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 Мn 2+ :
МnО4 + 8Н + + 5ē → Мn 2+ + 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 90-100 0 С 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 = Мn 2+ + 4Н2О 2 С2О4 2- — 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:
Полуреакции:
МnО4 + 8Н+ + 5ē = Мn 2+ + 4Н2О 2
Величина
Значение
концентрация N (Na2C2O4), моль/л* объемV(Na2C2O4), мл* объем рабочего раствора КМnО4** мл 1 титрование V1 2 титрование V2 3 титрование V3 средний объем рабочего раствора КмnО4 Молярная концентрация эквивалентов КМnО4 М (1/5 КМnО4) Нормальность рабочего раствора KМnO4 N(1/5 КмnО4) Титр раствора KМnO4 Т (KМnO4)
1. Средний объем раствора KмnO4, пошедший на титрование раствора Na2C2O4
2. Нормальность рабочего раствора KМnO4***
3. Титр раствора KМnO4
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
МnО4 + 8Н+ + 5ē = Мn 2+ + 4Н2О 2
Fe 2+ — ē = Fe 3+ 1
М (Fe 2+ ) = 55,85 г/моль
2. Вычислите титр раствора KМnO4 по Н2С2О4, если нормальность KМnO4 0,1 моль/л.
МnО4 + 8Н+ + 5ē = Мn 2+ + 4Н2О 2
3. На титрование раствора FeSO4 израсходовано 15,00 мл раствора KМnO4, нормальность которого 0,09 моль/л. Определите массу Fe 2+ в растворе.
2Fe 2+ — 2ē = Fe 3+ 2 5
МnО4 + 8Н+ + 5ē = Мn 2+ + 4Н2О 2
Т(KМnO4/ Fe 2+ ) = 2,51/ 1000 = 0,0025 г/л
m(Fe 2+ ) = 0,0025 • 15,00 = 0,0377 г
Ответ: m(Fe 2+ ) = 0,0377 г
РЕФЛЕКСИЯ
Метод «Цепочка пожеланий»
1. Каждому из учащихся предлагается обратиться с пожеланиями к соседу по парте по итогам занятия.
Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычислить, когда этот.
ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования.
ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между.
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
Видео:Определение концентрации вещества в растворе методом титриметрииСкачать
§ 94. Приготовление и хранение раствора KMnO4
Титрование перманганатом проводят без индикатора. Поскольку одна капля раствора KMnO4 даже при концентрации его, равной 0,01 н., окрашивает в конце титрования 50 мл раствора в отчетливый розовый цвет, нет надобности употреблять 0,1 н. растворы перманганата. Обычно применяют его 0,02—0,05 н. растворы.
Перманганат всегда содержит примеси продуктов восстановления, например МпОг. Кроме того, он легко разлагается под влиянием восстановителей — аммиака, органических веществ, попадающих в воду с пылью, и т. п. Вследствие этого концентрация раствора KMnO4 в первое время после приготовления несколько уменьшается.
Отсюда следует, что приготовить титрованный раствор перманганата по точной навеске нельзя. Титр его необходимо устанавливать не ранее чем через 7—10 дней после приготовления раствора *.
Для того чтобы раствор KMnO4 был достаточно устойчивым и титр его не изменялся, осадок MnO2, присутствовавший в нем в качестве примеси, а также образовавшийся в результате окисления перманганатом органических веществ и аммиака, которые содержатся в воде, необходимо удалить, так как он каталитически ускоряет разложение KMnO4. Нужно также помнить, что перман-ганат окисляет резину, корковые пробки, бумагу и другие вещества, поэтому необходимо избегать соприкосновения раствора с ними. Так, нельзя фильтровать раствор KMnO4 через бумажные чрильтры, а необходимо пользоваться стеклянными фильтрующими тиглями или сливать раствор с осадка MnO2 сифоном.
Хранить раствор перманганата нужно в темноте или в склянках из темного стекла, так как свет ускоряет разложение KMnO4: 4MnOJ+ 2H2O —> 4MnO2^ + 4OH- + ZO^
Для приготовления раствора KMnO4 берут на технических весах навеску, требуемую для получения 1 л 0,02 н. раствора. Она равна 0,02-31,61 г, т. е. около 0,63 г. Далее отмеряют большим мерным цилиндром 1 л дистиллированной воды для растворения навески. Так как кристаллы KMnO4 растворяются довольно медленно, часть взятой воды нагревают почти до кипения и небольшими порциями ее обрабатывают при тщательном перемешивании лавески KMnO4 в стакане или колбе. Время от времени осторож-ло сливают жидкость с кристаллов в другой сосуд, заменяя ее яовой порцией горячей воды. Приготовленный охлажденный раствор переливают в склянку емкостью 1 л, добавляют туда же оставшуюся воду и, тщательно перемешав, оставляют на 7— 10 дней. Склянку закрывают пробкой и хранят в темноте (лучше готовить раствор в склянке из темного стекла). По истечении этого времени сифоном осторожно сливают жидкость с осевших хлопьев MnO2 (или профильтровывают через стеклянный фильтрующий тигель).
