Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







ТИТРИМЕТРИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА





Введение

Лабораторный практикум выполняется после изучения теоретического курса «Аналитическая химия и ФХМА» и служит для закрепления и углубления полученных знаний.

Задачей количественного анализа является определение количества (содержания) элементов (ионов), радикалов, функциональных групп, соединений или фаз в анализируемом объекте [[1]]. В этом курсе рассматриваются основные методы титриметрического (объемного) анализа, способы титрования и их практическое применение.

Прежде чем приступить к выполнению лабораторного практикума, студенты проходят инструктаж по технике безопасности. Перед выполнением каждой работы студент должен сдать коллоквиум по разделам, указанным преподавателем, а также по методике проведения анализа. Для этого необходимо:

1) повторить соответствующий раздел курса;

2) подробно ознакомиться с методикой проведения работы;

3) составить уравнения химических реакций, лежащих в основе проводимого химического анализа;

4) изучить особенности проведения анализа с точки зрения техники безопасности.

По результатам работы студенты составляют отчёт, в котором должны быть указаны:

· название работы;

· цель работы;

· теоретические основы метода: сущность метода, основное уравнение, расчеты и построение кривых титрования, выбор индикатора;

· реактивы и оборудование, используемые в ходе проведения работы;

· методика анализа:

- приготовление первичных стандартов;

- приготовление и стандартизация рабочего раствора;

- определение содержания исследуемого вещества в растворе;

· экспериментальные данные;

· статистическая обработка результатов анализа;

· выводы.

ТИТРИМЕТРИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА

Титриметрический метод анализа основан на измерении объема реагента точно известной концентрации (титранта), затраченного на химическую реакцию с определяемым веществом.

Процедура определения (титрование) состоит в том, что к точно известному объему раствора определяемого вещества с неизвестной концентрацией из бюретки по каплям добавляют титрант, до наступления точки эквивалентности.

, (1)

где X – определяемое вещество; R – титрант, P – продукт реакции.

Точка эквивалентности (т.э.) – это теоретическое состояние раствора, наступающее в момент добавления эквивалентного количества титранта R к определяемому веществу X. На практике титрант добавляют к определяемому веществу до достижения конечной точкой титрования (к.т.т.), под которой понимают при визуальной индикации точки эквивалентности момент изменения окраски индикатора, добавленного в раствор. Кроме визуальной индикации точка эквивалентности может быть зарегистрирована инструментальными способами. В этом случае под конечной точкой титрования (к.т.т.) понимают момент резкого изменения физической величины, измеряемой в процессе титрования (сила тока, потенциал, электропроводность и т. д.).

В титриметрическом методе анализа используются следующие типы химических реакций: реакции нейтрализации, реакции окисления-восстановления, реакции осаждения и реакции комплексообразования.

В зависимости от типа применяемой химической реакции различают следующие методы титриметрического анализа:

– кислотно-основное титрование;

– осадительное титрование;

– комплексонометрическое титрование или комплексонометрия;

– окислительно-восстановительное титрование или редоксиметрия.

К реакциям, применяемым в титриметрическом методе анализа, предъявляют следующие требования:

· реакция должна протекать в стехиометрических соотношениях, без побочных реакций;

· реакция должна протекать практически необратимо (≥ 99,9 %), константа равновесия реакции Кр>106, образующиеся осадки должны иметь растворимость S < 10-5 моль/дм3, а образующиеся комплексы – Куст > 10-6;

· реакция должна протекать с достаточно большой скоростью;

· реакция должна протекать при комнатной температуре;

· точка эквивалентности должна фиксироваться четко и надежно каким-либо способом.

Способы титрования

В любом методе титриметрического анализа существует несколько способов титрования. Различают прямое титрование, обратное титрование и титрование по замещению.

Прямое титрование – к раствору определяемого вещества добавляют по каплям титрант до достижения точки эквивалентности.

Схема титрования: X + R = P.

