Приложение 4 Расчеты при определении результатов титриметрического анализа

Химические элементы и их соединения реагируют между собой в строго определенных массовых количествах, соответствующих их химическим эквивалентам. Для двух стехиометрически реагирующих веществ справедливо соотношение:

или (6)

Соотношение (6) представляет собой следствие закона эквивалентов и является основным расчетным уравнением титриметрического анализа.

Метод отдельных навесок. При титриметрическом определении этим методом навеску вещества растворяют в небольшом произвольном объеме растворителя и проводят титрование всего раствора. Зная объем, V(В), и нормальную концентрацию рабочего раствора, С_Н(В), израсходованного на реакцию взаимодействия с определяемым веществом, можно определить содержание определяемого компонента m(A) по формуле:

,(г) (7)

Метод пипетирования. Обычно в титриметрическом анализе навеску анализируемого вещества растворяют в мерной колбе определенного объема (V_общ.) и для титрования берут не весь раствор, а только часть его (V_a), аликвоту. Поэтому формула для расчета массы определяемого вещества имеет вид:

, (г) (8)

Для нахождения процентного содержания следует учесть массу навески m:

(9)

Пример. Навеску 0,1936 г железной руды перевели в раствор, восстановили железо до Fe(II) идовели объем раствора до 100 мл. Вычислить массовую долю Fe(II) в руде, если на титрование 10 мл полученного раствора в кислой среде израсходовано 8,75 мл 0,02н раствора K₂Cr₂O₇.

Решение. При титровании железа (П) раствором K₂Cr₂O₇ в кислой среде протекает окислительно-восстановительная реакция, которая в ионном виде выглядит следующим образом:

6Fe²⁺ + Cr₂O₇^2– + 14H⁺ 6Fe³⁺ + 2Cr³⁺ + 7H₂O

С учетом полуреакции

Fe²⁺ – 1e  Fe³⁺

находим фактор эквивалентности f(Fe²⁺ ) = 1 и вычисляем молярную массу эквивалента железа:

Мэ(Fe²⁺ ) =f ∙М(Fe²⁺ ) = 55,85  1 = 55,85 г/моль- экв

Затем рассчитываем массу железа (П) в растворе и процентное содержание железа в руде:

г

Способы титрования

В титриметрическом анализе различают прямое, обратное и косвенное титрование.

Прямое титрование. Прямое титрование основано на том, что к определенному объему определяемого компонента по каплям приливают из бюретки стандартный раствор реагента (титранта). Окончание реакции узнают по изменению окраски индикатора или другим способом. Зная концентрацию раствора титранта и его количество, израсходованное на реакцию с определяемым веществом, можно легко вычислить содержание вещества (формулы 7,8).

Обратное титрование. Этот прием состоит в том, что к определенному объему раствора определяемого компонента приливают точно измеренный объем стандартного раствора D, взятый в избытке. Избыток не вошедшего в реакцию стандартного раствора D оттитровывают стандартным раствором B (титрантом).

Пример 2. При определении содержания CaO в образце мела навеску в 0,1500 г обработали 50,00 мл 0,0999 М HCI, остаток кислоты оттитровали 10,00 мл NaOH (K=1,01). Вычислить массовую долю CaO в образце мела.

Решение:

CaO + изб. 2HCI = CaCI₂ +H₂O +ост. HCI

ост. HCI + NaOH = NaCl + H₂O

Из условия задачи видно, что определение CaO проводилось методом обратного титрования. Поэтому для расчета массы CaO в образце мела выбираем формулу (6.3.3):

Косвенное титрование. В некоторых случаях прибегают к особому приему титрования, называемому косвенным, или титрованием заместителя. Сущность его заключается в том, что к определенному объему анализируемого раствора прибавляют какой-либо вспомогательный реагент, реагирующий с определяемым компонентом с выделением эквивалентного количества нового вещества (заместителя), которое оттитровывают раствором титранта.

Например, K₂Cr₂O₇ определяют путем добавления к его раствору KI и H₂SO₄ . Выделившийся в результате реакции I₂ (заместитель)титруют раствором титранта Na₂S₂O₃. При этом протекают следующие реакции:

Зная количество титранта Na₂S₂O₃ , израсходованное на реакцию с I₂, количество которого эквивалентно количеству K₂Cr₂O₇, нетрудно вычислить содержание дихромата калия в анализируемом растворе:

.