Задания для выполнения в процессе самоподготовки
2.8. Рассчитайте молярную массу эквивалента дихромата калия К2Сr2О7 в реакции с йодом I2 в кислой среде.
2.9. Для определения аскорбиновой кислоты в лекарственном препарате иодометрическим методом приготовили 125,0 см3 раствора, содержащего 0,4025 г препарата, и оттитровали его 45,4 см3 стандартного раствора иода с титриметрическим фактором пересчета по аскорбиновой кислоте, равным 0,008806 г/см3. Рассчитайте массу и массовую долю аскорбиновой кислоты в препарате.
2.10. Для определения меди (II) методом заместительного (косвенного) титрования из анализируемого раствора соли меди (II) объемом V=100,0 см3 отобрали аликвотную часть 15,0 см3, прибавили к ней разбавленную серную кислоту и избыток (по сравнению с ожидаемым стехиометрическим количеством) раствора йодида калия. Йод, выделившийся при реакции с медью (II), оттитровали стандартным раствором тиосульфата натрия V = 6,0 см3 с концентрацией 0,0500 моль/дм3. Рассчитайте молярную концентрацию эквивалента, титр и массу меди (II) в анализируемом растворе.
2.11. Определить молярную массу эквивалента окислителя и восстановителя в реакциях:
а) I2 + 2 S2O3 2- = 2 I- + S4O6 2- ;
б) H2SO3 + I2 + H2O = SO4 2- + 2 I- + 4 H + ;
в) HAsO2 + I2 + 2 H2O = H3 AsO4 + 2 I- + 2 H + ;
г) N2H4 + 2 I2 = N2 + 4 I- + 4 H +.
2.12. В таблице приведены примеры титрований. Определить, какой метод использован в каждом случае: а) прямое титрование, б) обратное титрование, в) титрование по заместителю. Привести формулу для расчетов результатов анализа.
Анализируемое вещество |
Уравнение реакции |
Титрование |
Сu2+ |
2 Cu2+ + 4 I- = Cu2I2(T) + I2 I2 + 2 S2O3 2- = 2 I- + S4O6 2- |
Выделившийся иод I2 титруют раствором Na2S2О3 |
Сr2О7 2- |
Сr2О7 2- + 6 I- + 14 H + = 3I2 + 2 Cr 3+ + 7 H2O I2 + 2 S2O3 2- = 2 I- + S4O6 2- |
Выделившийся иод I2 титруют раствором Na2S2О3 |
HCOH |
HCOH+3NaOH+I2 (изб)=HCOONa+NaI+2H2O +(I2 (ост))
I2 + 2 S2O3 2- = 2 I- + S4O6 2- |
Избыток иода I2 титруют раствором Na2S2О3 в кислой среде |
Н2S |
Н2S + I2 (изб) = 2 I- + S + 2 H + + (I2 (ост))
I2 + 2 S2O3 2- = 2 I- + S4O6 2- |
Избыток иода I2 титруют раствором Na2S2О3 |
SO3 2- |
SO3 2- + I2 (изб) + H2O = 2 I- + SO4 2- + 2 H + + (I2 (ост))
I2 + 2 S2O3 2- = 2 I- + S4O6 2- |
Избыток иода I2 титруют раствором Na2S2О3 |
2.13. К подкисленному раствору Н2О2 прибавили избыточное количество КI и несколько капель раствора соли молибдена в качестве катализатора. Выделившийся йод I2 оттитровали 22,4 см3 0,1010 моль/дм3 тиосульфата натрия Na2S2О3 (fэкв = 1). Какая масса Н2О2 содержалась в растворе?
2.14. Пояснить, почему реакция 2 Cu2+ + 4 I- = Cu2I2(T) + I2 протекает в сторону продуктов реакции, а не наоборот, как это следует из значений стандартных окислительно-восстановительных потенциалов пар Cu2+/Cu+ и I2 /2I-, равных 0,153 В и 0,536 В соответственно.
2.15. Для определения воды в фармпрепарате взяли навеску массой 1,5000 г и оттитровали 9,82 см3 иодпиридинового раствора (SО2, I2, С6Н5N – реактив Фишера), титр которого по воде установили по стандартному раствору воды в метаноле, равным 0,010000 г/см3. На титрование 2,0 см3 стандартного раствора воды израсходовали 5,85 см3 реактива Фишера. Вычислить массовую долю (%) воды в фармпрепарате.