Закон эквивалентов для прямого титрования:

C(1/z) Х VХ = C(1/z) RVR . (2)

Количество (массу) определяемого вещества, содержащееся в исследуемом растворе, вычисляют, используя закон эквивалентов (для прямого титрования)

mХ= C(1/z)R VR M(1/z)Х ٠ 10-3, (3)

где C(1/z)R – молярная концентрация эквивалента[1] титранта, моль/дм3;

VR – объем титранта, см3;

M(1/ z ) Х – молярная масса эквивалента определяемого вещества;

C(1/z)Х – молярная концентрация эквивалента определяемого вещества, моль/дм3;

VХ – объем определяемого вещества, см3.

Обратное титрование – используют два титранта. Сначала
к анализируемому раствору добавляют точный объем первого титранта (R1), взятый в избытке. Остаток непрореагировавшего титранта R1 оттитровывают вторым титрантом (R2). Количество титранта R1, израсходованного
на взаимодействие с анализируемым веществом (Х) определяют по разности между добавленным объемом титранта R1 (V1) и объемом титранта R2 (V2) затраченного на титрование остатка титранта R1.

Схема титрования: X + R1 фиксированный избыток = P1 (R1 остаток).

R1 остаток + R2 = P2.

При использовании обратного титрования закон эквивалентов записывается следующим образом:

. (4)

Массу определяемого вещества в случае обратного титрования вычисляют по формуле

. (5)

Способ обратного титрования применяется в тех случаях, когда для прямой реакции невозможно подобрать подходящий индикатор или она протекает с кинетическими затруднениями (низкая скорость химической реакции).

Титрование по замещению (косвенное титрование) – применяют в тех случаях, когда прямое или обратное титрование определяемого вещества невозможно или вызывает затруднения либо отсутствует подходящий индикатор.

К определяемому веществу Х добавляют какой-либо реагент А в избытке, при взаимодействии с которым выделяется эквивалентное количество вещества Р. Затем продукт реакции Р оттитровывают подходящим титрантом R.

Схема титрования: X + А избыток = P1.

P1 + R = P2.

Закон эквивалентов для титрования по замещению записывают следующим образом:

. (6)

Так как число эквивалентов определяемого вещества Х и продукта реакции Р одинаковы, расчет массы определяемого вещества в случае косвенного титрования вычисляют по формуле

mХ= C(1/z) R VR M(1/z) Х ٠ 10-3. (7)

Реактивы

1. Янтарная кислота Н2С4Н4О4 (х.ч.) – первичный стандарт.

2. Раствор гидроксида натрия NaOH с молярной концентрацией
~2,5 моль/дм3

3. Н2О дистиллированная.

4. Кислотно-основной индикатор (выбирают по кривой титрования).

Оборудование студенты описывают самостоятельно.

Ход выполнения работы:

1. Приготовление первичного стандарта янтарной кислоты HOOCCH2CH2COOH.

Янтарную кислоту готовят объемом 200,00 см3 с молярной концентрацией эквивалента моль/дм3.

Расчет массы навески, г: (масса берется с точностью до четвертого знака после запятой).

г/моль.

Уравнение реакции:

Взятие навески (взвешивание):

Масса часового стекла (стакана)

Масса часового стекла (стакана) с навеской

Масса навески

Навеску количественно переносят в мерную колбу ( см3), добавляют 50 – 70 см3 дистиллированной воды, перемешивают до полного растворения янтарной кислоты, доводят до метки дистиллированной водой
и тщательно перемешивают.

Фактическую концентрацию первичного стандарта рассчитывают
по формуле

Реактивы

1. Карбонат натрия Na2CO3 (х.ч.) – первичный стандарт.

2. Н2О дистиллированная.

3. Хлороводородная кислота НСl концентрации 1:1 (r=1,095 г/см3).

4. Кислотно-основной индикатор (выбирают по кривой титрования).

5. Смешанный индикатор – метиловый оранжевый и метиленовый синий[2].

Ход выполнения работы:

1. Приготовление первичного стандарта карбоната натрия (Na2CO3).

Раствор карбоната натрия готовят объёмом 200,00 см3 с молярной концентрацией эквивалента моль/дм3.

Расчет массы навески, г: (масса берется с точностью до четвертого знака после запятой).

Уравнения реакции:

1) Na2CO3 + HCl = NaHCO3 + NaCl

2) NaHCO3 + HCl = NaCl + H2O + CO2

_____________________________________

Na2CO3 +2HCl = 2NaCl + H2O + CO2

H2CO3 – слабая кислота (K a1 = 10-6,35 , K a2 = 10-10,32 ).

