Методичка для медиков

По характеру выполнения работа близка к предыдущей, но теперь

титрование проводится не с целью стандартизации кислоты, а с целью

определения содержания щелочи в растворе предварительно

стандартизированной кислотой.

В лабораторный журнал вносят исходные данные и подготавливают страницу для записи результатов титрования.

В коническую колбу вместимостью 300 мл отбирают пипеткой 20

или 25 мл раствора едкого натра, прибавляют 2-3 капли индикатора

(метилового оранжевого или фенолфталеина) и титруют раствором

соляной кислоты до появления слаборозового окрашивания. Из

результатов трех титрований берут среднее и рассчитывают содержание

едкого натра по формуле:

NNaOH NHCl VHCl ,

VNaOH

где NHCI - нормальная концентрация раствора HCI, н; V HCI - средний

объем соляной кислоты, пошедший на титрование, мл; VNaOH - объем

отобранного раствора NaOH, мл.

Полученные результаты сравниваются с истинным содержанием веществ в растворе, вычисляются относительные ошибки определения:

P mист mэксп 100 (%), mист

где mист - истинная масса анализируемого вещества, mэксп - масса вещества, определенная в ходе эксперимента. Чем больше величина

21

относительной ошибки, тем определение проведено хуже. Точность

титриметрического метода анализа составляет 0,5 %.

Вопросы к защите работы

1.Чем обусловлено несовпадение результатов отдельных титрований?

2.В какой среде изменяют окраску метиловый оранжевый и фенолфталеин? Соответствует ли это величине pH в точке эквивалентности в данном титровании? Какой индикатор лучше использовать фиксирования конечной точки титрования?

3.Как велико относительное отклонение вашего результата от данных,

имеющихся у преподавателя? Что показывает относительная ошибка?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4

«Определение соды и щелочи при совместном присутствии»

Цель. Закрепить навыки титриметрического определения веществ в растворах. Ознакомиться с принципом проведения титрования с последовательным использованием двух индикаторов.

Как правило, щелочи всегда бывают загрязнены карбонатами вследствие поглощения углекислоты из атмосферы. Поэтому часто возникает необходимость раздельного определения KOH и K2CO3 (NaOH

и Na2CO3) в растворах.

Наиболее простой способ заключается в последовательном титровании с двумя индикаторами. Сначала титруют с фенолфталеином, при этом протекают следующие две реакции:

KOH HCl KCl H2O ,

K2CO3 HCl KCl KHCO3 .

22

Реакция образования гидрокарбоната практически заканчивается при рН

8,34, т.е. в щелочной среде. При титровании одновременно с этой реакцией происходит практически полная нейтрализация щелочи.

Затем в раствор вводят индикатор метиловый оранжевый и продолжают титрование. При этом происходит реакция:

KHCO3 HCl KCl H2O CO2 .

Образующаяся угольная кислота имеет рН около 3,8-4,0, что соответствует изменению окраски метилового оранжевого.

При титровании с фенолфталеином кислота расходуется на реакцию с

KOH и на превращение K2CO3 в KHCO3. При титровании с индикатором метиловым оранжевым кислота идет на реакцию с гидрокарбонатом.

Количество K2CO3 эквивалентно удвоенному объему соляной кислоты,

израсходованному на титрование с индикатором метиловым оранжевым.

Количество KOH эквивалентно объему кислоты, израсходованному на титрование с индикатором фенолфталеином, за вычетом объема HCl,

пошедшего на титрование с индикатором метиловым оранжевым.

Реактивы и приборы:

1.Соляная кислота, 0,1 н. раствор.

2.Индикаторы – фенолфталеин, метиловый оранжевый.

3.Контрольная смесь K2CO3 KOH ( Na2CO3 NaOH ).

4.Бюретка вместимостью 25 мл; пипетка Мора вместимостью 20 или 25

мл; коническая колба вместимостью 250-300 мл; воронка.

Ход работы. Полученный от преподавателя раствор в мерной колбе вместимостью 200 или 250 мл разбавляют до метки и тщательно перемешивают. Отбирают пипеткой Мора аликвотную часть (20 или 25

мл) контрольного раствора в коническую колбу вместимостью 300 мл,

добавляют 2-3 капли раствора фенолфталеина и титруют своим раствором соляной кислоты до исчезновения малиновой окраски. Записывают

23

израсходованный объем V1 соляной кислоты. Затем в оттитрованный раствор добавляют 2-3 капли раствора метилового оранжевого и титруют раствором соляной кислоты до появления слабо-розовой окраски V2 .

