Elektro-analitikai számítási feladatok 1. Potenciometria

Átírás

1 Elektro-analitikai számítási feladatok 1. Potenciometria 1. Vas-só részlegesen oxidált oldatába Pt elektródot merítettünk. Ennek az elektródnak a potenciálját egy telített kalomel elektródhoz képest mérjük (a Pt a pozitív pólus) és az elektromotoros erőt 0,447 V-nak találjuk. Az összes vasion koncentrációnak hány százaléka található Fe 3+ formában a sóoldatban? Adatok: E 0Fe(II)/Fe(III) = 0,772 V; E 0kalomel = 0,242 V. (HE.: 3,77%) 2. Egy egyértékű gyenge sav 0,0500 mol/dm 3 -es vizes oldatában a ph-t 25 C-on 3,03-nak mértük. Mennyi ennek a gyenge savnak a savi disszociációs egyensúlyi állandója? Valószínűleg melyik savról van szó? (HE.: 1,8*10 5, ecetsav) 3. Feltételezve, hogy a Nernst egyenlet tökéletesen érvényesül, számítsa ki a klorid-ionok koncentrációját egy olyan oldatban, amelyben egy klorid-ionszelektív elektród potenciálja 0,191 V! Adatok: E 0 = 0,268 V. (HE.: 20,19 mol/dm 3 ) 4. 0,105 mol/dm 3 -es Fe 3+ ionokat tartalmazó oldatot titrálunk azonos koncentrációjú, Sn 2+ ionokat tartalmazó oldattal. A titrálást potenciometrikusan követjük. Számítsuk ki, hogy mekkora lesz 50%-os titráltsági foknál és a végpontban a mérhető feszültség egy Pt és egy telített kalomel elektród között? Adatok: E 0 Fe(II)/Fe(III) = 0,772 V; E 0 Sn(II)/Sn(IV) = 0,15 V; E 0 kalomel = 0,242 V. HE.: 0,53 V és 0,357 V) 5. Összekeverünk 14 cm 3 1,78 m/v%-os Ce 3+ oldatot 107 cm 3 0,21 mol/dm 3 -es Ce 4+ oldattal. Mekkora lesz ennek a redoxi rendszernek a potenciálja, amelyet egy bemerített Pt elektróddal mérünk? Adatok: E 0 Ce(III)/Ce(IV) = 1,44 V; a Ce moláris tömege: 140,12 g/mol. (HE.: 1,505 V) 6. Egy cianid-ion szelektív elektród potenciálja az E= konstans 0,05916 lg [CN ] függvényt követi. Az elektródpotenciál értéke 0,230 V, ha az elektródot 0,001 mol/dm 3 -es NaCN oldatba merítjük. Számítsa ki a [CN ] értékét egy oldatban, amelyben az elektródpotenciál 0,300 V! (HE.: 1,52*10 2 mol/dm 3 ) 7. Egy ionszelektív elektród potenciálja lineárisan változik lg[cl ] függvényében. 0,01 mol/dm 3 -es NaCl oldatban 325 mv, 10 4 mol/dm 3 -es oldatban pedig 207 mv potenciált mérünk. Mekkora a kloridion koncentráció abban az oldatban, amelyben a potenciál -275 mv? (HE.: 1,42*10 3 mol/dm 3 ) 8. Hány mv potenciál alakul ki egy telített ezüst-szulfát oldatba merülő (elsőfajú) Ag elektródon? Adatok: E 0 Ag/Ag(I) = 0,799 V; L(Ag 2 SO 4 ) = 1,5*10 5. (HE.: 710,0 mv) 9. Milyen redoxpotenciál értéknél várható szobahőmérsékleten az Fe 2+ ionok Ce 4+ ionokkal való titrálásakor az egyenértékpont? Adatok: E 0 Fe(II)/Fe(III) = 0,772 V; E 0 Ce(III)/Ce(IV) = 1,61 V. (HE.: 1,191 V)

2 2. Konduktometria 10. 0,1 mol/dm 3 -es HCl oldat fajlagos vezetése 0,0394 Ω 1 cm 1. Számítsa ki az oldat moláris fajlagos vezetését! (HE.: 394 S cm 2 mol 1 ) 11. Egy vezetési cella ellenállása 702 Ω, amikor 0,1 mol/dm 3 -es KCl oldattal töltjük fel (fajlagos vezetése = 0,14807 Ω 1 m 1 ). Számítsa ki a cellaállandót! (HE.: 103,9 1/m = 1,039 1/cm) 12. Nátrium-acetátot titrálunk sósavval, a végpontot konduktometriásan jelezzük. Rajzolja fel és röviden értelmezze a titrálási görbét! 13. Potenciometriás vagy konduktometriás végpontjelzést alkalmazna Ca 2+ titrimetriás meghatározására EDTA mérőoldattal? Indokolja a választ! (HV.: potenciometriás ) 14. Számítsa ki az ecetsav végtelen hígításra extrapolált molekulavezetését a nátriumklorid, a nátrium-acetát és a sósav oldatok végtelen hígításra extrapolált moláris vezetéséből! (HE.: 390,7 S cm 2 mol 1 ) értékek: NaCl: 126,52 S cm 2 mol 1 ; CH 3 COONa: 91,20 S cm 2 mol 1 ; HCl: 426,02 S cm 2 mol 1.

