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第一章 定量分析化学概论
1. 某矿石的最大颗粒直径为10mm,若其k值为0.1kg·mm-2,问至少应采取多少试样才具有代表性?若将该试样破碎,缩分后全部通过10号筛,应缩分几次?若要求最后获得的分析试样不超过100 g,应使试样通过几号筛?
解:(1) 根据经验公式mQ≥kd2,故至少采取试样mQ=0.1×102=10kg
(2) 要通过10号筛,d=2mm,应保留试样mQ≥0.1×22=0.4kg将10kg的试样进行缩分:10×()4 =0.625kg>0.4kg可见需缩分4次方可满足要求。
查表1-1,故应通过20号筛。
2.用氧化还原滴定法测得FeSO4·7H2O中铁的质量分数为20.01%,20.03%,20.04%,20.05%。计算:a.平均值;b.中位数;c.单次测量值的平均偏差;d.相对平均偏差;e.极差:f.相对极差。
解:
3.用沉淀滴定法测定纯NaCl中氯的质量分数,得到下列结果:59.82%,60.06%,60.46%,59.86%,60.24%。计算:a.平均结果;b.平均结果的绝对误差;c.相对误差;d.中位数;e.平均偏差;f.相对平均偏差。
解:
5.某试样中含MgO约30%,用重量法测定时,Fe3+产生共沉淀,设试液中的Fe3+有1%进入沉淀。若要求测定结果的相对误差小于0.1%,求试样中Fe2O3允许的最高质量分数为多少?
解: 设试样Fe2O3中允许的最高质量分数为x%
6.某含Cl-试样中含有0.10%Br-,用AgNO3进行滴定时,Br-与Cl-同时被滴定,若全部以Cl-计算,则结果为20.0%。求称取的试样为下列质量时,Cl-分析结果的绝对误差及相对误差。:a.0.1000 g;b.0.500 0 g;c.1.000 0 g。
解:
7. 某试样中含有约5%的S,将S氧化为SO,然后沉淀为BaSO4。若要求在一台灵敏度为0.1mg的天平上称量BaSO4的质量时可疑值不超过0.1%,问必须称取试样多少克?
解:
8.用标记为0.100 0 mol·L-1HCl标准溶液标定NaOH溶液,求得其浓度为0.101 8 mol.L-1,已知HCl溶液的真实浓度为0.099 9mol·L-1,标定过程中其他误差均较小,可以不计,求NaOH溶液的真实浓度。
10. 有0.098 2 mol·L-1的H2SO4溶液480mL,现欲使其浓度增至0.100 0mol·L-1。问应加入0.500 0 mol·L-1的H2SO4溶液多少毫升?
13. 欲配制Na2C2O4溶液用于在酸性介质中标定0.02 mol·L-1的KMnO4溶液,若要使标定时,两种溶液消耗的体积相近。问应配制多大浓度的Na2C2O4溶液?配制100mL这种溶液应称取Na2C2O4多少克?
(2)配制100mL这种溶液称取 m Na2C2O4=0.05×0.1×126.07≈7g
14. 含S有机试样0.471 g,在氧气中燃烧,使S氧化为SO2,用预中和过的H2O2将SO2吸收。全部转化为H2SO4,以0.108mol·L-1KOH标准溶液滴定至化学计量点,消耗28.2mL。求试样中S的质量分数。
15. 将50.00mL 0.100 0mol·L-1Ca(NO3)2溶液加入到1.000 g含NaF的试样溶液中,过滤、洗涤。滤液及洗液中剩余的Ca2+用0.050 0 mol·L-1EDTA滴定,消耗24.20mL。计算试样中NaF的质量分数。
18. 不纯Sb2S3 0.251 3 g,将其在氧气流中灼烧,产生的SO2通入FeCl3溶液中,使Fe3+还原至Fe2+,然后用0.020 00mol·L-1 KMnO4标准溶液滴定Fe2+,消耗KMnO4溶液31.80mL。计算试样中Sb2S3的质量分数,若以Sb计,质量分数又为多少?
