Вычислить массу навески натрия тетрабората, необходимую для приготовления 200 мл раствора с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/л. Определить титр, молярную концентрацию эквивалента и поправочный коэффициент раствора, если для его приготовления была взята навеска натрия тктрабората массой 3,7995 г.
Мм (Na2B4O7 • 10 H2O) = 381,4 г/моль
Рассуждения: Бура (натрия тетраборат) – это исходное (стандартное) вещество метода нейтрализации. Так как необходимо найти массу навески буры – то это задача на приготовление раствора исходного (стандартного) вещества. Известна масса практически взятой навески буры и необходимо провести расчеты по определению показателей концентрации практически приготовленного раствора. Исходя из этого, делаем вывод, что это задача I типа. Придерживаясь рекомендаций приведенных выше, записываем «Дано» и начинаем решать задачу.
Дано: | Решение: |
С1/Z (буры) т.= 0,1 моль/л V(буры) = 200 мл m пр. (буры) = 3,7995 г Мм(Na2B4O7•10H2O)=381,4г/моль | 1) Вычислим теоретическую массу навески буры, необходимую для приготовления 200 мл растворы с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/л по формуле: m = C1/Z •M1/Z • V(л) Преобразуем формулу для нашей ситуации. Так как ищем массу навески теоретическую, то и молярную концентрацию эквивалента тоже берем теоретическую. m теор. буры = C1/Z т. буры•M1/Z буры•V(л) буры а) Нам не известна молярная масса эквивалента буры, поэтому ее необходимо предварительно рассчитать. |
Найти: m теор. (буры) =? Т~0,1 моль/л буры =? С1/Z~0,1 моль/л буры =? Кп~0,1 моль/л буры =? |
Рассуждаем при этом следующим образом:
- натрия тетраборат (Na2B4O7) – это соль, образованная двумя атомами одновалентного металла, следовательно, число эквивалентности для него будет равно 2. Исходя из этого: M1/z= Mм/Z
M1/z буры= Mм буры/Z буры = 381,4 г/моль: 2 = 190,7 г/ моль
- натрия тетраборат – это исходное вещество метода ацидиметрии и реагирует с хлористоводородной кислотой в соотношении 1:2
Na2B4O7 + 2 HCl + 5 H2O = 2 NaCl + 4 H3BO3
1 моль 2 экв.
Следовательно, fэкв. буры будет равет ½
fэкв. буры = ½ M1/z буры= Mм буры • fэкв. буры = 381,4 г/моль • ½ = 190,7 г/моль
б) По условию задачи объем раствора дан в мл, а в формуле он должен быть выражен в л, следовательно, его необходимо преобразовать:
V(буры) = 200 мл = 200: 1000 = 0,2 л
Подставляем в формулу эти цифры:
m теор. буры = 0,1 моль/л • 190,7 г/моль • 0,2 л = 3,814 г
2) Вычислим титр практически приготовленного раствора. Так как это раствор исходного вещества (раствор с титром приготовленным) то пользуемся формулой:
m
T = ----
V(мл)
Преобразуем формулу для нашей ситуации. Так как рассчитываем титр практически приготовленного раствора, то и массу навески берем практически взятую. Объем раствора берем в мл! тоесть данный по условию задачи.
m пр. буры
Т~0,1 моль/л буры = --------------
V(мл) буры
3,7995 г
Т~0,1 моль/л буры = ------------ = 0,01899 75 г/мл округляем и получаем 0,01900 г/мл
200 мл
Не забываем обосновать показатель, то есть написать, что он показывает. Так как это титр раствора исходного вещества, то это всегда содержание грамм вещества в 1 миллилитре раствора.
Таким образом, Титр показывает, что в 1 мл приготовленного раствора буры содержится 0,01900 г х.ч. (химически чистой) буры.
3) Рассчитываем поправочный коэффициент практически приготовленного раствора через массы навесок (так как это исходное вещество)
m практ.
K п = ---------
m теор.
Преобразуем эту формулу для нашего случая:
m пр. буры
K п ~0,1 моль/л буры = ---------------
m т. буры
Подставляем цифры в формулу:
3,7995 г
K п ~0,1 моль/л буры = -------------- = 0, 9961 98 округляем и получаем 0,9962
3,814 г
Снова не забываем обосновать показатель. Помним о том, что поправочный коэффициент в идеале равен 1,0000, следовательно, полученный нами результат должен быть близок к этому значению (мы получили сопоставимый результат – 0,9962). Сравнивают его с 1,0000 и видим, что цифра меньше (0,9962<1,0000), следовательно, и концентрация практически приготовленного раствора слабее (меньше) требуемой, а значит, меньше будут и показатели концентрации – титр и молярная концентрация эквивалента.
Таким образом, Поправочный коэффициент показывает, что титр и молярная концентрация эквивалента практически приготовленного раствора буры меньше, чем титр и молярная концентрация эквивалента теоретического (точного) раствора буры.
4) Рассчитываем молярную концентрацию эквивалента практически приготовленного раствора буры.
а) Проще всего это сделать через поправочный коэффициент
С1/Z~
Kп = --------- следовательно, С1/Z~ = С1/Z т • К п
С1/Z
Преобразуем формулу для нашей ситуации
С1/Z~0,1 моль/л буры = С1/Z т буры • К п ~0,1 моль/л буры
Подставляем значения и рассчитываем показатель:
С1/Z~0,1 моль/л буры= 0,1 моль/л • 0,9962= 0,0996 2 моль/л округляем и получаем 0,0996 моль/л
б) Можно рассчитать молярную массу эквивалента через массу навески:
m
С1/Z = --------------
M1/Z • V(л)
Преобразуем формулу для нашей ситуации:
m пр. буры
С1/Z~0,1 моль/л буры = -----------------------
M1/Z буры • V(л) буры
Подставляем значения и рассчитываем показатель:
3,7995 г
С1/Z~0,1 моль/л буры=-------------------- = 0,0996 198моль/л округляем и получаем 0, 0996 моль/л
190,7 г/моль • 0,2 л
в) Можно также провести расчет через титр:
T • 1000
С1/Z = --------------
M1/Z
Преобразуем формулу для нашей ситуации:
T~0,1 моль/л буры • 1000
С1/Z ~0,1 моль/л буры = ---------------------------
M1/Z буры
Подставляем значения и рассчитываем показатель:
0,01900 г/мл • 1000
С1/Z~0,1 моль/л буры= ---------------------= 0,0996 32 моль/л округляем и получаем 0, 0996 моль/л
190,7 г/моль
То есть при любом из вариантов расчетов результат идентичен и сопоставим (так как в теории молярная концентрация эквивалента должна быть равна 0,1 моль/л, а 0,0996» 0,1)
Обосновываем найденный показатель. Так как это молярная концентрация эквивалента, то и содержание будет моль-эквивалентов вещества в 1 литре раствора.
Таким образом, Молярная концентрация эквивалента показывает, что в 1 л приготовленного раствора буры содержится 0,0996 моль-эквивалентов буры.
Все необходимые показатели найдены и обоснованы, поэтому далее можно записывать ответ задачи.
Ответ: m теор. буры = 3,814 г Kп ~0,1 моль/л буры = 0,9962
Т~0,1 моль/л буры = 0,01900 г/мл С1/Z~0,1 моль/л буры = 0, 0996 моль/л