Задачи для подготовки к олимпиаде &quot

Задачи для подготовки к олимпиаде «Химия – профиль»
Аналитическая химия
1. Через 100 мл 0.1М раствора карбоната натрия в присутствии фенолфталеина
пропустили 0.224 л хлористоводородной кислоты. Изменится ли окраска раствора?
Подтвердите расчетом. (рК/=6,35; рК//=10,32)
Ответ: окраска не изменится, останется розовой, рН=8,3
2. Растворили 0.894 г пробы содержащей только Al2(SO4)3 и BeSO4 и к раствору
добавили аммиак. Гидратированные оксиды обоих катионов отфильтровали, промыли и
прокалили до BeO и Al2O3. Осадок весил 0.2347г. Рассчитайте процентное содержание
сульфатов алюминия и бериллия в пробе.
Ответ: BeSO4 - 59.2%; Al2(SO4)3 - 40.8%.
3. Сравнить эффективность двух буферных растворов:
1)
С(СН3СООН) = 0,10 М,
С(СН3СООNa) = 0,10 М.
2)
С(СН3СООН) = 0,030 М,
С(СН3СООNa) = 0,17 М.
Ответ: эффективность буферного раствора будем оценивать по величине буферной
емкости. Для этого к каждому буферному раствору «добавим» 0,01 моль HCl. Первый
буферный раствор обладает большей, и, более того, максимальной буферной емкостью.
4. Для гравиметрического определения хлорида в каменной соли пробу 100 мг
растворили в 100 см3 раствора. Рассчитать, какое количество 0,1 М раствора нитрата
серебра следует добавить к раствору, чтобы потери вследствие неполноты осаждения
хлорида серебра не превысили 0,001 %. Солевым эффектом пренебречь.
Ответ: 18,5 мл
5. Рассчитайте потери осадка гидроксида железа ( в %) при промывании 300 мг
осадка 300 мл аммиачного буферного раствора (0.15М аммиак и 1.5М хлорид аммония)
КS0 (Fe(OH)3) =2.88 10-28
Ответ: 5,64  10 7 %
6. На титрование раствора NaOH, содержащего 4 % Na2CO3 (по массе) в присутствии
метилоранжа (рТ=4.0) израсходовали 25 мл стандартного раствора HCl. Какой объем
титранта пойдет на титрование этого же раствора NaOH в присутствии фенолфталеина
(рТ=9.0).К1(H2CO3)=4,510-7; К2(H2CO3) = 4.810-11.
Ответ: 24,6 мл
7. При титровании 45.45 мл смеси азотной и фосфорной кислот в присутствии
метилоранжа (рТ 4) потребовалось 50.00 мл 0.1 М раствора NaOH. Такое же количество
щелочи расходуется при титровании в присутствии фенолфталеина ( рТ 9 ) на смесь
азотной и фосфорной кислот объемом 41.64 мл. К1(H3PO4) =7.610-3; К2=6.210-8; К3=4.21013
а) Запишите уравнения реакций титрования в присутствии метилоранжа и
фенолфталеина; сделайте их обоснование
б) Рассчитайте количество молей азотной и фосфорной кислот в 1 литре.
Ответ: 0,01 моль/л - концентрация Н3РО4; 0,1 моль/л - концентрация НNO3.
8. При аргентометрическом титровании раствора, полученного растворением
3.8550г смеси, содержащей KBr, NaCl, BaCl2, получили осадок. Масса осадка после
отделения и высушивания до постоянной массы составила 6.1850г. Фильтрат после
отделения осадка обработали избытком раствора серной кислоты; получили осадок
массой 2.3300г. Вычислить массовую долю (%) каждого компонента: KBr, NaCl, BaCl2 в
исходной смеси.
Ответ: KBr – 30,87%, NaCl -15,05%, BaCl2 – 57,96%.
9. Технический бром, загрязненный хлором, массой 1.000г ввели в реакцию с
избытком раствора иодистого калия. В результате реакций
получили раствор,
окрашенный в темно- коричневый цвет. Для полного обесцвечивания полученного
раствора потребовалось 126.7 мл 0.1 М раствора тиосульфата натрия. Вычислите
процентное (по массе) содержание хлора в броме.