19. 已知在酸性溶液中,Fe2+与KMnO4反应时,1.00mLKMnO4溶液相当于0.111 7g Fe,而1.00mL KHC2O4·H2C2O4 溶液在酸性介质中恰好与0.20mL上述KMnO4溶液完全反应。问需要多少毫升0.200 0mol·L-1NaOH溶液才能与上述1.00mLKHC2O4·H2C2O4 溶液完全中和?
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(根据武汉大学第四版教材各章习题内容撰写,仅供参考)
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第四章 氧化还原滴定法
思考题
l.解释下列现象。
a. 将氯水慢慢加入到含有 Br-和I-的酸性溶液中,以CCl4萃取,CCl4层变为紫色。
答:酸性条件下氯水中HClO可将Br-和I-氧化为单质Br2 和 I2。
由于
所以 I-更易被氧化为I2,I2被CCl4所萃取,使CCl4层变为紫色。
b. ( 0.534V ) >(0.159V),但是Cu2+却能将I-氧化为I2。
答:这是由于生成了溶解度很小的 CuI 沉淀(pKsp=11.96),溶液中[Cu2+]极小,Cu2+/Cu+ 电对的电势显著增高,Cu2+成为较强的氧化剂。
所以,Cu2+能将I-氧化为I2。
c.间接碘量法测定铜时,Fe3+和AsO43-都能氧化I-析出I2,因而干扰铜的测定,加入NH4HF2两者的干扰均可消除。
答:,组成HF-F- 缓冲体系,pH≈3.2。
因为,[H+]< 1 mol·L-1
所以,。
而F-能与Fe3+形成络合物,溶液中[Fe3+]大大减小,。
因此,Fe3+和AsO43-的氧化能力均下降,不干扰测定(具体计算见习题14)。
d. Fe2+的存在加速 KMnO4氧化 Cl-的反应。
答:这是由于诱导反应所致。KMnO4氧化 Fe2+的过程中形成了一系列的Mn的中间产物:Mn(VI),Mn(V),Mn(IV),Mn(III),它们均能氧化Cl-,因而出现了诱导反应。
e. 以KMnO4 滴定 C2O42-时,滴入KMnO4的红色消失速度由慢到快。
答:KMnO4 与 C2O42-的反应速度很慢,但Mn(II)可催化该反应。KMnO4 与 C2O42-反应开始时,没有或极少量,故反应速度很慢,KMnO4的红色消失得很慢。随着反应的进行,不断产生,反应将越来越快,所以KMnO4的红色消失速度由慢到快,此现象即为自动催化反应。
f.于 K2Cr2O7标准溶液中,加入过量 KI,以淀粉为指示剂,用 Na2S2O3溶液商定至终点时,溶液由蓝变为绿。
答:K2Cr2O7与过量 KI反应,生成I2 和Cr3+(绿色)。加入淀粉,溶液即成蓝色,掩盖了 Cr3+ 的绿色。用 Na2S2O3滴定至终点,I2完全反应,蓝色消失,呈现出Cr3+的绿色。
g.以纯铜标定 Na2S2O3溶液时,滴定到达终点后(蓝色消失)又返回到蓝色。
答:以纯铜标定 Na2S2O3溶液是基于Cu2+与过量KI反应定量析出I2,然后用Na2S2O3溶液滴定I2。由于CuI沉淀表面会吸附少量I2,当滴定到达终点后(蓝色消失),吸附在CuI 表面上的 I2 又会与淀粉结合,溶液返回到蓝色。解决的方法是在接近终点时,加入KSCN使CuI 沉淀转化为溶解度更小、吸附I2的倾向较小的CuSCN。
2.根据标准电势数据,判断下列各论述是否正确:
a.在卤素离子中,除F-外均能被Fe3+氧化。
答:错误。
因为,,,,
而,
所以,在卤素离子中只有I-能被Fe3+氧化,F-、Cl-、Br-均不能被Fe3+氧化。
b. 在卤素离子中,只有I-能被Fe3+氧化。
答:正确。见上题。
c.金属锌可以将Ti(Ⅳ)还原至Ti(Ⅲ),金属银却不能。
答:正确。
因为,,,
所以,Zn还原性最强,Ag还原性最弱;金属锌可以将Ti(Ⅳ)还原至Ti(Ⅲ),金属银却不能。
d.在酸性介质中,将金属铜置于AgNO3溶液里,可以将Ag+全部还原为金属银。
答:正确。
因为,,
所以,金属铜可以还原 Ag+ ,只要Cu的量足够,可以将Ag+全部还原为金属银。
e.间接碘量法测定铜时,Fe3+和AsO43-都能氧化I-析出I2,因而干扰铜的测定。
答:正确。
因为,,,
所以,Fe3+和AsO43-都能氧化I-析出I2。
3.增加溶液的离子强度,Fe3+/Fe2+电对的条件电势是升高还是降低?加入PO43-,F-或1,10-邻二氮菲后,情况又如何?
