Титрование с метиловым оранжевым. 8 страница
- вещества, не обладающие окислительно-восстановительными свойствами (методом косвенного титрования): Ca2+, Bi3+, Zn2+ - ионы и др.
4.4. Характеристика метода йодометрии
Йодометрический метод анализа основан на окислительно-восстановительных реакциях, связанных с восстановлением I2 до I–-ионов и с окислением I– - ионов до I2:
Кристаллический йод малорастворим в воде. Поэтому обычно применяют раствор йода в KI, в котором йод связан в комплексное соединение:
.
Методом йодометрии можно определять как окислители, так и восстановители.
Вещества, легко окисляемые элементарным йодом (т. е. такие, окислительно-восстановительные потенциалы систем которых меньше 
), титруют непосредственно стандартными растворами йода. Такие методы определения называют методами прямого йодометрического титрования. Так определяют сульфиды, сульфиты, тиосульфаты и другие сильные восстановители. В качестве индикатора применяют чувствительный реактив на йод – раствор крахмала, образующий с йодом соединение интенсивно синего цвета. При титровании в присутствии крахмала конечную точку титрования определяют по появлению синей окраски, вызываемой одной лишней каплей йода.
Окислители (т. е. вещества, окислительно-восстановительный потенциал которых больше, чем ) определяют методом косвенного йодометрического титрования. Для этого к растворам окислителей добавляют избыток йодида калия, а затем выделившийся в эквивалентном окислителю количестве элементарный йод оттитровывают стандартным раствором тиосульфата натрия Na2S2O3. Так определяют KMnO4, K2Cr2O7, KClO3, Cl2, Br2, соли меди (II), нитриты, пероксид водорода и другие окислители.
|
|
|
В некоторых случаях применяют и метод обратного йодометрического титрования. При этом к раствору определяемого вещества (например, S2- -иона) добавляют избыточное количество стандартного раствора йода и остаток не вступившего в реакцию с восстановителем раствора I2 оттитровывают рабочим раствором тиосульфата натрия.
Конец реакции между йодом и тиосульфатом устанавливают по изменению окраски раствора крахмала, который добавляют в титруемый раствор в конце титрования вблизи точки эквивалентности, поскольку растворимость йодкрахмального комплекса в воде мала и высокие концентрации йода разрушают крахмал, причем образуются продукты, являющиеся не полностью обратимыми индикаторами.
Стандартный раствор йода можно приготовить либо исходя из точной навески химически чистого кристаллического йода, либо пользуясь йодом, имеющимся в продаже. В последнем случае титр раствора устанавливают обычно по стандартному раствору тиосульфата натрия.
|
|
|
Титрование йода тиосульфатом натрия Na2S2O3 . 5H2O происходит по уравнению реакции
Стандартный раствор тиосульфата натрия по точной навеске приготовить нельзя, т. к. кристаллический Na2S2O3 легко теряет кристаллизационную воду. Кроме того, тиосульфат является соединением очень неустойчивым.
Для стандартизации раствора тиосульфата натрия используют йодат калия KIO3, бромат калия KBrO3, дихромат калия K2Cr2O7, гидройодат калия KH(IO3)2 и др.
Метод йодометрии широко применяется в химическом анализе. Этим методом определяют соединения мышьяка (III); медь (II) в солях, рудах; многие органические лекарственные препараты – формалин, анальгин, аскорбиновую кислоту и др.
4.5. Характеристика метода дихроматометрии
Дихроматометрическое титрование основано на реакциях окисления восстановителей дихроматом калия:
.
В кислой среде K2Cr2O7 является сильным окислителем. С помощью дихромата калия можно титровать почти все вещества, которые титруют перманганатом калия. По сравнению с перманганатометрией дихроматометрия имеет некоторые преимущества:
- K2Cr2O7 легко получить в химически чистом виде перекристаллизацией из водного раствора. Стандартный 0,1 н раствор дихромата калия можно приготовить по точной навеске.
|
|
|
- раствор дихромата калия очень устойчив. Он не разлагается даже при кипячении в подкисленном растворе. Вследствие этого титр его не изменяется при хранении.
- титрование дихроматом калия может быть проведено как в сернокислом, так и в солянокислом растворе, т. к. дихромат на холоде не реагирует с хлорид-ионами.
Недостатком дихроматометрии является то, что при титровании образуются Cr3+-ионы, придающие раствору зеленую окраску, затрудняющую фиксирование точки эквивалентности.
Индикаторами при дихроматометрическом титровании служат дифениламин, дифениламинсульфокислота или фенилантраниловая кислота (окрашивание титруемого раствора в сине-фиолетовый цвет свидетельствует о достижении точки эквивалентности).
Вопросы для самоконтроля
1. Что такое реакция окисления-восстановления?
2. Что такое окислительно-восстановительная пара?
3. Какое уравнение связывает величину равновесного потенциала c активностью реагирующих веществ в окислительно-восстановительной реакции?