Ответ: 1,085%
10. Сколько миллиграммов AgBr раствориться если встряхивать его с 1,0 мл 4М
раствора тиосульфата натрия? КS0 (AgBr) =5,3·10-13; Кнест ([AgS2O3]-) = 1,51·10-9.
Ответ: 70 мг
11. Какую концентрацию НСООН нужно создать, чтобы в 100,0 мл ее растворилось
0,2137 г Fe(OH)3? КS0 (Fe(OH)3) =6,3·10-38; К (НСООН)=1,77·10-4.
Ответ: 0,06 М
12. Образец хлорида европия массой 0,8546 г растворяют в воде, после чего
приливают к нему достаточное количество водного раствора нитрата серебра, чтобы
количественно осадить хлорид-ионы. Осадок хлористого серебра тщательно
отфильтровывают, высушивают и взвешивают. Вес полученного AgCl оказывается
равным 1,091 г. Определите на основании этих данных формулу хлорида европия.
Ответ: EuCl2
13. 0.328 г латуни растворили в азотной кислоте. Осадок метаоловянной кислоты
отфильтровали и объединенные промывные воды и фильтрат разбавили точно до 500
мл.
На титрование свинца, цинка и меди в 10.0 мл раствора после установления нужного
значения рН израсходовали 37.5 мл 0.0025 М раствора трилона Б.
В другой порции раствора объемом 25.0 мл замаскировали медь тиосульфатом; на
титрование цинка и свинца израсходовали 27.6 мл раствора трилона Б.
В третьей порции раствора объемом 100.0 мл замаскировали медь и цинк цианидом :
на титрование свинца израсходовали 10.8 мл раствора трилона Б.
Определить массовую долю свинца, меди и цинка в латуни.
Ответ: Pb – 1,7%; Zn – 0,82%; Cu – 0,49%.
14. При растворении арсената натрия в воде образовался 0,1 М раствор с рН=12,26.
Определите степень и константу гидролиза соли, если константы диссоциации
мышьяковистой кислоты равны: К1= 6,0 10-3, К2 = 1,05 10-7, К3 = 2,95 10-12.
Ответ: К=3,4 10-3, h = 0,18.
15. Будет ли серебро корродировать с водородной деполяризацией в деаэрированном
растворе NaCN с рН=10? Концентрация CN- и [Ag(CN)2] ионов составляет 0,316 и 10-4
моль/л,
Ответ: Е=Е+ - Е- = 0,162 В, серебро будет корродировать.
16. Какую концентрацию аммиака нужно создать, чтобы в 100 мл этого раствора
растворилось 29 мг AgCl? В результате образуется комлекс Ag (NH 3 ) 2 (Кнест =5,75·10-8,
KS=1,78·10-10).
Ответ: 0,04 М
17. Вычислите потенциал пары Fe3+/Fe2+ в присутствии роданида аммония, если
 Fe( SCN )  103, 23 .
С(Fe3+) = С(Fe2+) =0,1 М, С (NH4SCN)=1М,
3
6
Ответ: 0,72 В
18. Определите направление реакции и равновесные концентрации в системе
H3AsO4, H3AsO3, H+, I2, I-, если начальные концентрации реагирующих веществ равны
С(H3AsO4) = С(H3AsO3) = С(I2) = С(I-) = 0,1 М, С(Н+) = 10 М, E AsO3 / AsO  0,56 B ;
4
EJ
2
/ J
2
 0,54 B .
Ответ: С(H3AsO4) = 0,059 М; С(H3AsO3) = 0,141М; С(I2) = 0,141 М; С(I-) = 0,017 М,
Константа равновесия =15,5.
19. Во сколько раз степень диссоциации 0,1 М уксусной кислоты меньше ее
диссоциации в присутствии 0,05 М соляной. Расчет ведите с учетом ионной силы.
Ответ: в 26,4 раза.
