Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Количественный анализ. Учебное пособие
.pdf
концентрацию КОН можно найти по формуле :
подставив в закон эквивалентов, получим
С (1/2 H2C2O4) = V(KOH) ∙ Т (КОН) ∙ 1000/ V(1/2H2C2O4) ∙ М(КОН) =
= 21,16 ∙ 0,01234 ∙ 1000 / 50 ∙ 56 = 0,0933 моль/ дм3
2) исходя, из результатов второго титрования находим концентрацию
КMnO4.
С (КОН) = Т (КОН) , 1000/ М (КОН),
5 H2C2O4+ 2КMnO4 + 3 Н2SO4 = K2SO4 + 2 MnSO4 + 10CO2+ 8H2O
ν (1/2 H2C2O4) = ν (1/5KMnO4)
следовательно,
С (1/2 H2C2O4) . V (H2C2O4) = C (1/5KMnO4) . V(KMnO4)
C (1/5KMnO4) = С (1/2 H2C2O4) . V (H2C2O4) / V(KMnO4)
C (1/5KMnO4) = 0,0933 моль/ дм3 ∙ 20 см3/ 19,67 см3 = 0,0949 моль/ дм3
3) находим титр перманганата калия по кислороду:
Т(KMnO4) = C (1/5KMnO4) ∙ M(1/2O2)
Т(KMnO4) = 0,0949 ∙ 1/2 ∙ 16 г/моль / 1000 см3 = 0,0007589 г/ см3
Ответ: Т(KMnO4) = 0,0007589 г/ см3
Пример 4 – В раствор, содержащий избыток иодида калия и серной кислоты,
ввели 25,00 мл раствора перманганата калия с титром по кислороду 0,000923 г/ см3.
Выделившийся иод оттитровали 23,15 см3 раствора тиосульфата. Рассчитать титр
тиосульфата по иоду.
Решение :
1) составляем уравнения реакций:
10KI + 2КMnO4 + 8Н2SO4 = 5I2 + 2MnSO4 + 6K2SO4 + 8H2O
МnО
-
+ 8Н+ + 5е → Мn2+ + 4Н2О
4
61
2I- - 2ē→I2
____________________________________________________________________________
2МnО
-
+ 10I- +16Н+ → 2Мn2+ + 5I
4
+ 8Н2О
2
I2 + 2 Na2S2O3 = 2NaI + Na2S4O
6
2) по закону эквивалентов :
ν (1/2 I2) = ν (1/5КMnO4) = ν (Na2S2O3)
3) следовательно, концентрация перманганата натрия будет равна:
С (1/5КMnO4) =Т(KMnO4/Fe)∙ 1000/М(1/2O2)
С (1/5КMnO4) = 0,000923 г/ см3 ∙ 1000 /8 г/моль = 0,1158 моль/ дм
3
4) из закона эквивалентов находим концентрацию тиосульфата натрия:
С (1/5КMnO4) ∙V(КMnO4) = C (Na2S2O3)∙V(Na2S2O3)
C (Na2S2O3) = С (1/5КMnO4) ∙V(КMnO4) /V(Na2S2O3)
C (Na2S2O3) = 0,1158 моль/ дм3∙25 см3 / 23,15 см3 = 0,1250 моль/ дм
3
титр тиосульфата по иоду вычисляем по формуле:
Т(Na2S2O3/I) = C (Na2S2O3)∙ M(I) /1000
Т(Na2S2O3/I) = 0,1250 моль/дм
3
· 127 г/см
3
/ 1000 = 0,01581 г/ см
3
Ответ: Т(Na2S2O3/I) = 0,01581 г/ см3.
Контрольные вопросы
1 Охарактеризуйте сущность перманганатометрии. Назовите первичные
стандарты для установления точной концентрации раствора КMnO4. Какие условия
необходимо соблюдать при титровании щавелевой кислоты перманганатом?
Напишите уравнение реакции. Определите молярную массу эквивалента
окислителя и восстановителя.
2 Кaкие существуют способы установления конечной точки титрования в
редоксиметрии? Приведите примеры индикаторов, специфически реагирующих с
одной из форм окислительно-восстановительной пары. В каких методах возможно
безындикаторное фиксирование точки эквивалентности?
62
3 Кaкие индикаторы называются окислительно-восстановительными?
Приведите примеры. Нaпишите уравнение реакции окисления дифенилaмина.
4 Приведите примеры перманганатометрических определений прямым,
обратным и косвенным титрованием. Нaпишите уравнения реакций. Определите
молярные массы эквивалентов окислителей и восстановителей.
