Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Теоретические основы и практическое применение методов волюмометрии и гравиметрии. Учебное пособие
.pdf
Титрование раствором
применяется для определения тех же
веществ, что и методом бихроматометрии. Более специфическое значение имеет
определение некоторых органических соединений, а также ряда металлов,
которые осаждаются такими органическими реагентами, как купферон,
диметилглиоксим и др.
Так, купферон осаждает в кислом растворе железо, титан, цирконий и др.
Осадки прокаливают и взвешивают в виде оксидов. Используя метод
ванадатометрии, осадок отфильтровывают, промывают и обрабатывают избытком
рабочего титрованного раствора
. Купферон, связанный ранее с катионом
металла, при нагревании окисляется ванадием (V). Реакция протекает по
уравнению:
Затем остаток ванадия (V) титруют раствором соли железа (II) в
присутствии фенилантраниловой кислоты.
3 Перманганатометрия
3.1 Характеристика метода
Перманганатометрией называют метод титриметрического анализа, в
котором рабочим раствором служит раствор перманганата калия
.
Этот метод основан на реакциях окисления восстановителей ионом
перманганата. Окисление может проводиться как в кислой, так и в щелочной (или
нейтральной) среде.
В процессе титрования титруемого кислого раствора малиново-фиолетовая
окраска раствора перманганата обесцвечивается. Однако после достижения точки
эквивалентности первая же избыточная капля раствора
окрашивает
титруемый раствор в бледно – малиновый цвет. Индикатором в данном случае
31
является сам перманганат калия. Поэтому при перманганатомерических
определениях посторонние индикаторы не добавляют.
Как сказано выше, при окислении в кислой среде перманганат-ион
восстанавливается до бесцветных ионов
перманганат–ион обычно восстанавливается до диоксида марганца
выпадающего в виде бурого осадка, в щелочных - до
. В нейтральных растворах
зеленого цвета, что
затрудняет наблюдение точки эквивалентности. Стандартный потенциал пары
равный 1,51 В, гораздо выше, чем стандартный потенциал пары
(0,59 В). Следовательно, окислительная способность перманганата в
кислой среде несравненно выше, чем в щелочной среде. Поэтому титрование
перманаганатом калия обычно проводят в кислой среде.
Поскольку, перманаганат калия в кислой среде является очень сильным
окислителем, он используется при определении многих восстановителей: ионов
металлов
неметаллов
– восстановителей
.
, анионов
,
Метод перманганатометии может быть использован не только для
количественного определения восстановителей, но и окислителей.
Восстановители, за редким исключением, определяют путем прямого титрования
рабочим раствором
. Определяя окислители, пользуются способом
обратного титрования, т.е. к анализируемому раствору окислителя приливают
избыток восстановителя с известным титром; затем остаток восстановителя
оттитровывают раствором
и делают расчет.
Перманганатометрически можно определять и ряд ионов, которые
непосредственно не реагируют с перманганатом и не являются окислителями или
восстановителями (например, ). Применяют для определения
метод
обратного титрования или метод замещения. В первом случае, прибавив точно
измеренный избыток титрованного раствора щавелевой кислоты и отделив
образовавшийся осадок
, остаток щавелевой кислоты, не вошедший в
реакцию, титруют перманганатом калия в кислой среде. По разности определяют,
32
сколько потребовалось на осаждение
содержание ионов кальция в растворе.
; исходя из этого, вычисляют
По методу замещения выделяют в виде осадка
, который
отфильтровывают, промывают и растворяют в серной или соляной кислоте.
Освободившийся анион щавелевой кислоты титруют рабочим раствором
и по результатам титрования вычисляют содержание ионов кальция в растворе.
3.2 Применение перманганатометии
Метод перманганатометрии является одним из наиболее распространенных
методов редоксиметрии и широко используется для анализа органических
соединений, лекарственных и биологических преператов, загрязнений воды,
пищевых продуктов и др. Так, перманганатометрия применяется для определения
солей железа (II и III), кальция, меди, олова и др.; анионов – восстановителей:
нитритов, роданидов, гексацианоферратов и т.п., редуцирующих сахаров, ряда
органических кислот.
