Weiterführende Aufgaben zu gravimetrischen Analysen

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1 Weiterführende Aufaben zu ravimetrischen Analysen Fachschule für Technik ml einer 0,1 M ANO 3-Ls t= 0,986) werden zu einer Arsenatlösun Arsenat-Ion: AsO 4 ) eeben. Dabei fällt Silberarsenat A 3AsO 4) quantitativ. Nach Abtrennen des Niederschlas werden im Filtrat durch HCl-Zuabe 138,1 m ACl efällt. Welche Masse Arsen enthielt die Lösun?. BleiIV)-oxid eht beim Erhitzen in ein BleiII,IV)-oxid über. a) Welche beiden Reaktionen sind denkbar? Tipp: Es ibt zwei BleiII,IV)-oxide b) Der Gewichtsverlust von 15,00 PbO beträt 0,67. Welche der enannten Reaktionen entspricht dies? 3. Die Analyse eines Minerals eribt folende Werte: wco) = 35,6%, was) = 45,1%, ws) = 19,3% a) Welche Zusammensetzun hat das Mineral? b) Welche formalen Oxidationsstufen kann man den Ionen zuordnen? 4. Vanillin, the dominant flavorin in vanilla, contains C, H, and O. When 864 m of this substance are completely combusted in air,.00 of CO and 409 m of H O are produced. What is the empirical formula of vanillin? 5. 5,00 of an oranic compound produce 16,90 CO and 3,460 H O when completely combusted. What is the enpirical formula? Draw a LEWIS structure of the substance. 6. When a.00- mixture of CaCl formula weiht: 111) and RbCl formula weiht 11) was analyzed, the result reports that the mixture contains a total of Cl - ions. Find weiht percentae of RbCl and CaCl in the sample. 7. Dolomit ist ein Gestein, das aus CaCO 3 und MCO 3 besteht. Eine Probe der Masse 500,4 m wird bis zur Gewichtskonstanz elüht, die Restmasse beträt 60,1 m. Berechnen Sie die Stoffmenenanteile der beiden Komponenten. 8. *)Welche Atommasse fanden BERZELIUS und DULONG im Jahre 1819 für Sauerstoff, wenn sie bei der Verbrennun von reinem Wasserstoff in lühendem Kupferoxid 30,519 Wasser erhielten und das Kupferoxid 7,19 an Gewicht verlor. Die relative Atommasse von Wasserstoff wurde leich 1 esetzt. Anmerkunen: Die relativen Molekülmassen von sauerstoffhaltien Verbindunen, etwa MH O) und MCuO) waren unbekannt, da MO) unbekannt war, und dürfen für die Berechnun deshalb nicht benutzt werden. Die Reaktionsleichun und die stöchiometrischen Zusammensetzunen der relevanten Verbindunen Verhältnisformeln) waren jedoch bekannt. Erklärun des Ausdrucks relative Atommasse : Alle Atommassen wurden als Vielfache der Atommassen eines H-Atoms anesehen. So hat Helium die relative Atomasse M = 4 ohne Einheit!), da ein He-Atom vier mal schwerer als das H-Atom ist. Der Zahlenwert entspricht also dem, was wir heute als Atomasse in der Einheit u bezeichnen. 9. *) Der Gehalt an Aluminium, Kupfer und Manesium in einer Probe aus Duraluminium soll bestimmt werden. 8,7540 Probe wurden zu 50 ml Lösun elöst. Zu 50 ml dieser Lösun wurde durch Lauenzuabe Aluminiumhydroxid und Kuperhydroxid efällt. Beim Glühen erhielt man daraus ein 3,1671 eines Gemisches aus Al O 3 und CuO. Weite 50 ml der Lösun wurden mit Phosphat versetzt und nach Glühen 7,4897 eines Gemisches aus M P O 7 und AlPO 4. Bestimmen Sie die Massenanteile der drei Metalle in der Leierun. Lösunen unter

2 Lösunen ohne Gewähr Nr. 1 Berechnun der Restmene an A + nach Fällun des Silberarsenats) 138,1 m ACl => nacl) = 0, = na + ). Berechnun der Anfansmene an A + vor Fällun des Silberarsenats): + + n0 A ) = c A ) t V Ls) = 0,1 0,986 0,04L = 0, L Gefällte Stoffmene: na + ) = 0, , = 0, A + + AsO 4 1 A 3AsO 4 Gefällte Stoffmene an Arsen oder Arsenat: nas) = naso 4 ) = 1/3 0, = 0, aus Koeffizientenverhältnis der Fällunsreaktion) mas) = nas) MAs) = 0, ,916 / 0,0744 Nr. a) 3PbO Pb3O4 + O Pb 3O 4= Mennie : Pb-Atome haben die OZ +II, ein Pb-Atom die OZ: +IV 4PbO Pb O + O Im Sesquioxid Bleitrioxid, Pb O 3) besitzt ein Pb-Atom die OZ +II, das andere die OZ +IV. 3 b) n PbO m PbO ) 15 ) = = = 0,06709 M PbO ) 39, Mit den Koeffizientenverhältnissen folt: Mennie: no )= 1/3 npbo ) = 1/3 0,06709 = 0, O. 0,67 O ) Bleisesquioxid: no ) = ¼ npbo ) = ¼ 0,06709 = 0, O 0,50 O ) Es bildet sich also Mennie. Nr Mineral enthalten 35,6 Co, 45,1 As und 19,3 S. Umrechnun in Stoffmenen m Co) 35,6 n Co) = = = 0, M Co) 58,993 m As) 45,1 n As) = = = 0, M As) 74,916

