Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Метод перманганатометрии




Порядок выполнения работы

 

1. Бюретку заполняют раствором NaOH, полученным у преподавателя.

2. Пипетку споласкивают два раза раствором щавелевой кислоты.

3. В колбу для титрования переносят пипеткой 3(или 5) мл щавелевой кислоты и добавляют 1 каплю фенолфталеина.

4. Подносят колбу к бюретке с таким расчетом, чтобы носик бюретки входил в горлышко колбы, не касаясь стенок. Одной рукой совершают вращательные движения колбы, а другой рукой оттягивают резинку у бусинки (шарика) бюретки, спуская по каплям раствор из бюретки. Необходимо внимательно следить за окраской раствора. Титрование заканчивают, когда раствор принимает от очередной капли щелочи слабо-розовую окраску, не исчезающую в течение 30 секунд.

5. В лабораторный журнал записывают объем щелочи, пошедший на титрование кислоты с точностью до двух сотых миллилитра. Промывают колбу дистиллированной водой, снова заполняют бюретку, устанавливают на нуль и подобным образом проводят еще два повторных титрования.

 

Составляют таблицу.

 

Номер титрования V (H2C2O4) мл V (NaOH) мл
  3,00 3,00 3,00 V1 V2 V3

 

V (NaOH) = (V1 + V2 + V3) / 3

 

Расчет: С (NaOH) = C (1/2 H2C2O4) ·V(Н2С2О4) / V(NaOH)ср.

 

(¦экв (H2C2O4) = 1/2; C (1/2 H2C2O4) = 0,1 моль/л)

Метод основан на реакции

MnO4- + 8H+ + 5e = Mn2+ +4H2O φo = 1,51 В

Перманганат калия обладает высокой окислительной способностью, он дешев, растворы KMnO4 обладают достаточной устойчивостью при правильном хранении - этим объясняется широкое применение КMпО4, в объемном анализе. Окисление раствором КMпО4 может про­ходить в кислой среде, нейтральной или щелочной. Однако коли­чественные определения по методу перманганатометрии чаще всего проводят в кислой среде по следующим причинам:

1) в кислой среде MnO4- переходит в Mn2+, проявляя наиболь­шую окислительную активность;

2) в кислой среде все продукты реакции бесцветны и раство­римы.

В нейтральной или слабо щелочной среде МnO4- восстанавливается в труднорастворимый оксид МnO2, что затрудняет определение эквивалентной точки.

Для подкисления титруемых растворов используется серная кис­лота. Азотную кислоту брать нельзя, т.к. она сама - сильный окислитель и может вступать в реакции с определяемыми восста­новителями. Соляная кислота - восстановитель и может вступать в реакции с KMnO4.

Специального индикатора для определения точки эквивалентности в перманганатометрии не требуется, т.к. растворы, содержащие ионы MnO4-,интенсив­но окрашены и первая избыточная капля его окрашивает титруемый раствор в розовый цвет.

По методу перманганатометрии можно определять:

а) прямым титрованием - количество восстановителей – Fe2+, H2O2, щавелевой кислоты и ее солей, нитритов и т.д.;

б) титрованием по замещению - количество веществ, реагирую­щих с восстановителями, например Са2+, который реагирует с C2О42-. Для выполнения определения осаждают Са2+ в форме СаС24, осадок отделяют фильтрованием, растворяют в 2н H24 и выделившуюся H2C2O4, титруют раствором КмпО4;

в) титрованием по остатку - количество веществ, реагирую­щих с восстановителями, например K2Cr2O7, который реагирует с солью Мора (NH4)2Fe(SO4)2 · 6H2O - избыток соли Мора титруют раствором КMnО4.

Метод перманганатометрии широко применяется в клинической лаборатории, а также при изучении физической химии, биохимии и гигиены. Например, определение количества кальция в крови, определение каталазы в крови по Баху и Зубковой, определение окисляемости воды и т.д. выполняют перманганатометрическим ме­тодом.

