21.4. Примеры перманганатометрических определений

Лабораторная работа 1. Стандартизация рабочего рас­твора КМnО₄ по 0,1000 н. раствору оксалата натрия.

Взаимодействие между оксалатом натрия и перманганатом калия идет по уравнению

5Na₂C₂O₄ + 2KMnO₄ + 8H₂SO₄ = 10CO₂ +2MnSO₄ +

+ K₂SO₄ + 8H₂O + 5Na₂SO₄.

Полуреакции:

f_экв(КМnO₄)=1/5; f_экв (Na₂C₂O₄)=l/2; M(KMnO₄) = 158 г/моль; M(Na₂C₂O₄) = 134 г/моль.

Цель работы. Получить навыки стандартизации рабо­чего раствора КМnО₄.

Оборудование. Бюретка со стеклянным краном, пипет­ка Мора, мерный цилиндр, конические колбы для титро­вания, воронки, электроплитка.

Реактивы. Рабочий раствор КМnО₄ (приблизительная концентрация 0,05 н.); раствор первичного стандарта — 0,05000 н. Na₂C₂O₄; 1M раствор серной кислоты.

Выполнение работы. Заполняют бюретку рабочим рас­твором КМnО₄. Нулевое деление на бюретке и отсчеты объема при титровании устанавливают и определяют по верхнему краю мениска, так как раствор КМnО₄ имеет темную окраску. В три конические колбы для титрования вносят с помощью мерного цилиндра по 10 мл раствора серной кислоты и по 10,00 мл стандартного раствора Na₂C₂O₄ с помощью пипетки Мора. Содержимое колбы на­гревают, не доводя до кипения (до 80-90 °С), и горячий раствор титруют раствором перманганата калия. Сначала при титровании раствор КМnО₄ прибавляют медленно: каждую каплю прибавляют только после исчезновения окраски предыдущей капли КМnО₄. Титрование заканчивают при появлении бледно-розовой окраски КМnО₄, не исчезающей в течение 1-2 мин. Титрование повторяют до тех пор, пока не получат не менее трех результатов, кото­рые отличаются друг от друга не более, чем на 0,1 мл. Ре­зультаты титрования записывают в таблицу (см. лабораторную работу 2, гл. 20.6.). По окончании титрования дис­тиллированной водой промывают бюретку.

Обработка результатов эксперимента. Находят средний объем раствора КМnО₄, затраченного на титрование раствора Na₂C₂O₄. Используя соотношение F(KMnO₄) • С(1/5КМnО₄) = F(Na₂C₂O₄) • C(l/2Na₂C₂O₄), рассчитывают нормаль­ность рабочего раствора КМnО₄. Рассчитывают титр рас­твора КМnО₄ по формуле (19.11).

Лабораторная работа 2. Определение содержания же­леза (II) в растворе.

Ионы Fe²⁺ легко окисляются ионом МnО^-₄ без нагрева­ния. В кислой среде реакция протекает по уравнению.

5 Fe²⁺ + МnО^-₄ + 8Н⁺ = 5Fe³⁺ + Мn²⁺ + 4Н₂О;

Ионы Fe²⁺ окисляются и теряют один электрон. Это означает, что молярная масса эквивалента железа (II) рав­на молярной массе железа, т.е. 56 г/моль.

Цель работы. Установить содержание железа (П) в растворе.

Оборудование. Бюретка со стеклянным краном, пипет­ка Мора, мерный цилиндр, конические колбы для титро­вания, воронки.

Реактивы. Анализируемый раствор FeSO₄, раствор КМnО₄ с точно известной концентрацией, 1М раствор сер­ной кислоты.

Выполнение работы. Бюретку заполняют раствором КМnО₄. Все отсчеты объема определяют по верхнему краю мениска. В три конические колбы для титрования вносят с помощью мерного цилиндра по 10 мл раствора серной кислоты и по 10,00 мл анализируемого раствора FeSO₄ с помощью пипетки Мора. Содержимое колбы титруют при комнатной температуре раствором КМnО₄ до появления бледно-розовой окраски, устойчивой в течение 1-2 мин. Титрование повторяют до тех пор, пока не получают не ме­нее трех результатов, которые отличаются друг от друга не более, чем на 0,1 мл. Результаты титрования записыва­ют в таблицу (см. лабораторную работу 2, гл. 20.6).

Обработка результатов эксперимента. Находят сред­ний объем раствора КМnО₄, затраченного на титрование 10 мл раствора FeSO₄. Рассчитывают сначала концентра­цию раствора C(Fe²⁺) в моль/л, используя закон эквива­лентов: С(1/5КМnО₄) • V(KMnO₄) = C(Fe²⁺) • V(Fe²⁺). Затем рассчитывают массу железа (II) m(Fe²⁺) в том объеме рас­твора V, который указал преподаватель, по формуле

m(Fe²⁺) = C(Fe²⁺) • 56 • V ,

1000

где 56 — это молярная масса эквивалента железа (II).