Видео:Приготовление раствора с заданной концентрациейСкачать
Перманганатометрия. Характеристика метода
Читайте также:
I. Этиологическая характеристика
II. Общая характеристика искусства Древнего Египта, периодизация
III, IV и VI пары черепных нервов. Функциональная характеристика нервов (их ядра, области, образование, топография, ветви, области иннервации).
А Общая характеристика класса Turbellaria.
А) Общая характеристика
А) характеристика стационарного обслуживания
Абсорберы, применяемые для очистки выбросов. Их характеристика и область применения.
Адреномиметические средства прямого действия. Классификация. Механизм действия. Фармакологическая характеристика отдельных препаратов. Применение.
Амплитудно-частотная характеристика, полоса пропускания и затухание
Античная философия (общая характеристика).
Метод перманганатометрии основан на реакциях окисления различных веществ перманганатом калия. Окисление проводят в сильнокислой среде, в которой перманганат-ион проявляет наиболее сильные окислительные свойства. Стандартный окислительный потенциал пары МnО — 4 /Мn 2+ составляет 1,51В, поэтому перманганат калия способен реагировать с большинством восстановителей. Продуктом восстановления КМnО4 в кислой среде является почти бесцветный ион Мn 2+ :
МnО — 4 + 8Н + +5ē → Мn 2+ + 4Н2О,
что очень удобно для фиксирования точки эквивалентности. При титровании розовая окраска иона МnО — 4 становится заметной от одной избыточной капли рабочего раствора КМnО4, поэтому никакого специального индикатора не требуется.
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 КМnО4 с выделением хлора. Азотная кислота, помимо кислотных свойств, проявляет окислительные свойства и может взаимодействовать с определяемыми восстановителями.
Метод перманганатометрии широко применяют на практике для определения восстановителей и окислителей, а также веществ, не проявляющих окислительных или восстановительных свойств (например, для определения ионов Са 2+ в крови). Метод также используется для контроля качества питьевой воды и определения пероксида водорода в фармацевтическом анализе.
Для определения восстановителей, как правило, используют методы прямого титрования, для определения oокислителей — методы обратного титрования, а для определения индифферентных веществ — методы как обратного, так и косвенного (заместительного) титрования.
Например, для определения пероксида водорода, ионов железа (II) и других восстановителей проводят прямое титрование их растворов стандартизированным раствором КМnО4.
Для определения окислителей, таких, как К2Сr2O7 и другие, используют метод обратного титрования, суть которого заключается в том, что к раствору окислителя добавляют заведомо избыточный и точно измеренный объем рабочего раствора восстановителя, например FeSO4. Затем остаток FeSO4, не прореагировавший с определяемым окислителем, оттитровывают рабочим раствором КМnО4. В других случаях для определения окислителей используется рабочий раствор восстановителя щавелевой кислоты Н2С2О4, которая окисляется до СО2. Таким образом, при перманганатометрическом определении окислителей необходимы два рабочих раствора.
При определении индифферентных веществ, например ионов Са 2+ , можно пользоваться только одним рабочим раствором КМnО4 (заместительное титрование) или двумя титрантами (КМnО4, Н2С2О4) — при обратном титровании.
При использовании заместительного титрования анализируемый раствор, содержащий ионы Са 2+ , обрабатывают каким-либо растворимым оксалатом, например Na2C2O4, так, чтобы все ионы Са 2+ осадились в виде труднорастворимого СаС2О4. Выпавший осадок отфильтровывают, промывают и растворяют в серной кислоте:
Щавелевую кислоту в полученном растворе титруют рабочим раствором КМnО4. Очевидно, что:
На основании этого рассчитывают массу ионов Са 2+ в анализируемом образце.
При использовании метода обратного титрования к анализируемому раствору, содержащему ионы Са 2+ , прибавляют заведомо избыточный и точно измеренный объем стандартного раствора Н2С2О4. Выпавший осадок СаС2О4 отделяют и отбрасывают, а остаток добавленной Н2С2О4 оттитровывают рабочим раствором КМnО4. В этом случае
На основании записанного равенства рассчитывают количество или массу ионов Са 2+ в анализируемой пробе.
