Окислительно-восстановительное титрование

Пример 22 поможет Вам при решении задач №187–194.

Пример 22. Построить кривую титрования I₂ раствором аскорбиновой кислоты (C₆H₈O₆) и подобрать индикаторы. Концентрации растворов: С (¹/₂ I₂) = 0,02 моль/л, С (¹/₂ C₆H₈O₆) = 0,01 моль/л. рН раствора = 1.

Решение. Кривые окислительно-восстановительного титрования отражают зависимость потенциала системы от объема прибавленного реагента. При титровании раствора иода раствором аскорбиновой кислоты протекает окислительно-восстановительная реакция:

I₂ + 2ē D 2I^– I₂ – окислитель

C₆H₈O₆^– – 2ē D C₆H₆O₆ +2Н⁺ C₆H₈O₆ – восстановитель

I₂ + C₆H₈O₆ = 2I^– + 2 Н⁺ + C₆H₆O₆

В растворе образуются две окислительно-восстановительные пары: I₂ / 2I^– и C₆H₈O₆/C₆H₆O₆, потенциал каждой из которых можно рассчитать по уравнению Нернста:

	(16)
	(17)

Значения стандартных потенциалов находим в справочнике [3]:

= + 0,536 В; = – 0,326 В.

Рассчитаем объем (V_T) раствора C₆H₈O₆, необходимый для оттитровывания 100 мл (V₀) раствора I₂:

С₀ · V₀ = С_T · V_T; V_T = 0,02 · 100,00/ 0,01 = 200,00 мл.

Потенциал системы до начала титрования не рассчитывают, поскольку в исходном растворе известна концентрация только одной из сопряженных форм титруемого вещества. До т. э. расчет потенциала удобнее вести по уравнению (16), а после т. э. – по уравнению (17).

1. Расчет кривой до т. э.

В результате прибавления 100,00 мл раствора аскорбиновой кислоты образовалось эквивалентное количество I^– – иона, так как из одного моля I₂ образовалось два моля I^–, то есть коэффициенты перед окисленной и восстановленной формами различны, то при расчете концентраций будем учитывать разбавление.

Рассчитаем концентрацию неоттитрованного иода:

Для подстановки в уравнение Нернста концентрацию необходимо перевести в молярную:

[I₂] = 2,50 · 10^–3 моль/л.

По формуле (17) рассчитываем потенциал системы:

После добавления 180,00 мл (90%) титранта, рассчитаем изменившиеся концентрации иодид-иона и иода, а также потенциал системы:

[I₂] = 3,57 · 10^–4 моль/л;

Прибавлено 198,00 мл (99%) раствора аскорбиновой кислоты:

[I₂] = 3,35 · 10^–5 моль/л, Е = +0,532 В.

Прибавлено 199,80 мл раствора аскорбиновой кислоты (99,9%). Точка начала скачка титрования соответствует моменту титрования, когда раствор недотитрован на 0,1%:

[I₂] = 3,34 · 10^–6 моль/л, Е = +0,503 В.

2. Потенциал системы в т. э. рассчитываем с учетом рН раствора по формуле

где n₁ и n₂ – количество электронов, участвующих в полуреакциях.

.

3. Расчет кривой после т. э. проводим по формуле (17).

Прибавлено 200,20 мл раствора аскорбиновой кислоты (100,1 %), то есть раствор иода перетитрован на 0,1%, что соответствует концу скачка титрования. Определим концентрацию избытка аскорбиновой кислоты:

Молярная концентрация С₆Н₈О₆:

[С₆Н₈О₆] = 3,33 · 10^–6 моль/л.

Количество образовавшегося продукта окисления аскорбиновой кислоты (С₆Н₆О₆) после т. э. не изменяется, а его концентрация уменьшается с разбавлением:

[С₆Н₆О₆] = 3,33 · 10^–3 моль/л.

Рассчитаем потенциал системы Е:

При добавлении 202,00 мл титранта (101%):

[С₆Н₈О₆] = 3,31 · 10^–5 моль/л;

[С₆Н₆О₆] = 3,31 · 10^–3 моль/л;

Е = –0,326 В.

