Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Аналитическая химия и физико-химические методы анализа. Лабораторный практикум
.pdf
ната окрасит весь раствор в бледно-розовый цвет, не исчезающий
4
MnО
в течение 30 с.
Одним из важнейших в перманганатометрии является определение железа (II). Его проводят в кислой среде, Fe (II) окисляется
до Fe (III):
+ 5Fe2+ + 8H+ Mn2+ + 5Fe3+ +4H2O.
В конечной точке титрования окраска изменяется от желтой до
розовой, и это несколько затрудняет наблюдение розовой окраски.
Перманганатометрическим методом определяют:
1) содержание общего сахара в мучных кондитерских изделиях,
полуфабрикатах для тортов, пирожных и в восточных сладостях;
2) окисляемость воды;
3) содержание нитритов в колбасных изделиях.
Йодиметрией называется метод редоксиметрического анализа,
при котором о количестве определяемого вещества судят по количеству поглощенного или выделенного йода. Рабочим веществом в
йодиметрии является свободный йод (I2).
Кристаллический йод малорастворим в воде, поэтому рабочий
раствор йода готовят, растворяя I2 в насыщенном растворе KI. При
этом образуются комплексные ионы [I3]–:
I2 + I– [I3]–.
Комплексные ионы [I3]– неустойчивы; распадаясь, они выделяют I2, на проявлении окислительных свойств которого и основан
метод йодиметрии.
Йодо- и йодиметрические определения основаны на полуреакциях:
I2 + е2 2I–;
[I3]– + е2 3I–.
Определяемыми веществами в йодиметрии являются восстановители, окислительно-восстановительный потенциал которых
меньше 0,54 В.
1. Прямым титрованием определяют такие восстановители, по-
тенциал которых значительно меньше 0,54 В. К таковым относятся
сульфиды, сульфиты, тиосульфаты и др.
61
2. Обратным титрованием определяют такие восстановители,
потенциал которых приближается по своему значению к 0,54 В.
Анализируемые растворы обрабатывают избытком раствора K[I3].
Непрореагировавший остаток K[I3] оттитровывают рабочим раствором тиосульфата натрия.
Йодиметрическое титрование проводят прямым путем. Его
можно осуществлять без индикатора. О конечной точке титрования можно судить по появлению желтой окраски, характерной для
комплексных ионов [I3]–, при условии отсутствия в растворе других окрашенных продуктов.
В качестве индикатора можно применять крахмал, образующий
с I2 соединение синего цвета.
Окислительно-восстановительный процесс в йодометрии связан
с окислением I–-ионов до I2:
2I– – е2 I2.
В методе йодометрии определяемыми веществами являются
окислители, потенциал которых намного больше величины 0,54 В.
Рабочий раствор не может содержать I–, так как при таком титровании невозможно зафиксировать точку эквивалентности, поскольку завершение реакции характеризуется прекращением образования свободного йода. Именно поэтому в йодометрии применяют не прямой способ титрования, а заместительное титрование,
при котором роль вспомогательного вещества играет KI.
В йодометрии при заместительном титровании в качестве рабочего вещества используют тиосульфат натрия (Na2S2O3).
Na2S2O3 проявляет восстановительные свойства. После окисления йодом он превращается в тетратионат:
2Na2S2O3 + I2 Na2S4O6 +2NaI.
Раствор Na2S2O3 готовят по приблизительной навеске. После
приготовления раствор тиосульфата оставляют на 7–10 дней в
темном месте. Точную концентрацию раствора устанавливают по
дихромату калия. Титрование проводят методом замещения.
Йод реагирует с тиосульфатом по уравнению
I2 + 2Na2S2O3 2NaI + Na2S4O6.
62
Точку эквивалентности определяют с помощью крахмала. Раствор крахмала образует с йодом смешанное комплексноадсорбционное соединение интенсивно-синего цвета. При титровании йода тиосульфатом конец реакции устанавливают по обесцвечиванию синего раствора от одной капли Na2S2O3. Раствор
крахмала прибавляют в конце титрования, когда йода останется
очень мало и титруемый раствор будет иметь бледную (соломенно-желтую) окраску.