3 3. Elektrolízis A számítások alapja Faraday II. törvénye: 1 mol 1 értékű ion leválasztásához As töltés szükséges. 15. Kadmium-amalgámot akarunk készíteni, amely 12 m/m% kadmiumot tartalmaz. 20 g higanyból kiindulva hány percig kell egy CdCl 2 oldatot állandó 2 A áramerősséggel elektrolizálnunk, hogy előálljon a kívánt amalgám-összetétel? A kadmium moláris tömege: 112,4 g/mol. (HE.: 39,02 min) 16. Hány óra alatt lehet 3,50 A áramerősségen folytatott elektrolízissel 129 g aranyat leválasztani az Au(CN) 2 + e Au + 2 CN folyamat szerint? Az arany moláris tömege: 196,97 g/mol. (HE.: 5,016 h) 17. Platina bevonatot készítünk H 2 PtCl 6 oldat elektrolízisével. a) 2 A*s/cm 2 töltéssel milyen vastag réteg lesz? (HE.: 472 nm) b) 2 ma/cm 2 áramsűrűséggel mennyi ideig tart az elektrolízis? (HE.: 16,7 min) Adatok: A(Pt) = 195,1 g/mol (Pt) = 21,4 g/cm ,0 cm 3 12,00-es ph-jú nátrium-hidroxid-oldatot elektrolizáltunk grafit elektródok között. Az elektrolízist 25,0 A-es áramerőséggel végeztük. Az elektrolízis végén az oldat ph-ja 1,00-gyel tér el a kiindulási oldat ph-jától. (Az oldat sűrűségét mindvégig 1,00 g/cm 3 -nek tekintsük.) Mennyi ideig zajlott az elektrolízis? (HE.: 9,65 h) 19. Egy 5 cm 2 felületű tárgyat nikkelezni akarunk 0,2 mm vastagon. Mennyi ideig kell elektrolizálni, ha az áramsűrűség 2 A/dm 2 az áram hatásfoka pedig 90 %? A Ni atomtömege 58,7 g/mol, sűrűsége 8,91 g/cm 3. (HE.: 9,04 h) 3.1. Elektro-gravimetria 20. Egy réz-szulfát oldatot vizsgáltunk. Adatok: mintaoldat térfogata: 25 cm 3, a Pt-katód tömege a vizsgálat előtt 10,2345 g, a vizsgálat után 10,5432 g. Mennyi az oldat Cu 2+ koncentrációja mmol/dm 3 és g/dm 3 mértékegységben? A(Cu) = 63,54 g/mol. (HE.: ) 3.2. Coulombmetria 21. Egy réz-szulfát oldatot vizsgáltunk. Adatok: a mintaoldat térfogata: 50 cm 3, az elektrolízis alatt átfolyt töltés Q = 4,5 As. Mennyi az oldat Cu 2+ koncentrációja mmol/dm 3 és g/dm 3 mértékegységben? A(Cu) = 63,54 g/mol. (HE.: ) 22. Salétromsav oldatot vizsgáltunk. Adatok: a mintaoldat térfogata: 50 cm 3, KBr-ot és Ag elektródot használtunk, az egyenértékpontig átfolyt töltés Q = 5,6 As. Mennyi az oldat salétromsav koncentrációja mmol/dm 3 és g/dm 3 mértékegységben? A salétromsav moláris tömege M(HNO 3 ) = 63 g/mol. (HE.: ) 23. Egy élelmiszer diklórfosz tartalmát mértük. 10,21 g mintából a szerves anyagokat kiextraháltuk, majd azt elégettük, és a gázokat elnyelettük alkalmas folyadékban. Az így kapott oldat 1/5 részéből dolgoztunk. Az oldatot coulombmetriásan vizsgáltuk,

4 24. ezüst anóddal történő elektrolízis során az átfolyt töltés Q = 5,6 mas. Mennyi a minta diklórfosz tartalma ppm-ben (mg/kg)? M(C 4 H 7 Cl 2 O 4 P) = 220,98 g/mol. (HE.: )

5 25. Kálium-dikromát oldat moláris abszorbanciája 410 nm-en 1100 dm 3 *mol 1 *cm 1 Oldatunk 1,00 dm 3 -ben 0,0230 gramm kálium-dikromátot tartalmaz. A beérkező fény hány százalékát nyeli el az oldat 1,7 cm vastag rétege? (a K 2 Cr 2 O 7 moláris tömege 294,2 g/mol; a helyes megoldás: 28,5%)