Лабораторная работа № 2 Стандартизация раствора перманганата калия по титрованному раствору щавелевой кислоты и определение содержания Fe (II) в анализируемом растворе

Метод перманганатометрии основан на реакциях окисления восстановителей перманганат–ионом. Окисление может проводиться в кислой, щелочной и нейтральной среде.

Кислая среда:

MnO₄^– + 8H⁺ + 5e^-  Mn²⁺ + 4H₂O

Щелочная среда:

MnO₄^– + e^-  MnO₄^2–

Слабощелочная или нейтральная среда:

MnO₄^– + 2H₂O + 3e^-  MnO₂ + 4ОН^–

В то время как при титровании в кислой среде образуются почти бесцветные ионы Mn²⁺, в слабощелочной или нейтральной среде выпадает темно-бурый осадок MnO₂, что сильно затрудняет фиксирование точки эквивалентности.

Кроме того, окислительная способность перманганата калия в кислой среде гораздо выше, чем в щелочной. Поэтому в перманганатометрии используют чаще всего реакции окисления перманганатом в кислой среде. Титрование перманганатом проводят без индикатора. Приготовить титрованный раствор перманганата по точной навеске нельзя, так как твердый KMnO₄ всегда в какой-то степени загрязнен диоксидом марганца MnO₂. Кроме того, он легко разлагается под влиянием восстановителей – аммиака, органических веществ, попадающих в воду. Вследствие этого концентрация раствора KMnO₄ в первое время после приготовления несколько уменьшается. Перманганат окисляет саму воду:

4MnO₄^– + 2H₂O  4MnO₂ + 3O₂ + 4 OH^–

Процесс окисления воды медленный, но ускоряется при нагревании, освещении, под действием кислот, оснований, ионов Mn⁺² и MnO₂ (автокатализ). Необходимо свести влияние всех этих факторов к минимуму. Для этого нужно соблюдать следующие правила работы с раствором перманганата калия:

1) титр раствора перманганата калия устанавливают не ранее, чем через 7-10 дней после его приготовления;

2) периодически удаляют осадок MnO₂, содержащийся в растворе перманганата, т.к. он каталитически ускоряет разложение KMnO₄ (удаляют фильтрованием через стеклянный фильтр;

3) не допускают соприкосновения раствора перманганата калия с резиной, бумагой, т.к. KMnO₄ окисляет эти вещества;

4) хранят раствор перманганата в темноте или в склянке из темного стекла;

8

5) стандартизируют раствор через каждые 1-2 недели.

В качестве первичного стандарта при стандартизации раствора перманганата калия используют раствор оксалата натрия (Na₂C₂O₄) или щавелевой кислоты (Н₂С₂О₄). В кислом растворе перманганат окисляет щавелевую кислоту до углекислого газа и воды. При этом суммарная реакция выражается уравнением:

2 КMnO₄ + 5H₂C₂O₄ + 3H₂SO₄  2MnSO₄ + 10CO₂ + 8H₂O + K₂SO₄

Окисление оксалат–ионов происходит по схеме:

С₂О₄^2– – 2е^-  2СО₂

Используя перманганатометрию, можно определять содержание в растворе различных восстановителей, например, ионов Fe²⁺, Sn²⁺. Данное определение основано на реакции:

MnO₄^– + 5 Fe²⁺ + 8H⁺  Mn²⁺ + 5Fe³⁺ + 4H₂O

Титрование ведут в кислой среде (для этого раствор подкисляют серной кислотой).

2.1. Стандартизация раствора перманганата калия по титрованному раствору щавелевой кислоты Оборудование и реактивы

Бюретка вместимостью 25,00 см³, конические колбы для титрования вместимостью 250 см³, пипетка Мора вместимостью 10,00 см³, мерный цилиндр вместимостью 25 или 50 см³, стакан вместимостью 100-150 см³, воронка, капельница, промывалка, электрическая плитка, стандартный раствор щавелевой кислоты (С=0,05000 н.), раствор перманганата калия (С≈0,05 н.), раствор серной кислоты (С=2 н.).