Взятие навески (взвешивание):

Масса часового стекла (стакана)

Масса часового стекла (стакана) с навеской

Масса навески

Навеску количественно переносят в мерную колбу ( см3), добавляют 50 – 70 см3 дистиллированной воды, перемешивают до полного растворения карбоната натрия, доводят до метки дистиллированной водой
и тщательно перемешивают.

Фактическую концентрацию первичного стандарта рассчитывают
по формуле

2. Приготовление и стандартизация титранта (раствора HCl)

Раствор хлороводородной кислоты готовят объемом примерно 500 см3
с молярной концентрацией эквивалента примерно 0,05÷0,06 моль/дм3)

Титрант – раствор хлороводородной кислоты приблизительной концентрацией 0,05 моль/дм3 готовят из хлороводородной кислоты, разбавленной 1:1 (r=1,095 г/см3).

Стандартизацию раствора HCl проводят по первичному стандарту Na2CO3 прямым титрованием, способом пипетирования.

Индикатор выбирают по кривой титрования карбоната натрия хлороводородной кислотой (рис. 4).

Рис. 4. Кривая титрования 100,00 см3 раствора Na2CO3 с С = 0,1000 моль/дм3 раствором HCl с С1/z = 0,1000 моль/дм3

При титровании до второй точки эквивалентности используют индикатор метиловый оранжевый, 0,1%-ный водный раствор (рТ = 4,0). Изменение окраски от желтой до оранжевой (цвет «чайной розы»). Интервал перехода
(рН = 3,1 – 4,4) [6].

Схема 3. Стандартизация раствора HCl

 

В коническую колбу для титрования вместимостью 250 см3 помещают аликвоту 25,00 см3 стандартного раствора Na2CO3 (пипеткой), добавляют 2 – 3 капли метилового оранжевого, разбавляют водой до 50 – 75 см3 и титруют раствором хлороводородной кислоты до перехода окраски из желтой в цвет «чайной розы» от одной капли титранта. Титрование проводят в присутствии «свидетеля» (исходный раствор Na2CO3 с индикатором). Результаты титрования заносят в табл. 4. Концентрацию хлороводородной кислоты определяют по закону эквивалентов: .

Таблица 4

Результаты стандартизации раствора соляной кислоты

№ опыта Объем Na2CO3, см3 Объем HCl, см3 Концентрация HCl, моль/дм3 Средняя концентрация HCl, моль/дм3
  25,00  
  25,00  
  25,00  

 

Задачи

1. Сформулируйте понятие эквивалента в кислотно-основных реакциях [[6]]. Вычислите величину эквивалентов соды и фосфорной кислоты в следующих реакциях:

Na2CO3 + HCl = NaHCO3+NaCl

Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + CO2 + H2O

H3PO4 + NaOH = NaH2PO4 + H2O

H3PO4 + 2NaOH = Na2HPO4 + H2O

H3PO4 + 3NaOH = Na3PO4 + 3H2O

2. Напишите уравнения реакций между соляной кислотой, серной кислотой, гидроксидом натрия, гидроксидом алюминия, карбонатом натрия, гидрокарбонатом калия и рассчитайте эквивалентную массу этих веществ.

3. Постройте кривую титрования 100,00 см3 соляной кислоты с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/дм3 гидроксидом натрия с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/дм3. Выберите возможные индикаторы
и рассчитайте индикаторную погрешность титрования.

4. Постройте кривую титрования 100,00 см3 акриловой кислоты (CH2=CHCOOH, pK a = 4,26) с молярной концентрацией эквивалента
0,1 моль/дм3 гидроксидом натрия с молярной концентрацией эквивалента
0,1 моль/дм3. Как изменяется состав раствора в процессе титрования? Выберите возможные индикаторы и рассчитайте индикаторную погрешность титрования.

5. Постройте кривую титрования гидразина (N2H4+H2O, pK b = 6,03)
с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/дм3 соляной кислотой
с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/дм3. В чем сходство
и различие расчетов рН и кривой титрования в сравнении с кривой титрования слабой кислоты щелочью? Выберите возможные индикаторы
и рассчитайте индикаторную погрешность титрования.