21.3. Приготовление рабочего раствора КМnО4 и его стандартизация
Перманганат калия КМnО4 содержит примеси. Среди них имеется и соединение оксид марганца (IV) МnО2. Это соединение катализирует реакцию окисления воды перманганатом:
Кроме этого, при растворении в воде перманганат калия окисляет органические вещества, которые содержатся в дистиллированной воде. 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. 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 Н2С2О • 2Н2О. Наиболее удобным из этих веществ является оксалат натрия, так как он кристаллизуется без воды и не гигроскопичен. Разность окислительно-восстановительных потенциалов пар МnО — 4 /Мn 2+ (Е 0 = 1,51В) и 2СО2/С2О4 2- (Е 0 = -0,49В) составляет 2,01В. Большая разность потенциалов показывает, что реакция протекает практически необратимо.
Для приготовления 0,1000 н. раствора щавелевой кислоты взвешивают 1,5758 г ее кристаллогидрата Н2С2О4 • 2Н2О на аналитических весах в бюксе или на часовом стекле. Предварительно кристаллогидрат щавелевой кислоты должен быть очищен путем его перекристаллизации из воды и высушен над безводным хлоридом кальция в эксикаторе. Навеску аккуратно переносят через воронку в мерную колбу вместимостью 250 мл, после чего бюкс или часовое стекло 2-3 раза обмывают водой. Промывные воды переносят через воронку в эту же мерную колбу. Когда навеска полностью растворится, доливают раствор водой до метки, закрывают пробкой и тщательно перемешивают. Таким же образом готовится 0,1000 н. раствор оксалата натрия.
В сильнокислой среде КМnО4 количественно восстанавливается щавелевой кислотой:
(Н2С2О4 как слабый электролит при диссоциации по второй ступени в сильнокислой среде существует в виде молекул). Хотя восстановительные свойства оксалат-ионов довольно хорошо выражены (E 0 (2СО2/ С2О4 2- ) = -0,49 В), реакция между ними и МnО4 -ионами в начальный момент (первые капли КМnО4) протекает очень медленно, а последующие капли раствора КМnО4 обесцвечиваются очень быстро. Это связано с тем, что рассматриваемая реакция является автокаталитической и катализируется одним из продуктов реакции, а именно ионами Мn 2+ . Чтобы ускорить обесцвечивание первых порций КМnО4, реакционную смесь в колбе для титрования нагревают до 80—90 °С (кипятить нельзя во избежание разложения Н2С2О4!). После появления в реакционной смеси катализатора — иона Мn 2+ — реакция становится автокаталитической и протекает с большой скоростью, так что последующие порции раствора КМnО4 в ходе титрования обесцвечиваются сразу же.
Раствор КМnО4 с установленной концентрацией, в свою очередь, может служить вторичным стандартным раствором для стандартизации раствора восстановителя FeSO4. Это титрование выполняется на холоде, так как нагревание раствора ускоряет обычную реакцию окисления ионов Fe 2+ кислородом воздуха.
ВОПРОСЫ И УПРАЖНЕНИЯ
1.В какой среде применяется титрование раствором КМnО4и почему?
2. Как фиксируется конечная точка титрования перманганатометрии ?
3. Какие методы титрования используются для определения: а) восстановителей; б) окислителей: в) индифферентных веществ?
4. Объясните, как готовится рабочий раствор КМnО4.
5.Перечислите факторы, за счет которых изменяется концентрация рабочего раствора КМnО4.
6. Какие исходные вещества применяются для установки точной концентрации рабочего раствора КМnО4?
7. Пользуясь электронно-ионным методом (методом полуреакций), составьте уравнения ОВ-реакций:
в) КМnО4 + Н2О2
ЗАДАЧИ
1. Вычислите молярные массы эквивалентов: a) Fe 2+ ; б) Na2C2O4; в) KI в реакциях с КМnО4 в кислой среде.
2. Сколько граммов КМnО4 надо взять для приготовления 2 л раствора с титром 0,003510 г/мл?
3. На титрование 0,0244 г Н2С2О4 • 2Н2О израсходовано 19,5 мл раствора КМnО4. Вычислите нормальность и титр раствора КМnО4.
Ответ. 0,01986 моль/л; 0,0006276 г/мл.
4. На титрование 25,0 мл 0,0500 н. раствора КМnО4 в кислой среде пошло 10,2 мл раствора нитрита натрия. Сколько граммов
NaNO2 содержится в 100 мл его раствора?
5. Сколько граммов FeSO4 • 7H2O было взято для приготовления 50 мл раствора, если на титрование 25,0 мл его в кислой среде поло 20,0 мл раствора КМnО4, титр которого равен 0,000632 г/мл?
6. К 10,0 мл анализируемого раствора К2Сr2О7 , подкисленного cсерной кислотой, добавили 20,0 мл 0,1000 н. раствора FeSO4. На итрование избытка FeSO4 пошло 28,0 мл 0,05000 н. раствора; KМnО4. Вычислите, сколько граммов К2Сr2O7 содержится в 200 мл нализируемого раствора.
Дата добавления: 2014-11-13 ; просмотров: 56 ; Нарушение авторских прав
