- •Следовательно, искомое уравнение имеет вид
- •2. Фотометрический метод анализа
- •Решение
- •3. Поляриметрический метод анализа
- •Пример 1
- •4. Потенциометрический метод анализа
- •4.1. Вычисление электродных потенциалов и напряжения
- •4.2. Потенциометрическое определение рН – прямая потенциометрия
- •4.3. Потенциометрическое титрование
- •4.4. Окислительно-восстановительное титрование
- •Потенциометрическое титрование по методу осаждения
- •5. Кондуктометрический метод анализа
- •Основные величины, используемые в кондуктометрии
- •6. Кулонометрический метод анализа
- •7. Полярография и амперометрия
- •8. Хроматографический метод анализа
- •Список литературы
- •Приложение 1 Атомные, групповые рефракции и рефракции связей
- •Приложение 2 Стандартные окислительно-восстановительные (редокс) потенциалы в водных растворах при 25 с
- •Приложение 3 Потенциалы электродов сравнения при 25 с
- •Приложение 4 Константы ионизации некоторых кислот (Ка) и оснований (Кb) при 25 с
- •Приложение 5 Произведения растворимости малорастворимых в воде соединений (при 25 с)
- •Оглавление
- •Приложение 2. Стандартные окислительно-восстановительные (редокс) потенциалы в водных растворах при 25 с 70
4.4. Окислительно-восстановительное титрование
Если в растворе протекает окислительно-восстановительная реакция
mOx.1 + nRed.2 mRed.1 + nOx.2,
где Ох – окисленная форма, Red – восстановленная форма, то ей соответствуют следующие электрохимические процессы: Ох1 + n e– Re d1
после ТЭ: Ох2 + m e– Red2
в ТЭ: ЕТЭ = Е1 = Е2:
Сложив оба уравнения и предварительно умножив их на n и m, получим:
Например, при титровании солей железа(II) перманганатом калия:
5Fe2+ + MnO4– + 8H+ 5Fe3+ + Mn2+ +4H2O;
.
Система электродов: электрод сравнения и инертный Pt электрод, на котором происходит реакция окисления – восстановления.
Пример 2
Построить кривую титрования 100 мл 0,1 н. раствора Cu2SO4 0,1 н. раствором K2Cr2O7 в 1 н. H2SO4, температура опыта 20 С.
Решение: 1. Составим ионно-молекулярное уравнение окислительно-восстановительной реакции:
Сu+ Cu2+ + e– |
6 |
|
+ 14 H+ + 6e– 2Cr3+ + 7H2O |
|
. |
6Cu+ + + 14 H+ = 6Cu2+ + 2Cr3+ + 7H2O
2. Рассчитаем потенциалы в процессе титрования, используя уравнение Нернста. До ТЭ (избыток Cu+) потенциалопределяющей является реакция:
Cu+ Cu2+ + e–:
.
Для расчета потенциала нужно знать молярные концентрации окисленной (Cu2+) и восстановленной (Cu+) форм вещества. Для примера рассчитаем С(Сu2+) и C(Cu+) для точки, когда прилито 10 мл раствора K2Cr2O7 (без учета разбавления раствора).
С(Сu2+) = = 10–2 моль/л; С(Сu+) = 0,1 – 0,01 = 0,09 моль/л,
тогда
Объем раствора K2Cr2O7, мл |
10 |
50 |
90 |
99 |
99,9 |
С(Сu2+), моль/л |
0,01 |
0,05 |
0,09 |
0,099 |
0,0999 |
C(Cu+), моль/л |
0,09 |
0,05 |
0,01 |
0,001 |
0,0001 |
Е(Сu2+, Cu+), В |
0,098 |
0,153 |
0,211 |
0,269 |
0,327 |
3. Рассчитаем потенциал в ТЭ:
4. Рассчитаем потенциал после ТЭ, когда в избытке и протекает реакция:
+ 14 H+ + 6e– 2Cr3+ + 7H2O
Концентрация Cr3+ считаем постоянной и равной 0,1 моль/л.
Считаем, что С(Н+) = 1 моль/л.
Объем раствора K2Cr2O7, мл |
100,01 |
100,1 |
101 |
, моль/л |
10–5 |
10–4 |
10–3 |
C(Cr3+), моль/л |
0,1 |
0,1 |
0,1 |
|
1,301 |
1,314 |
1,323 |
Для примера рассчитаем Е для точки, когда прилито 100,01 мл K2Cr2O7 (без учета разбавления):
Потенциометрическое титрование по методу осаждения
В качестве индикаторных электродов в методе осаждения используют металлические серебро и ртуть, что позволяет определять концентрацию ионов серебра и ртути , а такжеи др. ионы, которые образуют с ионами серебра и ртути малорастворимые соединения.
Электродами сравнения служат каломельный или хлорсеребряный электроды, контакт которых с исследуемым раствором осуществляется при помощи электролитического ключа с KNO3.
Рассмотрим титрование галогенид-ионов ионами серебра с серебряным индикаторным электродом. В растворе идет химическая реакция:
Ag+ + Hal– = Ag Hal(тв.), Кs(AgHal) = [Ag+] [Hal–].
До точки эквивалентности потенциал электрода вычисляют по формуле:
.
Концентрацию ионов Ag+ рассчитываем из произведения растворимости Ks: тогда
В точке эквивалентности [Ag+] = [Hal–] = и потенциал электрода:
После ТЭ потенциал электрода рассчитывают по уравнению:
Пример
Рассчитать потенциалы серебряного электрода при титровании 0,1 н. раствора KSCN 0,1 н. раствором AgNO3 до начала титрования, в ТЭ, а также величину скачка потенциала в ТЭ.
Решение: 1. Уравнение реакции осаждения:
Ag+ + SCN– = AgSCN(тв.), Ks = 1 10–12.
Определяем потенциал серебряного электрода до титрования:
В точке эквивалентности:
В начале скачка потенциала [SCN–] = 10–4 моль/л, так как недотитровано 0,1 % KSCN:
В конце скачка потенциала [Ag+] = 10–4 моль/л, так как избыток AgNO3 (0,1 н.) составляет 0,1 %. Тогда Екон. = 0,80 + 0,059 lg 10–4 = = 0,564 В.
Скачок потенциала равен Екон. – Енач. = 0,564 – 0,33 = 0,234 В.