Йодометрическое определение кислот основано на реакции,
протекающей в кислой среде между йодидом и йодатом с выделением йода. В нейтральной среде выделение йода прекращается. По
количеству выделенного йода можно вычислить количество содержащейся в растворе кислоты.
Йодометрическим методом определяют:
1) содержание общего сахара во всех видах кондитерских изделий и полуфабрикатов, кроме мучных кондитерских изделий, полуфабрикатов для тортов, пирожных и восточных сладостей;
2) содержание металлов в консервах;
3) содержание аскорбиновой кислоты в овощах и фруктах;
4) содержание сернистой кислоты после сульфитации;
5) содержание активного хлора;
6) амилолитическую активность солода;
7) йодное число в жирах.
Опыт 1. Приготовление раствора
перманганата калия (KMnO4)
Х о д р а бо ты
Титрованный раствор перманганата калия нельзя приготовить
растворением точной навески, так как реактив содержит ряд примесей.
Исходным веществом для его стандартизации служит щавеле-
вая кислота (H2C2O4 · 2H2O). Реакция протекает по уравнению
5H2C2O4 + 2KMnO4 + 3H2SO4 → 2MnSO4 +
+ 10CO2 + K2SO4 + 8H2O.
63
Для приготовления 250 см3 0,05 н. раствора KMnO4 рассчиты-
.
0001
Э
A
5
М
.
0001
Э
A
вают навеску KMnO4 по формуле
M = HB · VB ·
Молярная масса эквивалента KMnO4 в реакции равна
, т. е.
31,61 г/моль. Учитывая легкую восстанавливаемость KMnO4, массу навески увеличивают на 10 %.
Навеску KMnO4 переносят в стакан и приливают небольшие
порции горячей воды, время от времени сливая жидкость с кристаллов в мерную колбу вместимостью 250 мл. Растворение ускоряют путем непрерывного перемешивания. Когда вся навеска перейдет в раствор, доливают объем до метки дистиллированной водой и тщательно перемешивают. Раствор переливают в склянку из
темного стекла, закрывают пробкой и оставляют стоять 5–7 дней,
после чего фильтруют.
Опыт 2. Приготовление стандартного
раствора щавелевой кислоты (H2C2O4)
Х о д р а бо т ы
Для приготовления 100 мл 0,1 н. раствора H2C2O4 рассчитывают
навеску по формуле
m = HB · VB ·
Молярная масса эквивалента H2C2O4 · 2H2O в рассматриваемой
реакции равна 63 г/моль. Рассчитанную навеску H2C2O4 · 2H2O
взвешивают на аналитических весах, переносят в мерную колбу
вместимостью 100 мл и растворяют при перемешивании в дистиллированной воде, доводя объем до метки.
Раствор щавелевой кислоты можно приготовить из фиксанала.
Опыт 3. Определение нормальной концентрации
раствора перманганата калия (KMnO4)
Х о д р а бо ты
Заполняют бюретку раствором KMnO4 до нулевого деления.
Пипетку вместимостью 10 мл ополаскивают раствором щавелевой
64
кислоты, отбирают 10 см3 раствора и переносят в колбу для титро-
.
A
В
V
V
32
Fe2e22Fe
0H4Mne5H8nОM
2
2
4
вания. Прибавляют 8–10 мл 2 н. раствора H2SO4 и 80 мл дистиллированной воды. Содержимое колбы нагревают на водяной бане до
70–80 С и горячий раствор титруют стандартным раствором
KMnO4. Раствор титранта приливают медленно, по каплям, при
непрерывном перемешивании. Каждую следующую каплю добавляют лишь после того, как обесцветилась предыдущая. Титрование
прекращают, когда при добавлении избыточной капли титранта
раствор приобретает бледно-малиновую, не исчезающую в течение
1–2 мин окраску. Титрование повторяют 2–3 раза, находят средний
объем, пошедший на титрование 10 мл 0,1 н. раствора щавелевой
кислоты.
Записывают результаты опыта и вычисления.
Нормальную концентрацию KMnO4 определяют по формуле
HA = HB ·
Опыт 4. Определение содержания Fe (II)
в растворе соли Мора
Х о д р а бо ты
Определение содержания железа (II) в растворах считают одним из важнейших применений перманганатометрии. При титровании перманганатом калия раствора соли Мора в кислой среде
происходит реакция:
2KMnO4 + 10FeSO4 + 8H2SO4 → 2MnSO4 +
+ 5Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 8H2O;
5;
2.
