Гравиметрический анализ (стр. 4 из 5)
2. Затем отбирают пипеткой пробу 20-25 мл, добавляют 20 мл воды и подкисляют 1-2 мл 2 н. раствора HCl. Пробу помещают в отдельный стакан емкостью 150-200 мл.
2. Подготовка осадителя:
Мерным цилиндром отмеряют 5 мл 10% раствора BaCl2, разбавляют водой до 30 мл и переливают в чистый стакан.
3. Нагревание перед осаждением:
Стаканы с анализируемым раствором и осадителем ставят на плитку и нагревают до начала кипения.
4. Осаждение BaSO4:
1. К нагретому раствору серной кислоты медленно, по каплям прибавляют приготовленный раствор хлорида бария. При этом протекает реакция:
BaCl2 + H2SO4 → BaSO4 ↓ + 2HCl
2. Надо тщательно заботиться об укрупнении и чистоте осадка. Для этого раствор BaCl2 добавляют очень медленно (1-2 капли в сек) все время помешивая смесь стеклянной палочкой. Весь процесс осаждения должен длиться не менее 15 минут. Необходимо следить за тем, чтобы стеклянная палочка не касалась дна, т. к. иначе осадок плотно прилипнет к стеклу.
3. После того, как весь осадитель прилит, осадок осядет и жидкость посветлеет, делают пробу на полноту осаждения. В стакан с осадком (не взмучивая его) осторожно по стенке стакана приливают 1-2 капли горячего раствора хлорида бария. Если жидкость при добавлении раствора хлорида бария не помутнеет, то полнота осаждения достигнута. Если же при добавлении раствора хлорида бария образовалась муть, надо добавить еще 0,5-1,0 мл осадителя и снова сделать пробу на полноту осаждения.
4. Осадок оставляют для созревания.
5. Созревание осадка:
1. Когда приливание осадителя закончено, палочку тщательно промывают струей воды из промывки; промывают и верхний край стакана от попавших частиц.
2. Для ускорения процесса созревания осадка стакан с осадком можно поставить на песчаную или водяную баню и выдерживают в течение 20-30 минут при 70-80°C. За этот период созревание осадка заканчивается, осадок получается крупнокристаллическим и легко фильтруется.
3. Важным условием укрупнения кристаллов и их чистоты является медленное прибавление осадителя. Кроме того, осаждение сульфата бария проводят в присутствии небольшого количества HCl, повышающей растворимость сульфата бария, что в свою очередь укрупняет кристаллы. Соляная кислота также препятствует соосаждению веществ, растворимых в кислой среде.
6. Приготовление промывной жидкости:
Прежде чем приступить к фильтрованию, готовят промывную жидкость: 5 мл 2н. HCl растворяют в 100 мл воды.
7. Фильтрование и промывание осадка:
1. Фильтрование производится через плотный фильтр. Прозрачную отстоявшуюся жидкость сливают на фильтр, затем декантацией промывают осадок в том же стакане 2-3 раза 25-30 мл промывной жидкости, после чего переносят осадок на фильтр и промывают окончательно на фильтре 1-2 раза горячей дистиллированной водой. Промывание продолжается до тех пор, пока собранная в пробирку стекающая с фильтра жидкость не перестанет давать муть хлорида серебра при действии нитрата серебра.
2. После этого фильтры с осадком в воронках высушивают при 70-80°C в сушильном шкафу (20-30 минут) и затем свертывают фильтр с осадком и переносят в доведенной до постоянной массы тигель.
8. Прокаливание и взвешивание осадка:
1. Тигель переносят в муфельную печь и прокаливают осадок 20-25 минут, до момента, когда содержимое тигля побелеет и исчезнет углистый налет на стенках тигля. Температура прокаливания 600-800°С.
2. Затем тигель охлаждают в эксикаторе и взвешивают на аналитических весах.
3. Вновь прокаливают тигель 10-15 минут, охлаждают и взвешивают и т. д. до получения постоянной массы. Колебания в массе после вторичного прокаливания не должны превышать 0,0002-0,0004 г.
Вычисление результатов анализа
Определение содержания H2SO4 в растворе неизвестной концентрации.
Из этого раствора была взята проба V мл. После осаждения серной кислоты раствором хлорида бария, фильтрования, промывания осадка было получено "А" г. BaSO4. Необходимо найти исходную концентрацию H2SO4. из уравнения реакции определяют массу серной кислоты в пробе:
Следовательно:
Масса серной кислоты в 100 мл раствора будет равна:
Концентрация серной кислоты в моль/л будет равна:
Или, в общем виде:
m2–масса исследуемого вещества в 100 мл раствора, M – концентрация исследуемого вещества в растворе, Mr (H2SO4) – относительная молекулярная масса исследуемого вещества, Mr (BaSO4) – относительная молекулярная масса осадка, А – масса осадка (BaSO4) в г, Va – объем пробы, взятой для анализа, в мл.
