Химия

Вариант 4
1. Основные стадии химического анализа. Выбор метода анализа и сопоставление схем анализа.
2. Современные представления о кислотах и основаниях. Теория Бренстеда-Лоури.
3. Расчет константы гидролиза, степени гидролиза и рН раствора соли, образованной слабым основанием и слабой кислотой.
4. Строение комплексных соединений (строение внутренней и внешней сферы).
5. Способы увеличения скорости окислительно-восстановительных реакций.
6. Равновесие в гетерогенных системах. Связь между произведением растворимости и растворимостью малорастворимых соединений.
7. Методы идентификации веществ.
8. Классификация титриметрических методов анализа по типу использованных химических реакций.
9. Сущность комплексонометрического титрования.
10. Способ фиксирования точки эквивалентности при осадитель ...

Вариант 4
1. Основные стадии химического анализа. Выбор метода анализа и сопоставление схем анализа.
2. Современные представления о кислотах и основаниях. Теория Бренстеда-Лоури.
3. Расчет константы гидролиза, степени гидролиза и рН раствора соли, образованной слабым основанием и слабой кислотой.
4. Строение комплексных соединений (строение внутренней и внешней сферы).
5. Способы увеличения скорости окислительно-восстановительных реакций.
6. Равновесие в гетерогенных системах. Связь между произведением растворимости и растворимостью малорастворимых соединений.
7. Методы идентификации веществ.
8. Классификация титриметрических методов анализа по типу использованных химических реакций.
9. Сущность комплексонометрического титрования.
10. Способ фиксирования точки эквивалентности при осадительном титровании по методу Фольгарда.

11. В 250 мл раствора содержится 0,5 г HClO4. Вычислите рН этого раствора.
12. Вычислите рН 0,5% раствора синильной кислоты (Кк=7,9*10-10).
13. Вычислите концентрацию Н+ ионов в 0,002% раствора серной кислоты
(К2=1,2*10 -2).
14. Вычислить степень ионизации и концентрацию ацетат-иона, если к 20 мл 0,2 М раствора уксусной кислоты добавлено 5 мл 1М раствора соляной кислоты (Кк=1,8*10-5).
15. Сколько мл 0,1 М раствора соляной кислоты надо добавить к 50 мл 0,25 М раствора аммиака, чтобы получить раствор с рН=9 (К0=1,8*10 -5)?
16. Вычислить степень гидролиза и рН 0,1% раствора формиата натрия
(Кк=1,8*10 -4).
17. Вычислить закомплексованность и равновесную концентрацию Ag+ в растворе, содержащем 1*10 -3 М нитрата серебра и 0,022 М аммиака. Ионная сила равна 0,5 (lgβ1=3,24, lgβ2=7,05).
18. Определить, какая соль (BaSO4, PbSO4) более растворима, и во сколько раз. Вычислить молярное весовое отношения. ПР(BaSO4)=1*10-10; ПР(РbSO4)=1,6*10-6
19. При каком значении рН начинается образование осадка сульфида цинка в 2*10 -2 М растворе хлорида цинка при насыщении сероводородом? Концентрация сероводорода 0,1 М (ПР(ZnS)=1,6*10-24).
20. Сколько сульфата аммония нужно добавить к 250 мл воды, чтобы при промывании осадка сульфата бария потеря за счет растворения не превышала 0,001 мг (ПР(BaSO4)=1,0*10-10)?
21. Рассчитать процентное содержание железа в соли Мора, если навеска ее 0,4910 г. После соответствующей обработки и осаждения аммиаком получено 0,1012 г оксида железа.
22. К 25 мл 0,12 М раствора фосфата натрия добавлено 24,5 мл 0,2 М раствора соляной кислоты. Вычислить рН полученного раствора (К1=7,6*10-3, К2=6,3*10-8, К3=1,3*10-12).
23. Сколько надо добавить воды в 3754 мл раствора азотной кислоты с титром 0,006479, чтобы получить 0,1 н раствор?
24. Сколько процентов железа содержится в гематите, если навеска его 1,0000 г растворена в кислотах и полученный раствор разбавлен в мерной колбе до 250 мл? На титрование железа(2+) из 50,00 мл этого раствора затрачивается 20,60 мл 0,1217 н раствора KMnO4.
25. Определить процентное содержание пирофосфата натрия, если после растворения навески 1,000 г к раствору добавлено 25,00 мл 0,1000 М раствора ZnSO4, раствор нейтрализован, осадок отфильтрован, избыток сульфата цинка оттитрован 10,00 мл 0,2000 М раствора комплексона (3).