5 Какие титранты применяют в иодометрии? Как фиксируют точку
эквивалентности? Назовите первичные стандарты, применяемые для установления
точной концентрации раствора тиосульфата натрия. Напишите уравнения реакций,
лежащих в основе стандартизации тиосульфата натрия по бихромату калия.
6 Определите молярные массы эквивалентов окислителей и восстановителей,
участвующих в реакциях перманганатометрического определения в кислой,
нейтральной и щелочной средах.
7 Опишите способы приготовления и условия хранения титрованного
раствора иода.
8 Каким способом титрования определяют иодометрически восстановители,
окислители? Приведите примеры. Напишите уравнения реакций и определите
молярные массы эквивалентов окислителей и восстановителей, участвующих в
реакциях.
9 Кривые титрования в редоксиметрии. Факторы, влияющие на характер
кривых титрования: комплексообразование, концентрация ионов водорода, ионная
сила. Способы обнаружения конца титрования.
10 Приведите примеры практического применения окислительновосстановительного титрования.
Контрольные задачи
1 Навеска K2Cr2O
0,6813 г растворена в 300 см3 воды. Какой объём этого
7
раствора следует взять, чтобы после прибавления к нему избытка KJ на титрование
63
затрачивалось 23,16 см3 0,1 моль/л тиосульфата натрия. Составить уравнения
реакций.
2 Сколько % меди в сплаве, если навеска равна 2 г. После растворения
раствор перенесли в мерную колбу 500 мл и внесли избыток KI к 50 см3 раствора.
На титрование затрачено 38,96 см3 0,05 моль/дм3 раствора тиосульфата натрия.
Составить уравнения реакций.
3 К навеске 0,1122 г K2Cr2O7 добавили избыток KI и НСl. На титрование
выделившегося иода пошло 22,35 см3 раствора тиосульфата натрия. Вычислить
молярную концентрацию раствора тиосульфата натрия и титр его по иоду. Написать
уравнение ОВР.
4 Навеска сплава 5 г после растворения и восстановления железа доведена в
мерной колбе до 250 см3. На титрование 25 см3 этого раствора затрачивается
20,5 см3 раствора KMnO4 с титром равным 0,004118 г/см3. Сколько % железа в
сплаве?
5 Сколько % перекиси водорода содержится в пергидроле, если навеска его
3 г растворена в воде и разбавлена в мерной колбе на 500 см3. На
титрование 50 см3 этого раствора расходуется 40,5 см3 0,1 моль/л KMnO4.
6 Вычислить массовую долю (%) меди в руде, если из навески руды массой
0,6215 г медь перевели в раствор в виде Cu2+ и при добавлении к этому раствору
KI выделившийся иод оттитровали 18,23 см3 раствора тиосульфата натрия
с Т(Na2S2O3) = 0,01545 г/ см3.
7 Сколько мг иода содержится в анализируемом растворе, если на титрование
пошло 20 см3 0,1040 моль/л раствора тиосульфата натрия? Составьте уравнение
реакции.
8 К кислому раствору KJ прибавили 20,00 см3 0,1133 моль/ дм3 раствора
KMnO4 и выделившийся иод оттитровали 25,90 см3 раствора Na2S2O3. Рассчитать
нормальность раствора тиосульфата натрия.
9 В мерной колбе на 200 см3 растворили 7,1506 г технического железного
купороса FeSO
.
7H2O. На титрование 20,00 см3 полученного раствора затратили
4
64
19,62 см3 0,0983 н. раствора KMnO4. Вычислить массовую долю (%) FeSO
навеске.
10 Определить молярные массы эквивалентов для следующих веществ:
а) KMnO4 как окислителя в кислой среде;
б) K2Cr2O7 как окислителя в кислой среде;
.
7H2O в
4
в) H2C2O
г) Na2S2O
.
2H2O в реакции окисления перманганатом;
4
.
5H2O в реакции с иодом.
3
3.5 Лабораторная работа № 4. Перманганатометрия. Приготовление
рабочего титрованного раствора перманганата калия
Перманганат калия непрочное соединение, которое легко разлагается. Даже
чистый перманганат калия содержит следы двуокиси марганца; следовательно,
приготовить раствор требуемой нормальности по точной навеске KMnO4 нельзя.
Также, дистиллированная вода может содержать различные органические вещества
в виде микроорганизмов, восстанавливающих KMnO4 до двуокиси марганца.