В данной реакции молярная масса эквивалента Fe2+ равна
56 г/моль.
Исследуемый раствор соли Мора помещают в мерную колбу
вместимостью 100 мл. Объем раствора доводят до метки дистиллированной водой и перемешивают. Полученным раствором пипетку ополаскивают, переносят 10 мл его в колбу для титрования.
Добавляют 8–10 мл 0,2 н. раствора H2SO4, 80 мл дистиллирован-
65
ной воды и титруют раствором перманганата калия до появления
,
0001
A
V
бледно-малиновой окраски, не исчезающей при перемешивании
1–2 мин. Повторяют титрование 2–3 раза и берут среднее значе-
ние.
Записывают результаты опыта и вычисления.
Вычисляют массу железа в анализируемом растворе по формуле
m = VK ·
где VК – общий объем колбы с раствором, в котором растворена
навеска; VА – объем аликвотной части.
Опыт 5. Определение содержания
дихромата калия (K2Cr2O7) в растворе
Х о д р а бо ты
Определение дихромата перманганатометрическим методом
основано на восстановлении его солью Мора и последующем титровании избытка соли стандартным раствором KMnO4:
K2Cr2O7 + 6FeSO4 + 7H2SO4 →Cr2(SO4)3 +
+ 3Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 7H2O;
2Cr6+ + 6e– → 2Cr3+ 1;
2Fe2+ – 2e– → 2Fe3+ 1.
Помещают исследуемый раствор дихромата в мерную колбу
вместимостью 100 мл и доводят объем раствора до метки дистиллированной водой. Ополаскивают пипетку этим раствором, отбирают 10 мл исследуемого раствора в колбу для титрования. Прибавляют 10–15 мл фосфорной кислоты, 50 мл дистиллированной
воды, затем 20 см3 раствора соли Мора (при этом оранжевая
окраска раствора дихромата превращается в изумрудно-зеленую).
Избыток соли оттитровывают раствором перманганата калия до
изменения окраски в красно-фиолетовую или сине-фиолетовую в
зависимости от содержания хрома, зеленая окраска которого
несколько маскирует розовую окраску перманганата калия. На обратное титрование должно быть израсходовано около 15–20 см3
раствора KMnO4. Титрование проводят 2–3 раза.
Записывают результаты опыта и вычисления.
66
Массу K2Cr2O7 в исследуемом растворе определяют по формуле
.
/0001
Э)HH(
AK
АBBBB
2211
VVVV
,
00018Н)(
21
V
VV
m =
Опыт 6. Определение окисляемости воды
Х о д р а бо ты
Окисляемость – общее количество содержащихся в воде восстановителей (неорганических и органических), реагирующих с
сильными окислителями, например перманганатом или дихроматом калия. Определение окисляемости с помощью перманганата
калия основано на окислении веществ, присутствующих в воде,
раствором перманганата калия в сернокислой среде.
Результаты определения окисляемости выражают в мг О2/дм3.
Окисляемость воды, используемой для хозяйственно-питьевых
целей, не должна превышать 15 мг О2/дм3, а для культурнобытовых – 30 мг О2/дм3.
В колбу для титрования помещают 100 мл исследуемой воды и
несколько капилляров. Приливают 5 мл раствора H2SO4 (1:4) и добавляют 10 мл 0,01 н. раствора KMnO4. Смесь нагревают так, чтобы она закипела за 5 мин, и кипятят точно 10 мин, закрыв колбу
маленькой конической воронкой для уменьшения испарения раствора. К горячему раствору добавляют 10 мл 0,01 н. раствора
H2C2O4. Обесцвеченную горячую смесь (80–90 С) титруют 0,01 н.
раствором KMnO4 до слабо-розового окрашивания (V1).
Если в процессе кипячения содержимое колбы потеряет розовую окраску, то определение повторяют, разбавив исследуемую
воду. Определение также повторяют, если при титровании щавелевой кислоты израсходовано более 7 мл или менее 2 мл раствора
перманганата калия. Одновременно проводят холостой опыт со
100 мл дистиллированной воды. Расход раствора перманганата
калия (V2) не должен превышать 0,3 мл.