3.3 Лабораторная работа № 1. Приготовление рабочего титрованного
раствора перманганата калия
Титрованный раствор перманганата калия
нельзя приготовить
растворением точной навески: перманганат калия содержит ряд примесей
(например,
). Кроме того, концентрация перманганата калия, переведенного
в раствор, заметно понижается в первое время после приготовления, так как
взаимодействует с аммиаком, органическими веществами и другими
восстановителями, попадающими в воду с пылью. Поэтому точную
концентрацию перманганата калия определяют с помощью установочного
вещества через 7-10 дней после приготовления раствора. В качестве
установочного вещества используют щавелевую кислоту , оксалат
натрия
или аммония
33
.
Прежде чем приступить к установке концентрации раствора перманганата
калия, необходимо удалить осадок
, присутствовавший в нем в качестве
примеси, а также образовавшийся в результате окисления перманганатом
органических веществ и аммиака, которые содержатся в воде, так как он
каталитически ускоряет разложение
. Нужно также помнить, что
перманганат окисляет резину, корковые пробки, бумагу и другие вещества,
поэтому необходимо избегать соприкосновения раствора с ними. Так, нельзя
фильтровать раствор
пользоваться стеклянными фильтрами или сливать раствор с осадка
через бумажные фильтры, а необходимо
сифоном.
Растворы без
можно хранить, однако хранить раствор перманганата
нужно в темноте или в склянках из темного стекла, так как свет ускоряет
разложение
.
Навеску (
раствора рассчитывают по формуле:
где
- объем раствора, дм
молярная масса эквивалента
3
.
Например, для приготовления 0,5 дм3 приблизительно 0,05 н. раствора
надо отвесить:
Но, учитывая, что препарат
) для приготовления приблизительно 0,05 н.
не совсем чист, и, кроме того, часть
;
в кислой среде;
отвешивают на технохимических весах 0,80 г
расходуется на окисление присутствующих в воде восстановителей,
. В 500 см3 навеску
растворяют следующим образом. Приливают в стакан с навеской небольшие
34
порции горячей воды, время от времени сливая жидкость с кристаллов в
специально приготовленную склянку из темного стекла. Когда вся навеска
перейдет в раствор, добавляют оставшуюся воду и, тщательно перемешав,
оставляют на 7-10 дней. Склянку закрывают пробкой и хранят в темноте. По
истечении этого времени сифоном осторожно сливают жидкость с осевших
хлопьев
.
3.3.1 Приготовление стандартного раствора щавелевой кислоты или
оксалата натрия
Перманганат калия взаимодействует со щавелевой кислотой в сернокислой
среде по уравнению
Аналогично взаимодействует он и с оксалатами
В этих реакциях окисляются анионы
электрона, превращается в две электронейтральные молекулы
Следовательно, в этой реакции
. Каждый из них, отдавая два
.
Молярная масса эквивалента щавелевой кислоты составляет:
Аналогично, фактор эквивалентности оксалата натрия равен
Молярная масса эквивалента оксалата натрия составляет:
Навеску установочного вещества, например, щавелевой кислоты
рассчитывают по формуле:
35
.
где
- молярная концентрация эквивалента в растворе
щавелевой кислоты, моль/дм3;
молярная масса эквивалента щавелевой
кислоты, г/моль;
– вместимость мерной колбы, (например, 0,1 дм3).
Навеску взвешивают на часовом стекле на аналитических весах, соблюдая
правила работы с аналитическими весами и ведя соответствующую запись,
переносят в мерную колбу объемом 100 см3, растворяя в холодной
дистиллированной воде. Раствор доводят до метки дистиллированной водой и
перемешивают. Рассчитывают титр и молярную концентрацию эквивалента
полученного раствора по формулам:
3.3.2 Титрование раствора щавелевой кислоты (или оксалата натрия)
раствором перманганата калия
В колбу для титрования пипеткой переносят 10,00 см3 раствора
установочного вещества (щавелевой кислоты или оксалата натрия), добавляют
цилиндром 20-25 см
3
2 н.
и нагревают до 70 – 80 0С (кипятить кислые
растворы щавелевой кислоты не рекомендуется, так как она разлагается).
Раствором
заполняют бюретку со стеклянным краном и
устанавливают мениск на нуле. Так как нижний край мениска плохо виден
вследствие темной окраски перманганата калия, то все отсчеты делают по
верхнему краю мениска. Раствор из бюретки приливают по каплям к горячему
раствору щавелевой кислоты или оксалата натрия в колбе для титрования.