Нужный раствор перманганата калия готовят следующим образом:
1) рассчитывают, массу перманганата калия, которая необходима для
приготовления 1 дм3 раствора с молярной концентрацией эквивалента равной
0,1 моль/ дм3;
2) взвешивают кристаллический перманганат калия на технохимических
весах с точностью до 0,01 г, навеску переносят в мерную колбу на 1,0 дм3,
растворяют в горячей дистиллированной воде, охлаждают, доводят объем раствора
до метки дистиллированной водой комнатной температуры;
3) приготовленный раствор помещают в склянку из оранжевого стекла или
ставят в темном месте, закрыв пробкой, и оставляют стоять на 7-10 дней;
4) по истечении этого времени раствор декантируют с образовавшейся
двуокиси марганца или отфильтровывают через стеклянный фильтр;
65
5) для установления точной концентрации раствора готовят 100 см3 раствора
щавелевой кислоты с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/ дм3. Способ
приготовления известен из работы по методу нейтрализации. В отчете по данной
работе записать расчет навески, все данные при взвешивании на аналитических
весах, расчет точной концентрации;
6) устанавливают точную концентрацию раствора перманганата калия по
рабочему титрованному раствору щавелевой кислоты путем титрования в кислой
среде. Для титрования раствором перманганата калия применяют бюретки со
стеклянными кранами, т.к. перманганат окисляет резину.
Бюретку ополаскивают и заполняют раствором перманганата калия. В
коническую колбу для создания кислой среды наливают 5 см3 раствора серной
кислоты (1:4) и 10 см3 приготовленного раствора щавелевой кислоты. Жидкость в
колбе нагревают на водяной бане до 70-80 0С, но не до кипения, т.к. при кипении
щавелевая кислота разлагается. Нагревание раствора ускоряет реакцию. Первые
капли перманганата реагируют очень медленно, но по мере образования ионов
двухвалентного марганца реакция ускоряется и при 70 0С протекает почти
мгновенно. Если при титровании раствор охладится, то его необходимо подогреть.
Ионы двухвалентного марганца являются катализатором данной реакции.
Титрование заканчивают в тот момент, когда содержимое колбы примет
бледно-розовый цвет от одной капли раствора KMnO4.
Титрование повторяют трижды, записывают V1(KMnO4), V2(KMnO4),
V3(KMnO4) и вычисляют средний объем;
7) составляют уравнение реакции, протекающей при титровании;
8) вычисляют нормальную концентрацию и титр раствора перманганата
калия;
9) установленный титрованный раствор KMnO4 сохраняют для выполнения
следующих лабораторных работ;
10) для самоконтроля составить уравнение реакций при титровании
перманганатом в щелочной и нейтральной средах. Вычислить молярные массы
эквивалентов перманганата калия в этих реакциях.
66
Расчётные формулы:
V
m
OHOCHT )2(
2422
M
T
OHOCHC
1000
)2
2
1
(
2422
)(
)(
)2
2
1
(
)
5
1
(
4
422
2422
4
KMnOV
OCHV
OHOCHC
KMnOС
1000
)
5
1
()
5
1
(
)(
44
4
KMnOMKMnOC
KMnOT
1)
2)
3)
4)
3.6 Лабораторная работа № 5. Перманганатометрия. Определение
содержания железа в соли Мора
Перманганатометрию широко применяют в аналитической практике,
например, для определения массовой доли железа в соли Мора. Химическая
формула, которой (NH4)2SO4 . FeSO4 . 6H2O. Из всех солей двухвалентного железа
она наиболее стойкая.
Ход определения :
1) составляют уравнение реакции между сульфатом железа (II) и
перманганатом калия в сернокислой среде;
2) пользуясь составленным уравнением, определяют числа эквивалентности,
факторы эквивалентности, молярные массы эквивалентов сульфата железа (II),
перманганата калия и Fe2+;
3) составляют уравнение реакции между солью Мора и перманганатом калия в
сернокислой среде;
4) вычисляют молярную массу эквивалента соли Мора;
5) рассчитывают навеску соли Мора для получения 100 см3 0,01 моль/дм
3
раствора;
67
6) взвешивают навеску соли Мора на аналитических весах, с точностью до
).(
)(
)
5
1
(
).(
4
4
МорасV
KMnOV
KMnOС
МорасС
1000
)().(
)(
FeMМорасC
FeT
1
)()( VFeTFem
).(
100)(
.)(
МорасM
FeM
теор
).(
100)(
.)(
Морасm
Fem
практFe
.. теоретпракт
ошибка
0,0001 г. Полученные данные при взвешивании записывают в таблицу;
7) переносят навеску соли Мора в мерную колбу на 100 см3 по всем правилам
перенесения навески;
8) растворяют навеску в небольшом количестве воды, добавляют 5 см3
раствора серной кислоты (1:4) для предупреждения гидролиза соли Мора и доводят
объем раствора до метки водой. Закрывают пробкой и тщательно перемешивают;
9) путем разбавления в 10 раз готовят ~ 0,01 моль/дм3 раствор перманганата
калия из полученного ранее ~ 0,1 моль/дм3 раствора. Вычисляют концентрацию
разбавленного раствора;
10) оттитровывают не менее трех раз по 10 см3 раствора соли Мора раствором
перманганата калия, добавляя каждый раз по 5 см3 раствора серной кислоты (1:4).
