Главная страница Случайная страница
Разделы сайта
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Расчет потерь при осаждении и промывании твердой фазы
|
|
Погрешность гравиметрических определений может быть вызвана неполным выделением осадка вследствие его определенной растворимости, а также частичным растворением в процессе промывания. Необходимо стремиться к тому, чтобы эти потери приводили к погрешности меньшей, чем погрешность взвешивания. Погрешности вследствие неполноты осаждения и растворения (пример 16) при промывании можно учесть путем предварительного расчета.
В случае осадков с заметной растворимостью (S > 1· 10− 4 М) потери твердой фазы при промывании достигают величины, превышающей погрешность взвешивания. В таких случаях осадок промывают разбавленным раствором осадителя, чтобы понизить его растворимость до уровня, с которым можно не считаться. Даже в случае осадков с очень малой растворимостью следует избегать промывания чистой водой во избежание их пеппшизации. Поэтому в качестве промывной жидкости используют либо раствор подходящего электролита, адсорбированные молекулы которого улетучиваются при высушивании или прокаливании осадка, либо разбавленный раствор самого осадителя, также улетучивающегося при термическом воздействии (пример 17).
Пример 16. При определении магния в сплаве навеску 0, 5000 г пробы растворяют в минеральной кислоте и осаждают Мg2+ из объема раствора 50 мл прибавлением 5%-ного раствора Na2HPO4 и 10%-ного раствора аммиака. При этом образуется осадок MgNH4PO4 по реакции
Mg2+ + HPO42− + NH4OH ↔ MgNH4PO4 + H2O.
Осадок промывают 2, 5%-ным раствором аммиака (50 мл), отфильтровывают, прокаливают и взвешивают в виде Мg2P2O7. Вычислить погрешность анализа, возникающую из-за растворимости осадка MgNH4PO4, если масса навески сплава − 0, 5000 г; объём раствора осадителя − 10 мл, объём 10%-ного раствора аммиака − 10 мл, содержание Мg в сплаве − 10 %.
— Регулярная проверка качества ссылок по более чем 100 показателям и ежедневный пересчет показателей качества проекта.
— Все известные форматы ссылок: арендные ссылки, вечные ссылки, публикации (упоминания, мнения, отзывы, статьи, пресс-релизы).
— SeoHammer покажет, где рост или падение, а также запросы, на которые нужно обратить внимание.
SeoHammer еще предоставляет технологию Буст, она ускоряет продвижение в десятки раз, а первые результаты появляются уже в течение первых 7 дней. Зарегистрироваться и Начать продвижение
Решение. Массовое содержание магния в навеске сплава
;
мольное содержание n (Мg) = 0, 05/24 = 0, 002 моля. Для осаждения такого количества Мg2+ требуется равное количество НРО42− и NН4+, т.к. n (Мg2+) = n (НРО42− ) = n (NН4+). Аммиак прибавляют для полной нейтрализации кислоты в анализируемом растворе (до рН 6− 7). Поэтому можно считать, что концентрация ионов аммония определяется объемом раствора и количеством добавленного аммиака. Его 10%-ный раствор содержит 5, 6 моля NН3, в 10 мл такого раствора содержится 5, 6· 10 /1000 = 0, 056 моля NН3.
Так как 0, 056 > > 0, 002, то можно пренебречь расходом аммиака на осаждение Мg2+ и считать, что равновесная концентрация [NН4+] = 0, 056· 1000/70 = 0, 8 М (70 мл − конечный объём раствора), n (НРО42− ) = n (Na2НРО4). Плотность 5%-ного раствора Na2НРО4 равна 1, 055 г/мл; ей соответствует концентрация 3, 7· 10− 3 моль/л. Избыток ионов НРО42− составит 3, 7· 10− 3 − 2, 0· 10− 3 = 1, 7· 10− 3 моль/л. Следовательно, с (НРО42− ) = 1, 7· 10− 3· 1000/70 = 0, 024 моль/л.
Растворимость осадка MgNH4PO4 рассчитываем из его 
. Согласно уравнению реакции
MgNH4PO4 ↔ Mg2+ + NH4+ + РО43− , (3)
(MgNH4PO4) = [Mg2+]· [NH4+]· [PO43− ] = 2, 5· 10− 13. Равновесная концентрация Mg2+ определяется растворимостью осадка, а иона NH4+ − избытком прилитого раствора аммиака. Равновесная концентрация РО43− -иона определяется аддитивно растворимостью осадка и диссоциацией добавленного в избытке иона НРО42− при рН осаждения 6− 7. При этом необходимо принять во внимание, что ион НРО42− является амфолитом. Концентрацию [РО43− ] рассчитаем приближенно, учитывая сначала диссоциацию иона НРО42− как основания, а затем его частичную диссоциацию как кислоты.
А). В результате основной диссоциации НРО42− + Н2О ↔ Н2РО4− + ОН− концентрации ионов будут приближенно равны: [Н2РО4− ] = x, моль/л; [ОН− ] = 1, 0· 10− 7 моль/л; [НРО42− ] = 2, 4· 10− 2 − х, моль/л. Подставляя их в уравнение для константы основности
получаем уравнение
откуда x = 0, 015 моль/л. Следовательно, концентрация ионов НРO42− равна 0, 024 − х = 0, 009 моль/л.
