41860

Окислительно-восстановительное титрование. Иодометрическое определение пероксида водорода. Иодометрическое определение растворённого в воде кислорода

Лабораторная работа

Химия и фармакология

Сформировать умения по стандартизации раствора тиосульфата натрия; выполнению иодометрического определения пероксида водорода; иодометрического определения растворенного в воде кислорода. При этом к определяемому веществу добавляют взятое в заведомом избытке точное количество стандартного раствора иода. Какую среду сильнокислую слабокислую должен иметь раствор после добавления серной кислоты Почему при добавлении крахмала амилозы к раствору иода появляется синее окрашивание Какие ещё вещества могут взаимодействовать с иодом...

Русский

2013-10-26

65.63 KB

32 чел.

Лабораторное занятие №20

ТИТРИМЕТРИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА.

Окислительно-восстановительное титрование. Иодометрическое определение пероксида водорода. Иодометрическое определение растворённого в воде кислорода.

  1.  Цель занятия: 1. сформировать систему знаний об общей характеристике и классификации методов окислительно - восстановительного титрования; о требованиях к используемым реакциям; алгоритме построения кривой окислительно-восстановительного титрования; способах обнаружения конечной точки титрования в методах окислительно-восстановительного титрования; об общей характеристике и принципах действия окислительно-восстановительных индикаторов; общей характеристике, титрантах и стандартных веществах, условиях выполнения и практического применения иодометрического титрования.

2. сформировать умения по стандартизации раствора тиосульфата натрия; выполнению иодометрического определения пероксида водорода; иодометрического определения растворенного в воде кислорода.

Вопросы для подготовки к занятию

  1.  Представьте себе, что при титровании протекает реакция: Ox1 + Red2Red1 + Ox2, в которой одна частица восстановителя (Red2) отдаёт одной частице окислителя (Ох1) один электрон. При каком значении .Кравн и ΔЕº  данную реакцию можно считать количественной (степень превращения реагирующих веществ в продукты реакции > 99,9%)?
  2.  Почему кривые титрования в окислительно-восстановительном титровании (в отличие от других видов титрования – кислотно - основного, комплексометрического, осадительного) начинают строить не с того момента, когда f = 0. От чего зависит, главным образом, величина скачка титрования в окислительно-восстановительном титровании. В каких случаях ход кривой окислительно-восстановительного титрования зависит и в каких не зависит от разбавления?
  3.  Исходя из каких критериев производят выбор окислительно - восстановительного индикатора для обнаружения конечной точки окислительно-восстановительного титрования? Чем вызвано появление систематической индикаторной погрешности? Рассчитайте величину такой погрешности при титровании FeSO4 раствором Ce(S04)2 в 1 М H2SO4 (Eº Fe3+/Fe2+ = +0,68В, Eº Ce4+/Ce3+ = +1,44В), если в качестве индикатора использован нитроферроин.
  4.  Приведите примеры одноцветных и двухцветных окислительно-восстановительных индикаторов. Почему у 2,6-дихлорфенолиндо-фенола величина электродного потенциала сильно зависит от рН (+0,668 В при рН 0 и +0,217 В при рН 7), в то время как у ферроина практически не зависит?
  5.  Кристаллический иод плохо растворим в воде (концентрация I2 в насыщенном водном растворе составляет 1,33 · 10-3 моль/л). В водном растворе KI растворимость иода значительно увеличивается вследствие протекания реакции:

I2(водн) + I-I3-.

Рассчитайте равновесную концентрацию I2(водн) в растворе при равновесной концентрации I- 0,2 моль/л и равновесной концентрации I3- 0,05 моль/л, если константа равновесия данной реакции равна 7 ·102. Объясните, почему стандартные растворы иода (трииодида) следует хранить в сосудах с притёртой пробкой, на холоду, в защищенном от света месте. Как влияет рН, наличие растворённого кислорода и ионов тяжёлых металлов на качество таких стандартных растворов?

