Перманганатометрия. Олисова Г.Н

Перманганатометрия

Перманганатометрия. Олисова Г.Н

Электронный читальный залПоиск по сайту:

К оглавлению

К предыдущему разделу

4.6. ОСНОВНЫЕ ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА

4.6.1. Перманганатометрия

Перманганатометрия – один из наиболее часто применяемых методов окислительно-восстановительного титрования. В качестве титранта используют раствор перманганата калия, окислительные свойства которого можно регулировать в зависимости от кислотности раствора.

Особенности и возможности метода

Наибольшее распространение в аналитической практике получил перманганатометрический метод определения в кислых средах: восстановление МnО4- до Мn2+ проходит быстро и стехиометрично:

МnО4- + 8Н+ + 5 е- → Мn2+ + 4Н2О.

 Особенностью метода является сильное влияние pH на Ео системы (МnО4- + 8Н+ )/Мn2+. При титровании в сильно кислых средах чаще всего используют серную кислоту.

  Хлороводородную и азотную кислоты применять не следует, так как в их присутствии могут идти конкурирующие окислительно-восстановительные реакции.

Восстановление перманганат-иона в щелочной среде протекает последовательно: сначала до мангант-иона МnO42-, а затем до диоксида марганца МnО2:

МnО4- + е- → МnО42-,

МnО42- + 2Н2О + 2е-  → МnО2 + 4ОН-.

Количественно восстановление перманганата в щелочной среде до манганата протекает в присутствии соли бария. Ва(МnО4)2  растворим в воде, в то время как ВаМnО4 – нерастворим (ПРВаМnО4 = 2,46.10-10), поэтому дальнейшего восстановления до MnO2 из осадка не происходит.

Перманганатометрически в щелочной среде, как правило, определяют органические соединения: формиаты, формальдегид, муравьиную, коричную, винную, лимонную кислоты, гидразин, ацетон и др.

Признаком окончания титрования служит бледно-розовая окраска избытка титранта КМnО4 (одна капля 0,004 моль/л раствора титранта придает заметную окраску 100 мл раствора).

Поэтому, если титруемый раствор бесцветен, о достижении точки эквивалентности можно судить по появлению бледно-розовой окраски избытка титранта КМnО4 при титровании прямым способом или по исчезновению окраски при обратном титровании.

При анализе окрашенных растворов рекомендуется использовать индикатор ферроин.

К достоинствам перманганатометрического метода относят: 1) возможность титрования раствором КМnО4 в любой среде (кислой, нейтральной, щелочной); 2) применимость растворов перманганата калия в кислой среде для определения многих веществ, которые не взаимодействуют с более слабыми окислителями; 3) стехиометричность и достаточно высокую скорость большинства окислительно-восстановительных реакций с участием МnО4- при оптимально выбранных условиях ; 4) возможность титрования без индикатора; 5) доступность перманганата калия.

Наряду с перечисленными достоинствами, метод перманганатометрии имеет ряд недостатков: 1) титрант КМnО4 готовят как вторичный стандарт, поскольку исходный реагент – перманганат калия – трудно получить в химически чистом состоянии; 2) реакции с участием МnО4- возможны в определенных условиях (рН, температура и т.д.); 3) титрование раствором КМnО4 не рекомендуется проводить в присутствии С1-, что затрудняет определение некоторых веществ, поскольку НС1 часто применяют для растворения минеральных объектов.

Перманганатометрию используют в следующих целях :

1                Определение восстановителей. Если окислительно-восстановительная реакция между определяемым восстановителем и МnО4-  протекает быстро, то титрование проводят прямым способом. Так определяют оксалаты, нитриты, пероксид водорода, железо (II), ферроцианиды, мышьяковистую кислоту и др., например:

5Н2О2 + 2МnО4- + 6Н+ → 5О2 + 2Мn2+ + 8Н2О,

5[Fe(CN)6]4- + МnО4- + 8Н+ → 5[Fe(CN)6]3- + Мn2+ + 4Н2О,

5АsIII + 2МnО4-  + 16Н+ → 5Аsv + 2Мn2+ + 8Н2О.

В случае замедленных реакций определение проводят способом обратного титрования избытка перманганата.