6. Вычислите коэффициенты активности и активные концентрации ионов
в 0,001 М растворе сульфата алюминия, 0,05 М карбоната натрия, 0,1 М хлорида калия.

7. Вычислите рН 0,20 М раствора метиламина, если его ионизация в водном растворе описывается уравнением

В + Н2О = ВН + + ОН -, К b = 4,6 ×10 -3, где В – основание.

8. Вычислить константу диссоциации хлорноватистой кислоты HOCl, если 1,99 × 10-2 М раствор имеет рН = 4,5.

9. Вычислите рН раствора, содержащего 6,1 г/моль гликолевой кислоты (СH2(OH)COOH, К а = 1,5 × 10-4).

10. Вычислите рН раствора, полученного смешением 40 мл 0,015 М раствора хлороводородной кислоты с:

а) 40 мл воды;

б) 20 мл 0,02 М раствора гидроксида натрия;

в) 20 мл 0,02 М раствора гидроксида бария;

г) 40 мл 0,01 М раствора хлорноватистой кислоты, К а =5,0 × 10-8.

11. Вычислите концентрацию ацетат-иона в растворе уксусной кислоты
c массовой долей 0,1 %.

12. Вычислите концентрацию иона аммония в растворе аммиака c массовой долей 0,1 %.

13. Рассчитайте массу навески карбоната натрия, необходимую для приготовления 250,00 мл 0,5000 М раствора [[7]].

14. Рассчитайте объем раствора соляной кислоты с молярной концентрацией эквивалента 11 моль/л и объем воды, которые необходимо взять для приготовления 500 мл 0,5 М раствора соляной кислоты.

15. В 300 мл 0,3 %-ного раствора хлороводородной кислоты растворили 0,15 г металлического магния. Вычислите молярную концентрацию ионов водорода, магния и хлора в полученном растворе.

16. При смешении 25,00 мл раствора серной кислоты с раствором хлорида бария получено 0,2917 г сернокислого бария. Определите титр раствора серной кислоты.

17. Вычислить массу карбоната кальция, вступившего в реакцию
с 80,5 ммоль хлороводородной кислоты.

18. Сколько граммов однозамещенного фосфата натрия надо добавить
к 25,0 мл 0,15 М раствора гидроксида натрия, чтобы получить раствор с рН=7? Для фосфорной кислоты pK а1 = 2,15; pK а2 = 7,21; pK а3= 12,36.

19. На титрование 1,0000 г дымящейся серной кислоты, тщательно разбавленной водой, расходуется 43,70 мл 0,4982 М раствора гидроксида натрия. Известно, что дымящаяся серная кислота содержит серный ангидрид, растворенный в безводной серной кислоте. Вычислить массовую долю серного ангидрида в дымящей серной кислоте.

20. Абсолютная погрешность измерения объема с помощью бюретки составляет 0,05 мл. Рассчитать относительную погрешность измерения объемов в 1; 10 и 20 мл.

21. В мерной колбе вместимостью 500,00 мл приготовлен раствор
из навески 2,5000 г карбоната натрия. Вычислить:

а) молярную концентрацию раствора;

б) молярную концентрацию эквивалента (½ Na2CO3);

в) титр раствора;

г) титр по соляной кислоте.

22. Какой объем 10 %-ного раствора карбоната натрия плотностью
1,105 г/см3 нужно взять для приготовления:

а) 1 л раствора с титром ТNa2CO3 = 0,005000 г/см3;

б) 1 л раствора с ТNa2CO3/HCl = 0,003000 г/см3?

23. Какой объем соляной кислоты с массовой долей 38,32 % и плотностью 1,19 г/см3 следует взять для приготовления 1500 мл 0,2 М раствора?

24. Какой объем воды нужно добавить к 1,2 л 0,25 М HCl, чтобы приготовить 0,2 М раствор?

25. Из 100 г технического гидроксида натрия, содержащего 3 % карбоната натрия и 7 % индифферентных примесей, приготовили 1л раствора. Вычислить молярную концентрацию и титр по соляной кислоте полученного щелочного раствора, считая, что карбонат натрия титруется до угольной кислоты.