36
Каждую каплю
5
1
1
5
прибавляют после того, как обесцветится предыдущая.
Первые капли обесцвечиваются медленно. Но как только образуется немного
, катализирующего эту реакцию, дальнейшее обесцвечивание происходит
практически мгновенно. Титрование заканчивают, когда одна добавленная капля
окрасит титруемый раствор в бледно – розовый цвет, не исчезающий 30 с.
Титрование проводят не менее трех раз и из сходящихся отсчетов (разница
между которыми не должна превышать 0,2 см3) берут среднее значение.
Концентрацию и титр раствора перманганата калия рассчитывают по
формулам:
где
титрование, см3.
3.4 Лабораторная работа № 2. Определение массовой доли железа в
соли Мора
Соль Мора имеет состав
- вместимость пипетки, см3;
- средний объем раствора
. При титровании
, затраченный на
перманганатом калия раствора этой соли происходит реакция:
Число эквивалентности железа в этой реакции равно единице. Молярная
37
масса эквивалента железа
3.4.1 Титрование исследуемого раствора соли Мора рабочим раствором
В качестве рабочего раствора можно применить раствор перманганата
калия, концентрация которого устанавливалась в предыдущей работе.
Полученный в мерной колбе анализируемый раствор (с неизвестным
содержанием железа) доводят до метки дистиллированной водой, тщательно
перемешивают. Отбирают пипеткой 10,0 см3, переносят в коническую колбу,
добавляют 20-25 см
3
2 н. и титруют рабочим раствором
до
появления бледно-розовой окраски, не исчезающей в течение 30 с. Проводят не
менее трех параллельных титрований (для получения сходящихся результатов,
отличающихся не более, чем на 0,2 см3), рассчитывают среднее значение объема
раствора
, затраченного на титрование.
Концентрацию раствора соли Мора рассчитывают по формуле:
где
- вместимость пипетки, см3;
- средний объем раствора
см3.
рассчитывают по формуле:
Содержание железа
где
- вместимость мерной колбы, см3.
Рекомендуется провести также расчет через титр перманганата калия по
железу. Для этого сначала рассчитывают:
, затраченный на титрование,
Затем рассчитывают массу железа:
38
3.5 Лабораторная работа № 3. Определение содержания хрома в
дихромате калия методом перманганатометрии.
Дихромат калия - сильный окислитель и с
практически не
реагирует. Определить содержание хрома в нем можно способом обратного
титрования. К определенному объему анализируемого раствора
прибавляют точно отмеренный избыток восстановителя, например, раствора соли
Мора
. Количество восстановителя, не вошедшее в
реакцию с , оттитровывают рабочим раствором
Реакции протекают по уравнениям:
Число эквивалентности
в этой реакции равно шести. Молярная
масса эквивалента дихромата калия
3.5.1 Приготовление раствора соли Мора. Установление концентрации
раствора перманганата калия
Рассчитывают навеску соли Мора, необходимую для приготовления
раствора объемом 100 см3 с концентрацией 0,02 моль/дм3 по формуле:
39
На часовом стекле взвешивают на аналитических весах навеску, близкую к
рассчитанной, соблюдая правила работы на аналитических весах, ведут
соответствующую запись. Переносят соль в мерную колбу, растворяют в
небольшом объеме дистиллированной воды. Добавляют воды до метки,
закрывают пробкой и перемешивают. Рассчитывают молярную концентрацию
эквивалента полученного раствора:
Путем разбавления готовят раствор перманганата калия с молярной
концентрацией эквивалента 0,02 моль/дм
. Заполняют бюретку со стеклянным краном разбавленным
3
из раствора с
раствором перманганата калия.
В чистую коническую колбу объемом 250,0 см3 помещают 10,0 см3 рабочего
раствора соли Мора, добавляют 20-25 см3 раствора серной кислоты с
концентрацией
для создания среды. Титруют рабочим
раствором перманганата калия до бледно-розовой окраски. Титрование
достаточно провести дважды, но в случае значительного отличия результатов
число титрований следует увеличить. Вычисляют средний объем
.
Молярную концентрацию эквивалента раствора перманганата калия
рассчитывают по формуле:
3.5.2 Приготовление раствора дихромата калия
Навеску дихромата калия, необходимую для приготовления 100,0 см3
раствора с молярной концентрацией эквивалента 0,0200 моль/дм3 рассчитывают
по формуле:
40
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]