答:
当增加溶液的离子强度时,对高价离子而言,Fe3+下降的幅度更大,即降低,
所以条件电势降低。
若加入PO43-,F-,由于Fe3+与PO43-,F-形成络合物,,所以条件电势降低。
若加入1,10-邻二氮菲,它与 能形成更稳定的络合物,,所以条件电势升高。
4.已知在1mol·L-1H2SO4介质中,= 0.68V。1,10-邻二氮菲与Fe3+,Fe2+均能形成络合物,加入1,10-邻二氯菲后,体系的条件电势变为 1.06 V。试问 Fe3+,Fe2+和1,10-邻二氮菲形成的络合物中,哪一种更稳定?
答:
因此:,即Fe2+的副反应系数更大,也就是Fe2+形成的络合物更稳定。
5.已知在酸性介质中,=1.45 V,MnO4-被还原至一半时,体系的电势(半还原电位)为多少?试推出对称电对的半还原电势与它的条件电势间的关系。
答:MnO4-+ 8H+ + 5e == Mn2+ + 4H2O
令半还原电位为,此时[MnO4-]=[Mn2+],
对称电对的半还原电势:
若无H+参加反应,则。
6.试证明在氧化还原反应中,有H+参加反应和有不对称电对参加反应时,平衡常数计算公式(4—2)及(4—2a)都是适用的。
答: (4-2)
(4-2a)
对有H+参加的反应:
n2O1 + mn2H+ + n1R2 == n2R1 + n1O2
有关电对反应为
O1 + mH+ + n1e == R1
O2 + n2e == R2
设两电对电子转移数n1与 n2 的最小公倍数为 n 。由于
在反应达到平衡时,两电对电势相等,故有
整理后得:
对有不对称电对参加的反应:
n2O1 + n1R2 == mn2R1 + n1O2
有关电对反应为
O1 + n1e == m R1
O2 + n2e == R2
设两电对电子转移数n1与 n2 的最小公倍数为 n 。由于
在反应达到平衡时,两电对电势相等,故有
整理后得:
用条件电势代替标准电势,平衡浓度代替活度,即可证明4-2a。
7.碘量法中的主要误差来源有哪些?配制、标定和保存I2及As2O3标准溶液时,应注意哪些事项?
答:主要误差来源有两个方面:一是I2易挥发,在强碱性溶液中会发生歧化反应;二是在酸性溶液中,I-易被空气中的O2氧化。
配制、标定和保存I2及As2O3标准溶液时的注意事项:
配制I2溶液时,先在托盘天平上称取一定量碘,加入过量KI,置于研钵中,加少量水研磨,使I2全部溶解,然后将溶液稀释,倾入棕色瓶于暗处保存。
保存 I2 溶液时应避免与橡皮等有机物接触,也要防止I2溶液见光遇热,否则浓度将发生变化。
标定I2溶液的浓度时,可用已标定好的Na2S2O3 标准溶液来标定,也可用As2O3来标定。As2O3难溶于水,但可溶于碱溶液中,与I2的反应是可逆的,在中性或微碱性溶液中,反应定量向右进行。因此标定时先酸化溶液,再加NaHCO3,调节pH≈8。
8.以K2Cr2O7标定Na2S2O3浓度时,是使用间接碘量法,能否采用K2Cr2O7直接滴定Na2S2O3为什么?