26. Имеется образец, в котором может содержаться NaOH, Na2CO3, NaHCO3 или смесь названных соединений массой 0,2800 г. Пробу растворили в воде.
На титрование полученного раствора в присутствии фенолфталеина расходуется 5,15 мл, а в присутствии метилового оранжевого – 21,45 мл соляной кислоты с молярной концентрацией эквивалента 0,1520 моль/л. Определить состав образца и массовые доли компонентов в образце.

27. Постройте кривую титрования 100,00 см3 0,1000 М раствора аммиака 0,1000 М раствором соляной кислоты, обоснуйте выбор индикатора.

28. Вычислите рН точки эквивалентности, начала и конца титрования 100,00 см3 0,1000 М раствора малоновой кислоты (HOOCCH2COOH) 0,1000 М раствором гидроксида натрия (рК а1 =1,38; рК а2 =5,68).

29. На титрование 25,00 см3 раствора карбоната натрия с молярной концентрацией эквивалента 0,05123 моль/дм3 пошло 32,10 см3 соляной кислоты. Вычислите молярную концентрацию эквивалента соляной кислоты.

30. Сколько мл 0,1 М раствора хлорида аммония необходимо добавить
к 50,00 мл 0,1 М раствора аммиака, чтобы получился буферный раствор
с рН=9,3.

31. Смесь серной и фосфорной кислот перенесли в мерную колбу объемом 250,00 см3. Для титрования взяли две пробы по 20,00 см3, одну оттитровали раствором гидроксида натрия с молярной концентрацией эквивалента
0,09940 моль/дм3 с индикатором метилоранжем, а вторую с фенолфталеином. Расход гидроксида натрия в первом случае составил 20,50 см3, а во втором 36,85 см3. Определите массы серной и фосфорной кислот в смеси.

В комплексонометрии

До точки эквивалентности [Mn+]=(C M V MC ЭДТА V ЭДТА)/(V М + V ЭДТА). (21)

В точке эквивалентности [Mn+] = . (22)

После точки эквивалентности[Mn+] = . (23)

На рис. 9 показаны кривые титрования иона кальция в буферных растворах с различными значениями рН. Видно, что титрование Са2+ возможно только при рН ³ 8.

Реактивы

1. Раствор ЭДТА с молярной концентрацией ~ 0,05 моль/дм3.

2. Н2О дистиллированная.

3. Стандартный раствор Mg (II) с молярной концентрацией
0,0250 моль/дм3.

4. Аммиачный буфер с рН = 9,5.

5. Раствор гидроксида калия КОН с массовой долей 5%.

6. Эриохром черный Т, индикаторная смесь[3].

7. Калькон, индикаторная смесь.

Теоретические основы метода:

Метод основан на взаимодействии ионов Са2+и Мg2+ с динатриевой солью этилендиаминтетрауксусной кислоты (Na2H2Y2 или Na-ЭДТА) с образованием прочных комплексов в молярном отношении M:L=1:1 в определённом интервале рН.

Для фиксирования точки эквивалентности при определении Са2+и Мg2+ используют калькон и эриохром черный Т.

Определение Са2+ проводят при рН ≈ 12, при этом Mg2+ находится
в растворе в виде осадка гидроксида магния и не титруется ЭДТА.

Mg2+ + 2OH- = Mg(OH)2

Са2+ + Y4- «CaY2-

При рН ≈ 10 (аммиачный буферный раствор) Мg2+ и Са2+ находятся
в растворе в виде ионов и при добавлении ЭДТА титруются совместно.

Ca2+ + HY3- «CaY2- + H+

Mg2+ + HY3- «MgY2- +H+

Для определения объема ЭДТА, затраченного на титрование Mg2+,
из суммарного объёма, пошедшего на титрование смеси при рН ≈ 10, вычитают объём, пошедший на титрование Са2+ при рН ≈ 12.

Для создания рН ≈ 12 применяют 5% – ный раствор KOH, для создания
рН ≈ 10 используют аммиачный буферный раствор (NH3×H2O + NH4Cl).

