СУЩНОСТЬ МЕТОДА ПЕРМАНГАНАТОМЕТРИИ.

В перманганатометрии стандартным раствором является КМnО₄. Сущность метода заключается в окислении восстановителей раствором перманганата калия. Окисление перманганатом калия можно проводить в кислой, нейтральной и щелочной среде. Но практически окисле­ние проводят в сильнокислой среде, в которой перманганат-ион проявляет наиболее сильные окислительные свойства. Продуктом восстановления КМnО₄ в кислой среде яв­ляется почти бесцветный ион Мn²⁺:

МnО₄ + 8Н⁺ + 5ē → Мn²⁺ + 4Н₂О

Согласно закону эквивалентов молярная масса эквивалентов КМnО₄ в кислой среде равна М/5.

В нейтральной среде:

MnO₄^- + 4H⁺ + 3 ē = MnO₂ + 2 Н₂О, тогда молярная масса эквивалентов КМnО₄ равна М/3.

В щелочной среде: MnO₄^- + ē = MnO₄^2-

Специального индикатора для титрования не требуется, так как ион МnО₄ имеет хорошо заметную розовую окраску.

Для создания сильнокислой среды пользуются раство­рами H₂SO₄. Применение соляной и азотной кислот недо­пустимо, поскольку соляная кислота, помимо кислотных свойств, проявляет и хорошо выраженные восстанови­тельные свойства и сама способна реагировать с КМпО₄ с выделением хлора. Азотная кислота, помимо кислотных свойств, проявляет окислительные свойства и может вза­имодействовать с определяемыми восстановителями.

Для определения восстановителей, как правило, ис­пользуют методы прямого титрования, для определения окислителей — методы обратного титрования, а для опре­деления индифферентных веществ — методы как обратно­го, так и косвенного (заместительного) титрования.

Приготовить стандартный раствор по точной навеске нельзя по ряду причин:

1. Перманганат калия КМnО₄ содержит примеси.

2. При растворении в воде перманганат ка­лия окисляет органические вещества, которые содержат­ся в дистиллированной воде.

3. На устойчивость раствора КМnО₄ влияет даже свет.

Все эти факторы изменяют кон­центрацию раствора КМnО₄ и вследствие этого нельзя при­готовить его первичный стандартный раствор. В этом случае сначала готовят раствор КМnО₄ с концентрацией, прибли­зительно равной требуемой (обычно 0,02 или 0,05 моль/л). Раствор оставляют на несколько дней до полного осаждения МnО₂, хранят в темном месте в бутыли из темного стекла. После этого раствор КмnО₄ берут для работы с по­мощью сифона так, чтобы осадок МnО₂ остался на дне бутылки.

В качестве исходных веществ для установки точной концентрации рабочего раствора КМnО₄ обычно применя­ют оксалат аммония (NH₄)₂C₂O₄ • Н₂О, оксалат натрия Na₂C₂O₄ и щавелевую кислоту Н₂С₂О₄ • 2Н₂О. Наиболее удобным из этих веществ является оксалат натрия, так как он кристаллизуется без воды и не гигроскопичен.

Учебные действия

Указания к заданию

1. Повторить технику безопасности при выполнении практической работы.   2. Ознакомиться с методическими указаниями для выполнения практических работ по теме: «Методы окислительно-восстановительного титрования».     3. Приготовить рабочее место.   4. Приготовить рабочий раствор перманганата калия. Готовят заранее! Можно приготовить из фиксанала.     5. Стандартизация раствора перманганата калия по оксалату натрия. Уравнение реакции записать в тетрадь. При t 90-1000С оксалат натрия разрушается Если вместо розовой окраски получается коричневато-бурая, это значит, что допущена ошибка: недостаточное количество H2SO4 раствор остыл быстрое титрование Опыт следует повторить! 7. Вычисление результатов работы. Примените закон эквивалентов!