答:不能。因为K2Cr2O7氧化 Na2S2O3的反应没有确定的化学计量关系,因此该反应不能用于滴定分析。
9.用KMnO4为预氧化剂,Fe2+为滴定剂,试简述测定Cr3+,VO2+混合液中Cr3+,VO2+的方法原理。
答:在冷的酸性溶液中,MnO4-可在Cr3+存在下将VO2+氧化为VO3- , 此时氧化Cr3+的速度很慢,可用KMnO4标准溶液直接滴定,测得VO2+的含量。
在碱性溶液中,MnO4-很容易将Cr3+氧化为CrO42-,故调节待测溶液至碱性,加入过量KMnO4使Cr3+氧化为CrO42-,过量的MnO4-可用NO2-除去,多余NO2-再用尿素分解之,用Fe2+滴定测得Cr3+和VO2+总量
10.怎样分别滴定混合液中的Cr3+及 Fe3+?
答:Cr3+ SnCl2 – TiCl3预还原 Cr3+ K2Cr2O7 滴定 Cr3+
Fe3+ Na2WO4 指示剂 Fe2+ 二苯胺磺酸钠指示剂 Fe3+ 测得Fe3+含量
Cr3+ (NH4)2S2O8预氧化 Cr2O72- Fe2+标准溶液滴定 Cr3+ 测得Cr3+含量
Fe3+ Fe3+ Fe3+
11.用碘量法滴定含Fe3+的H2O2试液,应注意哪些问题?
答:碘量法滴定H2O2系采用间接法,即先加入过量KI溶液,H2O2氧化 KI生成I2,再用Na2S2O3标准溶液滴定生成的I2。但 Fe3+ 存在下,Fe3+也能氧化KI,对测定有干扰,所以,测定时应加入NH4HF2掩蔽Fe3+。
12.用(NH4)2SO4(以 Ag+催化)或 KMnO4等为预氧化剂,Fe2+或 NaAsO2-NaNO2等为滴定剂,试简述滴定混合液中Mn2+,Cr3+,VO2+的方法原理。
答:用(NH4)2SO4(以 Ag+催化)为预氧化剂,可使Mn2+,Cr3+,VO2+三者均氧化为高价态。过量氧化剂可煮沸使之分解。用 NaAsO2-NaNO2混合溶液滴定测得三者总量。
用KMnO4为预氧化剂,Mn2+不干扰,可分别测定Cr3+,VO2+两者含量,Fe2+为滴定剂。方法见思考题第9题。
13.在1.0 mol·L-1介质中用Ce4+滴定Fe2+时,使用二苯胺磺酸钠为指示剂,误差超过0.l%,而加入0.5 mol·L-1 H3PO4后,滴定的终点误差小于0.1%,试说明原因。
答:在1.0 mol·L-1介质中, ,,,
,与相差较大,误差超过0.1%。
而加入H3PO4后,由于与Fe3+形成络合物,使 降低,相应也降低,与 更接近些,故减少了滴定误差。
14.以电位滴定法确定氧化还原滴定终点时,什么情况下与计量点吻合较好?什么情况下有较大误差?
答:电位滴定法是以滴定曲线中突跃部分的中点作为滴定的终点,这与化学计量点不一定相符。当滴定体系的两电对的电子转移数相等时,终点与化学计量点吻合较好;而两电对的电子转移数不相等时,Esp不在突跃范部分的中点,误差较大。
习题
1.计算 1.00´ 10-4mol·L-1 Zn(NH3)42+ 的 0.100 mol·L-1 氨溶液中Zn(NH3)42+/Zn电对的电势。
解:Zn2+-NH3络合物的lgb1~lgb4为2.37,4.81,7.31,9.46; = - 0.76V
2.计算在1,10-邻二氮菲存在下,溶液含H2SO4浓度为1 mol·L-1时,时Fe3+/ Fe2+电对的条件电势。(忽略离子强度的影响。已知在1 mol· L-1 H2SO4中,亚铁络合物FeR32+与高铁络合物FeR33+的稳定常数之比KⅡ/KⅢ = 2.8´106)
解:由于b3> b2 > b1 ,故忽略b1及b2
故
3.根据和Hg2Cl2的Ksp,计算。如溶液中Cl-浓度为0.010 mol·L-1,Hg2Cl2/Hg电对的电势为多少?