Ход выполнения работы:

1. Стандартизация титранта – раствора ЭДТА (Na2H2Y)

Раствор ЭДТА готовят приблизительной концентрации 0,025 М
из ≈ 0,05 М раствора, разбавляя его дистиллированной водой в 2 раза. Для стандартизации ЭДТА применяют стандартный раствор MgSO4
c концентрацией 0,02500 моль/дм3.

Схема 5. Стандартизация титранта – раствора ЭДТА

В коническую колбу для титрования вместимостью 250 см3 помещают 20,00 cм3 стандартного раствора MgSO4 c концентрацией 0,02500 моль/дм3, добавляют ~ 70 см3 дистиллированной воды, ~ 10 см3 аммиачного буферного раствора с рН ~ 9,5 – 10 и вносят индикатор эриохром чёрный Т около 0,05 г
(на кончике шпателя). При этом раствор окрашивается в винно-красный цвет. Раствор в колбе медленно титрируют раствором ЭДТА до перехода окраски из винно-красной в зелёную. Результаты титрования заносят в табл. 6. Концентрацию ЭДТА определяют по закону эквивалентов: .

Таблица 6

Результаты стандартизации раствора ЭДТА

№ опыта. Объём MgSO4, см3 Объём ЭДТА, см3 Концентрация ЭДТА, моль/дм3 Средняя концентрация ЭДТА, моль/дм3
  20,00  
  20,00  
  20,00  

2. Определение содержания Са2+

Кривые титрования Са2+ раствором ЭДТА при рН=10 и рН=12 строят самостоятельно.

Раствор задачи в мерной колбе доводят до метки дистиллированной водой и тщательно перемешивают.

Схема 6. Определение содержания Са2+ в растворе

В коническую колбу для титрования вместимостью 250 см3 помещают аликвоту исследуемого раствора 25,00 см3, содержащую кальций и магний, добавляют ~ 60 см3 воды, ~ 10 см3 5% – ного раствора КОН. После выпадения аморфного осадка Mg(OH)2↓ в раствор вносят индикатор калькон около 0,05 г (на кончике шпателя) и медленно титруют раствором ЭДТА до перехода окраски из розовой в бледно-голубую. Результаты титрования (V 1) заносят в табл.7.

Таблица 7

Результаты титрования раствора, содержащего кальций и магний

№ опыта Объем исследуемого раствора, см3 Объем ЭДТА, см3 Содержание Са2+ в растворе, г
  25,00  
  25,00  
  25,00  
  25,00  
  25,00  

3. Определение содержания Mg2+

Кривую титрования Mg2+ раствором ЭДТА при рН=10 строят самостоятельно.

Схема 7. Определение содержания Mg2+ в растворе

В коническую колбу для титрования вместимостью 250 см3 помещают аликвоту 25,00 см3 исследуемого раствора, содержащую кальций и магний, добавляют ~ 60 см3 дистиллированной воды, ~ 10 см3 аммиачного буферного раствора с рН ~ 9,5–10 и вносят индикатор эриохром чёрный Т около 0,05 г
(на кончике шпателя). При этом раствор окрашивается в винно-красный цвет. Раствор в колбе медленно титрируют раствором ЭДТА до перехода окраски из винно-красной в зелёную. Результаты титрования (V 2) заносят в табл. 8.

Таблица 8

Результаты титрования раствора, содержащего кальций и магний

№ опыта Объем исследуемого раствора, см3 Объем ЭДТА, V , см3 Содержание Mg2+ в растворе, г
  25,00  
  25,00  
  25,00  
  25,00  
  25,00  

Реактивы

1. Раствор ЭДТА с молярной концентрацией ~ 0,05 моль/дм3.

2. Стандартный раствор Cu(II) с титром 2,00×10-3 г/дм3.

3. Н2О дистиллированная.

4. Аммиачный буфер с рН~ 8 – 8,5.

5. Мурексид, индикаторная смесь.

Задачи

1. Вычислите α4 для ЭДТА при pH=5, если константы ионизации ЭДТА следующие: K1=1,0·10-2, K2=2,1·10-3, K3=6,9·10-7, K4=5,5·10-11.