4. Что такое стандартный электродный потенциал?
5. Что характеризует величина и знак стандартного окислительно-восстановительного потенциала?
6. Напишите уравнение Нернста и поясните значения всех входящих в него величин.
|
|
|
7. Укажите факторы, оказывающие влияние на величину реального (равновесного) потенциала.
8. Как влияет значение рН среды на величину потенциала?
9. Как влияют конкурирующие реакции комплексообразования или осаждения с окисленной (восстановленной) формой на величину потенциала?
10. Как определить направление реакции окисления восстановления и полноту ее протекания?
11. Как можно изменить направление реакции окисления-восстановления?
12. Что такое методы редоксиметрии?
13. Что называется индуцированной реакцией?
14. Какова роль катализатора в окислительно-восстановительной реакции?
15. Приведите пример автокаталитической реакции.
16. Назовите способы фиксирования точки эквивалентности в методе редоксиметрии.
17. Приведите примеры индикаторов, специфически реагирующих с одной из форм окислительно-восстановительной пары.
18. Что такое редокс-индикаторы? Приведите примеры.
19. Что такое метод перманганатометрии?
20. Назовите первичные стандарты, применяемые для установления точной концентрации перманганата калия.
21. Охарактеризуйте окислительно-восстановительную способность пары йод/йодид-ион.
22. Назовите индикаторы, применяемые в йодометрии.
23. Почему крахмал прибавляют в самом конце титрования?
24. Охарактеризуйте метод дихроматометрии.
4.6. Практические работы по методам окислительно-восстановительного титрования
Работа №11. Стандартизация раствора перманганата калия
Цель работы. Установить точную концентрацию раствора KMnO4 по стандартному раствору H2C2O4 × 2H2O.В сернокислой среде щавелевая кислота реагирует с KMnO4:
Выполнение работы.
1. Приготовление 100,0 мл 0,05 н раствора H2 C2 O4 ×2 H2 O.
Рассчитанную навеску щавелевой кислоты точно взвешивают на аналитических весах, ссыпают через воронку в мерную колбу и растворяют в небольшом объеме дистиллированной воды. После полного растворения щавелевой кислоты объем раствора доводят дистиллированной водой до метки и тщательно перемешивают. Рассчитывают титр и молярную концентрацию эквивалента приготовленного раствора.
| МЭ(H2C2O4 × 2H2O) = = 63.0 г/моль экв VК = 100,0 мл m (совка) = m (совка с H2C2O4) = m (совка после ссыпания H2C2O4) = mпр.( H2C2O4 × 2H2O) = |  (г)
 
|
Титрование
Раствор KMnO4 наливают в бюретку, предварительно промытую дистиллированной водой и раствором KMnO4. Устанавливают уровень жидкости на нуле по верхнему краю мениска, т.к. нижний край мениска плохо виден. В коническую колбу помещают с помощью мерного цилиндра 10 мл 2 н H2SO4 и нагревают на электроплитке почти до кипения. В нагретый раствор серной кислоты вносят пипеткой 10,0 мл стандартного раствора щавелевой кислоты и титруют перманганатом. Каждую последующую каплю KMnO4 прибавляют только после полного обесцвечивания предыдущей. Первые капли KMnO4 обесцвечиваются медленно, но как только образуется немного Mn2+, дальнейшее обесцвечивание KMnO4 происходит быстро. Нужно уловить момент, когда одна лишняя капля KMnO4 окрасит титруемый раствор в бледно-розовый цвет, не исчезающий в течение 30 с. Титрование повторяют до получения 3-х воспроизводимых отсчетов объема раствора KMnO4 по бюретке.
| МЭ(KMnO4) = = 31,61 г/моль экв СН(H2C2O4 × 2H2O) = Va(H2C2O4) = 10,0 мл V1(KMnO4) = V2(KMnO4) = V3(KMnO4) = |  
|
Примечание: не следует оставлять раствор KMnO4 на длительное время в бюретке, так как на стенках бюретки появляется коричневый налет MnO2. Если такой налет появился на стенках бюретки или на дне конической колбы, его следует смыть оставшимся раствором щавелевой кислоты.
Работа №12. Определение железа (II) методом перманганатометрии
Цель работы. Определить содержание железа (II) в растворе соли Мора. Провести обработку результатов анализа методом математической статистики.
Соль Мора – двойная смесь сульфата железа (II) и сульфата аммония, (NH4)2 Fe(SO4)2 × 6H2O. При титровании раствора соли Мора перманганатом протекает реакция:
Следует иметь в виду, что титрование проводят в сернокислой среде, т.к. в присутствии соляной кислоты реакция между MnO4– и Fe2+ индуцирует реакцию между MnO4– и Cl–:
Это вызывает повышенный расход раствора KMnO4 и результат анализа становится неправильным.