Лабораторная работа 3. Определение содержания пе­роксида водорода в растворе.

Пероксид водорода окисляется перманганатом калия в кислой среде по уравнению

5Н₂О₂ + 2КМnО₄ + 3H₂SO₄ = 5О₂↑ + 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 8Н₂О.

Полуреакции:

f_экв(КМnO₄) =1/5; f_экв(Н₂О₂)=1/2; М(КМnО₄) = 158 г/моль; М(Н₂О₂) = 34 г/моль.

Цель. Закрепить навыки перманганатометрического определения веществ в растворах.

Оборудование. Бюретки со стеклянным краном, пипет­ка Мора, мерный цилиндр, колбы для титрования.

Реактивы. Рабочий раствор КМnО₄ с точно известной концентрацией, раствор пероксида водорода, 1М раствор серной кислоты.

Выполнение работы. 1 мл пероксида водорода (из тор­говой сети) с помощью пипетки Мора вносят в мерную колбу на 100 мл, доводят дистиллированной водой до мет­ки и тщательно перемешивают. В три колбы для титрова­ния помещают по 10 мл приготовленного раствора перок­сида водорода, добавляют по 5 мл серной кислоты и титру­ют раствором перманганата калия до появления неисчезающей розовой окраски. Записывают результаты титрова­ния в рабочий журнал в виде таблицы (см. лабораторную работу 2, гл. 20.6).

Обработка результатов эксперимента. По результатам титрования находят средний объем рабочего раствора КМnО₄, израсходованного на титрование 10 мл анализиру­емого раствора пероксида водорода. Сначала рассчитывают молярную концентрацию эквивалента пероксида водорода:

C(1/2H₂O₂) = C(l/5KMnO₄) • V(KMnO₄)

V(H₂O₂)

Затем рассчитывают массу пероксида водорода в 100 мл разбавленного или в 1 мл неразбавленного (исходного) раствора:

m(Н₂О₂) = М(1/2Н₂О₂ )• С(1/2Н₂О₂ ) •100

1000

Чтобы узнать массовую долю (%) пероксида водорода в растворе, умножают найденную массу m(Н₂О₂) на 100.

Делают вывод о содержании пероксида водорода в ана­лизируемом растворе.

Лабораторная работа 4. Определение окисляемости воды.

Качество питьевой воды постоянно контролируется ор­ганами санитарного надзора. Среди количественных по­казателей качества питьевой воды имеет место определе­ние так называемой окисляемости воды. Окисляемость воды перманганатом калия — это условный показатель, характеризующий содержание в ней восстановителей (со­лей железа (II), солей сернистой и азотистой кислот, орга­нических кислот). Окисляемость выражается числом миллиграммов перманганата калия, израсходованного на окисление веществ в 1 л воды.

Определение окисляемости воды основано на том, что перманганат калия реагирует с восстановителями, находящими­ся в воде, а избыток КМnО₄ устраняют щавелевой кислотой точно известной концентрации. Не вступившая в реакцию ща­велевая кислота, в свою очередь, оттитровывается раствором перманганата калия тоже точно известной концентрации.

Цель работы. Приобрести навыки определения окисля­емости воды.

Оборудование. Бюретка со стеклянным краном, пипет­ка Мора, мерный цилиндр, конические колбы для титро­вания, электроплитка.

Реактивы. Растворы перманганата калия и щавелевой кислоты точно известной концентрации, 4М раствор сер­ной кислоты.

Выполнение работы. 100 мл водопроводной воды поме­щают в коническую колбу на 250 мл, добавляют 10 мл сер­ной кислоты и точно 10 мл 0,01000 н. раствора перманга­ната калия. Раствор перемешивают 10 мин. К полученно­му раствору приливают 10 мл 0,01000 н. раствора щавеле­вой кислоты. Содержимое колбы перемешивают и нагре­вают до 80-90 °С (не кипятить!). Обесцвеченный горячий раствор титруют раствором КМnО₄ точно известной кон­центрации до появления слабого розового окрашивания. Проводят еще два параллельных определения.

Обработка результатов эксперимента. Окисляемость воды (в мг/л перманганата калия):

x = (V₁ – V₂) • 0,316 • 1000,

V₃

где V₁ - общий объем 0,01000 н. раствора перманганата калия, мл; V₂ - объем 0,01000 н. раствора перманганата калия, идущего на окисление 10 мл 0,01000 н. раствора щавелевой кислоты, мл ; 0,316 - масса перманганата ка­лия в 1 мл 0,01000 н. его раствора, мг; V₃ - объем исследу­емой воды, мл.

Делают вывод о содержании веществ — восстановите­лей в питьевой воде.