  1.  Иодометрическое определение многих органических соединений проводят в щелочной среде. При этом к определяемому веществу добавляют взятое в заведомом избытке точное количество стандартного раствора иода. Через некоторое время, необходимое для протекания реакции определяемого вещества с иодом, к раствору добавляют серную кислоту и титруют избыток иода стандартным раствором тиосульфата натрия. Объясните, почему титрование иода тиосульфатом натрия нельзя было проводить в щелочной среде. Какую среду (сильнокислую, слабокислую) должен иметь раствор после добавления серной кислоты?
  2.  Почему при добавлении крахмала (амилозы) к раствору иода появляется синее окрашивание? Какие ещё вещества могут взаимодействовать с иодом аналогичным образом? Какие факторы влияют на чувствительность реакции иода с крахмалом?
  3.  Предложите возможный алгоритм количественного анализа водного раствора, содержащего ацетон и уксусную кислоту. В Вашем распоряжении имеется любая мерная посуда и следующие реактивы: 0,0500 М I2, 0,1000 М Na2S2O3, 0,1000 М NaOH, 1 М NaOH, 0,05 М H2SO4, растворы метилового оранжевого, фенолфталеина и крахмала.
  4.  Приведите примеры лекарственных веществ, стандартизируемых по активному хлору. Как определяют содержание активного хлора в веществе? Может ли массовая доля активного хлора в веществе быть больше 100%?
  5.  Объясните принцип определения воды методом Карла Фишера. Какую роль играют метанол и пиридин? Как обнаруживают конечную точку титрования реактивом Карла Фишера?

Основные понятия

Аликвота часть объема раствора анализуемого вещества, взятая для целей химического анализа.

Окислительно-восстановительное титрование - группа титриметрических методов анализа, основанных на использовании окислиельно-восстановительных реакций.

Оксидиметрическое титрование - методы окислительно - восстановительного титрования, в которых титрантами являются окислители.

Редуктометрическое титрование - методы окислительно - восстановительного титрования, в которых титрантами являются восстановители.

Кривая окислительно-восстановительного титрования - зависимость электродного потенциала системы от степени оттитрованности.

Окислительно-восстановительные индикаторы - вещества, способные окисляться или восстанавливаться с изменением окраски в точке эквивалентности либо вблизи неё. Такие индикаторы реагируют не на изменение концентрации определённого вещества, а на изменение потенциала системы.

Иодометрическое титрование - титриметрический метод анализа, основанный на определении количества иода, затраченного для реакции с веществом, обладающим восстановительными свойствами, или выделившегося в результате реакции иодида калия с веществом, облаающим окислительными свойствами.

Определение воды методом Карла Фишера - способ определения небольших количеств гигроскопической и кристаллизационной воды, основанный на реакции взаимодействия оксида серы (IV) и иода, протеекающей только в присутствии воды.

Реактив Карла Фишера - смесь растворов иода в безводном метаноле и оксида серы (IV) в безводном пиридине (либо два отдельных раствора).

Активный хлор - такой хлор, который выделяется в свободном виде при взаимодействии вещества с хлороводородной кислотой.

Массовая доля (%) активного хлора в веществе равна массе Сl2, который образуется при взаимодействии 100 г вещества с избытком хлороводородной кислоты. На практике активный хлор определяют как массу хлора, который способен выделить из раствора иодида столько же иода, что и 100 г анализируемого вещества.