2. Постройте кривую титрования 25,00 мл 0,020 М раствора никеля 0,010 М раствором ЭДТА при pH=10, если константа устойчивости
КNiY = 1018,62. Вычислите p[Ni] после добавления 0,00; 10,00; 25,00; 40,00; 50,00 и 55,00 мл титранта.

3. На титрование 50,00 мл раствора, содержащего ионы кальция
и магния, потребовалось 13,70 мл 0,12 М раствора ЭДТА при pH=12 и 29,60 мл при pH=10. Выразите концентрации кальция и магния в растворе в мг/мл.

4. При анализе в 1 л воды найдено 0,2173 г оксида кальция и 0,0927 г оксида магния. Вычислите, какой объём ЭДТА концентрации 0,0500 моль/л был затрачен на титрование.

5. На титрование 25,00 мл стандартного раствора, содержащего 0,3840 г сульфата магния, израсходовано 21,40 мл раствора трилона Б. Вычислите титр этого раствора по карбонату кальция и его молярную концентрацию.

6. На основании констант образования (устойчивости) комплексонатов металлов, приведенных ниже, оцените возможность комплексонометрического титрования ионов металлов при pH = 2; 5; 10; 12.

Ионы Ba2+ Mg2+ Ca2+ Zn2+ Fe2+ Fe3+ Al3+
lgKMY 7,78 9,12 10,59 16,26 14,20 25,15 16,50

 

Для этих значений pH рα4 равна соответственно 13,5; 6,5; 0,45; 0,01. Ваши выводы сделайте с учётом того, что в растворе возможно протекание конкурирующих реакций образования гидроксокомплексов или гидроксидов металлов, произведения растворимости которых соответственно следующие:

Осадки Ba Mg Ca Zn Fe(II) Fe(III) Al
-lgПР 2,3 9,22 5,26 17,15 15,0 37,2 32,0

 

7. При титровании 0,01 М раствора Ca2+ 0,01 М раствором ЭДТА при pH=10 константа устойчивости KCaY = 1010,6. Вычислите, какой должна быть условная константа устойчивости комплекса металла с индикатором [CaInd] при pH=10, если в конечной точке титрования [CaInd]=[Ind].

8. Константа кислотной ионизации индикатора, используемого при комплексонометрическом титровании, равна 4,8·10-6. Вычислите содержание кислотной [H2Ind] и щелочной [Ind2+] форм индикатора при pH = 4,9, если его общая концентрация в растворе составляет 8,0·10-5 моль/л. Определите возможность использования данного индикатора при титровании раствора
с pH=4,9, если цвет его кислотной формы совпадает с цветом комплекса.

9. Для определения содержания алюминия в образце навеску образца 550 мг растворили и добавили 50,00 мл 0,05100 М раствора комплексона III. Избыток последнего оттитровали 14,40 мл 0,04800 М раствором цинка (II). Рассчитайте массовую долю алюминия в образце.

10. При разрушении комплекса, содержащего висмут и йодид-ионы, последние титруют раствором Ag(I), а висмут – комплексоном III.
Для титрования раствора, содержащего 550 мг образца, требуется 14,50 мл 0,05000 М раствора комплексона III, а на титрование йодид-иона, содержащегося в 440 мг образца, затрачивается 23,25 мл 0,1000 М раствора Ag(I). Рассчитайте координационное число висмута в комплексе, если йодид-ионы являются лигандом.

11. Образец массой 0,3280 г, содержащий Pb, Zn, Cu, растворили
и перевели в мерную колбу на 500,00 см3. Определение вели в три этапа:
а) на титрование первой порции раствора объемом 10,00 см3, содержащего Pb, Zn, Cu, затрачено 37,50 см3 0,0025 М раствора ЭДТА; б) во второй порции объемом 25,00 см3 замаскировали Cu, а на титрование Pb и Zn израсходовано 27,60 см3 ЭДТА; в) в третьей порции объемом 100,00 см3 замаскировали Zn
и Cu, на титрование Pb затрачено 10,80 см3 ЭДТА. Определите массовую долю Pb, Zn, Cu в образце.

