1. Приготовление стандартного раствора щавелевой кислоты (или оксалата натрия)

Материальное обеспечение:

1. Аналитические демпферные весы с разновесами.

2. Мерные колбы, V_ном. = 200 или 250 мл.

3. Бюксы для взвешивания.

4. Промывалки с дистиллированной водой.

5. Химические воронки  40-50 мм.

6. Стаканчики под слив.

7. Фильтровальная бумага.

8. H₂C₂O₄2H₂O или Na₂C₂O₄, кристалл.

Первичным стандартом в перманганатометрии является оксалат натрия или щавелевая кислота.

Взаимодействие перманганата со щавелевой кислотой в кислой среде выражается уравнением:

5  
2  

^{_________________________________________________________}

Рассчитаем, какую навеску щавелевой кислоты надо взять, чтобы приготовить 250 мл раствора с C (1/2 H₂C₂O₄2H₂O) = 0,0200 моль/л.

Из уравнения реакции следует, что при окислении пернанганатом один ион оксалата отдает два электрона, следовательно, молярная масса эквивалента щавелевой кислоты рассчитывается следующим образом:

Для приготовления 250 мл раствора щавелевой кислоты с молярной концентрацией эквивалента, равной 0,0200 моль/л, надо взять навеску щавелевой кислоты массой: m (H₂C₂O₄2H₂O) = 0,0200  0,250  63,04 = 0,3150 г.

Практически поступают следующим образом: на аналитических весах в бюксе взвешивают навеску близкую к 0,3150 г. С помощью воронки ее количественно переносят в мерную колбу емкостью 250 мл, растворяют в небольшом объеме дистиллированной воды и доводят объем раствора в колбе до метки дистиллированной водой. Полученный раствор перемешивают в течение 2-3 минут. Из соотношения взятой и теоретической навесок рассчитывают молярную концентрацию эквивалента приготовленного раствора щавелевой кислоты.

Например, взяли навеску щавелевой кислоты не точно теоретическую, а несколько меньшую, допустим 0,3102 г. Следовательно, молярная концентрация эквивалента раствора щавелевой кислоты не будет равна 0,0200 моль/л. Вычисляют молярную концентрацию эквивалента этого раствора: C(1/2 H₂C₂O₄2H₂O) = 0,3102 / (63,04  0,25) = 0,0197 моль/л.

II. Стандартизация раствора перманганата калия

Материальное обеспечение:

1. Электрическая плитка.

2. Мерные колбы, V_ном. = 200 или 250 мл.

3. Мерные пипетки, V_ном. = 10 мл.

4. Мерные пипетки, 5 мл.

5. Мерные бюретки, 0-25 мл.

6. Промывалки с дистиллированной водой.

7. Конические колбы для титрования.

8. Химические воронки  40-50 мм.

9. Стаканчики под слив.

10. Фильтровальная бумага.

11. Раствор KMnO₄ неизвестной концентрации.

12. Раствор серной кислоты с C(1/2 H₂SO₄) = 2 моль/л.

13. Раствор щавелевой кислоты (или оксалата натрия) известной концентрации.

В колбу для титрования помещают пипеткой 10 мл приготовленного раствора щавелевой кислоты, добавляют 5 мл раствора серной кислоты с C(1/2 H₂SO₄) = 2 моль/л и нагревают до 80-90С.

Раствором перманганата калия заполняют бюретку. Уровень раствора устанавливают на нулевом делении (смотрят по нижнему мениску). При титровании первые порции раствора перманганата медленно добавляют к анализируемому раствору по 3-4 капли при перемешивании. Скорость реакции между перманганатом калия и щавелевой кислотой вначале очень небольшая, но образующиеся в процессе титрования ионы марганца (II) оказывают каталитическое действие на скорость реакции. Поэтому при дальнейшем титровании раствор перманганата можно добавлять по 0,5-1 мл и перемешивать. Каждую порцию раствора перманганата следует добавлять только после исчезновения в титруемом растворе розовой окраски. В конце титрования раствор перманганата добавляют по каплям. При титровании необходимо следить за тем, чтобы титруемый раствор был горячим, так как нагревание ускоряет реакцию. Однако нагревание раствора до кипения недопустимо, так как при этом щавелевая кислота разлагается по схеме:

_{H2C2O4  H2O + CO + CO2.}

Для определения конечной точки титрования в перманганатометрии пользуются следующим обстоятельством. Если определяемый восстановитель прореагировал еще не полностью, и реакция не закончилась, то прибавляемый перманганат обесцвечивается. Как только весь восстановитель прореагирует полностью, окраска перманганата не исчезает. По прекращению обесцвечивания перманганата и появлению окрашивания исследуемого раствора в розовый цвет судят о завершении реакции. Следовательно, в перманганатометрии индикатором является сам перманганат. В данном случае последняя порция перманганата идет не на восстановление ионов оксалата, а на окрашивание титруемого раствора в розовый цвет. Это лишнее, пошедшее не на титрование, а на окрашивание раствора количество перманганата можно учесть "глухим опытом".

С этой целью в колбу для титрования помещают 5 мл раствора серной кислоты с C(1/2 H₂SO₄) = 2 моль/л и добавляют такое количество дистиллированной воды, чтобы объем раствора в "глухом опыте" был приблизительно равен объему анализируемого раствора в конце титрования. К этому раствору по каплям добавляют раствор перманганата калия до тех пор, пока интенсивность окраски оттитрованного раствора и раствора "глухого опыта" не сравняются. Объем раствора, создающего окраску в "глухом опыте" (число капель, умноженное на объем капли), вычитают из объема раствора перманганата, пошедшего на титрование анализируемого раствора. Таким образом, находят объем раствора перманганата, который требуется только для окисления взятого количества щавелевой кислоты. Молярная концентрация эквивалента раствора перманганата определяется из уравнения:

C(1/5 KMnO₄) = V(H₂C₂O₄)  C(1/2 H₂C₂O₄  2H₂O) / V(KMnO₄),

где: C(1/2 H₂C₂O₄  2H₂O) – молярная концентрация эквивалента раствора щавелевой кислоты, моль/л;

V(H₂C₂O₄) – объем раствора щавелевой кислоты, взятый на титрование, мл;

V(KMnO₄) - объем раствора перманганата калия, пошедший на титрование раствора щавелевой кислоты за вычетом объема, израсходованного на создание окраски в "глухом опыте", мл.