Задачи для самостоятельного решения

  1.  Для титрования 25,00 мл 0,1010 М Na2S2O3 было израсходовано 24,40 мл раствора иода. Рассчитайте молярную концентрацию I2 в таком растворе и его титр по аскорбиновой кислоте (М = 176,13 г/моль). Ответ: 0,05174 моль/л, 9,115·1-3 г/мл.
  2.  Пробу массой 0,4890 г образца сурьмы натрия тартрата (C4H4NaO7Sb, М = 308,8 г/моль) растворили в 50 мл воды. К полученному раствору добавили 5 г тартрата калия-натрия, 2 г тетрабората натрия и оттитровали его раствором иода. Рассчитайте массовую долю сурьмы натрия тартрата в испытуемом образце, если для титрования израсходовано 31,50 мл 0,0500 М I2. Определение основано на окислении иодом Sb(III) до Sb(V). Ответ: 99,5%.
  3.  Пробу массой 0,9900 г образца формалина (водного раствора формальдегида) разбавили водой до 100,0 мл. К 5,00 мл полученного раствора прибавили 20,00 мл 0,05000 М I2, 10 мл 0,1 М NaOH и оставили на 10 минут в защищенном от света месте. Затем к раствору добавили 11 мл 0,05 М H2SO4. Для титрования выделившегося иода потребовалось 8,80 мл 0,1000 М Na2S2O3. Рассчитайте массовую долю формальдегида (М = 30,03 г/моль) в образце. Ответ: 34,0%.
  4.  Пробу массой 2,455 г образца хлорной извести растёрли с водой. Образовавшуюся однородную массу количественно перенесли в мерную колбу вместимостью 250,0 мл и довели водой до метки. К 25,00 мл полученного раствора прибавили 10 мл раствора KI (100 г/л), 10 мл 8,3%-ного раствора НС1 и оттитровали выделившийся иод 0,1000 М Na2S2O3. Рассчитайте массовую долю активного хлора в исследуемом образце хлорной извести, если для титрования израсходовано 22,90 мл раствора тиосульфата натрия. Ответ: 33,08%.
  5.  Определение воды в образце дигидрата цитрата натрия проводили методом Карла Фишера. Для титрования навески массой 0,3050 г потребовалось 8,30 мл реактива Карла Фишера, имеющего титр по воде 4,050·10-3 г/мл. Какая масса воды содержится в 1 г испытуемого образца? Ответ: 0,1102 г.

Лабораторная работа № 20

Иодометрическое определение пероксида водорода

Опыт №1. Стандартизация раствора тиосульфата натрия

Стандартный раствор тиосульфата натрия является вторичным. В качестве первичного стандартного вещества для его стандартизации используется дихромат калия. Протекание реакции Na2S2O3 с К2Сг2O7 зависит от различных факторов и не может быть описано одним определённым уравнением, поэтому для стандартизации раствора Na2S2O3 используют не прямое титрование раствором К2Сг2O7, а титрование стандартизируемым раствором Na2S2O3 иода, образовавшегося в процессе реакции К2Сг2O7 с KI в кислой среде:

К2Сг2O7 + 6KI + 7 H2SO4 = 3I2 + Cr2(SO4)3 + 4K2SO4 +7Н2O;

Сг2O72-+ 6e+14H+=2 Сг3++7Н2O   следовательно   f(Сг2O72-)=1/6

2I- - 2e  = I2  или  I-- 1e = 1/2I2  следовательно   f(I-)=1

 Выделившийся иод оттитровывают тиосульфатом натрия  в соответствии с уравнением реакции

I2 + 2Na2S2O3 = 2NaI + Na2S4O6

I2+ 2e  = 2I -   следовательно   f(I2)=1/2

2 S2O32--2e=S4O62-  следовательно   f(S2O32-)=1/2

Методика определения

Из стандарт-титра К2Cr2O7·готовят 1л 0,1н раствора, который является первичным (стандартный раствор №1). Пипеткой Мора отбирают 20 мл полученного раствора и разбавляют в мерной колбе до 200мл (стандартный раствор №2). Концентрация такого раствора равна 0,01н.

Из стандарт-титра Na2S2O3·5H2O готовят 1л 0,1н раствора. Аналогично вышеприведенной процедуре получают 0,01н раствор тиосульфата натрия (натрия серноватистокислого).

