11
Пример. На титрование 100 мл пробы воды израсходовано 4,75 мл 0,105 Мэкв раствора HСl.
ВЖВ = 0,105 4,75 1000/100 = 5,0 ммоль-экв/л.
РАБОТА 12-13 ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНОЕ ТИТРОВАНИЕ
1. ПЕРМАНГАНАТОМЕТРИЯ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ РАБОЧЕГО РАСТВОРА KMnO4
Сущность метода. В результате окислительно-восстановительного взаимодействия перманганата калия с первичным стандартом (щавелевой кислотой или щавелевокислым натрием) в кислой среде устанавливается точная концентрация рабочего раствора перманганата калия. Конечная точка титрования фиксируется по появлению розовой окраски от избыточной капли окрашенного титранта - раствора KMnO4.
Суммарная реакция при титровании перманганатом калия щавелевой кислоты или ее солей может быть отражена уравнением:
5C2O42- + 2MnO4- + 16H+ → 2Mn2+ + 10CO2 + 8H2O
В основе перманганатометрического метода лежит окислительновосстановительная полуреакция:
MnO4- + 8H+ + 5e → Mn2+ + 4H2O
Стандартный окислительно-восстановительный потенциал которой Е0(MnO4- /Mn2+)=1,51 В, что позволяет применять перманганат калия для определения восстановителей.
Выполнение определения. Отмеривают цилиндром 10 мл 1 М (или 10%-ного) раствора серной кислоты, наливают в колбу для титрования и нагревают до 80 оС. Затем с помощью пипетки Мора отбирают 10,00 мл 0,0500 н раствора Na2C2O4 и вносят в колбу с нагретой серной кислотой и титруют медленно (по каплям) из бюретки перманганатом калия до появления неисчезающей бледно-розовой окраски. В начале титрования следующую каплю KMnO4 прибавляют лишь после
12
того, как совершено исчезнет окраска от предыдущей. Затем скорость титрования увеличивают. Опыт повторяют трижды, из полученных результатов берут наиболее совпадающие (разница между опытами не более 0,10 мл) и рассчитывают средний объем перманганата, пошедший на титрование и вычисляют концентрацию KMnO4.
Расчет.
N(KMnO4) = N(Na2C2O4) V(Na2C2O4)/V(KMnO4), (моль-экв/л) f(KMnO4) = 1/5, f(Na2C2O4) = 1/2
Пример. На титрование 10,00 мл 0,0500 Мэкв раствора Na2C2O4 израсходовано в среднем 10,35 мл раствора KMnO4: N(KMnO4)= N(Na2C2O4) V(Na2C2O4)/V(KMnO4) =0,050 10,00/10,35=
= 0,0483 моль-экв/л.
2. ПЕРМАНГАНАТОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЖЕЛЕЗА (II) В РАСТВОРЕ
Сущность метода. Перманганатометрическое определение массы железа основано на окислительно-восстановительном взаимодействии KMnO4 с ионами Fe(II) в кислой среде.
5Fe2+ + MnO4- + 8H+ → 5Fe3+ + Mn2+ + 4H20
Выполнение определения. К полученной пробе раствора, содержащего железо (II), добавляют 50 мл воды и 10 мл 1 М (10 %) раствора H2SO4. Раствор титруют перманганатом калия до появления неисчезающей розовой окраски. Рекомендуется колбу для титрования помещать на белый лист бумаги. Проводят два параллельных титрования. Если результаты титрований отличаются более, чем на 0,1 мл, то у преподавателя берут новую порцию контрольного раствора железа.
Расчет.
mFe = N(KMnO4) ЭFe V(KMnO4) / 1000, г
где N(KMnO4) - нормальная концентрация рабочего раствора KMnO4, моль-экв/л;
13
ЭFe - масса эквивалента определяемого вещества - железа; V(KMnO4)- объем рабочего раствора перманганата калия, пошедший
на титрование пробы железа, мл
Пример. На титрование проб, содержащих железо (II) в среднем израсходовано 7,35 мл раствора KMnO4, концентрация которого 0,0483 мольэкв/л.