20. Сколько миллилитров 0,10 М раствора HCl потребуется для нейтрализации
аммиака, выделяемого из 0,500 г вещества, содержащего 4% азота, чтобы на титрование
избытка HCl пошло 5 мл 0,11 М раствора NaOH?
Ответ: 19,5 мл
21. рН какого раствора практически не изменится при добавлении к нему 0,05 М
HCl. Подтвердите расчетом.
pH  0,09
А) 0,5 М NH4Cl + 0,5 M NH4OH;
pH  5,7
Б) 0,05 М NaOH;
pH  5,54
B) 0,05 M NH4OH;
Г) 0,05 M HNO3;
pH
не изменится
pH  0,13
Д) 0,05 M CH3COOH.
22. Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал в растворе, полученном
при сливании 10,0 мл 0,02 М K2Cr2O7 ( ECrO2 / Cr 3  1,33B )при рН=2 с:
7
А) 10,0 мл 0,06 М соли Мора ( E Fe
3
Б) 20,0 мл 0,06 М соли Мора;
В) 30,0 мл 0,06 М соли Мора.
/ Fe
2
 0,77 B );
Ответ: E  1,06 B
E  1,01B
E  0,79 B
23. В руде, представляющей чистый оксид железа, формула которого неизвестна,
железо по ходу анализа было взвешено в виде Fe2O3, количество которого по отношению
к массе руды оказался равным 103,45%. Избыток в 3,45% обусловлен тем, что
исследуемый оксид имеет другой состав. Какова структурная формула оксида?
Ответ: Fe3O4
24. Вычислите растворимость оксалата стронция в 0,1 М уксусной кислоте
(КHAc=1,75·10-5, KS=1,6·10-7, К/=5,6·10-2, К//=5,4·10-5).
Ответ: 1,73·10-3
25. В 2,0 М растворе роданида калия содержится 0,1 М Fe(SCN ) 52 . Какую
концентрацию фторид-иона необходимо создать, чтобы концентрация
понизилась до 1·10-5 М? K уст ( Fe(SCN )52 )  1,7  104 , K уст ( FeF52 )  1,26  1016
Ответ: 5,3·10-2 М.
Fe(SCN ) 52
26. Слабую одноосновную кислоту массой 0,1350 г растворили в 50,0 мл воды и
получили раствор с рН равным 5,15. Затем 10,0 мл приготовленного раствора оттитровали
10,0 мл раствора NaOH. В точке эквивалентности рН раствора был равен 11,0.
Рассчитайте константу диссоциации кислоты. Определите ее молярную массу и
структурную формулу.
Ответ: HCN; М=27 г/моль.
27. Для определения содержания NaHSO3 и Na2SO3 в бисульфите из 1,000 г
исследуемого образца, содержащего индифферентные примеси. Приготовили 200,0 мл
раствора и затем провели два параллельных опыта:
1) к 25,0 мл исследуемого раствора прилили 25,0 мл раствора йода, избыток
которого оттитровали 1,34 мл 0,1002 н. раствора тиосульфата натрия (10,0 мл раствора
йода эквивалентны 9,68 мл раствора тиосульфата);
2) к 50,0 мл исследуемого раствора прилили перекись водорода, образующуюся при
этом серную кислоту, оттитровали 22,3 мл 0,1000 н. раствором NaOH.
Приведите окислительно-восстановительные реакции определения NaHSO3 и
Na2SO3, рассчитайте процентное содержание NaHSO3 и Na2SO3 в бисульфите.
Ответ: NaHSO3 - 92,82% ; Na2SO3 - x  3,09%
28. На 100 мг вещества, состоящего из смеси H 2C2O4  2H 2O , KHC2O4  H 2O и
индифферентных примесей, при нейтрализации его раствора до средней соли
израсходовано 3,15 мл 0,2500 М раствора КOH. С другой стороны, при титровании
перманганатом калия потребовалось 10,78 мл 0,025 М раствора KMnO4. Запишите
уравнения химических реакций и рассчитайте процентный состав анализируемого
вещества.
Ответ: H 2C2O4  2H 2O –14,33%, KHC2O4  H 2O – 81,76%.