Б). Обозначая теперь через х избыточную концентрацию РО43− -иона и подставляя её вместе с известной по условиям задачи концентрацией иона водорода (1· 10− 7 М) в уравнение для константы ионизации фосфорной кислоты по третьей ступени
— Разгрузит мастера, специалиста или компанию;
— Позволит гибко управлять расписанием и загрузкой;
— Разошлет оповещения о новых услугах или акциях;
— Позволит принять оплату на карту/кошелек/счет;
— Позволит записываться на групповые и персональные посещения;
— Поможет получить от клиента отзывы о визите к вам;
— Включает в себя сервис чаевых.
Для новых пользователей первый месяц бесплатно. Зарегистрироваться в сервисе
получаем х = [РО43− ] = 4· 10− 8 моль/л. Принимая во внимание молярную растворимость осадка S и рассчитанные количества ионов NН4+ и РО43− -ионов сверх требуемых стехиометрией реакции (3), равновесные концентрации частиц системы можно выразить следующими уравнениями: [Мg2+] = S; [NН4+] = S + 0, 8; [РО43− ] = S + 4· 10− 8. Подставляя их в выражение
(MgNH4PO4) = [Mg2+]· [NH4+]· [PO43− ] = 2, 5· 10− 13
и принимая S < < 0, 8, получаем квадратное уравнение 0, 8 S (4· 10− 6 + S) = 2, 5· 10− 13, корень которого S = 5, 4· 10− 7 моль/л. Тем самым, потери магния от растворимости осадка при осаждении составляют 5, 4· 10− 7· 24.70/1000 = 9· 10− 7 г, или 9· 10− 4 мг, что значительно меньше погрешности взвешивания на аналитических весах (0, 2 мг).
Вычислим потери при промывании осадка. В 2, %-ном растворе аммиака (с =1, 4 М) концентрация [ОН− ] = [NН4+] = 
M. Сохраняем порядок расчета, приведенный выше. Вначале вычислим концентрацию PO43− -иона по растворимости осадка без учёта его протолиза. Согласно выражению для
(MgNH4PO4) = [Mg2+]· [NH4+]· [PO43− ] = 0, 005· S 2 = 2, 5· 10− 13,
растворимость осадка в 2, 5%-ном растворе аммиака S = 7· 10− 6 моль/л.
Затем рассчитаем растворимость осадка с учётом протолиза, используя в качестве исходной концентрации PO43− − 7· 10− 6 моль/л. Протолиз PO43− -иона протекает по реакции
РО43− + Н2О ↔ НРО42− + ОН− ,
константа которой
Если обозначим [PO43− ] с учетом протолиза через у, то убыль составит (7· 10− 6 − у). Этой же величины достигнет [НРО42− ]. Подставляя данные значения в уравнение для 
и, учитывая, что [OH− ] = 0, 005 моль/л, получим 0, 005(7· 10− 6 − у)/y = 0, 028, откуда у = [PO43− ] = 1, 2· 10− 6 моль/л. Используя правило произведения растворимости, определим растворимость осадка с учетом протолиза. Для этого имеем 0, 005 S (S + 1, 2· 10− 6) = 2, 5· 10− 13, откуда S = [Мg2+] = 6, 4· 10− 5 моль/л.
Таким образом, потери магния от растворимости в 50 мл 2, 5 %- ного раствора NН4ОН составят 6, 4· 10− 5· 24· 50/1000 = 8, 0· 10− 5 г, или 0, 08 мг. Как видно, погрешность от потери массы осадка при его промывании близка к погрешности взвешивания, но не превышает её. Поэтому метод может быть применен для количественного определения магния в сплаве. Однако больших расходов промывной жидкости следует избегать.
Пример 17. Рассчитать потери от растворимости при промывании 0, 1578 г осадка SrSO4 водой и 0, 01 М (NH4)2SO4, если расход промывной жидкости в обоих случаях составляет 250 мл.
Решение. В насыщенном растворе SrSO4 [Sr2+] = [SО42− ] = 
моль/л. Потери от растворимости при промывании осадка 250 мл воды составят Δ 1| = 5, 7· 10− 4· 184· 0, 25 = 0, 0262 г или 0, 0262· 100/0, 1578 =16, 6 %. Следовательно, промывать осадок сульфата стронция водой от адсорбированных примесей недопустимо, т.к. это приведет к сильно заниженным результатам.
Если же промывать данный осадок разбавленным раствором (NH4)2SO4, то потери от растворимости существенно уменьшатся вследствие влияния одноименного иона. В самом деле, если S − растворимость SrSO4 в 0, 01 М (NH4)2SO4, то [Sr2+] = S; [SО42− ] = 0, 01 + S. Очевидно, что S < < 0, 01, и можно принять [SО42− ] = 0, 01 моль/л. Тогда, согласно = [Sr2+]· [SO42− ] = 3, 2· 10− 7, имеем 0, 01· S = 3, 2· 10− 7, откуда S = [Sr2+] = 3, 2· 10− 7/0, 01 = 3, 2· 10− 5 моль/л. Следовательно, потери массы осадка при его промывании разбавленным раствором осадителя Δ 2| = 3, 2· 10− 5· 184· 0, 25 = 0, 0015 г или 0, 0015· 100/0, 1578 = 0, 95%. Как видно, потери массы осадка значительно снизились, но они все еще намного превышают погрешность взвешивания на аналитических весах.
1.4.5. Расчёт потерь от растворимости осадка в избытке осадителя,
|
|