Записывают результаты опыта и вычисления.
Величину окисляемости (X) рассчитывают по формуле
Х=
67
где X – окисляемость, мг О2/дм3; Н – нормальная концентрация
2
2
3
ОS2
2
4
6
ОS
.
0001
ЭН
ABВ
V
KMnO4, моль/дм3; 8 – молярная масса эквивалента кислорода,
г/моль; V – объем исследуемой воды, мл.
Опыт 7. Приготовление раствора
тиосульфата натрия
Х о д р а бо ты
В йодометрии используют реакцию, протекающую по уравнению
+ I2 →
+ 2I–.
Из этого уравнения следует, что молярная масса эквивалента
Na2S2O3 равна его молекулярной массе (М (Na2S2O3 · 5H2O) =
= 248 г/моль).
Расчет навески тиосульфата натрия проводят по формуле
m =
Кристаллогидрат Na2S2O3 · 5H2O легко теряет кристаллизационную воду, поэтому готовят раствор концентрации примерно
0,1 моль/дм3.
Взвешенную соль растворяют в 250 мл свежепрокипяченной и
охлажденной дистиллированной воды. К полученному раствору
добавляют около 0,1 г Na2CO3. Можно раствор Na2S2O3 приготовить из фиксанала.
Раствор хранят в склянке из темного стекла. Перед стандартизацией раствор должен постоять не менее 2–3 дней.
Опыт 8. Приготовление стандартного раствора
дихромата калия K2Cr2O7
Х о д р а бо ты
Так как K2Cr2O7 непосредственно с I2 не реагирует, применяют
метод йодометрического определения, в котором используется реакция
K2Cr2O7 + 6KI + 7H2SO4 → 4K2SO4 + 3I2 + Cr2(SO4)3 + 7H2O.
68
Выделившийся I2 титруют Na2S2O3:
,
0001
ЭН
ABВ
V
.
H
А
ВВ
V
V
I2 + 2Na2S2O3 → 2NaI + Na2S4O6.
Навеску K2Cr2O7 для приготовления 100 мл 0,1 М раствора рассчитывают по формуле
m =
растворяют в мерной колбе вместимостью 100 мл и доводят объем
дистиллированной водой до метки. Раствор K2Cr2O7 можно приготовить из фиксанала.
Опыт 9. Определение нормальной концентрации
раствора тиосульфата натрия (Na2S2O3)
Х о д р а бо ты
В колбу для титрования отбирают пипеткой 15 мл раствора
K2Cr2O7, добавляют 25 мл дистиллированой воды, 10 мл раствора
KI и 10 мл 2 н. раствора H2SO4. Колбу накрывают часовым стеклом или листом плотной бумаги и ставят на 5–10 мин в темное место. После прохождения реакции раствор в колбе окрашивается в
бурый цвет. Содержимое колбы титруют раствором тиосульфата
натрия до появления желто-зеленого окрашивания, потом добавляют 1 мл раствора крахмала и продолжают титрование до синего
окрашивания раствора. Титрование повторяют 3 раза. Для расчетов берут среднее значение.
Записывают результаты опыта и вычисления.
Нормальную концентрацию Na2S2O3 рассчитывают по формуле
НА =
Опыт 10. Определение содержания Cu2+(II)
в растворе
Х о д р а бо ты
Контрольный раствор, содержащий Cu2+-ионы, помещают в
мерную колбу вместимостью 100 мл. Его разбавляют дистиллиро-
69
ванной водой до метки и тщательно перемешивают. В колбу для
.
0001
А
К
V
V
титрования отбирают пипеткой 15 мл контрольного раствора, добавляют 25 мл дистиллированой воды, 10 мл раствора KI, а потом
10 мл 2 н. раствора H2SO4. Колбу накрывают часовым стеклом и
ставят в темное место на 5–10 мин. Ее содержимое титруют раствором Na2S2O3 до соломенно-желтого цвета, после чего прибавляют 1 мл крахмала и продолжают титрование до обесцвечивания
раствора. Титрование повторяют 2–3 раза.
Записывают результаты опыта и вычисления.
Массу Cu2+ (II) в растворе определяют по формуле
m =
Молярная масса эквивалента Cu2+ (II) равна молярной массе
(64 г/моль).
70
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]