2.16. При йодиметрическом определении содержания анальгина в препарате приготовили 25,0 см3 раствора, содержащего массу растворенного препарата анальгина, равную m=0,2015 г. На титрование этого раствора израсходовано 15,0 см3 йода с титриметрическим фактором пересчета по анальгину, равным ТI2/анальгин=0,016670 г/см3. Определите массу анальгина в исходной навеске и массовую долю (W,%) анальгина в препарате.
2.17. Какие из перечисленных реактивов наиболее часто используются как установочные вещества при определении молярной концентрации эквивалента раствора Na2S2О3: K3[Fe(CN)6]; K2Сr2О7; K2S2О8; CuSО4∙5 H2O; KIO3? Записать уравнения реакций, на которых основано определение молярной концентрации Na2S2О3 (для каждого случая).
2.18. Как йодометрически определяют содержание: а) окислителей; б) восстановителей; в) меди; г) сульфаниловой кислоты NН2С6Н4SО3Н? Записать уравнения реакций титрования, расчетные формулы для приведенных определений и указать значения эквивалентов определяемых веществ.
2.19. Как приготовить рабочие растворы йода, тиосульфата натрия и установить их молярные концентрации эквивалентов?
2.20. За счет каких процессов может происходить изменение титра растворов йода и тиосульфата натрия при их хранении?
3. Лабораторная работа.
3.1. Приготовление и стандартизация раствора иода.
Рабочий раствор иода готовят из препарата ч.д.а. Очищать иод возгонкой не надо, так как после приготовления устанавливают концентрацию этого раствора по тиосульфату натрия.
Чтобы приготовить 0,1000 моль/дм3 раствор иода в мерной колбе емкостью 1,0 дм3 растворяют 36,0000 г иодида калия и 13,0000 г кристаллического иода, перемешивая. Полученный раствор разбавляют водой до метки. Перемешивают. Следят за тем, чтобы не оставалось нерастворенных кристаллов иода (в разбавленном растворе иодида калия они плохо растворимы). Раствор сохраняют в склянке темного стекла с притертой пробкой в защищенном от света месте.
Концентрацию раствора иода устанавливают по тиосульфату натрия. Чтобы снизить летучесть иода, концентрация иодида калия в разбавленном растворе должна быть не менее 2,00 %. При хранении растворов иода нельзя закрывать посуду корковыми или резиновыми пробками, а только стеклянными.
3.2. УИРС. Определение пероксида водорода.
Определение пероксида водорода основано на окислении иодида калия в кислой среде по уравнению:
Н2О2 + 2KI + H2SO4 = 2H2O + I2 + K2SO4
I2 + Na2S2O3 = 2NaI + Na2S4O6
Реагенты: Серная кислота С(H2SO4)= 2,0000 моль/дм3.
Иодид калия, навески m(KI)=1,0000 г.
Молибдат аммония W((NH4)2MoO4)= 30,00 %.
Тиосульфат натрия Сэ(Na2S2O3)=0,1000 моль/дм3, fэ(Na2S2O3)=1.
Крахмал, свежеприготовленный W=1,00%.
Выполнение определений. 3,00 г продажного 3,00%-ного раствора пероксида водорода помещают в мерную колбу на 250,0 см3, разбавляют водой до метки и перемешивают. Отбирают пипеткой 25,0 см3 раствора, помещают в колбу для титрования на 250,0 см3, добавляют 10,0 см3 2,0000 моль/дм3 раствора H2SO4, 1,0000 г KI, 3 капли 30,00%-ного молибдата аммония и титруют 0,1000 моль/дм3 раствором Na2S2O3 по крахмалу. Массовую долю пероксида водорода в исследуемом образце рассчитывают по формуле:
где: VT – объем титранта, см3;
V1 – объем раствора, переносимого в мерную колбу, см3;
V2 – объем аликвоты, см3;
V3 – объем мерной колбы (разведение), см3;
Кп – поправочный коэффициент (для тиосульфата натрия);
Т – титриметрический фактор пересчета пероксида водорода по тиосульфату натрия, г/см3.
3.3. Определение меди.
Йодометрическое определение меди основано на реакциях
2Cu2+ + 4I- = Cu2I2 (T) + I2 (1)
I2 + 2S2O3 2- = 2I- + S4O62 - (2)
Е° Cu2+,I-/Cu2I2 = 0,860 В
Для протекания реакции (1) необходимо создать слабокислую среду для предотвращения образования гидрокси комплексов меди и увеличения окислительно-восстановительного потенциала системы Cu2+,I-/Cu2I2 и большой избыток иодида калия (для понижения окислительно-восстановительного потенциала системы I2/2I- и растворения иода).