Вариант 4
1. Основные стадии химического анализа. Выбор метода анализа и сопоставление схем анализа.
2. Современные представления о кислотах и основаниях. Теория Бренстеда-Лоури.
3. Расчет константы гидролиза, степени гидролиза и рН раствора соли, образованной слабым основанием и слабой кислотой.
4. Строение комплексных соединений (строение внутренней и внешней сферы).
5. Способы увеличения скорости окислительно-восстановительных реакций.
6. Равновесие в гетерогенных системах. Связь между произведением растворимости и растворимостью малорастворимых соединений.
7. Методы идентификации веществ.
8. Классификация титриметрических методов анализа по типу использованных химических реакций.
9. Сущность комплексонометрического титрования.
10. Способ фиксирования точки эквивалентности при осадитель ном титровании по методу Фольгарда.

11. В 250 мл раствора содержится 0,5 г HClO4. Вычислите рН этого раствора.
12. Вычислите рН 0,5% раствора синильной кислоты (Кк=7,9*10-10).
13. Вычислите концентрацию Н+ ионов в 0,002% раствора серной кислоты
(К2=1,2*10 -2).
14. Вычислить степень ионизации и концентрацию ацетат-иона, если к 20 мл 0,2 М раствора уксусной кислоты добавлено 5 мл 1М раствора соляной кислоты (Кк=1,8*10-5).
15. Сколько мл 0,1 М раствора соляной кислоты надо добавить к 50 мл 0,25 М раствора аммиака, чтобы получить раствор с рН=9 (К0=1,8*10 -5)?
16. Вычислить степень гидролиза и рН 0,1% раствора формиата натрия
(Кк=1,8*10 -4).
17. Вычислить закомплексованность и равновесную концентрацию Ag+ в растворе, содержащем 1*10 -3 М нитрата серебра и 0,022 М аммиака. Ионная сила равна 0,5 (lgβ1=3,24, lgβ2=7,05).
18. Определить, какая соль (BaSO4, PbSO4) более растворима, и во сколько раз. Вычислить молярное весовое отношения. ПР(BaSO4)=1*10-10; ПР(РbSO4)=1,6*10-6
19. При каком значении рН начинается образование осадка сульфида цинка в 2*10 -2 М растворе хлорида цинка при насыщении сероводородом? Концентрация сероводорода 0,1 М (ПР(ZnS)=1,6*10-24).
20. Сколько сульфата аммония нужно добавить к 250 мл воды, чтобы при промывании осадка сульфата бария потеря за счет растворения не превышала 0,001 мг (ПР(BaSO4)=1,0*10-10)?
21. Рассчитать процентное содержание железа в соли Мора, если навеска ее 0,4910 г. После соответствующей обработки и осаждения аммиаком получено 0,1012 г оксида железа.
22. К 25 мл 0,12 М раствора фосфата натрия добавлено 24,5 мл 0,2 М раствора соляной кислоты. Вычислить рН полученного раствора (К1=7,6*10-3, К2=6,3*10-8, К3=1,3*10-12).
23. Сколько надо добавить воды в 3754 мл раствора азотной кислоты с титром 0,006479, чтобы получить 0,1 н раствор?
24. Сколько процентов железа содержится в гематите, если навеска его 1,0000 г растворена в кислотах и полученный раствор разбавлен в мерной колбе до 250 мл? На титрование железа(2+) из 50,00 мл этого раствора затрачивается 20,60 мл 0,1217 н раствора KMnO4.
25. Определить процентное содержание пирофосфата натрия, если после растворения навески 1,000 г к раствору добавлено 25,00 мл 0,1000 М раствора ZnSO4, раствор нейтрализован, осадок отфильтрован, избыток сульфата цинка оттитрован 10,00 мл 0,2000 М раствора комплексона (3).

m(KtmAnn) = S(KtmAnn)·M(KtmAnn)·V(ppa), (8)
где S(KtmAnn) - молярная растворимость KtmAnn, моль/л;
M(KtmAnn) - молярная масса KtmAnn, г/моль;
V(ppa) - объем насыщенного раствора KtmAnn, л.
7. Методы идентификации веществ.
Химическая идентификация (обнаружение, качественный анализ) - это установление вида и состояния фаз, молекул, атомов, ионов вещества на основе сопоставления экспериментальных и справочных данных для известных веществ. При идентификации определяется комплекс свойств вещества: цвет, фазовое состояние, плотность, вязкость, температура кипения, плавления, растворимость и др.