3 m S) 19,3 n S) = = = 0, M S) 3, 065 Das Mineral enthält die drei Elemente in leichen Stoffmenen. Die Verhältnisformeln lautet: CoAsS. Es handelt sich um das Mineral Cobaltit Cobaltlanz). Nr. 4 y z y allemeine Reaktionsleichun: CxH yoz + x + - ) O x CO + H O 4 mco ) =,00 => nco ) = 0, = x mh O)= 0,409 => nh O) = 0,0703 = y/ => y = 0, => y und x sind in der Formel C xh yo z unefähr leich roß. Die als Reaktionspartner verbrauchte Masse mo ) lässt sich aus der Massendifferenz berechnen. mo ) =,00 + 0,409 ) 0,864 = 1,545. => Umrechnun => no ) = 0,04883 y z x + - = 0, ; Setzt man die oben efundenen Werte für x und y ein folt: 4 0, z 0, = 0, Þ z = 0, Die Verbindun hat die Formel: C 0, H 0,045406O 0, => Teilt man durch den kleinsten vorkommenden Index 0,017013) so kommt man zu C,667H,667O 1 oder das Ganze multipliziert mit 3: C 8H 8O 3 Nr. 5 Der Lösunswe ist derselbe wie bei Nr. 3 x = nco ) = 0,38400 y/ = nh O) = 0, => y = 0,3841 mo ) = 15,36 0,4800 y z x + - = 0, 4800 => einsetzen => 4 0,3841 z 0, = 0, 4800 => z = 0, z ist also verschwinden erin in Relation zu x und y. Die Verbindun enthält kein Sauerstoff. x y => Die Verbindun enthält leich viel C wie H. Verhältnisformel: CH) n. Es kann sich z.b. um Ethin Acetylen, C H ) oder um Benzen C 6H 6) handeln. Die Lewisformeln sind hinlänlich bekannt. Nr. 6 Die Massen von CaCl und von RbCl müssen zusammen ereben: MCaCl ) ncacl ) + MRbCl) nrbcl)= Gleichun 1) 111 x + 11 y =

4 In x CaCl sind *x Cl, in y RbCl sind y Cl. Die Gesamtstoffmene an Cl muss 0,041 ereben => x + y = 0,041 Gleichun ) Es handelt sich also um ein Gleichunssystem mit Unbekannten. Die Lösun eribt: x = 0, = ncacl ) und y = 0, = nrbcl) Die Umrechnun in die Massen eribt: mcacl ) = 0, / 0,7764 mrbcl) = 0, / 1,376 Umrechnun in die Massenanteile w CaCl m CaCl ) 0,7764 m Probe),00 ) = =» 0,388 38,8%) w RbCl m RbCl ) 1,376 m Probe),00 ) = =» 0,61 61,%) Nr. 7 Durch das Glühen werden die Carbonate in Oxide überführt. Aus x CaCO 3 entstehen x CaO und aus y MCO 3 entstehen y MO mcaco 3)+mMCO 3) = 0,5004 => ncaco3) MCaCO )+nmco3) MMCO ) = 0, x 100,09 + y 84,314 = 0,5004 => mcao) + mmo) = 0,601 => ncao) MCaO)+nMO) MMO) = 0,601 x 56,08 + y 40,304 = 0,601 Lösen des linearen Gleichunssystems: x= 0, = ncaco 3) und y = 0,0094 = nmco 3) n esamt = 0, ,0094 = 0, => χcaco 3) = 0,465 46,5%), χmco 3) = 0,535 53,5%) Nr. 8 Reaktionsleichun: CuO + H H O + Cu Der Massenverlust von Kupferoxid entspricht der Masse an Sauerstoff die enthalten war => mo) = 7,19 Die Massendifferenz zwischen Wasser und Sauerstoff entspricht der Masse an Wasserstoff: => mh ) = mh O) - mo) = 30,519 7,19 = 3,39 nh ) = mh )/MH ) = 3,39/ u = 1,695

5 m H ) M H) 3,39 = Þ = Þ x» 16, 005 m H O) M H O) 30,519 + x Nr. 9 In 50-mL-Aliquoten sind 8,7540 /5 = 1,7508 Probe elöst. Abkürzun: x = mal), y = mcu), z = mm) in jeweils 1,7508 Probe. Gleichun 1: Die Summe der drei Massen muss der Gesamtmasse entsprechen: x + y + z = 1,7508 Es ilt m Al) w Al) AlO3 = m AlO3 ) sowie m Cu) ) m CuO) wcuo Cu =. wal) in Al O 3 und wcu) in CuO können direkt einem Tabellenbuch im Küster-Thiel: bei den aren Massen) entnommen werden: Mit mal O 3) + mcuo) = 3,1671 und mal) =x sowie mcu) = y folt: x y + = 3,1671 bzw. nach Vereinfachun: 0,595 0, Gleichun : 1,889466x + 1, y = 3,1671 Analo zu oben ilt auch: m Al) w Al) AlPO4 = m AlPO4 ) sowie m M) 7) w M ) = m M P O MP O7 Mit malpo 4) + mm P O 7) = 7,4897 folt also die Beziehun x z + = 7, 4879 bzw. nach Vereinfachun 0, 13 0, 1850 Gleichun 3: 4,518753x + 4,576659z = 7, 4879 Das Gleichunssystem mit 3 Unbekannten kann nun elöst werden. Erebnis: x = mal) 1,614, y = mcu) 0,094, z = mm) = 0,043 Berechun der Massenanteile: 1,614 w Al) =» 0,9 9, % 1, ,094 w Cu) =» 0, 054 5, 4% 1,7508 0,043 w M) =» 0, 05, 4% 1, 7508