2.4 Определение содержания железа в растворе хлорида железа (III)
Последовательность выполнения работы:
1. Осаждение:
1. В чистый химический стакан берут для анализа раствор FeCl3.
2. Подкисляют его 3-5 мл 2 н. раствора HNO3 и осторожно нагревают, не допуская кипения.
3. К горячему раствору прибавляют по каплям 10% раствор аммиака до слабого, но ощутимого запаха.
4. Затем содержимое стакана тщательно перемешивают палочкой, разбавляют 100 мл горячей дистиллированной воды и еще раз перемешивают.
5. Дают осадку отстояться, а когда раствор над ним станет совершенно прозрачным, делают пробу на полноту осаждения 1-2 каплями раствора аммиака.
2. Фильтрование и промывание:
1. Убедившись в полноте осаждения приступают к фильтрованию. Для этого используют неплотный фильтр. Декантируют жидкость на фильтр, осадок промывают в стакане 2-3 раза 2% горячим раствором NH4NO3.
2. Количественно без потерь переносят осадок на фильтр и продолжают промывать до отрицательной реакции фильтрата с нитратом серебра (в присутствии HNO3) на ион Cl–.
3. Высушивание и прокаливание:
1. Фильтр с осадком подсушивают в сушильном шкафу и слегка влажным переносят в тигель, предварительно доведенный до постоянной массы.
2. Осторожно озоляют фильтр на электроплитке, следя, чтобы он не вспыхнул.
3. Затем помещают тигель в муфельную печь и прокаливают до постоянной массы.
Вычисление результатов анализа
I способ:
Составляют уравнение реакций:
FeCl3 + 3NH4OH → Fe(OH)3↓ + 3NH4Cl
2Fe(OH)3 → Fe2O3 + 3H2O
Предположим, что при анализе получены следующие данные:
масса тигля с осадком (первое взвешивание) — 16,3242 г
масса тигля с осадком (второе взвешивание) — 16,3234 г
масса тигля с осадком (третье взвешивание) — 16,3232 г
масса тигля — 16,1530 г
масса осадка — 0,1702 г
Находят массу FeCl3
159,68 г (Fe2O3) соответствуют 324,24 г (FeCl3)
0,1702 г (Fe2O3) соответствуют Х г (FeCl3)
Находят массу железа:
В 162,21 г FeCl3 содержится 55,85 г Fe
В 0,3457 г FeCl3 содержится Х г Fe
Это составляет 34,5%.
II способ:
Используют величину фактора пересчета:
a – масса прокаленного осадка,
F – фактор пересчета или аналитический множитель.
Глава III. Вопросы и задачи
1. Какие требования предъявляют к осаждаемой и гравиметрической формам?
2. От каких факторов зависят размер и число частиц осадка?
3. Какие требования предъявляются к осадителю в гравиметрическом анализе?
4. Как влияют на растворимость осадка присутствие одноименных с осадком ионов, pH среды, ионная сила раствора, конкурирующие реакции комплексообразования?
5. Какими причинами обусловлено загрязнение кристаллических и аморфных осадков?
6. Обоснуйте условия осаждения кристаллических и аморфных осадков.
7. Какими преимуществами обладают органические осадители перед неорганическими? Какие осадители Вы знаете?
8. Предложите и обоснуйте состав промывной жидкости для промывания осадков: Fe(OH)3, Al(C9H6NO)3, AgCl.
9. Какие фильтры применяют в гравиметрии для отделения осаждаемой формы?
10. Какой объем 3%-го раствора 8-гидроксихинолина (C9H7NO) следует взять из раствора, содержащего 0,1500 г сульфата алюминия (ρ=1 г/мл)?
11. Какой объем 4%-го раствора тетрафенилбората натрия (С6H5)4BNa следует взять для осаждения калия из раствора, содержащего 0,1011 г нитрата калия (ρ=1 г/мл)?
12. Какую массу бензидина C12H12N2 следует взять для осаждения сульфат-ионов в слабокислой среде в виде C12H12N2•H2SO4 из раствора, содержащего 0,1920 г сульфата натрия?
13. Какую навеску технического карбоната кальция, содержащего 80% CaCO3, следует взять для гравиметрического анализа, если осаждаемая форма CaC2O4, гравиметрическая форма CaO?
14. Чему равны гравиметрические факторы в следующих определениях:
а) Al → Al(C9H6NO)3; б) C2H6S2 → BaSO4; в) CoCl2 → Co2P2O7;
г) Fe3Al2Si3O12 → Al2O3; д) Fe3Al2Si3O12 → SiO2; е) Hg2Cl2 → Hg3(AsO4)2;
ж) CoCl2 → Co3O4; з) H3PO4 → Mg2P2O7.
15. Вычислить процентное содержание железа в сплаве, если масса гравиметрической формы Fe2O3 0,8000 г, навеска сплава, взятая для гравиметрического анализа, 0,5600 г.