В зависимости от вида идентифицируемых частиц различают элементный, молекулярный, изотопный и фазовый анализы.
В качественном анализе применяются только такие реакции, пределы обнаружения которых не превышают 50 мкг.
Имеются некоторые реакции, которые позволяют обнаружить то или иное вещество или ион в присутствии других веществ или ионов. Такие реакции называются специфическими. Например, ион NН4+ обнаруживается реакцией NH4Cl + NaOH = NH3↑ + H2O + NaCl, а йод с крахмалом дает синее окрашивание.
Методы качественного анализа базируются на ионных реакциях, которые позволяют идентифицировать элементы в форме тех или иных ионов. В ходе реакций образуются труднорастворимые соединения, окрашенные комплексные соединения или изменение цвета раствора.
Имеется много органических и неорганических реагентов, образующих осадки или окрашенные комплексные соединения с катионами и анионами. 
Например, ализарин + Al3+ → ярко-красный осадок, 
       дихромат калия К2Cr2O7 + Ca2+ → оранжевый осадок, 
               дифениламин (С6Н5)2NH + NO3- → раствор темно-синего цвета.
Таким образом, химическая идентификация заключается в основном на реакциях осаждения, комплексообразования, окисления и восстановления, нейтрализации, при которых происходит выпадение белого или окрашенного осадка, изменение цвета раствора или выделение газообразных веществ.
8. Классификация титриметрических методов анализа по типу использованных химических реакций.
Они классифицируются по типу химической реакции титриметрические методы делятся на:
– кислотно-основное титрование; (метод нейтрализации)
– метод осаждения;
– окислительно-восстановительное титрование; (редоксиметрия)
– комплексометрическое титрование.
9. Сущность комплексонометрического титрования.
Комплексиметрическое титрование – титриметрический метод анализа, основанный на использовании реакций комплексообразования между определяемым веществом и титрантом, в результате которых образуются устойчивые, растворимые в воде комплексные соединения определенного состава. Комплексообразование должно протекать быстро, количественно и в соответствии со стехиометрией.
Наибольшее распространение получили реакции с полидентатными и хелатообразующими лигандами, проходящие в одну стадию и сопровождающиеся образованием устойчивых комплексных соединений состава 1:1 (хелатометрия). Из хелатометрических методов наиболее широкое применение нашло титрование растворами комплексонов – комплексонометрия.
Комплексиметрическое титрование позволяет определять как ионы-комплексообразователи, так и ионы или молекулы, служащие лигандами.
Комплексонометрия основана на реакциях между ионами металлов и аминополикарбоновыми кислотами и их производными (комплексонами), в результате которых образуются прочные внутрикомплексные соединения (комплексонаты).
Применяют следующие комплексоны:
Комплексон I, Комплексон II
нитрилотриуксусная кислота: этилендиаминтетрауксусная
кислота, ЭДТУК, H4Y:
Комплексон III, динатриевая Комплексон IV,
соль ЭДТУК, торговое название диаминциклогексантетра-
«Трилон Б», ЭДТА, Na2H2Y: уксусная кислота:
В практике анализа наиболее часто используют комплексон III (ЭДТА) Nа2H2C10H12O8N22H2O в связи с лучшей растворимостью его в воде. С катионами металлов ЭДТА образует комплексные соединения в соотношении 1:1. Комплексы многих металлов с ЭДТА образуются легко, обладают достаточной устойчивостью и в большинстве растворимы в воде. Все это позволяет использовать ЭДТА для титриметрического определения солей металлов.
Этилендиаминтетрауксусная кислота  слабая четырехосновная кислота (H4Y), которая диссоциирует по четырем ступеням: рК1 = 2,07; рК2 = 2,75; рК3 = 6,24; рК4 = 10,34. Поэтому ЭДТА в кислой среде (рН 4-5) находится в виде H2Y2, в слабощелочной (рН 8-9) переходит в HY3, в сильнощелочной (рН > 12) находится в форме Y4.
Реакция комплексообразования проходит между полностью ионизированной формой Y4 и ионами металла и характеризуется концентрационной константой образования, или устойчивости, (MYn4):
Mn+ + Y4  MYn4,
Конечную точку титрования фиксируют с помощью металлоиндикаторов.