Обратить внимание! 1. Работа со стеклянной посудой. 2. Работа с электронагревательными приборами. 3. Работа с ртутьсодержащим термометром. 4. Работа с кислотами. 5. Работа с КМnО4.     Смотреть КМО для учащихся «Методы окислительно-восстановительного титрования». Разобрать вопросы: 1. Общая характеристика окислительно-восстановительных методов. 1.1. Что лежит в основе методов оксидиметрии? 1.2. Классификация методов оксидиметрии. 1.3. Требования к ОВР, применяемым в оксидиметрии. 1.4. Условия для повышения скорости реакции. 1.5. Индикаторы оксидиметрии. 1.6. Применение методов. 2. Сущность метода перманганатометрии. 2.1. Сущность перманганатометрии. 2.2. Условия проведения. 2.3. Особенности приготовления стандартного раствора.   Для работы понадобится: бюретка со стеклянным краном пипетка Мора мерный цилиндр конические колбы для титрования химические стаканы воронки электроплитка градусник рабочий раствор КМnO4 0,1н раствор первичного стандарта - 0,05 н Na2C2O4 раствор серной кислоты Н2SO4 1М дистиллированная вода   Для приготовления 0,1 н р-ра на технохимических весах взвешивают 3,16 г КМnО4, переносят через сухую воронку в колбу на 1 л и растворяют в дистиллированной воде. Переливают в бутыль из темного стекла со стеклянным колпачком. Оставляют на 5-7 суток в темном месте. Сливают с помощью сифона, оставляя на дне осадок.   Взаимодействие между оксалатом натрия и перманганатом калия идет по уравнению: 5Na2C2O4 + 2KМnO4 + 8H2SO4 = 10CO2 +2MnSO4 + + K2SO4 + 8H2O + 5Na2SO4.   Полуреакции: МnО4 + 8Н+ + 5ē = Мn2+ + 4Н2О 2 С2О42- - 2 ē = 2СО2 5   Поскольку титрование проводят в кислой среде, то молярная масса эквивалента KМnO4 равна М (KМnO4) / 5 = 158,04 г/моль / 5 = 31, 61 г/моль. Молярная масса эквивалента оксалата натрия Na2C2O4 равна М (Na2C2O4) / 2 = 134,02 / 2 = 67,01 г/моль. Заполняют бюретку рабочим рас­твором КМnО4. Нулевое деление на бюретке и отсчеты объема при титровании устанавливают и определяют по верхнему краю мениска, так как раствор КМnО4 имеет темную окраску. В три конические колбы для титрования вносят с помощью мерного цилиндра по 10 мл раствора серной кислоты и по 10,00 мл стандартного раствора Na2C2O4 с помощью пипетки Мора. Содержимое колбы на­гревают, не доводя до кипения (до 80-90 °С) Горячий раствор титруют раствором перманганата калия. Первые 2-3 капли обесцвечиваются очень медленно, поэтому каждую каплю добавляют только после обесцвечивания предыдущей. Титрование заканчи­вают при появлении бледно-розовой окраски КМnО4, не исчезающей в течение 1-2 мин. Титрование повторяют до тех пор, пока не получат не менее трех результатов, кото­рые отличаются друг от друга не более, чем на 0,1 мл. Объем вычисляют с точностью до 0,01 мл.   Ре­зультаты титрования записывают в таблицу.   По окончании титрования дис­тиллированной водой промывают бюретку. Убирают рабочее место.     Рассчитать: Средний объем раствора KМnO4, пошедший на титрование раствора Na2C2O4. Нормальность рабочего раствора KМnO4. Титр раствора KМnO4.

ПРИМЕР ОФОРМЛЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЫ

Практическая работа № 14. «Стандартизация рабочего раствора KmnO4 по 0,1 н раствору оксалата натрия».

Взаимодействие между оксалатом натрия и перманганатом калия идет по уравнению:

5Na₂C₂O₄ + 2KМnO₄ + 8H₂SO₄ = 10CO₂ +2MnSO₄ + K₂SO₄ + 8H₂O + 5Na₂SO₄.

Полуреакции:

МnО₄ + 8Н+ + 5ē = Мn²⁺ + 4Н₂О 2

С₂О₄^2- - 2 ē = 2СО₂ 5

1. Средний объем раствора KмnO₄, пошедший на титрование раствора Na₂C₂O₄

V (КмnО₄)= V₁ + V₂ + V₃

2. Нормальность рабочего раствора KМnO₄***

V(КМnО₄) • N(1/5 КМnО₄) = V(Na₂C₂O₄) • N(1/2 М Na₂C₂O₄)

N(1/5 КмnО₄) = V(Na₂C₂O₄) • N(1/2 М Na₂C₂O₄)

V(КМnО₄)

3. Титр раствора KМnO₄

_{Т =} N(1/5 КМnО₄) • М (1/5 КМnО₄)

Вывод: Методом прямого титрования с использованием в качестве исходного вещества для установки точной концентрации рабочего раствора КМnО₄ оксалата натрия Na₂C₂O₄ установлены нормальность и титр рабочего раствора: N(1/5 КмnО₄) = …моль/л; Т (KМnO₄) = …г/моль.