При добавлении 220,00 мл титранта (110%):

[С₆Н₈О₆] = 3,12 · 10^–4 моль/л;

[С₆Н₆О₆] = 3,12 · 10^–3 моль/л;

Е = –0,356 В.

4. Результаты вычислений сведем в табл. 3, а по данным таблицы построим кривую титрования (рис. 3).

Таблица 3

Объем прибавленного титранта, мл	Потенциалопределяющая система	Е, В
100,00	I2 / 2 I^–	0,595
180,00	I2 / 2 I^–	0,564
198,00	I2 / 2 I^–	0,532
199,80	I2 / 2 I^–	0,503
200,00	I2 C6H6O6	0,075
200,20	C6H8O6/C6H6O6	–0,296
202,00	C6H8O6/C6H6O6	–0,326
220,00	C6H8O6/C6H6O6	–0,356

Рис. 3. Кривая титрования раствора иода раствором аскорбиновой кислоты [С (¹/₂I₂) = 0,02 моль/л, С (¹/₂ C₆H₈O₆) = 0,01 моль/л]

В качестве окислительно-восстановительных индикаторов можно использовать нейтральный красный (при рН=1 Е⁰= + 0,15В), индиготрисульфоновую и индиготетрасульфоновую кислоты (при рН=1 соответственно Е⁰ = +0,28 и +0,31 В). Значения Е⁰ этих индикаторов находятся в пределах скачка титрования.

ЛИТЕРАТУРА

1. Аналитическая химия: Программа, методические указания и контрольные задания по одноименному курсу для студентов-заочников химико-технологических специальностей / Н. А. Коваленко, А. Е. Соколовский, Е. В. Радион. – Мн.: БГТУ, 2001.

2. Методические указания по курсу «Аналитическая химия» для студентов химико-технологических специальностей / В. А. Якубович, О. Н. Чудновская, Т. Л. Залевская и др. – Мн.: БТИ, 1987.

3. Лурье Ю. Ю. Справочник по аналитической химии.– М.: Химия, 1989.

4. Васильев В. П. Аналитическая химия: В 2 т. Т. 1. – М.: Высшая школа, 1989.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение............................................ Контрольная работа № 1

1. Равновесие в системе осадок - раствор.................... 1.1. Расчет ПР по растворимости......................... 1.2. Расчет растворимости осадков в воде.................. 1.3. Задачи на применение условия выпадения осадка....... 1.4. Расчет растворимости осадков в присутствии одноименных ионов.......................................... 1.5. Расчет растворимости осадка в присутствии разноименных ионов (солевой эффект).......................... 2. Кислотно-основное равновесие........................... 2.1. Расчет рН раствора по известным равновесным концентрациям растворенных веществ........................ 3. Окислительно-восстановительное равновесие............... 3.1. Расчет констант равновесия окислительно- восстановительных реакций.......................... 3.2. Расчет окислительно-восстановительного потенциала 4. Реакции комплексообразования........................... 4.1. Расчет равновесных концентраций ионов............... Контрольная работа № 2 5. Гравиметрический метод анализа......................... 5.1. Расчет результатов гравиметрического анализа.......... 5.2. Расчет количества осадителя.......................... 5.3. Расчет потерь осадка при промывании................. 6. Титриметрические методы анализа........................ 6.1. Способы выражения концентраций.................... 6.2. Определение фактора эквивалентности................. 6.3. Способы титрования................................ 7. Расчеты результатов титриметрического анализа............ 7.1. Кислотно-основное титрование........................ 7.2. Окислительно-восстановительное титрование............ 7.3. Комплексонометрическое титрование................... 8. Построение кривых титрования........................... 8.1. Титрование сильных кислот и оснований................ 8.2. Титрование слабой кислоты сильным основанием........ 8.3. Окислительно-восстановительное титрование........... Литература...............................................

Дата добавления: 2014-12-07