29. Вычислите, при каком рН в результате пропускания газообразного сероводорода
через 0,1 М раствор FeCl2 90% ионов Fe 2 перейдут в осадок сульфида железа.
K S ( FeS )  10 18 , K1 ( H 2 S )  1  10 7 ; K 2 ( H 2 S )  2,5  10 13 концентрация насыщенного
раствора сероводорода 0,1 моль/л.
Ответ: рН  2,65
30. Дымящая серная кислота (олеум) состоит из H2SO4, SO3 и SO2. Навеску 100,0 мг
исследуемой пробы разбавили и оттитровали 21,2 мл 0,1000 М раствора NaOH, используя
в качестве индикатора метиловый оранжевый. С другой стороны при титровании этой же
пробы израсходовано 1,85 мл 0,02500 н. раствора йода. Вычислите процентный состав
исследуемой пробы олеума. (Для H2SO3 рК1= 1,85, рК2=7,20).
SO3  18,7%;
SO2  1,5% .
Ответ: H 2 SO4  79,8%;
31. Навеску 1,1200 г кислой натриевой соли слабой двухосновной кислоты NaHX
растворили в 50,0 мл воды и получили раствор с рН=9,8. К полученному раствору
прилили 50,0 мл 0,2 М раствора той же кислоты H2X, при этом рН раствора изменился на
2,5 единицы.
А) Рассчитайте ступенчатые константы диссоциации этой кислоты, если известно,
что К1/К2=400000.
Б) Рассчитайте молярную массу кислоты, что это за кислота?
(6 баллов)
2. К 25,0 мл 0,2 М раствора этой кислоты прилили 25,0 мл раствора, содержащего
0,06 моль/л MnCl2 и 0,01 моль/л FeCl2.
А) Какой из катионов начнет осаждаться первым, и какой его процент останется в
растворе к началу осаждения второго? K S ( MnX )  2,5  10 10 ; K S ( FeX )  5,8  10 18 (2
балла)
Б) В каком интервале рН будет осаждаться только один катион, а другой останется в
растворе?
(2 балла)
В) Во сколько раз растворимость одного малорастворимого соединения будет выше
растворимости другого в присутствии 0,1 М уксусной кислоты ( K a (CH 3COOH )  1,75  10 5 ).
Ответ: А) pK1  7,
K1  1  107
pK 2  7  5,6  12,6
K 2  2,5  1013
Б) формула кислоты H2S (М=34 г/моль).
2. А) [ Fe2 ] = 1,39 10 5 % ,
Б) рН 2,83 – 6,26,
В) в 349 раз .
32. Общее содержание диоксида углерода ( HCO 3  H 2 CO3 ) в образце крови
определили путем подкисления пробы и измерения объема выделившегося углекислого
газа с помощью манометра Ван Слайке. Оно оказалось равным 28,5 ммоль/л. Измерение
при 37 ºС значение рН крови равно 7,48. Рассчитайте концентрацию HCO 3 и H 2 CO3 в
крови. (рКа1= 6,35; рКа2= 10,32).
Ответ: [ HCO3 ]  26,54 ммоль/л, [ H 2CO3 ]  1,96 ммоль/л.
33. Рассчитайте равновесные концентрации ионов Fe2+, Fe3+, I  и I2 в растворе,
полученном растворением 16,60 г KI и 16,22 г FeCl3 в 1 л 1 М кислоты.
( E 0I / I  0,536 B; E 0Fe / Fe  0,771 B ).

3
2
2
Ответ: [Fe 2 ]  0,1М ; [I 2 ]  0,05М ; [Fe3 ]  [I - ]  1,52 103 M .
34. При титровании 25, мл 0,1 М раствора NaCl 0,1 М раствором AgNO3 в качестве
индикатора используют 5% (по массе) раствор K2Cr2O7 (ρ=1,0 г/мл). Сколько миллилитров
этого раствора необходимо прибавить к анализируемому, чтобы осадок AgCrO4 начал
выделяться в точке эквивалентности? (КS (AgCl)=1,8·10-10; KS(Ag2CrO4)=1,1·10-12).
Ответ: V  0,917 мл.