a acidity roztoku na oxidačně-redukční potenciál
2.1
EMN=0,222 V
2.2
a) 0,748; 0,708; b) 0,765; 0,715
Okruh: Posouzení průběhu reakce dvou redoxních párů
3.1
Kr = 1046,61 průběh reakce je kvantitativní
3.2
Kr = 6,5·1014
3.3
4,40·10–12 mol·l-1
Okruh: Titrační křivky
4.1
0,830 V; 0,771 V; 0,360 V; 0,154 V
4.2
0,909 V; 1,051 V; 0,855 V
4.3
1,253 V
4.4
74,89%
82