Так определяют муравьиную, поли- и оксикарбоновые кислоты, альдегиды и другие органические соединения, например:

НСОО- + 2MnO4- + 3OH- → CO32- + 2MnO42- + 2Н2O

Затем избыток перманганата оттитровывают щавелевой кислотой или оксалатами:

2MnO4- + 5C2O42- + 16H+ → 2Mn2+ + 10CO2 + 8H2O

2                Определение окислителей. Добавляют избыток стандартного раствора восстановителя и затем титруют его остаток раствором KMnO4 (способ обратного титрования).

Например, дихроматы, персульфаты, хлориты и другие окислители можно определять перманганатометрическим методом, подействовав сначала избытком стандартного раствора Fe2+, а затем оттитровав непрореагировавшее количество Fe2+ раствором KMnO4:

Cr2O72- + 6Fe2+ + 14H+ → 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H 2O

Титрование избытка ионов Fe2+ проводят перманганатом (вспомогательным рабочим раствором):

5Fe2+ + MnO-4 + 8H+ → 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O.

3                Определение веществ, не обладающих окислительно-восстановительными  свойствами, проводят косвенным способом, например титрованием по замещению.

Для этого определяемый компонент переводят в форму соединения, обладающего восстановительными или окислительными свойствами, а затем проводят титрование.

Например, ионы кальция, цинка, кадмия, кобальта осаждают в виде малорастворимых оксалатов

М2+ + С2О42- → МС2О4.

Осадок отделяют от раствора, промывают и растворяют в H2SO4:

МС2О4 + Н2SO4 → H2C2O4 + MSO4.

Затем H2C2O4 (заместитель) титруют раствором KMnO4:

5С2О42- + 2MnO4- + 16H+ → 10CO2 + 2Mn2+ + 8H2O.

4                Определение органических соединений. Отличительной особенностью реакций органических соединений с MnO4- является их малая скорость.

Определение возможно, если использовать обратное титрование: анализируемое соединение предварительно обрабатывают избытком сильнощелочного раствора перманганата  и дают возможность реакции протекать необходимый период времени.

Остаток перманганата титруют раствором оксалата натрия. Например, при определении глицерина протекают реакции:

C3H5(OH)3 + 14MnO4- +20 OH- → 3CO32-+ 14MnO42- + 14H2O,

2MnO4- +5C2O42- + 16H+ → 2Mn2++ 10CO2 + 8H2O.

Приготовление и стандартизация раствора перманганата калия

Титрованный раствор перманганата калия по точной навеске кристаллического препарата приготовить невозможно, так как в нем всегда содержится некоторое количество MnO2 и другие продукты разложения. Перед установлением точной концентрации раствор KMnO4 выдерживают в темной склянке в течение 7…10 дней.

За это время происходит окисление восстановителей, присутствие которых в дистиллированной воде полностью исключить не удается (пыль, следы органических соединений и т.д). Для ускорения этих процессов раствор перманганата калия иногда кипятят.

Необходимо учитывать, что вода обладает окислительно-восстановительными свойствами и может восстанавливать перманганат. Эта реакция идет медленно, но MnO2 и прямой солнечный свет катализирует процесс разложения KMnO4, поэтому через 7…10 дней осадок MnO2 необходимо удалить.

Раствор KMnO4 обычно осторожно сливают с осадка или фильтруют через стеклянный фильтр. Приготовленный таким образом раствор KMnO4  не слишком низкой концентрации (0,05 н. и выше, f = 1/5) не изменяет титр продолжительное время.

Титр раствора перманганата калия устанавливают по безводному оксалату натрия Na2C2O4 или дигидрату щавелевой кислоты Н2С2О4.2Н2О. Реакция взаимодействия перманганата калия со щавелевой кислотой относится к типу автокаталитических

2MnO4- + 5HC2O4- +11H+ → 2Mn2+ + 10CO2 + 8H2O.

Она катализируется ионами Mn2+. Первые капли перманганата даже в горячем растворе обесцвечиваются очень медленно. В ходе титрования концентрация ионов Mn2+ возрастает, и скорость реакции увеличивается: реакция сама себе поставляет катализатор.

Титр перманганата калия можно установить также по оксиду мышьяка (III) или металлическому железу. Использование для установки титра металлического железа особенно целесообразно, если в дальнейшем предполагается перманганатометрическое определение этого элемента.

