ChemNet
 

Школьные олимпиады по химии
Всероссийская олимпиада школьников по химии - 2004 года

Всероссийская олимпиада школьников по химии - 2004 года

Практический тур

ДЕВЯТЫЙ КЛАСС

Дана точная навеска смеси карбонатов кальция и натрия. Используя имеющиеся на столе реактивы и оборудование, определите массовую долю ( % ) каждого из карбонатов в данной смеси. Составьте план выполнения определения. Напишите уравнение реакции.

Реактивы: 0,1 MHCl, 0.1 MNaOH, индикаторы: фенолфталеин рН 8-10, метиловый оранжевый рН 3,1-4,4.

Оборудование: бюретка 25 мл 2шт., пипетка Мора 10мл, колбы для титрования 100мл 2 шт., стакан 100 (50)мл, воронка, мерная колба на 100 мл, электроплитка или водяная баня, бумажный фильтр, глазная пипетка.

РЕШЕНИЕ

Навеску смеси переносят в термостойкий стакан объёмом 100-200мл, добавляют 20-30мл дистиллированной воды и нагревают до слабого кипения. Горячий раствор сливают через бумажный фильтр и собирают в мерную колбу объёмом 100мл. Находящийся в стакане и частично попавший на фильтр СаСО3 несколько раз промывают дистиллированной водой собирая промывные воды в мерную колбу. Раствор в колбе доводят до метки дистиллированной водой. В этом растворе определяют Nа2СО3.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ Nа2СО3.

Na2CO3 + 2HCl= 2NaCl+ CO2+ 2H2O

10 мл раствора из мерной колбы переносят в колбу для титрования, добавляют 2 капли индикатора метилового – оранжевого и титруют раствором НСlдо изменения окраски раствора от жёлтой к оранжевой. Массовую долю Na2CO3 вычисляют по формуле:

(%), где  % - массовая доля Na2CO3

VHCl - объём HCl, израсходованный на титрование, мл
CHCl - концентрация HCl , моль/л
M(Na2CO3)- молярная масса Na2CO3 – 106 г/моль
а - навеска образца, г
Vк – объём колбы 100 мл
Vn - объём пипетки 10 мл

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ СаСО3

CaCO3 + 2HCl= CaCl2 + CO2+ H2O
HCl + NaOH = NaCl + H2O

Фильтр с попавшей на него частью CaCO3 переносят в стакан, в котором находится основная часть CaCO3, добавляют из бюретки точно отмеренный объем раствора HCl, необходимый для полного растворения и ещё некоторый её избыток (~ 50% от прибавленного объёма). Содержимое стакана нагревают до кипения (для удаления СО2). Раствор охлаждают и избыток кислоты оттитровывают стандартным раствором NaOH в присутствии индикатора фенолфталеина до изменения окраски раствора от бесцветной до бледно-розовой. Массовую долю CaCO3 определяют по формуле:

(%), где

CaCO3% – массовая доля CaCO3.
CHCl, CNaOH – концентрация HClи NaOH, моль/л
VHCl – объём HCl, добавленный к навеске карбонатов, мл
VNaOH – объём NaOH, израсходованный на титрование, мл
M(CaCO3) - молярная масса CaCO3 – 100,1 г/моль
а – масса исходной навески, г


ДЕСЯТЫЙ КЛАСС

Определить содержание алюминия в граммах в выданном вам растворе. Предложите методику определения. Обоснуйте условия определения (выбор рН раствора при титровании и способ титрования).
Реактивы: ~0.025 ЭДТА (этилендиаминтетрауксусная кислота, Na2H2Y), 0.025 MZnSO4, аммиачный буферный раствор рН-9-10, ацетатный буферный раствор рН 4-5, эриохромовый чёрный Т, ксиленоловый оранжевый, универсальная индикаторная бумага.
Оборудование: бюретка на 25 мл – 1шт, пипетка Мора 10 мл - 1шт, колбы для титрования
на 100 мл - 1-2 шт, воронка, эл.- плитка, мерный цилиндр на 10 мл - 2 шт.

РЕШЕНИЕ
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ РАСТВОРА ЭДТА

При рН 9-10 ЭДТА находится в форме HY3-:

Zn2+ + HY3- = ZnY2- + H+

10 мл раствора ZnSO4 переносят в колбу для титрования, добавляют 10 мл аммиачного буферного раствора, эриохромового чёрного Т на кончике шпателя, перемешивают раствор до полного растворения индикатора и титруют раствором ЭДТА до изменения окраски раствора от красно-фиолетовой до синей. Получают три сходящихся результата.
Расчёт концентрации ЭДТА проводят по формуле:

(моль/л), где

СЭДТА - концентрация ЭДТА , моль/л
С(ZnSO4) - концентрация ZnSO4 ,моль/л
V(ZnSO4) - объём ZnSO4 , взятый для титрования, мл
VЭДТА - объём ЭДТА , израсходованный на титрование, мл

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ АЛЮМИНИЯ В ВЫДАННОМ РАСТВОРЕ