解:已知 ,Hg2Cl2的pKsp = 17.88
当 [Cl-] = 1 mol·L-1时,
当 [Cl-] = 0.010 mol·L-1时
4.于0.100 mol·L-1 Fe3+和0.250 mol·L-1 HCl混合溶液中,通人H2S气体使之达到平衡,求此时溶液中Fe3+ 的浓度。已知H2S饱和溶液的浓度为0.100 mol·L-1, =0.141 V,=0.71 V。
解:由反应 2Fe3+ + H2S 2Fe2+ + S↓+ 2H+ 可知反应中生成与Fe3+等物质的量的H+,故
设溶液中[Fe3+]为x (mol·L-1),则
5.计算说明 Co2+的氨性溶液(含游离氨的浓度为0.l mol·L-1)敞开在空气中,最终以什么价态及形式存在?(已知:Co(NH3)62+的 lgbl~lgb6分别为2.11,3.74,4.79,5.55,5.73,5.11。Co(NH3)63+ 的lgbl~lgb6分别为6.7,14.0,20.1,25.7,30.8,33.2。=1.84 V,=0.401 V,反应为O2+ H2O+ 4e-==== 4OH-)
(提示:>)
解:
又氧电对的半反应为 O2 + 2H2O + 4e 4OH-
又因在常压下,空气中分压约为大气压力的22% ,
故,溶液中应以Co(NH3)63+形式存在。
6.计算pH=10.0,在总浓度为0.10 mol·L-1 NH3-NH4Cl缓冲溶液中, Ag+/Ag电对的条件电势。忽略离子强度及形成AgCl2-络合物的影响。( Ag-NH3络合物的lgbl~lgb2分别为3.24,7.05;= 0.80V)
解:
7.分别计算0.100 mol·L-1 KMn04和0.100 mol·L-1 K2Cr2O7在H+浓度为1.0mol·L-1介质中,还原一半时的电势。计算结果说明什么?(已知=1.45 V, =1.00 V)
解:
0.100 mol·L-1 K2Cr2O7还原至一半时,c(Cr2O72-) = 0.0500 mol·L-1 , c(Cr3+) = 2[0.100- c(Cr2O72-)] = 0.100 mol·L-1
说明对称电对滴定到50%时的电势等于条件电势;而不对称电对滴定到50%时的电势不等于条件电势。
8.计算pH=3.0,含有未络合EDTA浓度为0.10 mol·L-1时,Fe3+/Fe2+电对的条件电势。(已知pH=3.0时,lgaY(H)=10.60,= 0.77 V)
解:已知lgKFe(III)Y = 25.10 ; lgKFe(II)Y = 14.32
9.将一块纯铜片置于0.050 mol·L-1 AgNO3溶液中。计算溶液达到平衡后的组成。(= 0.337 V,= 0.80 V)
(提示:首先计算出反应平衡常数)
解:纯铜片置于AgNO3溶液中将发生置换反应:
2Ag+ + Cu 2Ag + Cu2+
反应平衡常数为:
反应进行十分完全,Ag+几乎全部转变为Ag。
10.以K2Cr2O7标准溶液滴定Fe2+,计算25℃时反应的平衡常数;若化学计量点时Fe3+的浓度为0.05000 mol·L-1,要使反应定量进行,所需H+的最低浓度为多少?( =1.33 V,=0.77 V)
解:滴定反应式为
Cr2O72- + 6 Fe2+ + 14H+ 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O
又
计量点时 ;
反应能定量进行,则,故
11.以 0.1000 mol·L-1 Na2S2O3溶液滴定 20.00mL 0.0500 mol·L-1 的 I2溶液(含 KI l mol·L-1) 。计算滴定分数为0.50,1.00及 1.50时体系的电势各为多少?(已知 = 0.545 V,= 0.080V)
解:滴定反应为:
2S2O32- + I3- 3I- + S4O62-
滴定分数为0.50时:
故:
滴定分数为1.00时:
(1)
(2)
(1)+(2)得:
又化学计量点时,[S2O32-] = 2[I3-],故
滴定分数为1.50时:
12.计算在l mol·L-1 HCI溶液中,用Fe3+滴定Sn2+时,化学计量点的电势,并计算滴定至99.9%和100.1%时的电势。说明为什么化学计量点前后,同样改变0.l%,电势的变化不相同。若用电位滴定判断终点,与计算所得化学计量点电势一致吗?(=0.68V;=0.14 V)
解:滴定反应为 2Fe3+ + Sn2+ == 2Fe2+ + Sn4+
滴定至99.9%时:
滴定至100.1%时:
因此 ,这是由于两电对电子转移数不相等,所以计量点前后同样改变0.1%, 电势变化不相同。
电位滴定是以滴定曲线中突跃部分的中点作为滴定终点,所以若用电位滴定判断终点,将与化学计量点不一致。
13.在H2SO4介质中,用0.1000 mol·L-1 Ce4+溶液滴定0.1000 mol·L-1 Fe2+时,若选用变色点电势为0.94 V的指示剂,终点误差为多少?( = 0.68 V,= 1.44 V)
解:
14.用间接碘量法测定铜时,Fe3+和AsO43-都能氧化I-而干扰铜的测定,加入0.005mol·L-1 NH4HF2即能消除Fe3+及AsO43-的干扰。试以计算说明之。(= 0.559V,= 0.771V, = 0.534V;HF的Ka = 7.4´10-4;FeF63-的lgbl~lgb2 为5.3,9.3,12.0)
(提示: HF-F-缓冲体系[H+]计算不能用最简式。 =0.368 V< 。=0.460V < =
解: NH4HF2 NH4+ + HF + F-
组成 HF - F- 缓冲体系,以近似式计算:
解一元二次方程,得 [H+] = 5.9´10-4 mol·L-1
因而AsO43-不能氧化I-,消除了AsO43-的干扰。
又
此时 ,因而Fe3+不能氧化I-,消除了Fe3+的干扰。
15.计算在l mol·L-1 H2SO4及l mol·L-1 H2SO4 + 0.5 mol·L-1 H3PO4介质中以Ce4+滴定Fe2+,用二苯胺磺磷酸钠(NaIn)为指示剂时,终点误差各为多少?(在l mol·L-1 H2SO4中:=1.44 V,= 0.68 V,= 0.84V;=3.5 , = 2.3)
解:在l mol·L-1 H2SO4介质中:
在l mol·L-1 H2SO4 + 0.5 mol·L-1 H3PO4介质中:
16.用碘量法测定钢中的硫时,使硫燃烧成SO2,SO2被含有淀粉的水溶液吸收,再用标准碘溶液滴定。若称取含硫0.051%的标准钢样和被测钢样各500 mg,滴定标钢中的硫用去碘溶液11.6mL,滴定被测钢样中的硫用去碘溶液7.00mL。试用滴定度表示碘溶液的浓度,并计算被测钢样中硫的质量分数。
解:
17.称取制造油漆的填料红丹(Pb304) 0.1000 g,用盐酸溶解,在热时加0.02 mol·L-1K2Cr2O7溶液25 mL,析出PbCrO4:
2Pb2+ + Cr2O72-+H2O ==== PbCrO4↓+ 2H+
冷却后过滤,将PbCrO4沉淀用盐酸溶解,加入KI和淀粉溶液,用 0.1000 mol·L-1 Na2S2O3溶液滴定时,用去12.00 mL。求试样中Pb3O4的质量分数。
解:
18.测定某试样中锰和钒的含量,称取试样1.000 g,溶解后,还原为Mn2+和VO2+,用0.02000 mol·L-1 KMnO4标准溶液滴定,用去2.50mL。加入焦磷酸(使Mn3+形成稳定的焦磷酸络合物)继续用上述KMnO4标准溶液滴定生成的Mn2+和原有的Mn2+到Mn3+,用去4.00mL。计算试样中锰和钒的质量分数。
解:反应式为:5VO2+ + MnO4- + 11H2O == VO43- + Mn2+ + 22H+
MnO4-+ 4Mn2+ + 15H4P2O7 == 5Mn(H2P2O7)32- + 4H2O +22 H+
