Ход работы

В колбу для титрования помещают примерно 15–20 cм³ 2 н. раствора серной кислоты и нагревают до 80С. Пипеткой отбирают аликвотную часть (10,00 cм³) раствора щавелевой кислоты и вносят в нагретый раствор серной кислоты. Раствор перманганата калия помещают в бюретку и устанавливают уровень жидкости на нуле. Если нижний край мениска в бюретке плохо виден, можно все расчеты делать по верхнему краю мениска. Далее раствор KMnO₄ приливают по каплям к горячему раствору щавелевой кислоты. Каждую следующую каплю раствора перманганата прибавляют только после того, как исчезнет окраска от предыдущей капли. Первые капли раствора KMnO₄ обесцвечиваются довольно медленно. Но как только образуется немного ионов Mn²⁺, являющихся катализатором для данной реакции, дальнейшее обесцвечивание происходит практически мгновенно. Титруют до появления бледно-розовой окраски, устойчивой в течение 30 секунд. Титрование повторяют не менее 3-х раз, до получения сходящихся результатов. Результаты титрования заносят в таблицу.

17

Оборудование и реактивы

рН-Метр (иономер), стеклянный электрод, хлоридсеребряный электрод, магнитная мешалка с якорем, бюретка вместимостью 25,00 см³, стакан вместимостью 100-150 см³, раствор гидроксида натрия (С~0,1 н.), стандартный раствор соляной кислоты (С=0,1000 н.).

Ход работы

Точную концентрацию раствора гидроксида натрия устанавливают потенциометрическим титрованием аликвоты стандартного раствора соляной кислоты. Для этого в ячейку для титрования (стакан) вносят пипеткой 10,00 см³ 0,1000 н. раствора соляной кислоты, разбавляют водой, опускают электроды (стеклянный и хлоридсеребряный), включают мешалку и проводят титрование ~0,1 М раствором гидроксида натрия, прибавляя раствор титранта порциями по 0,5 см³ (в области скачка титрования – по 0,1 см³) и измеряя рН раствора. Таким образом, проводят два титрования. Результаты потенциометрического титрования заносят в таблицу.

V(NaOH), см3	ΔV, см3	рН	ΔрН	ΔрН/ΔV
0 0,5 1,0 …	- 0,5 0,5 …	… … … …	- … … …	- … … …

Титрант – раствор гидроксида натрия, установочное вещество – соляная кислота (указывают точную молярную концентрацию эквивалента).

Строят графики зависимости рН от объема раствора гидроксида натрия (кривые титрования – интегральную и дифференциальную). Определяют объемы раствора гидроксида натрия, пошедшие на титрование (V(NaOH)_{1-2,3-4,т.э.}), вычисляют средний объем и рассчитывают молярную концентрацию эквивалента раствора гидроксида натрия (моль/дм³ эквивалента) по формуле:

В конце работы необходимо сделать вывод.

Контрольные вопросы

1. Сущность метода потенциометрического титрования. Определяемые вещества и рабочие растворы. Кривые титрования. Методы расчета конечной точки титрования.

2. Электроды, используемые в потенциометрическом титровании. Строение и принцип действия электродов.

16

1) Точка перегиба на интегральной кривой титрования отвечает КТТ, которая может совпадать или не совпадать с точкой эквивалентности. Для нахождения точки перегиба проводят две параллельные касательные к пологим верхней и нижней частям кривой и соединяют их прямой таким образом, чтобы точка пересечения ее с кривой титрования делила эту прямую на две равные части (точка А на рис. 1-а). Точка пересечения перпендикуляра, опущенного из точки А с осью абсцисс (осью V – объем титранта) дает объем титранта, отвечающий КТТ.

2) Более простым и точным способом нахождения КТТ является графическое изображение зависимости величин первой производной ΔЕ/ΔV от объема прибавленного титранта (дифференциальная кривая титрования). В этом случае кривая имеет пикообразную форму, максимум которой соответствует КТТ. Перпендикуляр, опущенный из точки пересечения двух восходящих ветвей кривой на ось абсцисс, показывает объем титранта, затраченный на завершение реакции (рис. 1-б).

Расчет концентрации анализируемого вещества в потенциометрическом титровании проводится аналогично расчетам в обычном титриметрическом анализе.

Достоинствами потенциометрического титрования являются высокая точность и воспроизводимость определений, особенно при титровании разбавленных растворов. Потенциометрическое титрование можно проводить в мутных и окрашенных растворах, а также анализировать смеси близких по свойствам кислот и оснований, окислителей и восстановителей без предварительного разделения.

П отенциометрическое титрование требует большей затраты времени, чем обычное титрование с цветным индикатором. Поэтому данный метод применяют обычно в тех случаях, когда визуальное фиксирование точки конца титрования затруднено.

Рис. 1. Графический способ нахождения конечной точки титрования (к.т.т.):

а – интегральная кривая, б – дифференциальная кривая

9

V(Н2С2О4), см3	V(KMnO4), см3
10,00	…
10,00	…
10,00	…

Титрант – раствор перманганата калия, установочное вещество – раствор щавелевой кислоты (указывают точную молярную концентрацию эквивалента).

По израсходованным на титрование объемам растворов KMnO₄ и концентрации щавелевой кислоты обычным способом находят молярную концентрацию эквивалента раствора перманганата калия (моль/дм³ эквивалента):

, где

С(1/2 Н₂С₂О₄) – молярная концентрация эквивалента раствора щавелевой кислоты, н;

V(Н₂С₂О₄) – объем раствора щавелевой кислоты, см³;

С(1/5 КМnO₄) – молярная концентрация эквивалента раствора перманганата калия, н;

– средний объем раствора перманганата калия, см³.