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

27 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

18088. Технология программирования на языке Java. Работа с массивами в Java 561.5 KB
  Лабораторная работа 4 Технология программирования на языке Java. Работа с массивами в Java 1. Цель работы Целью работы является приобретение навыков программирования с использованием операторов управления и массивов в языке программирования Java. 2. Состав рабоч
18089. ОСНОВИ ЗАКОНОДАВСТВА УКРАЇНИ ПРО ОХОРОНУ ПРАЦІ 79.5 KB
  ОСНОВИ ЗАКОНОДАВСТВА УКРАЇНИ ПРО ОХОРОНУ ПРАЦІ Тема 1.1. ЗМІСТ ЦІЛІ І ЗАДАЧІ ОХОРОНИ ПРАЦІ Навчальні питання лекції Місце і роль охорони праці в трудовій діяльності нашого суспільства. Законодавчі та нормативноправові акти з охорони праці. Основні п
18090. ПРАВОВЕ РЕГУЛЮВАННЯ ОХОРОНИ ПРАЦІ 70 KB
  Тема 1.2. ПРАВОВЕ РЕГУЛЮВАННЯ ОХОРОНИ ПРАЦІ Практичне заняття 2 години. Навчальні питання занять: Гарантії прав громадян з охорони праці. Нормування праці і відпочинку. Трудова дисципліна. Література: Законодавство України про охорону праці // Зб...
18091. ОХОРОНА ПРАЦІ ЖІНОК, НЕПОВНОЛІТНІХ, ТА ІНВАЛІДІВ 72.5 KB
  Тема 1.3 ОХОРОНА ПРАЦІ ЖІНОК НЕПОВНОЛІТНІХ ТА ІНВАЛІДІВ Лекція 2 години Навчальні питання лекції: Охорона праці жінок. Охорона праці неповнолітніх. Охорона праці інвалідів.. Література: Законодавство України про охорону праці // Збірни
18092. МЕДИЧНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ОХОРОНИ ПРАЦІ 56 KB
  Тема 1.4 МЕДИЧНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ОХОРОНИ ПРАЦІ Практичне заняття 2 години Навчальні питання занять: Види медичного забезпечення охорони праці. Порядок організації і проведення медичних оглядів. Права та обов’язки підприємств і працівників щодо медичног...
18093. СОЦІАЛЬНИЙ ЗАХИСТ ПРАЦІВНИКІВ 119 KB
  Тема 1.5. СОЦІАЛЬНИЙ ЗАХИСТ ПРАЦІВНИКІВ Лекція 2 години. Навчальні питання лекції: Державне соціальне страхування. Соціальний захист громадян на ринку праці. Регулювання трудових відносин Література: Законодавство України про охорону праці //...
18094. ПСИХОФІЗІОЛОГІЯ ПРАЦІ 119 KB
  Тема 2.1. ПСИХОФІЗІОЛОГІЯ ПРАЦІ Лекція 2 години. Навчальні питання лекції: Психофізіологічні аспекти праці. Критерії тяжкості та напруженості праці. Адаптація трудової діяльності людини. Література: М.П.Гандзюк Є.П.Желібо М.О.Халімовський. Основи охо
18095. ГІГІЄНА ПРАЦІ І ВИРОБНИЧА САНІТАРІЯ 56.5 KB
  Тема 2.2 ГІГІЄНА ПРАЦІ І ВИРОБНИЧА САНІТАРІЯ Практичне заняття 2 години Навчальні питання занять: Основні поняття гігієни праці і виробничої санітарії. Класифікація умов праці. Пільги і компенсації за шкідливі і важкі умови праці. Література: ...
18096. ОЗДОРОВЛЕННЯ ПОВІТРЯ ВИРОБНИЧОГО СЕРЕДОВИЩА 50 KB
  Тема 2.3. ОЗДОРОВЛЕННЯ ПОВІТРЯ ВИРОБНИЧОГО СЕРЕДОВИЩА Практичне заняття 2 години. Навчальні питання занять: Дія шкідливих речовин на організм людини. Гігієнічне нормування повітря робочої зони. Захист працівників від шкідливих речовин у повітрі. ...