n(VO2+) = 5n(MnO4-); 且
因为 VO2+先被滴定:
以MnO4-滴定Mn2+至Mn3+时,n(Mn2+) = 4n(MnO4-)
19.已知I2在水中的溶解度为0.00133 mol·L-1,求以0.005000 mol·L-1Ce4+滴定50.00mL等浓度的I-时,固体I2刚刚开始出现沉淀时,消耗的Ce4+为多少毫升?(反应I2+I- == I3的 K=708)
解:2Ce4+ + 2I-== 2Ce3+ + I2
当反应达化学计量点时,即加入0.005000 mol·L-1Ce4+溶液50.00mL时,生成的I2
因此在此滴定条件下,固体I2不可能析出沉淀。
20.Pb2O3试样1.234 g,用20.00 mL 0.250 mol·L-1 H2C2O4溶液处理。这时Pb(Ⅳ)被还原为Pb(II)。将溶液中和后,使Pb2+定量沉淀为PbC2O4。过滤,滤液酸化后,用0.04000 mol·L-1 KMnO4溶液滴定,用去 10.00 mL。沉淀用酸溶解后,用同样的KMnO4溶液滴定,用去30.00mL。计算试样中PbO及PbO2的质量分数。
解:反应式为:Pb4+ + H2C2O4 == Pb2+ +2CO2↑+ 2H+
Pb2+ + C2O42- == PbC2O4↓
5 H2C2O4 + 2 MnO4-+ 6 H+ == 10CO2↑+ 2Mn2+ + 8H2O
n(Pb) = n(H2C2O4) =n(KMnO4)
用于还原的H2C2O4的物质的量即为PbO2的物质的量。
解二:设试样中含PbO n1 mmol, PbO2 n2 mmol
解方程组得:
21.某硅酸盐试样 1.000 g,用重量法测得(Fe2O3+Al2O3)的总量为0.5000 g。将沉淀溶解在酸性溶液中,并将Fe3+还原为Fe2+,然后用 0.03000 mol·L-1 K2Cr2O7溶液滴定,用去25.00mL。计算试样中FeO和Al2O3的质量分数。
解:
22.今有 25.00 mL KI溶液,用 10.00 mL 0.05000 mol·L-1 KIO3溶液处理后,煮沸溶液以除去I2。冷却后,加入过量KI溶液使之与剩余的KIO3反应,然后将溶液调至中性。析出的 I2用 0.1008 mol·L-1 Na2S2O3溶液滴定,用去21.14mL,计算 KI溶液的浓度。
解:5 I-+ IO3-+ 6H+ == 3I2 + 3H2O (1)
I2 + S2O32- == 2 I-+ S4O62- (2)
由反应(1)可知:n(KI) = 5n(KIO3) (3)
由反应(1)、(2)可知,在返滴定时:
1 S2O32-~I2 ~KIO3 , 即n(KIO3) =n(Na2S2O3) (4)
由(3)、(4)可知:
23.某一难被酸分解的 MnO--Cr2O3矿石2.000 g,用 Na2O2熔融后,得到 Na2MnO4和Na2CrO4溶液。煮沸浸取液以除去过氧化物。酸化溶液,这时MnO42-歧化为MnO4-和MnO2,滤去MnO2。滤液用 0.1000 mol·L-1 FeSO4溶液50.00mL处理,过量FeSO4用0.01000 mol·L-1 KMnO4溶液滴定,用去 18.40mL。 MnO2沉淀用0.1000 mol·L-1 FeSO4溶液 10.00mL处理,过量FeSO4用0.01000 mol·L-1 KmnO4溶液滴定,用去 8.24mL。求矿样中MnO和Cr2O3的质量分数。
解:MnO + 2Na2O2 + H2O == MnO42- + 2OH-+ 4 Na+
3MnO42- + 4H+ === 2 MnO4- + MnO2↓ + 2H2O
MnO4-+ 5Fe2+ + 8H+ == Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O
