Перманганатометрия
В сильнокислой среде перманганат-ионы обладают высоким окислительно-восстановительным потенциалом, восстанавливаясь до Mn(II). Поэтому КMnO4 применяют для определения многих восстановителей: Fe(II), H2O2, NO2-, Sb(III), органических кислот. Используя метод заместительного титрования, определяют катионы, образующие малорастворимые оксалаты (Ca2+, Zn2+, Co2+ и др.).
В зависимости от кислотности растворов реакция восстановления перманганат-иона протекает различно. В кислой среде реакция протекает по уравнению:
MnO4- + 8H+ + 5e- = Mn2+ + 4H2O (Ео = 1,51 B);
в слабощелочной или нейтральной средах:
MnO4- + 4H+ + 3e- = MnO2↓ + 2H2O (Eо = 1,69 B) ;
в щелочной среде:
MnO4- + е- = MnO42- (Eо = 0,60 B).
Все прямые определения восстановителей обычно проводят в сернокислой среде (0,05 М H2SO4 и выше) при 70-80 о С. Для того чтобы в процессе титрования дольше сохранялась высокая температура, объем титруемого раствора берут больше обычного: ~ 150 мл.
При титровании перманганатом, как правило, не применяют индикаторы, так как реагент сам окрашен и является чувствительным индикатором: 0,1 мл 0,01 М раствора KMnO4 окрашивает 100 мл воды в бледно-розовый цвет.
Работа 9. Определение содержания железа (II)
В основе определения лежит реакция:
10FeSO4 + 2KMnO4 + 8H2SO4 = 5Fe2(SO4)3 + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O,
5Fe2+ + MnO4- + 8H+ = 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O.
В реакционную смесь, кроме H2SO4, добавляют H3PO4 для связывания образующегося в результате реакции иона Fe3+ в бесцветный комплекс (если железо не маскировать, то окраска его комплексных хлоридов будет затруднять наблюдение в конце титрования бледно-розовой окраски перманганата). Титрование проводят на холоду для предотвращения окисления Fe2+ в Fe3+ кислородом воздуха.
Реагенты:
1. Стандартный раствор KMnO4, с(1/5КMnO4) = 0,1 М.
Выполнение работы. Анализируемый раствор, полученный в мерную колбу, разбавляют дистиллированной водой до метки и перемешивают. Аликвотную часть раствора переносят в коническую колбу для титрования, прибавляют ~ 80 мл дистиллированной воды и титруют стандартным раствором KMnO4 до слабо-розовой окраски. Титрование повторяют несколько раз, усредняют три приемлемых результата (Δ = ± 0,1 мл). Содержание железа (г) рассчитывают формуле:
,
где Р - разбавление, равное отношению объема колбы к объему пипетки. Для пересчета на оксид железа (Fe2O3) необходимо в формулу подставлять значение Мэ(Fe2O3).
Вопросы для самостоятельной подготовки
1. Каким требованиям должны удовлетворять реакции окисления-восста-новления, чтобы их можно было использовать для количественного анализа?
2. Назовите особенности окислительно-восстановительных реакций.
3. Как определяют конечную точку титрования в окислительно-восстановительных методах?
4. Как рассчитывают равновесный окислительно-восстановительный потенциал системы в условиях отличающихся от стандартных?
5. От чего зависит окислительно-восстановительный потенциал системы?
6. Для определения каких веществ можно использовать перманганат калия?
7. С какой целью при титровании Fe(II) раствором KMnO4 в реакционную смесь добавляют H2SO4 и H3PO4?
8. Как определяется фактор эквивалентности и молярная масса эквивалента в реакциях окисления-восстановления?