Содержание KOH и K2CO3 рассчитывают следующим образом.

Допустим, что при титровании с фенолфталеином израсходовано V1

кислоты, а с индикатором метиловым оранжевым V2 (уровень титранта в бюретке перед вторым титрованием следует довести до нуля).

V2 - объем HCl, прореагировавшей с гидрокарбонатом. Следовательно,

Результаты надо представить в граммах. Тогда масса едкого кали и

карбоната калия во всем полученном от преподавателя растворе:

где Vм.к - объем мерной колбы, мл; Vа.ч - объем аликвотной части, мл.

Вопросы к защите работы

1.Почему карбонат калия в растворе реагирует с кислотой?

2.Какой объем кислоты был бы затрачен на титрование, если сразу начинать титрование с метиловым оранжевым?

3.Почему карбонат калия титруется в две ступени?

4.В каком направлении смещено равновесие гидролиза карбоната калия в анализируемом растворе по сравнению с раствором карбоната калия без щелочи?

24

МЕТОД ОКИСЛИТЕЛЬНОО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНОГО

ТИТРОВАНИЯ

На реакциях окисления-восстановления основано много методов титриметрического анализа. В целом эти методы называются

оксидиметрией. В качестве титрантов в оксидиметрии применяют растворы окислителей (KMnO4, K2Cr2O7, KBrO3, I2 и др.) и

восстановителей (Na2S2O3, SnCl2, NaAsO2 и др.). Отдельным методам оксидиметрии даны названия по применяемым рабочим растворам:

перманганатометрия, йодометрия, броматометрия и др. Методы оксидиметрии широко применяются в биохимии и клиническом анализе,

при контроле объектов окружающей среды и пищевых продуктов.

Например, перманганатометрия применяется для определения содержания мочевой кислоты в моче, кальция в сыворотке крови, сахара и фермента каталазы в крови, окисляемости воды. Йодометрические методы применяют для определения в крови сахара и фермента пероксидазы, в

санитарно-гигиеническом анализе для определения активного хлора в хлорной извести, остаточного хлора в хозяйственно-питьевой воде и других анализах. Методом йодометрии анализируют многие органические и неорганические лекарственные вещества: йод, перманганат калия,

арсенат калия, сульфат меди, формалин, антипирин, витамин С и др.

Перманганатометрия

В перманганатометрических методах в качестве титранта используют раствор перманганата калия. В кислой среде перманганат является сильным окислителем, сам при этом восстанавливается до иона двухвалентного марганца. Перманганатометрическим методом определяют различные восстановители: железо двухвалентное, пероксид водорода, сульфиты, нитриты и др. Реакции перманганата с восстановителями можно изобразить следующими уравнениями:

25

MnO4 5Fe2 8H Mn2 5Fe3 4H2O 2MnO4 5H2O2 6H 2Mn2 5O2 8H2O 2MnO4 5NO2 6H 2Mn2 5NO3 3H2O 2MnO4 5SO32 6H 2Mn2 5SO 32 3H2O .

Стандартный потенциал пары MnO4-/Mn2+ составляет +1,51 В.

Восстановление MnO4- до Mn2+ происходит с присоединением пяти электронов, следовательно, эквивалентная масса перманганата калия

равна 1/5 молярной массы: Э KMnO4 158,03 31,61 г/экв.

5

В перманганатометрии обычно индикатором служит сам титрант.

Одна избыточная капля перманганата калия окрашивает титруемый раствор в слабо-розовый цвет.

Вопросы для самопроверки

1.Охарактеризуйте окислительно-восстановительные методы титриметрического анализа.

2.В чем сущность метода перманганатометрии?

3.Почему для приготовления титрованного раствора перманганата калия берут приблизительную навеску и титр устанавливают только через несколько дней после приготовления раствора?

4.Как определяют восстановители и окислители методом перманганатометрии?

5.Какие органические соединения можно определить методами: а)

п е р м а н г а н а т о м е т р и и ; б) йодометрии; в) дихроматометрии; г)

броматометрии?

6.В каких случаях и почему при редоксиметрических титрованиях рекомендуется нагревать анализируемый раствор?

7.Почему при перманганатометрическом определении нитрит-ионов используют обратный порядок титрования?