MnO2 + 2Fe2+ + 4H+ ==== Mn2+ + 2Fe3+ + 2H2O
Cr2O72- + 6Fe2+ +14H+ ==2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O
3MnO ~ 3MnO42- ~ 2 MnO4-;
且 故:
又Cr2O3 ~ Cr2O72- ~ 6Fe2+ 故n(Cr2O3)=n(Fe2+)
24.称取某试样 1.000 g,将其中的铵盐在催化剂存在下氧化为 NO,NO再氧化为NO2,NO2溶于水后形成 HNO3。此 HNO3用 0.01000 mol·L-1 NaOH溶液滴定,用去 20.00 mL。求试样中NH3的质量分数。
(提示:NO2溶于水时,发生歧化反应 3NO2+ H2O === 2HNO3+ NO↑)
解:1 NH3~ 1 NO ~ 1 NO2 ~ HNO3 ~ NaOH 即
25.称取含有As2O3和As2O5试样1.5000 g,处理为 AsO33-和AsO43-的溶液,然后调节溶液为弱碱性。以淀粉为指示剂,用 0.05000 mol·L-1碘溶液滴定至终点,消耗30.00mL。将此溶液用盐酸调节至酸性并加入过量KI溶液,释放出的 I2仍以淀粉为指示剂,再以0.3000mol·L-1 Na2S2O3溶液滴定至终点,消耗30.00 mL。计算试样中的As2O3和As2O5的质量分数。
(提示:弱碱性时滴定三价砷,反应如下
H3AsO3+ I3-+ H2O === H3AsO4+ 3I-+ 2H+
酸性时反应为
H3AsO4+ 3I-+2H+ === H3AsO3+ I3-+H2O
解:n(As2O3) =n(I2)
As2O5 ~2AsO43- ~2I2 ~ 4 Na2S2O3 ,故n(As2O5) =n(Na2S2O3)
26.移取一定体积的乙二醇试液,用 50.00mL高碘酸盐溶液处理。待反应完全后,将混合液调节至pH=8.0,加人过量KI,释放出的I2以0.05000 mol·L-1亚砷酸盐溶液滴定至终点时,消耗14.30 mL。而50.00 mL该高碘酸盐的空白溶液在pH=8.0时,加入过量KI,释放出的I2所消耗等浓度的亚砷酸盐溶液为40.10 mL。计算试液中含乙二醇的质量(mg)。
(提示:反应为
CH2OHCH2OH+ IO4-=== 2HCHO+ IO3-+ H2O
I O4-+2 I-+H2O === IO3-+I2+2OH-
I2+ AsO33-+ H2O === 2 I-+ AsO43-+ 2H+)
解:m(乙二醇) = [c(AsO33-)(V2-V1)]M(乙二醇)
= (0.05000´(40.10 - 14.30)´62.07
= 80.07 mg
27.移取 20.00mL HCOOH和 HAc的混合溶液,以 0.1000 mol·L-1NaOH滴定至终点时,共消耗25.00 mL。另取上述溶液20.00mL,准确加入0.02500 mol·L-1KMnO4溶液50.00mL。使其反应完全后,调节至酸性,加入0.2000 mol·L-1 Fe2+标准溶液40.00mL,将剩余的MnO4-及MnO42-歧化生成的MnO4-和MnO2全部还原至Mn2+,剩余的Fe2+溶液用上述KMnO4标准溶液滴定,至终点时消耗24.00mL。计算试液中HCOOH和HAc的浓度各为多少?
(提示:在碱性溶液中反应为
HCOO-+ 2MnO4-+ 3OH-=== CO32-+ 2MnO42-+ 2H2O
酸化后
2MnO42-+ 4H+ === 2MnO4-+ MnO2↓+ 2H2O)
解:
(根据武汉大学第四版教材各章习题内容撰写,仅供参考)
第五章 重量分析和沉淀滴定法
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口】
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