Выполнение работы. Анализируемый раствор соли Мора в мерной колбе емкостью 100,0 мл разбавляют дистиллированной водой до метки и тщательно перемешивают. В коническую колбу для титрования вносят пипеткой 10,0 мл анализируемого раствора, прибавляют с помощью мерного цилиндра 10 мл 2 н H2SO4 и титруют стандартизованным раствором KMnO4 до появления устойчивой в течение 30 с бледно-розовой окраски от одной лишней капли перманганата.
Титрование повторяют до 4-х воспроизводимых результатов.
МЭ(Fe2+) =
= 55,85 г/моль экв
Va(FeSO4) = 10,0 мл
СН(KMnO4) =
V1(KMnO4) =
V2(KMnO4) =
V3(KMnO4) =
V4(KMnO4) =
|  (г)
 (г)
|
Обработка результатов анализа методом математической статистики (пример)
| № | 
| 
| 
| 
|  ;  ;
 , г
|
| 1 | 0.2032 |
0.2123 | 0.0091 | 0.83×10–4 |
t0.95 =3.18;
|
| 2 | 0.2240 | – 0.0117 | 1.37×10–4 | ||
| 3 | 0.2135 | – 0.0012 | 0.01×10–4 | ||
| 4 | 0.2085 | 0.0038 | 0.14×10–4 | ||
| 0.8492 | 2.35×10–4 |
Работа №13. Приготовление стандартного раствора дихромата калия
Цель работы. Приготовить 100,0 мл 0,1 н раствора K2Cr2O7.
В дихроматометрическом титровании используют окислительные свойства дихромата калия в кислой среде:
; Е0 = 1,33В
Выполнение работы. Рассчитанную навеску K2Cr2O7 точно взвешивают на аналитических весах, ссыпают через воронку в мерную колбу и растворяют в небольшом объеме дистиллированной воды. После полного растворения K2Cr2O7 объем раствора доводят до метки дистиллированной водой и тщательно перемешивают. Рассчитывают титр полученного раствора, молярную концентрацию эквивалента и Т(K2Cr2O7/Fe2+).
МЭ(K2Cr2O7) =
= 49 г/моль экв
МЭ(Fe2+) =
= 55,85 г/моль экв
m (совка) =
m (совка с K2Cr2O7) =
m (совка после
ссыпания K2Cr2O7) =
mпр.(K2Cr2O7) =
|  (г)
 (г/мл)
 (моль экв/л)
|
Работа №14. определение железа (II) методом дихроматометрии
Цель работы. Определить массовую долю железа (II) в навеске соли железа (II). Вычислить относительную погрешность определения.
При титровании раствора соли железа (II) дихроматом калия в кислой среде протекает химическая реакция:
Титрование дихроматом может быть проведено как в сернокислом, так и в солянокислом растворе, так как дихромат калия не реагирует с хлорид-ионами ( 
). В качестве индикатора при дихроматометрическом титровании раствора железа (II) используют обычно дифениламин (E0 = 0,76 B).Следует заметить, что при данном титровании в растворе накапливаются ионы железа (III), и потенциал пары железа ( 
)повышается (~ 0,94 В), дифениламин окисляется и раствор окрашивается в сине-фиолетовый цвет до достижения точки эквивалентности. Для понижения потенциала редокс-пары Fe3+/Fe2+ в титруемый раствор добавляют фосфорную кислоту, которая связывает Fe3+ в достаточно прочный бесцветный комплекс:
В этом случае перемена окраски дифениламина происходит в пределах скачка потенциалов на кривой титрования(от 0,63 В до 1,30В).
Выполнение работы. Навеску соли железа (II) ~ 0,5г точно взвешивают на аналитических весах, ссыпают через воронку в мерную колбу и растворяют в небольшом объёме дистиллированной воды.
Для предотвращения гидролиза соли железа (II) добавляют мерным цилиндром 10 мл 2н Н2SО4, доводят объем раствора в мерной колбе дистиллированной водой до метки и тщательно перемешивают. Затем приступают к титрованию. Вносят пипеткой 10.0мл раствора соли железа (II) в коническую колбу, прибавляют мерным цилиндром 10мл 2н Н2SО4, 5мл Н3РО4 (1:1), 1-2 капли дифениламина и титруют раствором дихромата калия.При титровании вначале появляется зеленоватая окраска за счёт образующихся ионов Сr (III). В точке эквивалентности титруемый раствор окрашивается в сине-фиолетовый цвет. Титрование проводят до трёх воспроизводимых результатов.
| T(K2Cr2O7/Fe2+) = 49 г/моль экв m (совка) = m (совка с FeSO4) = m (совка после ссыпания FeSO4) = mпр.(FeSO4 ) = VМ.К. = 100,0 мл Vа(FeSO4) = 10,0 мл V1(K2Cr2O7) = V2(K2Cr2O7) = V3(K2Cr2O7) = |  (мл)
 (г)
 (%)
 (%)
|
Работа №15. Стандартизация раствора тиосульфата натрия
Дата добавления: 2022-06-11; просмотров: 162; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!