В перманганатометрии применяют также растворы восстановителей – соли Fe(II), щавелевую кислоту и некоторые другие – для определения окислителей методом обратного титрования.

Соединения Fe(II) на воздухе медленно окисляются,  особенно в нейтральном растворе. Подкисление замедляет процесс окисления, однако обычно рекомендуется перед применением раствора Fе(II) в анализе проверить его титр.

Оксалаты и щавелевая кислота в растворе медленно разлагаются:

Н2С2О4 → СО2 + СО + Н2О.

Этот процесс ускоряется на свету, поэтому растворы оксалатов рекомендуется хранить в темных склянках. Подкисленные растворы оксалатов более устойчивы, чем нейтральные или щелочные.

К следующему разделу

К оглавлению

©  Н.Г. Домина, С.А. Зуйкова, А.И. Хлебников, Н.А. Чемерис

Источник: https://www.chem-astu.ru/chair/study/anchem/r_4_6.htm

Оксидиметрия. Перманганатометрия

Перманганатометрия. Олисова Г.Н

Методы окисления — восстановления

(Оксидиметрия)

Методы окисления-восстановления основаны на применении различных реакций окисления-восстановления. К таким методам относятся: перманганатометрия, иодометрия, хроматометрия, бромаметрия и некоторые др.

Название методов связано с названием вещества-титранта, применяемого в качестве окислителя или восстановителя.

Например, метод, основанный на применении перманганата калия, называют перманганатометрией, иода — иодометрией и т. д.

Окислительно-восстановительные методы дают возможность:

1) при помощи титрованных растворов окислителей количественно определить различные восстановители (соединения Sn, Fe, Mn, иодиды, сульфиты, сульфиды, перекись водорода, арсениты, оксалаты и т. п.);

2) при помощи титрованных растворов восстановителей определять различные окислители (соединения меди, хроматы, бихроматы и т. п.);

3) количественно определять вещества, реагирующие с окислителями или восстановителями с образованием осадков, комплексных и внутрикомплексных солей (соли кальция, бария, магния, кобальта и т. д.).

При количественных определениях, основанных на применении реакций окисления-восстановления, применяют лишь реакции, при которых:

— процесс направляется в нужную сторону, что зависит от величины окислительно- восстановительных потенциалов;

— реакция протекает практически полностью на 100 %;

— реагирующие вещества взаимодействуют быстро.

Момент эквивалентности определяют по появлению в растворе избытка рабочего раствора (окислителя или восстановителя), либо с помощью специфических индикаторов (например, крахмал) или red-ox индикаторов (дифениламин, феррон и др.).

Количественные расчеты в титриметрическом анализе проводят с использованием эквивалентов окислителей и восстановителей.

Молярная масса эквивалента окислителя или восстановителя М (1/zХ) равна молярной массе вещества М(Х), деленной на число принятых или отданных электронов (z):

Молярная масса эквивалента окислителя или восстановителя не является постоянной величиной и в зависимости от условий реакции (рН, температуры и пр.) может меняться.

Методы оксидиметрии применяются в неорганической, органической, биологической химии, клиническом анализе для определения сахара в крови, кальция в кровяной сыворотке, мочевой кислоты в моче, содержания альдегидной и кетонной групп, антипирина, хрома и гидрохинона и т. д.

Перманганатометрия

Перманганатометрия — частный случай оксидиметрии, в котором титрантом служит раствор перманганата калия. В процессе титрования анализируемого раствора малиново-фиолетовая окраска раствора перманганата обесцвечивается.

Однако после достижения точки эквивалентности первая же избыточная капля раствора перманганата окрашивает титруемую жидкость в розовый цвет. Индикатором в данном случае является перманганат калия.

Поэтому обычно при перманганатометрических определениях посторонние индикаторы не добавляют.

Перманганат калия проявляет окислительные свойства в кислой, щелочной и нейтральной средах.

Окислительное действие KMnO4 в кислой среде

При титровании кислых растворов Mn+7, входящий в состав KMnO4, восстанавливается до бесцветных катионов Mn+2. Например:

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

MnO4– + 8H+ + 5e → Mn2+ + 4H2O 1/z = 1/5
Fe2+ – e → Fe3+ 1/z = 1/1

В кислой среде очень высок окислительно-восстановительный потенциал перманганата калия (Е = 1,52 В).