Металлоиндикаторы – соединения, образующие с определяемыми ионами металла окрашенные комплексные соединения. Металлоиндикаторы могут быть бесцветными и окрашенными. Первые образуют с ионами металлов слабоокрашенные комплексы (салициловая и сульфосалициловая кислоты, тиоцианаты); вторые имеют собственную интенсивную окраску, а с ионами металлов дают комплексы, окрашенные в другой цвет (металлохромные индикаторы).
Металлохромные индикаторы представляют собой полидентатные лиганды и с ионами металлов образуют хелаты в отношении 1:1.
При введении индикатора в раствор определяемого иона сначала образуется комплексное соединение MInd, раствор приобретает определенную окраску; затем при титровании этого раствора раствором ЭДТА происходит образование более устойчивого комплексного соединения MYn–4, а индикатор освобождается и придает раствору свою окраску.
Область шкалы, в которой работает каждый индикатор, зависит от его индивидуальных свойств и кислотности раствора, интервал перехода окраски индикатора на шкале рМ определяется условной константой образования комплекса МInd.
В качестве металлохромного индикатора часто используют эриохром черный Т. При рН 7-11 наблюдается переход окраски раствора из красной в синюю. Другой металлохромный индикатор – мурексид – аммониевая соль пурпурной кислоты. В сильнощелочной среде (рН ≥ 12) при титровании с этим индикатором происходит изменение окраски раствора с красной на сине-фиолетовую.
Для комплексиметрических определений необходимо выбирать такие индикаторы, чтобы их интервал перехода находился в пределах скачка титрования, иначе возможно возникновение больших погрешностей при титровании.
10. Способ фиксирования точки эквивалентности при осадительном титровании по методу Фольгарда.
Метод Фольгарда основан на титровании раствора, содержащего ионы серебра, стандартными растворами NH4NCS или KNCS:
Ag+ + NCS- ↔ AgNCS↓
Индикатором в этом методе являются ионы Fe3+. После осаждения ионов серебра в виде белого осадка AgNCS избыточная капля титранта реагирует с индикатором - раствором железоаммонийных квасцов  NH4[Fe(SO4)2] ∙12Н2О с образованием растворимого красного комп­лекса:
Fе3+ + 3NCS- ↔ [Fе(NСS)3]
Ионы Fe3+ образуют с NCS- -ионами окрашенные комплексы различного состава: [Fe(NCS)]2+, [Fe(NCS)2]+ ∙ [Fе(NСS)6]3- и другие, но образование ком­плексов различного состава не влияет на результаты титрования, так как все комплексы окрашены.
11. В 250 мл раствора содержится 0,5 г HClO4. Вычислите рН этого раствора.
Решение:
1) Уравнение диссоциации
2) Находим молярную концентрацию кислоты
моль/л
3) HClO4 сильная кислота, в растворе диссоциирует полностью
моль/л
4)
Ответ: рН=2,3
12. Вычислите рН 0,5% раствора синильной кислоты (Кк=7,9*10-10).
1)Уравнение диссоциации
2) Синильная кислота является слабой кислотой. Выражение для константы диссоциации имеет вид
Так как синильная кислота является слабой кислотой, то
3)Находим молярную концентрацию синильной кислоты
моль/л
4) Находим концентрацию ионов водорода
5)Находим рН
Ответ: рН=4,9
13. Вычислите концентрацию Н+ ионов в 0,002% раствора серной кислоты
(К2=1,2*10 -2).
Решение:
1) Находим молярную концентрацию раствора.
В 1 л 0,002%-го раствора (плотность ρ= 1 г/мл).
моль/л
2) Запишем уравнение диссоциации серной кислоты
(по первой ступени)
(по второй ступени)
По первой ступени кислота диссоциирует полностью.
моль/л
По второй ступени
Обозначим
Тогда
Решая квадратное уравнение получаем х≈0
3) рН раствора
Ответ: рН=6,7
14. Вычислить степень ионизации и концентрацию ацетат-иона, если к 20 мл 0,2 М раствора уксусной кислоты добавлено 5 мл 1М раствора соляной кислоты (Кк=1,8*10-5).
Решение:
1) Запишем уравнение диссоциации уксусной кислоты
2) Запишем выражение для константы диссоциации
3) Находим концентрацию водородных ионов после добавления соляной кислоты. При этом диссоциацией уксусной кислоты принебрегаем
моль/л
4) Концентрация уксусной кислоты после прибавления соляной кислоты
моль/л
5)Находим концентрацию ацетат-иона
моль/л
6) Степень ионизации равна