26

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5

«Определение концентрации перманганата калия по щавелевой кислоте»

Цель. Ознакомиться с особенностями перманганатометрического титрования и закрепить навыки титриметрического определения веществ в растворах.

При хранении перманганат калия и его раствор частично разлагаются под влиянием различных восстановителей, которые могут присутствовать в небольших количествах в воде и воздухе помещения. Поэтому приготовить титрованный раствор перманганата калия по точной навеске нельзя. Готовят раствор приблизительной концентрации. Точную концентрацию раствора устанавливают по щавелевой кислоте H2C2O4

2H2O или ее соли Na2C2O4. Эти вещества строго соответствуют своим формулам и при хранении не меняют своего состава. Взаимодействие перманганата калия с щавелевой кислотой можно отобразить следующим уравнением:

следовательно, Э H2C2O4 2H2O 126,6 63,3 г/экв.

2

Реактивы и приборы:

1.Щавелевая кислота, 0,02 н. раствор или сухой препарат.

2.Перманганат калия, 0,02 н. раствор.

3.Серная кислота, 2 н. раствор.

4.Бюретка вместимостью 25 мл; пипетка Мора вместимостью 20 или 25

мл; коническая колба вместимостью 250-300 мл; воронка.

5.Мерный цилиндр вместимостью 25 мл.

6.Электрическая плитка.

27

Ход работы. Готовят 200-250 мл 0,02 н раствора щавелевой кислоты.

Навеску рассчитывают по формуле: m N V Э 0,02 0,25 63,3 г. Навеску берут на аналитических весах по разности двух взвешиваний.

Приблизительно 0,3 г щавелевой икслоты отсыпают в мерную колбу,

растворяют навеску в воде, объем раствора в мерной колбе доводят до метки водой и перемешивают. Нормальность полученного раствора рассчитывают по формуле:

m 1000 . NЩК 63,3 V

Бюретку заполняют раствором перманганата калия, предварительно ополоснув её раствором, концентрацию которого хотят проверить. При снятии показаний отсчёт для окрашенных растворов проводят по верхнему мениску, который виден лучше. В коническую колбу для титрования отбирают цилиндром 10-15 мл 2 н. раствора серной кислоты и нагревают до 70-80 С. Пипеткой отбирают 20 или 25 мл приготовленного раствора щавелевой кислоты и прибавляют его к подогретому раствору серной кислоты. Титруют раствором перманганата. Первые капли перманганата обесцвечиваются медленно. Затем, по мере накопления ионов Mn(II), которые являются автокатализатором данной реакции,

скорость реакции постепенно будет увеличиваться. Реакция считается законченной, если появившаяся от одной капли титранта бледно-розовая окраска не исчезает в течение полминуты.

Иногда титруемый раствор мутнеет. Это бывает в том случае, если добавлено слишком мало серной кислоты или титруют слишком быстро,

что приводит к восстановлению Mn(VII) до Mn (IV).

Титрование повторяют трижды и для расчета берут среднее значение из трех. Если результаты плохо воспроизводятся, титрование повторяют

28

восстановителей избыток добавленного раствора перманганата калия устраняют отмеренным объемом раствора щавелевой кислоты. Не вступившую в реакцию щавелевую кислоту оттитровывают раствором перманганата калия, фиксируя объем, пошедший на титрование.

Реактивы и приборы:

1.Щавелевая кислота, 0,02 н. раствор.

2.Перманганат калия, 0,02 н. раствор.

3.Серная кислота, 2 н. раствор.

4.Бюретка вместимостью 25 мл; мерная колба вместимостью 50 или 100

мл; пипетка Мора вместимостью 10 мл; коническая колба вместимостью 250-300 мл; воронка.

5.Мерный цилиндр вместимостью 25 мл.

Ход работы. Для определения окисляемости в коническую колбу вместимостью 300 мл вводят мерной колбой 50 или 100 мл водопроводной воды, прибавляют 10 мл 2 н. раствора серной кислоты, 10

мл 0,02 н раствора перманганата калия и взбалтывают в течении 10 мин.

Затем в колбу вводят 10 мл 0,02 н раствора щавелевой кислоты (пипеткой вместимостью 10 мл или из бюретки) и перемешивают вращательным движением до полного обесцвечивания. Затем раствор оттитровывают

0,02 н раствором перманганата до появления розового окрашивания, не исчезающего в течение полминуты.

Окисляемость воды (в мг/л перманганата калия) рассчитывают по формуле:

30