Выполнение работы

Реактивы. Контрольный раствор FeCl₃.

Рабочий раствор K₂Cr₂O₇, с(1/6 K₂Cr₂O₇) = 0,025 М.

Металлический цинк.

Хлороводородная кислота HCl конц.

Тиоцианат аммония NH₄CNS, раствор.

Раствор смеси кислот (H₂SO₄ + H₃PO₄).

Дифениламин, раствор индикатора.

1. Восстановление ионов Fe³⁺до Fe²⁺

Наиболее удобным способом восстановления Fe³⁺ до Fe²⁺ является реакция взаимодействия с металлическим цинком:

2 Fe³⁺ + Zn  2 Fe²⁺ + Zn²⁺

Избыток непрореагировавшего цинка легко можно удалить фильтрованием. Для этого аликвотную часть исследуемого раствора (1020 мл) помещают в коническую термостойкую колбу, добавляют 510 мл концентрированной HCl и 56 гранул металлического цинка. Для избежания разбрызгивания раствора в горло колбы вставляют воронку. Колбу устанавливают на плитку и нагревают раствор до исчезновения желтой окраски (признак восстановления Fe³⁺ до Fe²⁺). Кипятить раствор не следует во избежание потери легко летучего FeCl₃. Для проверки окончания процесса восстановления отбирают пипеткой одну каплю раствора и проводят на стекле реакцию с тиоцианат-ионами (качественная реакция на ионы Fe³⁺):

Fe³⁺ + 3 SCN^  Fe(SCN)₃.

Если раствор тиоцианата окрашивает отобранную каплю в красный цвет, то кипячение раствора с цинком необходимо продолжить.

Обесцвеченный раствор хорошо охлаждают под струей водопроводной воды, смывают капельки жидкости с воронки в колбу и вынимают воронку. В воронку (не плотно) вставляют комок ваты и фильтруют через нее раствор в мерную колбу (100200 мл в зависимости от содержания железа в анализируемом образце) для отделения кусочков непрореагировавшего цинка. Несколько раз тщательно промывают колбу, в которой проводилось восстановление, вату и воронку дистиллированной водой и доводят содержимое колбы до метки. Далее отбирают аликвотные части раствора в колбы для титрования и проводят определение.

2. Определение содержания Fe²⁺

Аликвотную часть пробы помещают в коническую колбу для титрования, добавляют 510 мл разбавленной HCl (1:1), 5 мл смеси концентрированных кислот (H₃PO₄ + H₂SO₄) в соотношении 1:1 и 56 капель дифениламина. Полученный раствор тщательно перемешивают и затем медленно титруют раствором K₂Cr₂O₇ концентрации с(1/6 K₂Cr₂O₇) = 0,025 М при непрерывном перемешивании, пока цвет раствора не перейдет из чисто зеленого в серо-зелёный. После этого титрование продолжают очень медленно, приливая по одной капле раствор дихромата калия, пока не появится фиолетово-синее окрашивание, устойчивое во времени.

4.2.2.3. Йодометрия. Определение содержания меди (II)

Метод йодометрии основан на применении в качестве рабочих растворов раствора йода в йодистом калии и раствора тиосульфата натрия (см. раздел 3.2.5.2.). Йод является слабым окислителем:

I₂ + 2 ē  2 I^, E⁰ = 0,54 В.

Так как йод малорастворим в воде, его растворяют в йодиде калия, так как с йодид- ионами йод образует комплексные ионы: I₂ + I^  I₃^.

Стандартный потенциал системы I₃^–/I^– отличается от потенциала системы I₂/I^ всего на 0,005 В, поэтому для практических расчетов их можно считать примерно равными.

Приготовить стандартный раствор йода достаточно сложно, так как он неустойчив, легко разлагается на свету, поэтому в методе йодометрии используется вспомогательный рабочий раствор – тиосульфат натрия. Окисление тиосульфат-иона до тетратионат-иона идет по уравнению: 2 S₂O₃^2  2 ē  S₄O₆^2. E⁰ = 0,17 В.

Реакция взаимодействия йода с тиосульфатом натрия I₂ + 2 S₂O₃^2  2 I^ + S₄O₆^2 протекает в слабокислой, нейтральной и слабощелочной средах. В растворах, имеющих рН > 9, идёт побочная реакция I₂ + 2 OH^  IO^ + I^ + H₂O.

В сильнокислой среде возможна реакция разложения тиосульфата по уравнению:

S₂O₃^2  SO₃^2 + S.

Поэтому, несмотря на то, что ионы водорода не принимают непосредственного участия в реакции взаимодействия тиосульфат-ионов с йодом, при проведении йодометрических определений следует придерживаться определенных условий в отношении кислотности среды.

В качестве индикатора в йодометрии используют водный раствор крахмала. При взаимодействии с йодом крахмал образует окрашенное в интенсивно синий цвет адсорбционное соединение. Чувствительность данной реакции составляет 10^5 моль-экв/л. При титровании йода раствором тиосульфата натрия крахмал добавляют в раствор только перед концом титрования, так как при высокой концентрации йода образуется трудно обесцвечивающееся адсорбционное соединение йода с зернами крахмала.

Благодаря сравнительно низкому потенциалу пары I₂/I^ методом йодометрии можно определять как восстановители, так и окислители.

Цель работы: 1. Установить концентрацию рабочего раствора тиосульфата натрия

Na₂S₂O₃.

2. Определить содержание Cu²⁺ в контрольном растворе и оценить

случайную погрешность результатов определения.