Окислительное действие KMnO4 в нейтральной среде

В нейтральной среде Mn7+ восстанавливается до Mn4+:

2KMnO4 + 3Na2SO3 + H2O = 2MnO2↓ + 3Na2SO4 + 2KOH

бурый

Mn7+ + 3e → Mn4+ 1/z = 1/3
S4+ – 2e → S6+ 1/z = 1/2

В нейтральной среде образуется бурый осадок диоксида марганца, поэтому невозможно точно определить момент эквивалентности.

Окислительное действие KMnO4 в щелочной среде

2KMnO4 + Na2SO3 + 2КОН = 2К2MnO4 + Na2SO4 + Н2О

Mn7+ + 1e → Mn6+ 1/z = 1/1
S4+ – 2e → S6+ 1/z = 1/2

Манганаты неустойчивы, легко разлагаются водой:

3К2MnO4 + 2Н2О = MnO2↓ + 2KMnO4 + 4КОН

бурый

В щелочной среде, в конечном итоге, также образуется бурый осадок диоксида марганца, который затрудняет точно определить момент эквивалентности.

Сравнивая окислительное действие KMnO4 в различных средах, можно сделать вывод, что количественное определение с помощью KMnO4 лучше всего проводить в кислой среде, так как легко можно зафиксировать момент эквивалентности.

Для создания кислой среды применяется серная кислота. Соляную кислоту не применяют потому, что KMnO4 с соляной кислотой образует свободный хлор, являющийся сильным окислителем.

Азотную кислоту обычно не применяют, так как она сама является сильным окислителем.

Приготовление раствора титранта KMnO4

KMnO4 — непрочное соединение, легко разлагается. Даже чистый перманганат калия содержит следы диоксида марганца. Следовательно, приготовить раствор требуемой концентрации по точной навеске KMnO4 нельзя.

Кроме того, дистиллированная вода может содержать различные органические вещества в виде микроорганизмов, восстанавливающих KMnO4 до диоксида марганца. Поэтому раствор KMnO4 готовят следующим образом.

Рассчитывают навеску KMnO4 (m) требуемой концентрации С(1/zХ) и определенного объема раствора (V) по формуле:

m = C(1/zX) · M(1/zX) · V

Навеску взвешивают на технических весах, переносят в склянку из темного стекла, дистиллированную воду добавляют мерным цилиндром и полученный раствор оставляют стоять на 7 — 10 дней в темном месте. При этом протекает следующий процесс:

KMnO4 + 2Н2О = 4MnO2 + 3О2 + 4КОН

По истечении этого времени раствор сливают с образовавшегося диоксида марганца (являющегося катализатором процесса разложения KMnO4) или отфильтровывают через асбест или стеклянную вату. Точную концентрацию полученного раствора устанавливают по щавелевой кислоте Н2С2О4 · 2Н2О, являющейся устойчивым веществом как на воздухе, так и в растворах.

Контрольные вопросы

1. Оксидиметрия: сущность метода, классификация, способ фиксирования момента эквивалентности; принцип расчета эквивалентов окислителей и восстановителей; применение метода в медицине.

2. Перманганатометрия: принцип метода, фиксирование момента эквивалентности, применение метода в медицине.

3. Окислительное действие перманганата калия в кислой, нейтральной и щелочной средах.

4. Приготовление раствора титранта — перманганата калия, условия его хранения.

Типовые задачи

Задача 1.Рассчитать молярную концентрацию эквивалента раствора нитрита натрия, содержащего 13,8 г соли в 200 см3 раствора. Какой объем раствора перманганата калия с молярной концентрацией эквивалента 0,5 моль/дм3 потребуется на титрование 10 см3 исходного раствора нитрита натрия?

