Задания для самостоятельной подготовки к лабораторному занятию: 5.1. Перечень контрольных вопросов для самоконтроля знаний. 1. Какие основные операции применяют в гравиметрическом анализе? 2. Что называется формой осаждения, гравиметрической формой и аналитическим фактором (гравиметрическим множителем)? 3. Какие требования предъявляют к осаждаемой и гравиметрической формам? 4. Какие наиболее распространенные органические реагенты используют в гравиметрическом анализе? 5. Как влияет на размер кристаллов температура раствора, количество осадителя, присутствие посторонних электролитов? 5.2. Задания для СРС во внеучебное время. 1. Составить конспект лабораторной работы. 2. Решить задачи: Задача №1. Масса образца хлорида бария ВаС12·хН2О составляла 1,4574 г. После высушивания образца при температуре 120оС составила 1,2428 г. Рассчитайте массовую долю кристаллизационной воды в препарате (в %). Задача №2. Рассчитайте содержание карбоната кальция СаСО3 в известняке но следующим данным. Навеска известняка равна 0,2560 г. После всех операций гравиметрического анализа получена гравиметрическая форма оксида кальция СаО массой 0,1160 г. Задача №3. Вычислить потерю от растворимости при промывании осадка сульфата бария BaSO4 массой 0,2 г 200 см3 воды. Произведение растворимости сульфата бария ПР(BaSO4) = 1,1·10-10. Задача №4. Осадок сульфата бария BaSO4 массой 0,2 г промыт 200см3 промывной жидкости, приготовленной из 1 дм3 воды и 0,5 см3 раствора H2SО4 (С( 1 /2H2SО4) = 4,00 моль/дм3). Произведение растворимости сульфата бария ПР(BaSO4) = 1,1·10-5. Сколько процентов осадка перешло в раствор? 5.3. Задания для самоконтроля подготовки к лабораторному занятию. Вариант теста №1. Аналитический фактор - это отношение 1. массы определяемого вещества к массе гравиметрической формы 2. массы гравиметрической формы к массе определяемого вещества 3. молекулярной массы определяемого вещества к молекулярной массе гравиметрической формы 4. молекулярной массы гравиметрической формы к молекулярной массе определяемого вещества Вариант теста №2. При гравиметрическом определении железа в стали навеску стали растворяют в кислоте, осаждают ионы железа (III) водным раcтвором аммиака, затем получившийся гидроксид железа прокаливают до постоянной массы и взвешивают получившийся оксид железа (III). При этом аналитический фактор F рассчитывают по формуле M r (Fe(OH) 3 ) M r (Fe 2 O 3 ) M r (Fe 2 O 3 ) 2. F 2M r (Fe(OH) 3 ) 1. F А r (Fe) M r (Fe 2 O 3 ) 2А r (Fe) 4. F M r (Fe 2 O 3 ) 3. F Вариант теста №3. При увеличении массы навески относительная ошибка гравиметрического определения 1. не изменяется 2. возрастает 3. уменьшается 4. изменяется случайным образом Вариант теста №4. Для использования в качестве гравиметрической формы осадок должен 1. быть малорастворимым 2. быть хорошо растворимым 3. иметь состав, строго отвечающий химической формуле 4. быть чистым и легко фильтрующимся Выполнение эксперимента 1. Сущность работы. Определение ВаС12·2Н2О в смесях основано на осаждении в виде BaSO4: Ва2++ SO42- BaSO4↓. Растворимость BaSO4 в воде мала (Ks= 1,1∙10-10), поэтому это соединение является хорошей осаждаемой формой при данном определении. При прокаливании состав BaSO4 не изменяется, поэтому сульфат бария является также и гравиметрической формой. Следует отметить резко выраженную склонность осадка BaSO4 к образованию весьма мелких кристаллов, которые при фильтровании иногда проходят через поры фильтра и могут затруднить работу. Во избежание этого необходимо медленное прибавление осадителя, которое необходимо также и для получения более чистого осадка. Благоприятно сказывается и повышение растворимости осадка в процессе его формирования, так как уменьшается степень пересыщения раствора относительно осаждаемого соединения, и оно выпадает в виде более крупных кристаллов. Для этого при осаждении BaSO4 к раствору добавляют небольшое количество HCI. Аналогично прибавлению HCI действует повышение раствора. Конечно, повышенную растворимость, благодаря HCI и нагреванию BaSO4, под конец осаждения нужно снова достигается прибавлением надлежащего избытка осадителя и ем осадка после охлаждения раствора и созревания осадка. температуры присутствию понизить, это фильтровани- 2. Расчет навески. ВаSО4 - кристаллический осадок, поэтому масса гравиметрической формы m(ВаSО4) = а = 0,5 г. Необходимую для анализа навеску ВаС12·2Н2О в смеси с NaCl рассчитывают по формуле: m a F 100% , где % m масса навески, г; а - масса гравиметрической формы, г; F – аналитический множитель (фактор пересчета), F Mr ( BaCI 2 2 H 2O) 244,3 1,047 ; Mr ( BaSO4 ) 233,4 ω - приблизительная массовая доля (приблизительное процентное содержание ВаС12·2Н2О в смеси),%. 3. Расчет количества осадителя V(H2SO4). Поскольку m( BaSO4 ) C (1 / 2 H 2 SO4 ) V ( H 2 SO4 ) , то M (1 / 2 BaSO4 ) 1000 V ( H 2 SO4 ) m( BaSO 4 ) 1000 0,5 1000 1,5 1,5 3 5см 3 C (1 / 2H 2 SO4 ) M (1 / 2BaSO 4 ) 2 166,7 Для осаждения к 3-5см3 раствора серной кислоты с концентрацией С(1∕2 H2SO4) = 2 моль∕дм3 добавляется 50 см3 дистиллированной воды (готовится для каждой навески). 4. Взятие навесок. На аналитических весах берутся 2 навески исследуемой смеси: Навеска 1 Масса стакана с веществом, гМасса стакана с остатком, гМасса навески (m1 ), г- Навеска 2 Масса стакана с веществом, гМасса стакана, г Масса навески(m2), г - 5. Осаждение. Взвешенные на аналитических весах навески переносят в соответственно подписанные химические стаканы и растворяют их в 100-150см3 дистиллированной воды. Прибавив к каждому полученному раствору по 2-3 см3 раствора соляной кислоты с концентрацией C(1/1HCI) = 2 моль∕дм3, нагревают его почти до кипения (но не кипятить), осадитель (3-5см3 C(1/2H2SO4) = 2моль∕дм3 в 50 см3 дистиллированной воды) тоже нагревают. Далее очень медленно, по каплям, по палочке приливают горячий раствор осадителя к горячему исследуемому раствору, помешивая его стеклянной палочкой, не касаясь дна и стенок стакана, так как иначе осадок плотно прилипнет к стеклу. Вынимать палочку из стакана нельзя. Как только BaSO4 осядет на дно стакана, проверяют полноту осаждения. Для этого к прозрачному раствору надо прилить несколько капель осадителя. Отсутствие мути указывает на полноту осаждения BaSO4. Содержимое стаканов оставляют на сутки для созревания осадков. 6. Фильтрование и промывание осадка. Приступая к фильтрованию, берут наиболее плотный беззольный фильтр (синяя лента) и хорошо подгоняют его к воронке. Поместив воронку с фильтром в кольцо штатива и подставив под воронку другой чистый стакан, по стеклянной палочке декантируют жидкость на фильтр, сливая на фильтр прозрачную жидкость так, чтобы не взмутить осадок. Когда сливание жидкости с осадка станет невозможным, необходимо убедиться, что в фильтрате отсутствуют малейшие признаки мути, и выливают его из стакана. Присутствие мути легчe обнаружить, если подставить стакан с фильтратом на черную поверхность и, глядя в него сверху, слегка взбалтывать содержимое стакана плавными круговыми движениями. Затем приступают к промыванию осадка декантацией. Для этого в стакан с осадком наливают из промывалки промывную жидкость по 20-30 см3, взбалтывают стеклянной палочкой, дают отстояться и сливают по палочке на фильтр, каждый раз давая стечь всей жидкости. Операцию проводят 3-4 раза и проверяют на полноту промывания, то есть на полноту удаления ионов СI-. Для этого в пробирку собирают несколько капель стекающей с фильтра жидкости и прибавляют раствор AgNO3, отсутствие мути AgCI укажет на полноту удаления ионов хлора. Для приготовления промывной жидкости промывалку заполняют полностью дистиллированной водой и добавляют 1 см3 C(1/2H2SO4) = 2моль∕дм3. 7. Тарирование тиглей. Доведение тиглей до постоянной массы проводят параллельно с фильтрованием и промыванием осадка. Пронумерованные тигли ставят в муфельную печь на 30-40 минут, затем вынимают и помещают в эксикатор для охлаждения. Эксикатор с тиглями следует перенести в весовую комнату и дать постоять 20-25 минут. После первого взвешивания тигли снова прокаливают, охлаждают и вновь взвешивают. Если вторая масса отличается от первой не более чем на 0,0002 г, то считают, что постоянство массы тиглей достигнуто – тигли протарированы. В противном случае операция тарирования повторяется. Результаты каждого взвешивания записываются в лабораторный журнал: Масса тигля № 1: Масса тигля №2: 1-е взвешивание — 1-е взвешивание— 2-е взвешивание — 2-е взвешивание— 3-е взвешивание — 3-е взвешивание— 8. Перенесение осадка на фильтр. Убедившись в полноте удаления иона Сl , осадок количественно переносят на фильтр. Для этого размешивают осадок в небольшом объеме промывной жидкости и полученную суспензию осторожно по палочке сливают на фильтр. Обливая стакан из промывалки маленькими порциями промывной жидкости, сливают ее вместе с частицами осадка на фильтр. На стенках стакана частицы осадка снимают, протирая стенки стакана и ее дно палочкой с резиновым наконечником. (Предварительно с палочки снять частицы осадка с помощью мокрого кусочка беззольного фильтра). Для снятия оставшихся на стенках стакана частиц осадка можно пользоваться кусочками беззольного фильтра, которые помещают на фильтр с осадком BaSO4.. После перенесения осадка на фильтр стакан просматривают на свет, он не должен содержать ни малейших следов осадка. - 9. Высушивание и прокаливание осадка. Воронку с промытым осадком покрывают листом бумаги, где написана фамилия студента и номер определения, и помещают в сушильный шкаф при температуре 90-105оС на 20-30 минут. Затем подсушенный фильтр с осадком складывают, загибая края фильтра к центру, и помещают в предварительно доведенный до постоянного веса тигель. Если после удаления фильтра с осадком на стенках воронки заметны следы осадка (неправильное промывание), то его снимают кусочками увлажненного беззольного фильтра, который также помещают в тигель, затем тигель помещают в предварительно подписанный эксикатор, а затем тигли переносят в муфельную печь для сжигания фильтра и доведения осадка до постоянной массы. Прокаливание осадка проводят при 800 о-900оС. Сначала тигли помещают в муфельную печь на 40-50 минут. Затем вынимают, помещают в эксикатор, где тигли с осадком остывают. После того, как тигли примут температуру весовой комнаты, их взвешивают. Результаты взвешиваний записывают в журнал, и всю операцию повторяют снова, то есть прокаливают, охлаждают в эксикаторе и снова взвешивают. Если вторая масса отличается от первой не более чем на 0,0002 г, то считают, что постоянство массы достигнуто. В противном случае операцию повторяют еще раз. Масса тигля № 1( с осадком): Масса тигля №2 (с осадком): 1-е взвешивание — 1-е взвешивание— 2-е взвешивание — 2-е взвешивание— 3-е взвешивание — 3-е взвешивание— По разности масс тигля с осадком и пустого тигля находят массу гравиметрической формы - а. 10. Вычисление результатов анализа. Вычисление результатов анализа проводят по формуле % a F 100% , где m F - фактор пересчета, равный 1,047. Расчеты проводятся для каждой навески отдельно. 11. Задания для контроля уровня сформированности компетенций в учебное время. 1. Подготовить отчет по лабораторной работе. 2. Беседа по отчету по лабораторной работе. 3. Ответить на вопросы: 1. Как получить из осаждаемой формы гравиметрическую? 2. Перечислите требования, предъявляемые к гравиметрической форме. Почему необходимо, чтобы гравиметрическая форма имела точно известный и постоянный химический состав? 3. Какие нежелательные явления возможны при прокаливании осадков: а) бария сульфата; б) железа(III) гидроксида? 4. Каким образом можно определить содержание кристаллизационной воды в кристаллогидрате? Какой метод гравиметрического анализа применяется при этом? 5. Перечислите достоинства и недостатки гравиметрического анализа. Письменная контрольная работа 4 Пример билета письменной контрольной работы 4 1. Какие основные операции применяют в гравиметрическом анализе? 2. Что называется формой осаждения, гравиметрической формой и фактором пересчета (гравиметрическим множителем)? 3. Предложите и обоснуйте состав промывной жидкости для промывания осадков: Fe(OH) 3 , AI(C 9 H 6 NO) 3 , AgCI. 4. Какие фильтры применяют в гравиметрии для отделения осаждаемой формы?