Реагенты: Серная кислота С(H2SO4)= 1,0000 моль/дм3.
Тиосульфат натрия Сэ(Na2S2O3)=0,1000 моль/дм3, fэ(Na2S2O3)=1.
Иодид калия W(KI)=5,00%.
Крахмал, свежеприготовленный W=1,00%.
Выполнение определений. Заполняют бюретку Na2S2O3. В колбу для титрования вместимостью 100,0 см3 вносят пипеткой аликвоту раствора сульфата меди 10,0 см3, 2,0 см3 раствора серной кислоты, 30,0 см3 раствора иодида калия и тируют раствором тиосульфата до желтой oкраски суспензии. Затем добавляют несколько капель раствора крахмала и продолжают титровать при перемешивании до тех пор, пока суспензия не станет белой.
В лабораторном журнале по закону эквивалентов рассчитывают молярную концентрацию сульфата меди, массу навески сульфата меди, необходимую для приготовления раствора, объемом 100,0 см3 с учетом рассчитанной концентрации.
3.4.Определение железа (III) и меди (II) при совместном присутствии
Ионы железа (III) окисляют иодид-ионы количественно по уравнению:
2Fe3+ + 2I- = 2Fe2+ + I2; E0Fe3+/Fe2+ = 0,771 B; E0 I3-/3I- = 0,545 B.
Эта реакция может быть использована для иодометрического определения железа (III). Если в раствор ввести пирофосфат, фторид-ионы или ЭДТА, то ионы железа (III) образуют с ними очень устойчивые комплексы, которые уже не окисляют иодид-ионы. На этом основано устранение мешающего влияния железа (III) при иодометрическом определении меди (II). Ионы железа (III) с пирофосфат-ионами образуют комплекс [Fe(P2O7)2]5- с константой устойчивости β=3,55∙105. В присутствии 0,2000 моль/дм3 раствора Na4P2O7 формальный потенциал системы [Fe(P2O7)2]5-/Fe2+ можно рассчитать по формуле:
E0 = E0Fe3+/Fe2+ - 0,059·lgβ·[P2O7 4-]2
т. е. E0 = 0,771 – 0,059∙lg3,55·105 · 0,04 = 0,527 В. Следовательно, потенциал системы [Fe(P2O7)2]5-/Fe2+,P2O74- менее положителен, чем потенциал системы I3-/3I-, и иодид-ионы не окисляются ионами пирофосфатного комплекса железа (III).
Реагенты:
Тиосульфат натрия Сэ(Na2S2O3)=0,0500 моль/дм3, fэ(Na2S2O3)=1.
Пирофосфат натрия W(Na4P2O7)=5,00%.
Иодид калия W(KI)= 20,00%.
Соляная кислота С(HCl)=1,0000 моль/дм3.
Крахмал, свежеприготовленный W=1%.
Выполнение определений. 1. Определение суммы железа и меди. Аликвотную часть анализируемого раствора 10,0 см3 пипеткой переносят в коническую колбу для титрования вместимостью 100,0 -150,0 см3, добавляют 2,0 см3 раствора HCl, 10,0 см3 раствора KI, выдерживают 3-5 мин и титруют раствором тиосульфата натрия до бледно-желтой окраски раствора. Затем добавляют 3 капли раствора крахмала и продолжают медленно титровать при перемешивании до тех пор, пока суспензия не станет белой.
2. Определение меди. Аликвотную часть раствора 10,0 см3 пипеткой переносят в коническую колбу для титрования вместимостью 100,0-150,0 см3, добавляют 20,0 см3 раствора пирофосфата натрия, 7,0 см3 HCl, 10,0 см3 раствора KI и оставляют на 3-5 мин. Затем титруют раствором тиосульфата натрия до бледно-желтой окраски раствора. Вводят 3 капли раствора крахмала и продолжают медленно титровать до тех пор, пока суспензия не станет белой.
В лабораторном журнале по закону эквивалентов рассчитывают молярные концентрации эквивалента железа (III) и меди (II), массу железа (III) и меди (II) в растворе объемом 100,0 см3 с учетом рассчитанных концентраций.