Для определения того или иного элемента (или соединения) в ходе гравиметрического анализа по методу осаждения взвешивают эквивалентное количество другого соединения - гравиметрическую (весовую) форму. Так, при определении бария в сульфате бария взвешивают не элементарный барий, а полученную при анализе гравиметрическую форму - BaSO4,а массу бария рассчитывают по формуле:
, г (11)
Вычисляют фактор пересчёта (гравиметрический фактор), т.е. отношение молярной массы определяемого компонента к молярной массе гравиметрической формы:
(12)
Вместо формулы (11) можно записать:
m(Ba) = m(BaSO4) . F, г (13)
При анализе, имеющем практическое значение, в большинстве случаев рассчитывают массовую долю (%) определяемого компонента в анализируемом веществе:
(14)
Р Е Ш Е Н И Е Т И П О В ЫХ З А Д А Ч
З а д а ч а 1. Вычислить навеску Ca3(PO4)2,если степень чистоты его 98 % и масса гравиметрической формы - CaO равна 0,6455 г.
Р е ш е н и е. 1) Рассчитывают гравиметрический фактор:
2) Находят массу чистого фосфата кальция, соответствующую 0,6455 г CaO:
m(Ca3(PO4)2) = m(CaO) . F = 0,6455 . 1,843 = 1,1897г.
Следует отметить, что точность гравиметрических методов определяется погрешностью взвешивания на аналитических весах (в зависимости от конструкции - (1 - 2).10-4 г), поэтому массу вещества (в граммах) записывают до четырёх цифр после запятой.
3) Рассчитывают навеску фосфата кальция по известной степени чистоты анализируемого вещества:
q(Ca3(PO4)2) = 
= 1,2140 г.
О т в е т: навеска фосфата кальция равна 1,2140 г.
З а д а ч а 2. Рассчитать массовую долю алюминия в образце Al(NO3)3.9H2O, если навеска анализируемого образца равна 1,7000 г, а масса гравиметрической формы Al2O3 - 0,2865 г.
Р е ш е н и е. 1) Находят гравиметрический фактор:
|
|
2) Рассчитаем массовую долю алюминия по формуле (14):
W = 
= 8,92 %
О т в е т: массовая доля алюминия в образце составляет 8,92 %.
3.2. ПРИМЕРЫРАСЧЁТОВ В ТИТРИМЕТРИЧЕСКОМ МЕТОДЕ
Расчёты результатов титриметрического анализа основаны на законе эквивалентов, согласно которому вещества реагируют между собой в эквивалентных количествах, которые рассчитываются по формуле:
(15)
При решении задач рекомендуется придерживаться следующего плана:
1) выяснить метод анализа и составить соответствующую реакцию;
2) обратить внимание на достаточность данных в условии задачи (недостающие величины следует найти в справочной литературе);
3) обозначить количество каждого реагирующего вещества числом эквивалентов и составить расчётную формулу;
4) обратите внимание на размерность величин, они должны быть приведены к одной системе единиц;
5) ввести числовые значения в расчётную формулу и произвести вычисления.
РЕШЕНИЕ ТИПОВЫХ ЗАДАЧ
З а д а ч а 1. Рассчитать навеску тетрабората натрия, необходимую для приготовления 500 см3 раствора с молярной концентрацией эквивалента 0,1500 моль/дм3
Р е ш е н и е. 1) Вычисляют фактор эквивалентности и молярную массу эквивалента Na2B4O7.10H2O
Тетраборат натрия применяется в качестве стандартного вещества в методе кислотно-основного титрования: f(Na2B4O7).10H2O = 1/2.
М(1/2 Na2B4O7.10H2O) = 1/2M(Na2B4O7.10H2O) = 1/2.381,4 = 190,7 г/моль
2) Рассчитывают навеску тетрабората натрия по формуле (15):
q =0,1500.0,5.190,7 = 14,3025 г.
О т в е т: для приготовления раствора требуется 14,3025 г тетрабората натрия.
З а д а ч а 2. Рассчитать навеску дихромата калия, необходимую для приготовления 250 см3 раствора с молярной концентрацией эквивалента 0,0500 моль/дм3.
|
|
Р е ш е н и е. 1) Вычисляют фактор эквивалентности и молярную массу эквивалента К2Cr2O7
Восстановление дихромата калия, являющегося стандартным веществом в методе йодометрии, протекает по реакции:
Cr2O72- + 14H+ + 6е = 2Cr3+ + 7H2O
Поскольку в полуреакции участвует 6 электронов, то f= 1/6 и
M(1/6 К2Cr2O7) = 1/6M(К2Cr2O7) = 1/6.294,18 = 49,03 г/моль.
2) Рассчитаем навеску К2Cr2O7 по формуле (15):
q = 0,0500.0,250.49,03 = 0,6129 г.
О т в е т: для приготовления раствора требуется 0,6129 г дихромата калия.
З а д а ч а 3. Вычислить объём раствора азотной кислоты плотностью р=1,180 г/см3, необходимый для приготовления 3 дм3 раствора с молярной концентрацией эквивалента приблизительно 0,20 моль/дм3.
Р е ш е н и е. 1) Рассчитывают массу безводной азотной кислоты, требующуюся для приготовления 3 дм3 раствора с молярной концентрацией эквивалента 0,20 моль/дм3.
F(HNO3) = 1, M(1/1HNO3) = M(HNO3) = 63 г/моль.
c(1/1HNO).V(дм3)
m(HNO3) = 0,20.3.63 = 37,8 г.
2) По плотности раствора HNO3находят в справочнике массовую долю азотной кислоты. Раствор с массовой долей 30 % масс. имеет плотность 1,18 г/см3. Это значит, что в 100 г раствора содержится 30 г HNO3.
3) Рассчитывают, в каком количестве 30% масс. раствора содержится 37,8 г безводной азотной кислоты. Для этого составляют пропорцию: