ЗАДАЧА № 1

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: M_1/z= Mм/Z

M_{1/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, f_экв. буры будет равет ½

f_{экв. буры} = ½ M_{1/z буры}= Mм _буры • f_{экв. 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

С_1/Z~

K_п = --------- следовательно, С_1/Z~ = С_{1/Z т} • К _п

С_1/Z

Преобразуем формулу для нашей ситуации

С_{1/Z~0, 1 моль/л буры} = С_{1/Z т буры} • К _{п ~0, 1 моль/л буры}

Подставляем значения и рассчитываем показатель:

 

С_{1/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

С_1/Z = --------------

M_1/Z • V_(л)

Преобразуем формулу для нашей ситуации:

m _{пр. буры}

С_{1/Z~0, 1 моль/л буры} = -----------------------

M_{1/Z буры} • V_{(л) буры}

Подставляем значения и рассчитываем показатель:

3, 7995 г

С_{1/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

С_1/Z = --------------

M_1/Z

Преобразуем формулу для нашей ситуации:

T_{~0, 1 моль/л буры} • 1000

С_{1/Z ~0, 1 моль/л буры} = ---------------------------

M_{1/Z буры}

Подставляем значения и рассчитываем показатель:

0, 01900 г/мл • 1000

С_{1/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 С_{1/Z~0, 1 моль/л буры} = 0, 0996 моль/л