Расчет массы железа проводим по формуле: mFe=N(KMnO4) ЭFe V(KMnO4)/1000=0,0483 55,85 7,35/1000= 0,0198 г
3. ИОДОМЕТРИЯ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ РАБОЧЕГО РАСТВОРА Na2S2O3
Сущность метода. В основе всех йодометрических определений лежит реакция I2 + 2e → 2I-. Стандартный окислительно-восстановительный потенциал которой Е0(I2/2I-)=0,54 В, что позволяет определять иодометрически как окислители, так и восстановители.
Первичным стандартом метода является бихромат калия, который используется для стандартизации титранта - тиосульфата натрия Na2S2O3. Тиосульфат натрия взаимодействует с йодом, выделившимся в результате взаимодействия бихромата калия с иодидом калия. Реакция проходит в кислой среде. Индикатор - крахмал
Cr2O72- + 2I- + 14H+ → 2Cr3+ + I2 + 7H2O I2 + 2Na2S2O3 → Na2S4O6 + 2NaI
Выполнение определения. В бюретку наливают раствор тиосульфата натрия. В колбу для титрования с помощью цилиндра вводят 10 мл 2 Мэкв раствора H2SO4, 10 мл 5 % -ного раствора KI и 10,00 мл отмеренного пипеткой раствора K2Cr2O7. Колбу закрывают часовым стеклом и ставят в темное место на 5 минут. Затем в колбу добавляют 100 мл дистиллированной воды и титруют тиосульфатом до бледно-желтой окраски раствора, добавляют 1-2 мл раствора крахмала и продолжают титрование при энергичном перемешивании до исчезновения синей окраски. Титрование
14
повторяют 2-3 раза из полученных результатов берут наиболее совпадающие (разница между опытами не более 0,10 мл) и вычисляют средний объема Na2S2O3, пошедший на титрование выделившегося йода.
Расчет.
N(Na2S2O3) = N(K2Cr2O7) V(K2Cr2O7)/V(Na2S2O3), (моль-экв/л) f(K2Cr2O7) = 1/6, f(Na2S2O3) = 1
Пример. На титрование выделившегося йода в результате взаимодействия 10,00 мл 0,0500 Мэкв раствора K2Cr2O7 с иодидом калия израсходовано в среднем 9,85 мл раствора Na2S2O3. Рассчитаем нормальную концентрацию рабочего раствора тиосульфата натрия по формуле:
N(Na2S2O3)=N(K2Cr2O7) V(K2Cr2O7)/V(Na2S2O3)= =0,0500 10,00/9,85=0,0508 моль-экв/л
4. ИОДОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕДИ.
Сущность метода. Определение основано на взаимодействии ионов Cu2+ с иодид-ионами, в результате чего образуется осадок CuI и выделяется I2, который титруют раствором тиосульфата натрия в присутствии крахмала в качестве индикатора.
2Cu2+ + 4I- → 2CuI + I2
I2 + 2Na2S2O3 → Na2S4O6 + 2NaI
Выполнение определения. Бюретку заполняют раствором тиосульфата натрия. В колбу для титрования, содержащую раствор меди, добавляют 2 мл 1 М раствора H2SO4, 30 мл 5 %-ного KI и через 10-15 минут выделившийся иод оттитровывают стандартным раствором тиосульфата натрия до желтой окраски суспензии. Затем добавляют 2 мл крахмала и продолжают медленно титровать до обесцвечивания индикатора. Проводят два параллельных титрования. Если результаты титрований отличаются более, чем на 0,1 мл, то у преподавателя берут новую порцию контрольного раствора меди.
Расчет массы меди проводим по формуле:
mCu = N(Na2S2O3) ЭCu V(Na2S2O3) / 1000