При рН 4-5 ЭДТА находится в форме H2Y2-

Al3+ + H2Y2-изб. = AlY- + H2Y2-ост.
H2Y2- + Zn2+ = ZnY2- + 2H+

Раствор задачи в мерной колбе, доводят до метки дистиллированной водой и тщательно перемешивают. В колбу для титрования переносят 10 мл раствора, добавляют 20 мл раствора ЭДТА, 10мл ацетатного буферного раствора с рН 5, нагревают до кипения и оставляют на 5 мин. После охлаждения раствора добавляют на кончике шпателя индикатор ксиленоловый оранжевый и после полного растворения индикатора титруют раствором ZnSO4 до изменения окраски раствора от жёлтой к красной. Получают три сходящихся результата. Расчёт проводят по формуле:

(г), где

m(Al)– масса Alв гр, в выданном растворе
CЭДТА – концентрация ЭДТА, моль/л
VЭДТА - объём ЭДТА (20 мл), добавленный к пробе.
V(ZnSO4) - объём ZnSO4, израсходованный на титрование, мл.
C(ZnSO4) - концентрация ZnSO4, моль/л
M(Al) - молярная масса эквивалента алюминия, равная его молярной массе - 26,98 г/моль
Vk- объём мерной колбы – 100 мл
Vn- объём пипетки – 10 мл

ОТВЕТЫ НА ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ

Определение ионов Al3+ проводят способом обратного титрования, т. к. скорость реакции взаимодействия ЭДТА с ионами Al3+ очень мала, нагревание раствора повышает скорость реакции.
Определение алюминия проводят при рН = 4-5, т. к. при увеличении рН раствора начинается гидролиз ионов алюминия.

ОДИННАДЦАТЫЙ КЛАСС

Задание: Используя имеющиеся на столе реактивы и оборудование, определить содержание
K2Cr2O7 и Cr2(SO4)3 в граммах в выданном вам растворе. Предложите методику определения.
Напишите уравнения реакций.

Реактивы: 0.05 MNa2S2O3, 1 MH2SO4, KI тв., 2 MNaOH 5% - ный р-р Н2О2, 1%-ный р-р крахмала, универсальная индикаторная бумага.

Оборудование: бюретка на 25 мл, пипетка Мора на 10 мл, колбы для титрования – 2 шт.,
мерная колба на 100 мл, воронка, часовые стёкла, мерный цилиндр на 20 мл – 2 шт., электроплитка.

 

РЕШЕНИЕ
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ K2Cr2O7
.

K2Cr2O7 + 6KI + 7H2SO4 = Cr2(SO4)3 + 3I2 + 4K2SO4 + 7H2O
I2 + 2Na2S2O3 = 2NaI + Na2S4O6

Раствор задачи в мерной колбе доводят до метки дистиллированной водой и перемешивают. 10 мл раствора переносят в колбу для титрования, добавляют 10 мл 1М H2SO4, ~1г. KI тв., накрывают колбу часовым стеклом, перемешивают и дают постоять 5 – 10 мин. в тёмном месте. Выделившийся йод титруют раствором Na2S2O3 до бледно-жёлтой окраски, затем добавляют 1 – 2 мл крахмала и дотитровывают до светло- зелёной окраски раствора. Получают три сходящихся результата.

Расчёт проводят по формуле:

 (г)

m(K2Cr2O7) – содержание K2Cr2O7 в объёме колбы (г)
С(Na2S2O3) - концентрация Na2S2O3, моль/л
V1Na2S2O3 - объём Na2S2O3, израсходованный на титрование K2Cr2O7, мл
M(K2Cr2O7) - молярная масса K2Cr2O7 – 294 г/моль
Vk – объём колбы – 100 мл
Vп - объём пипетки – 10 мл

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ Cr2(SO4)3.

10 мл раствора, содержащего задачу, переносят в колбу для титрования, добавляют 15 мл NaOH, 5 – 6 мл Н2О2, раствор кипятят ~ 5 мин. до получения жёлтой окраски. Раствор охлаждают, добавляют 15 – 20 мл H2SO4 (рН раствора должно быть 5 – 7, проверяют с помощью индикаторной бумаги). Затем добавляют ~ 1 г KI, накрывают часовым стеклом, перемешивают и оставляют на 5 – 10 мин. в тёмном месте. Выделившийся йод титруют раствором тиосульфата натрия до бледно – жёлтой окраски, добавляют 1 – 2 мл крахмала и дотитровывают раствор до появления светло – зелёной окраски. Получают три сходящихся результата.

Окисление хрома ( III ) происходит по реакции:

Cr2(SO4)3 + 3H2O2 + 10NaOH = 2Na2CrO4 + 3Na2SO4 + 8H2O
2Na2CrO4 + H2SO4 = Na2Cr2O7 + Na2SO4 + H2O

Расчётсодержания Cr2(SO4)3 проводят по формуле:

(г)

m(Cr2(SO4)3)– содержание Cr2(SO4)3 в объёме колбы, г
C(Na2S2O3)- концентрация Na2S2O3, моль/л
V2 - объём Na2S2O3, израсходованный на титрование суммы K2Cr2O7 и Cr2(SO4)3, мл
V1 - объём Na2S2O3, израсходованный на титрование K2Cr2O7, мл
M(Cr2(SO4)3)- молярная масса Cr2(SO4)3 – 392 г/моль
Vk – объём колбы – 100 мл
Vп - объём пипетки – 10 мл.




Сервер создается при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований
Не разрешается  копирование материалов и размещение на других Web-сайтах
Вебдизайн: Copyright (C) И. Миняйлова и В. Миняйлов
Copyright (C) Химический факультет МГУ
Написать письмо редактору