Дано:Решение:
m(NaNO2) = 13,8 г 1. В процессе реакции осуществляется переход: NaNO2 => NaNO3, т.е. N+3 – 2e => N+5
Vр(NaNO2) = 200 см3
С(1/5KMnO4) = 0,5 моль/дм3 М(½ NaNO2) = 69 : 2 = 34,5 г/моль 2. Найти С(½ NaNO2):
Vр(NaNO2) = 10 см3
Vр(KMnO4) = ? С(½ NaNO2 ) = ? m (NaNO2) 13,8 С(½ NaNO2) = ———————— = ————- = 2 моль/дм3 M(½ NaNO2) · V 34,5 · 0,2
  3. Найти объем раствора перманганата калия: По закону эквивалентов: С(½ NaNO2) · V(NaNO2) = C(1/5KMnO4) · V(KMnO4)
С(½ NaNO2) · V(NaNO2) 2 · 10 V(KMnO4) = ————————————- = ———- = 40 см3 C(1/5KMnO4) 0,5
Ответ: С(½ NaNO2) = 2 моль/дм3; V(KMnO4) = 40 см3

Задача 2. На титрование раствора пероксида водорода в кислой среде израсходовано 25 см3 раствора перманганата калия с t(KMnO4) = 0, 008 г/см3. Рассчитать массу пероксида водорода, содержащегося в исходном растворе.

Дано:Решение:
t(KMnO4) = 0,008 г/см3 1. В процессе реакции осуществляется переход:
V(KMnO4) = 25 см3 H2O2 — 2e → O2 + 2H+
m(H2O2) = ? Mn+7 + 5e → Mn+2
M(½Н2О2) = 34 : 2 = 17 (г/моль)
М(⅕KMnO4) = 158 : 5 = 31,6 (г/моль)
2. Рассчитать массу KMnO4, израсходованного на титрование: m(KMnO4) = t(KMnO4) · V(KMnO4) = 0,008 · 25 = 0,2 (г) 3. По закону эквивалентов: n(½H2O2 ) = n(⅕KMnO4 ), т. е. m(H2O2) m(KMnO4) —————- = ——————— M(½Н2О2) М(⅕KMnO4)   m(KMnO4) · M(½Н2О2) 17 · 0,2 откуда m(H2O2) = ———————————— = ———— = 0,108 (г) М(⅕KMnO4) 31,6
Ответ: m(H2O2) = 0,108 г   Задача 3. Какую массу щавелевой кислоты Н2С2О4 · 2Н2О необходимо взять для приготовления 200 см3 раствора щавелевой кислоты с молярной концентрацией эквивалента С (½ Н2С2О4 · 2Н2О) = 0,02 моль/дм3?
Дано:Решение:
С(½Н2С2О4 · 2Н2О) = 0,02 моль/дм3 1. В процессе реакции осуществляется переход:
Vр(Н2С2О4 ) = 200 см3 = 0,2 дм3 С2О42– — 2е → 2СО2
m(Н2С2О4 · 2Н2О) = ? М(½Н2С2О4 · 2Н2О) = 126 : 2 = 63 г/моль
  2. Рассчитать m(Н2С2О4 · 2Н2О): m(Н2С2О4 · 2Н2О) = М(½Н2С2О4 · 2Н2О) · С(½Н2С2О4 · 2Н2О) · Vр m(Н2С2О4 · 2Н2О) = 63 · 0,02 · 0,2 = 1,26 (г) Ответ: m(Н2С2О4 · 2Н2О) = 1,26 г

Тестовые задания для самоконтроля



Источник: https://infopedia.su/14x20e2.html

Сущность метода перманганатометрии

Перманганатометрия. Олисова Г.Н

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 = MnO42-

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: 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:

  1. бюретка со стеклянным краном
  2. пипетка Мора
  3. мерный цилиндр
  4. конические колбы для титрования
  5. химические стаканы
  6. воронки
  7. электроплитка
  8. градусник
  9. рабочий раствор КМnO4 0,1н
  10. раствор первичного стандарта — 0,05 н Na2C2O4
  11. раствор серной кислоты Н2SO4 1М
  12. 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:

  1. Средний объем раствора KМnO4, пошедший на титрование раствора Na2C2O4.
  2. Нормальность рабочего раствора KМnO4.
  3. 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

С2О42- — 2 ē = 2СО2 5

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) 0,05       М (KМnO4) / 5 = 158,04 г/моль / 5 = 31, 61 г/моль.    

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

SO32- + H2O — 2 ē = SO42- + 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 = MnO42- 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

С2О42- + 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.

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

Источник: https://zdamsam.ru/b4856.html

Biz-books
Добавить комментарий