Из 100,00 мл анализируемого раствора соли свинца (II) отобрали аликвотную часть – 10,00 мл для комплексонометрического определения свинца (II) методом обратного титрования, добавили к ней 20,00 мл стандартного раствора ЭДТА с концентрацией 0,0250 моль/л. Избыток ЭДТА, не вступивший в реакцию с Рb2+, оттитровали в среде аммиачного буфера (рН=9,5 - 10) 12,00 мл стандартного раствора MgSO4 с концентрацией MgSO4 равной 0,02590 моль/л. Рассчитайте концентрацию, титр и массу Рb2+ в анализируемом растворе. Приведите соответствующие уравнения реакций (формулу ЭДТА и полученного комплексоната приводить в структурном виде).

Мы покажем по шагам, как решить задачу.

──────────────────────────────
1. Определим, сколько молей ЭДТА было добавлено в аликвоту.

Дано:
 объём раствора ЭДТА = 20,00 мл = 0,02000 л,
 концентрация ЭДТА = 0,0250 mol/л.

Количество молей ЭДТА, добавленных в аликвоту:
 n(ЭДТА)_добавлено = 0,02000 л × 0,0250 mol/л = 0,000500 mol

──────────────────────────────
2. Определим, сколько молей ЭДТА не связано с Pb²⁺, то есть осталось в избытке. Для этого используются данные обратного титрования:

Дано:
 объём раствора MgSO₄ = 12,00 мл = 0,01200 л,
 концентрация раствора MgSO₄ = 0,02590 mol/л.

Причём в реакции титрования Mg²⁺ реагирует с оставшимся (свободным) ЭДТА в соотношении 1 : 1, образуя комплекс [Mg(EDTA)]²⁻.

Отсюда количество молей Mg²⁺, затраченных при титровании равняется количеству избытка ЭДТА:
 n(ЭДТА)_избыток = 0,01200 л × 0,02590 mol/л = 0,0003108 mol

──────────────────────────────
3. Определим количество ЭДТА, которое вступило в реакцию с ионами Pb²⁺. Так как общее количество ЭДТА = добавленное – избыток:
 n(ЭДТА)_Pb = 0,000500 mol – 0,0003108 mol = 0,0001892 mol

При реакции комплексообразования со свинцом соотношение EDTA : Pb²⁺ равно 1 : 1, следовательно:
 n(Pb²⁺) в алиокве 10,00 мл = 0,0001892 mol

──────────────────────────────
4. Определим концентрацию Pb²⁺ в аликвоте (объём 10,00 мл = 0,01000 л):

 С(Pb²⁺) = 0,0001892 mol / 0,01000 л = 0,01892 M

Поскольку аликвота была отобрана из общего 100,00 мл анализируемого раствора, то содержание свинца в исходном растворе:

 n(Pb²⁺)_общ = 0,0001892 mol × (100,00 мл / 10,00 мл) = 0,001892 mol

А концентрация в исходном растворе (100,00 мл) остается такой же, то есть 0,01892 M.

──────────────────────────────
5. Найдём массу Pb²⁺ в анализируемом растворе.

Атомная масса свинца Pb ≈ 207,2 г/моль.

Масса свинца:
 m(Pb²⁺) = 0,001892 mol × 207,2 г/моль ≈ 0,392 г

──────────────────────────────
6. Интерпретация «титра»

Иногда «титром» называют содержание активного вещества в 100 мл раствора. Здесь:
 в 100,00 мл имеется 0,392 г Pb²⁺, что соответствует титру 0,392 г/100 мл (или 3,92 г/л).

──────────────────────────────
7. Запись уравнений реакций (с приведением структурных форм)

a) Реакция комплексообразования между Pb²⁺ и ЭДТА:
 В кислой или нейтральной среде ЭДТА (этилендиаминтетрауксусная кислота) теряет протоны и в комплексном виде действует как тетра- или пентазедральный лигант. При подходящем pH (в нашем случае буфер аммиачный, рН 9,5–10) преобладает её полностью или почти полностью ионизированная форма, обозначим её как EDTA⁴⁻.
 
Структурная формула EDTA (этилендиаминтетрауксусная кислота) выглядит так:
  HOOC–CH₂–
      |
    N–CH₂–CH₂–N
      |
    CH₂–COOH
  (при этом каждая –CH₂–COOH группа может терять протон, превращаясь в –CH₂–COO⁻).
 
Уравнение реакции с Pb²⁺:
  Pb²⁺ + EDTA⁴⁻ → [Pb(EDTA)]²⁻

В структурном виде полученный комплекс можно записать как:
  [Pb{(–OOC–CH₂)₂N–CH₂–CH₂–N(CH₂–COO)₂}]²⁻

b) Реакция титрования избытка ЭДТА раствором MgSO₄:
 Mg²⁺ + EDTA⁴⁻ → [Mg(EDTA)]²⁻

Структурная запись та же, но с другим центральным ионом:
  [Mg{(–OOC–CH₂)₂N–CH₂–CH₂–N(CH₂–COO)₂}]²⁻

──────────────────────────────
8. Итоговый ответ

• Концентрация Pb²⁺ в аликвоте (10,00 мл) равна 0,01892 M, что означает, что и в исходном 100,00 мл растворе она равна 0,01892 M.

• Т.е. в 100,00 мл раствора содержится:
 n(Pb²⁺) = 0,001892 mol,
 что соответствует массе:
 m(Pb²⁺) = 0,001892 mol × 207,2 г/моль ≈ 0,392 г.

• Если титр определяют как массу вещества в 100 мл раствора, то титр Pb²⁺ составляет 0,392 г/100 мл (или 3,92 г/л).

──────────────────────────────
Этим способом мы получили окончательные результаты задачи.

Надеюсь, что изложенное решение является понятным и подробным!