Приготовление рабочего раствора КMпО4

Рабочий раствор КМпО4 относится к растворам с установлен­ной концентрацией. Свежеприготовленный раствор KMnO4 некото­рое время меняет свою концентрацию за счет небольших загрязнений, имеющихся в воздухе и попадающих в раствор (пыль органического происхождения, NH3, бактерии и т.п.).

Так как количество примесей невелико, то и скорость окисления мала, и процесс заканчивается через 7-10 дней. После этого срока концентрация раствора КМпО4 становится постоянной и можно приступать к ее определению.

.Приготовление раствора перманганата калия ведут следующим образом:

1. Рассчитывают необходимую навеску, исходя из необходимой концентрации и объема раствора:

fэкв(KMnO4) = 1/5. m(KMnO4) = C(1/5 KMnO4) M(KMnO4) · 1/5 · V.

Например, для приготовления 500 мл 0,02н KMnO4

m(KMnO4) = 0,02 · 158,04 · 1/5 · 0,5 = 0,3161 г

2. Берут навеску KMnO4 на техно-химических весах на 10% боль­ше рассчитанной, т.к. часть его будет израсходована на окис­ление примесей, и растворяют в нужном объеме свежеперегнанной дистиллированной воды.

3. Приготовленный раствор хранят в темноте 7-10 дней плот­но закупоренным, т.к. свет и присутствие СО2 способствуют разложению KMnO4:

4 KMnO4 + 4CO2 + 2H2O = 4KHCO3 + 4MnO2 + 3O2

4. Выпавший осадок МпО2 отфильтровывают через стеклянный фильтр, стеклянную вату или асбест (но не через бумажный фильтр).

Оставлять МпО2 в растворе нельзя, т.к. он каталити­чески ускоряет процесс саморазложения КМпО4, а также участву­ет в реакциях окисления-восстановления, что снижает точность титрования.

5. Отфильтрованный раствор сохраняют в темных бутылях, защищая от пыли и прямого солнечного света.

В качестве исходных веществ для определения концентрации раствора KMnO4 применяют кристаллическую щавелевую кислоту H2C2O4 · 2H2O или ее натриевую соль Na2C2O4.

Оба эти вещества удовлетворяют требованиям, предъявляемым к исходным веществам, но удобнее пользоваться оксалатом натрия, т.к. он не содержит кристаллизационной воды и негигроскопичен.

Лабораторная работа

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ~ 0,02н KMnO4 по Na2C2O4.

В основе определения концентрации рабочего раствора KMnO4 по оксалату натрия лежит реакция:

2KMnO4 + 5Na2C2O4 + 8H2SO4 = 2MnSO4 + 5Na2SO4 + K2SO4 + 10CO2 + 8H2O

Приготовление 100 мл 0.02 н раствора оксалата натрия (исходное вещество) по точной навеске

а) Расчет навески

m(Na2C2O4) = C(1/2 Na2C2O4) · M(Na2C2O4) · 1/2· Vколбы =

0,02· 67,00· 0,1 = 0,134 г.

б) Взвешивание и растворение

Оксалат натрия отвешивает на аналитических весах с точ­ностью до 0,0002 г, причем не нужно стремиться взвесить точ­но 0,134 г оксалата натрия. Важно, чтобы взятая навеска была правильно взвешена. Вполне допустимо отклонение величины взя­той навески от рассчитанной на 10%.

Практически поступают так:

1) Рассчитывают минимальную и максимальную навески:

m min= 0,134 - 0,0134 = 0,1206 г.

m max = 0,134 + 0.0134 = 0,1474 г.

2) Взвешивают на аналитических весах бюкс. Например, масса.бюкса

mб = 20,3715 г.

3) Прибавляют к массе бюкса минимальную и максималь­ную навески

mб.+ mmin.= 20,3715 + 0,1206 = 20,49021 г

mб.+ mmax. = 20,3715 + 0,1474 = 20,5189 г

Так определяются пределы взвешивания.

4) Взятую навеску количественно переносят в мерную колбу на 100 мл: оксалат натрия осторожно пересыпают через сухую воронку в колбу, осторожно промывают воронку маленькими порциями дистиллированной воды и снимают ее.

5) Взвешивают на аналитических весах бюкс с остатками соли и

рассчитывают размер взятой навески по разности между массой бюкса с навеской и массой пустого бюкса(после пересыпания соли), например:

m = 20,5048 – 20,3715 = 0,1333 г.

в) Расчет концентрации

C(1/2 Na2C2O4) = m(навески) / M(1/2 Na2C2O4) V(колбы)

Например, c(1/2 Na2C2O4) = 0,1333 / 67,00· 0,1 = 0, 0199 моль/л

Порядок титрования

В бюретке - раствор KMnO4, в колбе для титрования -раствор оксалата натрия и серная кислота.

Ход определения

3 мл раствора оксалата натрия переносят пипеткой в колбу для титрования, добавляют

2-3 мл 2н раствора Н24, нагре­вают смесь до 80o С (для ускорения реакции), не доводя до кипения (во избежание разложения оксалата), и титруют раствором перманганата калия из бюретки.

Реакция между Na2C2O4 и КMпО4 идет сначала очень медленно. Реакция идет ступенчато, причем сам перманганат с оксалатом, по существу, не реагирует.

Стадии реакции:

1) 3MnSO4 + 2KMnO4 + 2H2O = 5MnO2 + K2SO4 + 2H2SO4

2) MnO2 + H2C2O4 + H2SO4 = MnSO4 + 2CO2 + 2H2O

В первоначально взятом растворе KMnO4 имеются только сле­ды Мп2+, поэтому обе реакции идут очень медленно. По мере на­копления ионов Mn2+ как продукта реакции скорость реакции возрастает. Ионы Mn2+ являются катализатором данной реакции. Так как катализатор - продукт реакции, то реакция между оксалатом и перманганатом - пример автокаталитической реакции.

Титрование выполняют следующим образом: расгвор KMnO4 при­ливают медленно, по каплям, тщательно перемешивая содержимое колбы и добавляя следующую каплю только после того, как обесцветилась предыдущая. Затем можно титровать быстрее, причем, если раствор остыл, его подогревают еще раз.

Таким образом, условия титрования оксалата перманганатомтаковы:

I) рН < 7

2) Нагревание до 70 -80°C.

3) Медленный (постепенно возрастающий) темп титрования.

Титрование заканчивают, когда от очередной капли KMnO4 раствор в титровальной колбе станет блендно0розовым.

Лабораторная работа

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА ПЕРОКСИДА ВОДОРОДА Н2О2

В основе определения лежит реакция:

2KMnO4 + 5H2O2 + 3H2SO4 = 2MnSO4 + K2SO4 + 5O2 + 8H2O

f(KMnO4) = 1/5; f(H2O2) = 1/2.

Индикатор – первая избыточная капля перманганата калия.

Порядок титрования

В бюретке – раствор перманганата калия, в колбе для титрования – раствор пероксида водорода и 2н раствор серной кислоты.

Ход определения

Полученный раствор пероксида водорода доводят дистиллированной водой до метки и тщательно перемешивают. 3 мл раствора

пипеткой переносят в колбу для титрования, добавляют 2-3млл 2н раствора серной кислоты и титруют рабочим раствором перманганата калия. Титрование выполняют при комнатной температуре.

Расчет

V(KMnO4) · C(1/5 KMnO4) = V(H2O2) · C(1/2 H2O2)

C(1/2 H2O2) = V(KMnO4) · C(1/5 KMnO4) / V(H2O2)

m(H2O2) = C(1/2 H2O2) ·V(колбы) · M(1/2 H2O2)

Лабораторная работа

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА ДИХРОМАТА КАЛИЯ

Перманганатометрическое определение окислителей выполняется методом обратного титрования (или титрованием по остатку).

Определение дихромата калия основано на последовательном

протекании двух реакций:

1) K2Cr2O7 + 6FeSO4 + +7H2SO4 = K2SO4 + 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + 7H2O

f(K2Cr2O7) = 1/6; f(FeSO4) = 1.

2) 10FeSO4 + 2KMnO4 + 8H2SO4 = 5Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 2MnSO4 + 8H2O

f(KMnO4) = 1/5; f(FeSO4) = 1.

Определение протекает в две стадии:

1) К определенному объему раствора дихромата калия при­бавляют точно измеренный объем рабочего раствора соли Мора (NH4)2Fe(SO4)2 · 6H2O, причем соль Мора берут в избытке.

2) Остаток соли Мора оттитровывают рабочим раствором КМпО4. Индикатор - первая избыточная капля КМпО4.

Приготовление рабочего раствора соли Мора (NH4)2Fe(SO4)2 · 6H2O

Длительное хранение рабочего раствора соли Мора невозможно из-за окисления Fe2+ кислородом воздуха. Поэтому раствор гото­вят непосредственно перед применением. Процесс окисления тор­мозится при добавлении больших количеств кислоты, которая так­же предотвращает гидролиз соли.

Расчет навески

m(соли Мора) = C(FeSO4)· M((NH4)2Fe(SO4)2·6H2O)· V(колбы)

Например, необходимо приготовить 100 мл 0,02н раствора соли Мора:

m(соли Мора) = 0,02 · 392,14 · 0,1 = 0,7843 г

0,7-0,9 г соли Мора взвешивают на технохимических весах, пересыпают в склянку на 100 мл, куда предварительно налито 50мл 2н H2SO4, перемешивают до растворения соли, добавляют 50мл дистиллированной воды и тщательно перемешивают раствор. Раствор соли Мора является вспомогательным, его концентрацию не необходимости рассчитывать.

Порядок титрования

В бюретке - раствор перманганата калия, в колбе для тит­рования - раствор соли Мора или смесь раствора соли Мора с дихроматом калия.

Ход определения

а) Определение расхода КMпО4 на титрование соли Мора

В колбу для титрования вносят пипеткой 3 мл раствора соли Мора и титруют из бюретки рабочим раствором КМпО4 до появле­ния розовой окраски раствора. Титруют до получения трех сходящихся ре­зультатов.

 

Результаты измерений заносятся в таблицу 1:

Таблица 1

№ опыта V(соли Мора) V’(KMnO4)
  3,0 3,0 3,0 V’1 V’2 V’3 V’ср.

 

Затем в колбу для титрования вносят пипет­кой 2 мл раствора дихромата калия и 3 мл раствора соли Мора. Смесь перемешивают и оттитровывают избыток соли Мора раствором КMnO4 до появления серо-сиреневой окраски раствора от очеред­ной капли KMnO4. Результаты измерений записываются в таблицу 2:

 

Таблица 2

№ опыта V(K2Cr2O7) V(соли Мора) V’’(KMnO4)
  2,0 2,0 2,0 3,0 3,0 3,0 V’’1 V’’2 V’’3 V’’ср.

На титрование остатка соли Мора, который не прореагировал с дихроматом калия пошло раствора перманганата калия:V’’(KMnO4) – V’(KMnO4).

Тогда на основании закона эквивалентов можно записать:

[V’’(KMnO4) – V’(KMnO4)] · C(1/5 KMnO4) = V(K2Cr2O7) · C(1/6 K2Cr2O7)

Отсюда рассчитывается C(1/6 K2Cr2O7) и массу дихромата калия содержащегося в колбе.




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2017-02-01; Просмотров: 69; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.073 сек.