Кривые титрования

В редоксметрии кривые титрования строят в координатах Е = f (CR),
они иллюстрируют графическое изменение потенциала системы в процессе титрования. До точки эквивалентности потенциал системы рассчитывается по отношению концентраций окисленной и восстановленной форм определяемого вещества (потому что до точки эквивалентности одна из форм титранта практически отсутствует), после точки эквивалентности – по отношению концентраций окисленной и восстановленной форм титранта (потому что после точки эквивалентности определяемое вещество оттитровано практически полностью).

Потенциал в точке эквивалентности определяется по формуле

, (26)

где – число электронов, участвующих в полуреакциях;

– стандартные электродные потенциалы полуреакций.

На рис. 10 представлена кривая титрования раствора щавелевой кислоты H2C2O4 раствором перманганата калия KMnO4 в кислой среде
([H+] = 1 моль/дм3).

Рис. 10. Кривая титрования 100,00 см3 раствора щавелевой

кислоты H2C2O4 с С1/z = 0,1000 моль/дм3 раствором перманганата

калия KMnO4 с С1/z = 0,1000 моль/дм3 при =1 моль/дм3

Потенциал полуреакции MnO4- + 5 e + 8H+ → Mn2+ + 4H2O зависит от рН среды, так как в полуреакции участвуют ионы водорода.

Перманганатометрия

Титрантом является раствор перманганата калия KMnO4, являющийся сильным окислителем. Основное уравнение:

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

М1/z(KMnO4)= г/моль.

В слабокислых, нейтральных и слабощелочных средах вследствие меньшего окислительно-восстановительного потенциала перманганат-ион восстанавливается до Mn+4.

MnO4-+2H2O + 3e = MnО2¯ + 4OH-, = +0,60 В.

М1/z (KMnO4)= 158,03/3= 52,68 г/моль.

В щелочной среде раствор перманганата калия восстанавливается
до Mn+6.

MnO4-+ 1e = MnO42-, = +0,558 В.

М1/z (KMnO4)= 158,03 г/моль.

Для исключения побочных реакций титрование перманганатом калия проводят в кислой среде, которую создают серной кислотой. Соляную кислоту для создания среды применять не рекомендуется, так как перманганат калия способен окислять хлорид-ион.

2Cl- – 2e = Cl2, = +1,359 В.

Наиболее часто перманганат калия применяют в виде раствора
с молярной концентрацией эквивалента ~ 0,05 – 0,1 моль/дм3. Он не является первичным стандартом в силу того, что водные растворы перманганата калия способны окислять воду и органические примеси в ней:

4MnO4- + 2H2O = 4MnО2¯+ 3O2­+ 4OH-

Разложение растворов перманганата калия ускоряется в присутствии диоксида марганца. Поскольку диоксид марганца является продуктом разложения перманганата, этот осадок оказывает автокаталитический эффект на процесс разложения.

Твердый перманганат калия, применяемый для приготовления растворов, загрязнен диоксидом марганца, поэтому приготовить раствор из точной навески нельзя. Для того чтобы получить достаточно устойчивый раствор перманганата калия, его после растворения навески KMnO4 в воде оставляют в темной бутыли на несколько дней (или кипятят), а затем отделяют MnO2¯ фильтрованием через стеклянный фильтр (применять бумажный фильтр нельзя, так как он реагирует с перманганатом калия, образуя диоксид марганца).

Окраска раствора перманганата калия настолько интенсивна,
что индикатор в этом методе не требуется. Для того чтобы придать заметную розовую окраску 100 см3 воды, достаточно 0,02 – 0,05 см3 раствора KMnO4
с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/дм3 (0,02 М). Окраска перманганата калия в конечной точке титрования неустойчивая и постепенно обесцвечивается в результате взаимодействия избытка перманганата
с ионами марганца (II), присутствующими в конечной точке в относительно большом количестве:

2MnO4-+ 3Mn2+ + 2H2O «5MnО2¯ + 4H+

Стандартизацию рабочего раствора KMnO4 проводят по оксалату натрия или щавелевой кислоте (свежеперекристаллизованной и высушенной при 105°С).

Используют растворы первичных стандартов с молярной концентрацией эквивалента С (½ Na2C2O4) = 0,1000 или 0,05000 моль/л.

C2O42- – 2e ® 2CO2 , = -0,49 В

Прокрутить вверх





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

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...





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


©2015- 2024 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.