* значения даны условием практической задачи

** значения устанавливают экспериментально

*** Значения нормальности и титра рассчитывают с точностью до

четвертой значащей цифры

РЕШЕНИЕ УПРАЖНЕНИЙ И ЗАДАЧ

(ЭТАП КОНТРОЛЯ И КОРРЕКЦИИ)

1. Вычислите молярные массы эквивалентов веществ в реакциях с KМnO₄

а) Na₂SO₃ в кислой среде

б) FeSO₄ в щелочной среде

ОТВЕТ:

а) 5Na₂SO₃ + 2KМnO₄ + 3H₂SO₄ =5 Na₂SO₄ + 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 3H₂O

МnО₄ + 8Н+ + 5ē = Мn²⁺ + 4Н₂О 2

SO₃^2- + H₂O - 2 ē = SO₄^2- + 2Н⁺ 5

М (1/2 Na₂SO₃) = М (Na₂SO₃) / 2 = 62,78 г/ моль

б) FeSO₄ + KМnO₄ + 3 KOH = Fe(OH)₃ + K₂MnO₄ + K₂SO₄

Fe²⁺ - ē = Fe³⁺ 1

MnO₄^- + ē = MnO₄^2- 1

М (Fe²⁺) = 55,85 г/моль

2. Вычислите титр раствора KМnO₄ по Н₂С₂О₄, если нормальность KМnO₄ 0,1 моль/л.

ОТВЕТ:

Дано:

N (KМnO₄) = 0,1 моль/л.

Найти:

Т (KМnO₄/ Н₂С₂О₄)

Решение:

5Н₂C₂O₄ + 2KМnO₄ + 3H₂SO₄ = 10CO₂ +2MnSO₄ + K₂SO₄ + 8H₂O

С₂О₄^2- + 4Н⁺ - 2 ē = 2СО₂ + 2 Н₂О 5

МnО₄ + 8Н+ + 5ē = Мn²⁺ + 4Н₂О 2

М (1/2 Н₂C₂O₄) = 45 г/моль

1) Т (KМnO₄/ Н₂C₂O₄) = N (KМnO₄) • M (1/2 Н₂C₂O₄)

Т (KМnO₄/ Н₂C₂O₄) = 0.1 • 45 = 0,0045 г/л

Ответ: Т (KМnO₄/ Н₂C₂O₄) = 0,0045 г/л

3. На титрование раствора FeSO₄ израсходовано 15,00 мл раствора KМnO₄, нормальность которого 0,09 моль/л. Определите массу Fe²⁺ в растворе.

ОТВЕТ:

Дано:

V (KМnO₄) = 15 мл

N (KМnO₄) = 0,09 моль/л.

Найти:

m(Fe²⁺)

Решение:

10FeSO₄ + 2KМnO₄ + 8 H₂SO₄ = 5Fe₂ (SO₄)₃ + MnSO₄ + K₂SO₄ + 8H₂O

2Fe²⁺ - 2ē = Fe³⁺₂ 5

МnО₄ + 8Н+ + 5ē = Мn²⁺ + 4Н₂О 2

1) Т(KМnO₄/ Fe²⁺) = N (KМnO₄) • M (1/2 Fe)

Т(KМnO₄/ Fe²⁺) = 2,51/ 1000 = 0,0025 г/л

2) m(Fe²⁺) = V (KМnO₄) • Т(KМnO₄/ Fe²⁺)

m(Fe²⁺) = 0,0025 • 15,00 = 0,0377 г

Ответ: m(Fe²⁺) = 0,0377 г

РЕФЛЕКСИЯ

Метод «Цепочка пожеланий»

1. Каждому из учащихся предлагается обратиться с пожеланиями к соседу по парте по итогам занятия.

2.Заканчивает цепочку преподаватель, подводя итог рефлексии.

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычис­лить, когда этот...

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: