Лабораторные работы

1. Определение содержания серной кислоты в растворе.

2. Приготовление стандартных растворов кислот, щелочи.

3. Стандартизация рабочих растворов кислот и щелочи по установочным веществам.

Студент должен произвести обработку результата анализа в лабораторной работе «Определение содержания серной кислоты в растворе».

Тема 3.2.2. Метод окисления-восстановления (оксидиметрия)

Классификация методов оксидиметрии. Окислительно-восстановительные потенциалы. Эквивалентные массы окислителей и восстановителей. Кривые титрования. Индикаторы. Перманганатометрия. Эквивалентная масса перманганата калия.

Студент должен:

знать:

• сущность методы окисления-восстановления;

• зависимость молярной массы эквивалента окислителя и восстановителя от условий реакции;

• сущность методы перманганатометрии;

• рабочий раствор, установочные вещества;

уметь:

• стандартизировать рабочий раствор;

• производить перманганатометрические анализы;

• рассчитывать эквивалентные массы окислителя и восстановителя;

• рассчитывать навески исходных веществ и результаты определений.

В окислительно-восстановительном титровании используют реакции, связанные с изменением степени окисления реагирующих веществ, т.е. с реакциями окисления-восстановления.

Методы в окислительно-восстановительном титровании классифицируют в соответствии с применяемым титрованным раствором. К наиболее распространенные из них относятся следующие.

1. Перманганатометрия. Определение основано на использовании реакций окисления раствором перманганата калия.

2. Йодометрия. Определение основано на использовании реакций окисления йодом или восстановления йодид-ионами.

3. Хроматометрия. Определение основано на использовании растворов бихромата или хромата калия, а иногда хромового ангидрида.

4. Броматометрия. Методы основан на использовании реакций окисления раствором бромата калия – КBrO₃.

Молярная масса эквивалента окислителей и восстановителей

Молярная масса эквивалента соответствует такому количеству вещества, которое соединяется с одним молем атомов водорода или замещает то же количество атомов водорода в химических реакциях.

Для нахождения молярных масс эквивалента (Э) в реакциях окисления-восстановления необходимо мольную массу (М) окислителя или восстановителя разделить на число электронов, присоединяемых или отдаваемых в данной реакции одной молекулой реагирующих веществ:

где n – число электронов, присоединяемых или отдаваемых одной молекулой окислителя или восстановителя;

М – мольная масса окислителя или восстановителя;

М(Э) – молярная масса эквивалента.

Окислительно-восстановительные потенциалы (2)*.

Кривые титрования (2)*.

Индикаторы (2)^.

Перманганатометрия (2)*

Перманганатометрия является частным случаем титрования окислителя (оксидиметрия), в котором в качестве титранта применяют КМnO₄.

Окислительная способность КМnO₄ зависит от рН среды. Ионы МnO₄^- восстанавливаются в разные продукты в соответствии со следующими реакциями:

В сильнокислой среде:

Следовательно, Mn⁺⁷, входящий в состав перманганата, восстанавливается до бесцветных Mn⁺² ионов, принимая 5 электронов отсюда: г/моль

В нейтральной, слабокислой, и щелочной средах:

При окислении в нейтральной, слабокислой, щелочной средах Mn⁺⁷ восстанавливается до Mn⁺⁴, принимая 3 электрона с образованием марганцеватистой кислоты Н₂MnO₃ или MnO(OH)₂ выпадает в виде бурого осадка, присутствие которого в растворе при титровании затрудняет определение точки эквивалентности.

Кроме того, окислительная способность перманганата в щелочной и нейтральной средах ниже, чем в кислой. Поэтому титрование перманганатом восстановителей обычно проводят в кислой среде.

Молярная масса эквивалента КМnO₄ в нейтральной, слабокислой и щелочной средах составляет: г/моль

Для сопоставления рассчитываем эквивалентную массу соли сульфата железа (II) в обменной реакции (без доступа воздуха).

Массовые отношения между веществами определяется числом участвующих в реакции зарядов, а не электронов. Тогда эквивалентная масса сульфата железа (II) составит: г/моль

Таким образом, при расчете молярной массы эквивалента необходимо учитывать условия и химизм протекающей реакции.