Затем в 3 конических колбы для титрования вносят по 10,00 мл приготовленного 0,01н раствора К2Сг2O7, прибавляют 1мл 20% р-ра H2SO4   и 0,5 мл 10% раствора KI. Колбы прикрывают часовым стеклом и оставляют стоять 3-5 минут в тёмном месте. Затем оттитровывают выделившийся иод стандартизируемым раствором Na2S2O3. Вначале титрование проводят без добавления индикатора. Когда окраска раствора станет светло-жёлтой, к нему добавляют около 0,5 мл раствора крахмала и продолжают титрование до исчезновения синего окрашивания иодкрахмального комплекса (окраска раствора при этом будет бледно-зелёной, что вызвано присутствием ионов Сг3+).

Расчёты

Т.к. nэ(K2Cr2O7) = nэ(I2) = nэ(Na2S2O3) следовательно

nэ(K2Cr2O7) = nэ(Na2S2O3),

тогда расчёт молярной концентрации эквивалента Na2S2O3 в стандартизируемом растворе проводят по формуле:

Опыт №2. Иодометрическое определение пероксида водорода

При иодометрическом определении пероксида водорода вначале проводят реакцию Н2O2с KI. Выделяющийся I2 затем оттитровывается стандартизованным раствором тиосульфата натрия, т.е. с точки зрения техники анализа используется титрование заместителя, основанное на окислительных свойствах Н2O2. Окисление иодид-ионов пероксидом водорода протекает медленно. В качестве катализатора для данной реакции используется  ион МоO42-:

Н2O2 + I- + 2Н+  I2+ 2Н2O.

Полуреакцию превращения  пероксида водорода до воды в кислой среде можно представить в виде

Н2O2 +-2е- + 2Н+ =2Н2O

Тогда  Mэ(H2O2) = (34,015/2) г/моль=17,007г/моль,

Выделившийся иод, количество которого эквивалентно количеству вступившего в реакцию пероксида водорода, титруют стандартным раствором Na2S2O3.

Методика определения

В мерную колбу вместимостью 100,0 мл помещают 5,00 мл анализируемого раствора, доводят содержимое колбы водой до метки и перемешивают. В 3 колбы для титрования отмеривают по 10,00 мл приготовленного раствора, прибавляют в каждую колбу по 5 мл 20% раствора H2SO4, 5 мл 10% раствора KI и 5 капель 30% раствора (NH4)2MoO4. Выделившийся иод титруют стандартным раствором Na2S2O3. Стандартизованным в предыдущем опыте. Крахмал добавляют незадолго до достижения конечной точки титрования.

Расчёты

Массу пероксида водорода (мг) в титруемой аликвоте рассчитывают по формуле:

Где Mэ(H2O2) = (34,015/2) г/моль=17,008 г/моль,

Массовую концентрацию пероксида водорода в исходном анализируемом растворе (г/л) рассчитывают по формуле:

где Vмерн.колбы = 100,0 мл, Vпробы = 5,00 мл, фактор разбавления - .

Титр Na2S2O3 по Н2O2 равен:

где k – поправочный коэффициент для раствора тиосульфата натрия.

  1.  Опыт №3. Иодометрическое определение растворённого в воде кислорода

Методика определения

Мерным цилиндром отмеряют по 40мл водопроводной воды в 3 конических колбы. К пробе воды добавляют 0,5 мл 45% раствора MnCl2 и 0,5мл 10 н раствора щелочи (NaOH или KOH) и тщательно перемешивают путем кругового вращения мерных колб. В щелочной среде идут следующие реакции:

MnCl2 + O2 + KOH + H2OMn(OH)3↓ + KCl

MnCl2 + O2 + KOH  → MnO(OH)2↓ + KCl

в результате  которых  кислород окисляет Мn 2+ до  Мn(III) и  Мn(IV).

Затем к полученному раствору приливают 0,5мл  насыщенного раствора KI. При последующем подкислении раствора 5мл 10% (т.е. 1:3,5, т.е. НСl конц., разбавленная в 3,5 раза) HCl наблюдается окисление  I до I2  в соответствии с реакциями:

Mn(OH)3 + KI + HCl →MnCl2 + I2 +H2O + KCl

MnO(OH)2 + KI + HCl →MnCl2 + I2 +H2O + KCl

Выделившийся йод оттитровывают 0,01н раствором тиосульфата натрия до исчезновения окраски  йода.