Записывают объемы раствора перманганата калия пошедшие на титрование и
вычисляют средний;
11) вычисляют нормальную концентрацию раствора соли Мора, и массу Fe2+ в
100 см3 (V1) раствора;
12) вычисляют теоретическую и практическую массовую долю Fe2+ в соли
Мора по результатам титрования, сравнивают их и результаты сравнения выражают
в виде абсолютной и относительной ошибок.
Расчётные формулы:
1)
2)
3)
4)
5)
6)
68
7)
100
)(
..
теор
теоретпракт
ошибка
%
3.7 Лабораторная работа № 6. Оксидиметрия. Йодометрия
3.7.1 Приготовление рабочего раствора тиосульфата натрия
Серноватистокислый натрий (тиосульфат натрия) кристаллизуется с пятью
молекулами воды – Na2S2O3 . 5Н2О. В твёрдом состоянии эта соль довольно
стойкая, тогда как раствор неустойчив и подвергается действию углекислоты и
других веществ, содержащихся в воде. Поэтому тиосульфат натрия растворяют в
хорошо прокипячённой дистиллированной воде, лишенной углекислоты. Раствор
тиосульфата натрия изменяется под влиянием действия микроорганизмов,
переводящих его в сернокислый натрий. Постоянная концентрация раствора
тиосульфата натрия устанавливается через 10 дней после его приготовления.
Несмотря на принятые меры предосторожности концентрация раствора тиосульфата
натрия со временем меняется, поэтому время от времени необходимо проверять его
титр.
На основании вышеизложенного и принимая во внимание, что тиосульфат
натрия частично выветривается, раствор известной концентрации нельзя
приготовить по точной навеске, взятой на аналитических весах. Поэтому сначала
готовят раствор с приблизительной концентрацией, а затем устанавливают точную
по рабочему титрованному раствору перманганата калия.
Этапы приготовления :
1) рассчитывают навеску тиосульфата натрия, необходимую для
приготовления 100 см3 0,05 н. раствора;
2) на технохимических весaх взвешивают навеску, близкую к рассчитанной, с
точностью до 0,01 г;
69
3) переносят навеску тиосульфата натрия в мерную колбу объемом 100 см3,
растворяют сначала в небольшой порции воды, затем доводят объем раствора до
метки водой, закрывают пробкой и хорошо перемешивают;
4) имеющийся в общей склянке на рабочем столе раствор перманганата калия
разбавлен заранее в 2 раза. Нужно вычислить его концентрацию, пользуясь
результатами установки раствора перманганата калия по щавелевой кислоте (в
одной из предыдущих работ);
5) в коническую колбу объемом 250 см3 последовательно помещают 10-15 см
10%-го раствора иодида калия, 10-20 см3 20 %-го раствора серной кислоты и точно
10 см3 титрованного рабочего раствора перманганата калия, накрывают часовым
стеклом. Колбу нужно защищают от прямых солнечных лучей и выдерживают 5
минут для завершения реакции;
6) составляют уравнение окислительно-восстановительной реакции,
протекающей в колбе;
7) добавляют к содержимому колбы 100 см3 воды;
8) титруют раствор иода в колбе раствором тиосульфата натрия до перехода
темно-бурой окраски в соломенно – желтую;
9) приливают в колбу 3,0 см3 раствора крахмала и быстро, но по каплям
продолжают титрование до исчезновения синей окраски от одной избыточной капли
3
раствора тиосульфата натрия;
10) замеряют и записывают объем затраченного на титрование раствора
тиосульфата натрия;
11) вычисляют точную нормальную концентрацию раствора тиосульфата
натрия и его титр.
70
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]