I2 + 2Na2S2O3 = 2NaI + Na2S4O6.

Расчёты

Т.к. nэ(O2) = nэ(Mn3+, Mn4+) = nэ(I2) = nэ(Na2S2O3), следовательно

nэ(O2) = nэ(Na2S2O3)

Поскольку

О2+4е=2О2-

Мэ(О2)=(32г/4)г/моль=8г/моль

Тогда содержание растворённого в водопроводной воде кислорода (ρ*) рассчитывают по формуле:

Литература

  1.  Жебентяев А.И., Жерносек А.К., Талуть И.Е. Аналитическая химия. Химические методы анализа. – 2 изд. стереотип. – Минск.: Новое знание; М.: ИНФРА-М, 2011.
  2.  Г. Кристиан.  Аналитическая химия. Т.1. – М.: Бином. Лаборатория знаний, 2011. –

 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

83177. Сердечно – сосудистая система 606.63 KB
  В состав сердечно-сосудистой системы входит сердце орган который заставляет кровь двигаться нагнетая ее в кровеносные сосуды полые трубки различного калибра по которым она циркулирует. Кровь состоит из плазмы и приблизительно равного ей объема форменных элементов преимущественно красных клеток крови.
83178. Органы исполнительной власти Республики Беларусь 47.15 KB
  Исходя из данного определения - следующий уровень системы исполнительных органов – это республиканские органы государственного управления и иные государственные организации. Согласно Указу № 289 сюда входят министерства, государственные комитеты, являющиеся республиканскими органами государственного управления...
83179. Анализ природных ресурсов Кемеровской области 94.13 KB
  Кузнецкий бассейн расположен в Западно-Сибирском экономическом районе на территории Кемеровской области. Крайний юг области обширная территория средне-высоких гор Горной Шории. С 1943 центр Кемеровской области. Минерально-сырьевые ресурсы На территории области выявлены полезные ископаемые: уголь каменный бурый и горючие сланцы; чёрные металлы руда железная марганцевая; цветные и благородные металлы руда серебро ртуть свинец цинк медь барит бокситы нефелиновые руды...
83180. Несиметричні короткі замикання 71.15 KB
  Найбільш частим виглядом КЗ є несиметричні КЗ – однофазні, двофазні, двофазні на нейтраль. Вони є граничним випадком несиметричного навантаження. При несиметричних коротких замиканнях сталі струми короткого замикання досягають максимальних значень.
83181. Вентиляция, отопление и кондиционирование воздуха в производственных помещениях 68.08 KB
  Классификация систем кондиционирования. Вот некоторые задачи которые послужат для достижения этой цели: Выяснить значение кондиционирования воздуха. Классифицировать системы кондиционирования воздуха.
83182. Последствия советско-афганской войны 18.28 KB
  Военная служба была обязательна. У мальчиков, которые насчитали 18 или 19 лет возраста, не было выбора, кроме как служить в течение 2 - 3 лет. Новички для Афганистана получили бы 8-10 недели обучения прежде чем быть посланным в их отделения. Это обучение, конечно, не покрывало всю необходимую подготовку.
83183. Моя будущая профессия – инженер-строитель 22.28 KB
  Задачи: Рассмотреть разные профили инженера строителя Раскрыть основные проблемы дорожного строительства Когда мы задумываемся о своей будущей профессии в первую нас интересует ее полезность и практичность. Возьмём сферу дорожного строительства и на её примере рассмотрим основные функции строительства в общем так как из всех сфер строительства нашей...
83184. Франчайзинг товарный и производственный 36 KB
  Итак что же скрывает в себе это слово Под франчайзингом понимается ведение бизнеса под арендованным товарным знаком. Одна из первых успешных франчайзинговых систем была применена компанией Generl Motors. На сегодняшний день можно выделить три основных вида франчайзинга.