Практические работы

Работа 1. Приготовление и стандартизация раствора перманганата

калия по оксалату натрия

Оксалат натрия наиболее удобен для приготовления стандартного раствора, так как он кристаллизуется без воды и не гигроскопичен. Реакция взаимодействия перманганата калия с оксалат-ионом относится к типу автокаталитических

5Na₂C₂O₄ + 2KMnO₄ + 8H₂SO₄ = K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 10CO₂ + 8H₂O + 5Na₂SO₄ .

Она катализируется ионами Mn²⁺ . Первые капли перманганата даже в горячем растворе обесцвечиваются очень медленно. В ходе титрования концентрация ионов Mn²⁺ возрастает и скорость реакции увеличивается: реакция сама себе поставляет катализатор.

Реагенты

Перманганат калия, KMnO₄.

Оксалат натрия, Na₂C₂O₄.

Серная кислота, H₂SO₄, 20%-ный раствор.

Выполнение определения

1. Приготовление стандартного раствора Na₂C₂O₄

Для приготовления 100 мл 0,02 н. раствора оксалата натрия необходимо рассчитать величину навески m, учитывая что молярная масса эквивалента его равна

M(f_экв(Na₂C₂O₄)Na₂C₂O₄) = M(Na₂C₂O₄)/2,

где 2 – число электронов в полуреакции C₂O₄^2- - 2e^- = 2CO₂.

Рассчитываем массу навески по формуле

m = M(1/2 Na₂C₂O₄ )·C·V = 67,01·0,02·0,1 = 0,1340 г,

где С – молярная концентрация эквивалента, моль/л; V – объём раствора, л.

Нет необходимости отвешивать точно рассчитанную навеску, но важно получить раствор с точно установленной концентрацией, близкой к заданной.

На технохимических весах взвешивают бюкс и берут приблизительно вычисленную навеску оксалата натрия. Взвешивают бюкс с навеской на аналитических весах и осторожно пересыпают вещество через воронку в мерную колбу на 100,0 мл, а бюкс с остатками вещества снова взвешивают и по разности масс находят точную навеску Na₂C₂O₄. Тщательно ополаскивают воронку струей воды перед тем как вынуть её из мерной колбы. Доливают воду до ¾ объёма колбы и добиваются полного растворения навески. Доводят объём до метки колбы и перемешивают раствор.

Молярную концентрацию эквивалента приготовленного раствора вычисляют по формуле

С = m′ / M(1/2 Na₂C₂O₄)·V, где m′ – точная взятая навеска оксалата натрия.

2. Приготовление раствора перманганата калия

Для приготовления 500 мл 0,01 н. раствора берут на технохимических весах навеску, приблизительно равную рассчитанной по формуле

m = M(1/5 KMnO₄)·C·V = 31,6·0,01·0,5 = 0,158 г.

Так как кристаллы KMnO₄ растворяются довольно медленно, лучше растворять его в горячей воде при постоянном перемешивании. После того как вся навеска растворится раствор охлаждают, колбу плотно закрывают пробкой (не корковой и не резиновой, так как они окисляются перманганатом) и оставляют на 7–10 дней.

3. Установка титра перманганата калия

Заполняют бюретку приготовленным раствором KMnO₄. В колбу для титрования помещают взятую при помощи пипетки аликвотную часть (10,00 мл) раствора Na₂C₂O₄ и мерным цилиндром добавляют 20 мл 20%-ного раствора серной кислоты. Колбу нагревают, не доводя до кипения (80 ⁰С), и горячий раствор титруют раствором перманганата калия. Раствор KMnO₄ приливают по каплям, тщательно перемешивая титруемый раствор, причём в начале титрования следующую каплю раствора прибавляют лишь после того, как совершенно исчезла окраска от предыдущей капли. Затем, увеличив скорость титрования, титруют до появления бледно-розовой окраски, устойчивой в течении 30 секунд. Точное титрование проводят не менее трех раз и берут среднее значение V_B(ср.) объема KMnO₄, пошедшего на титрование.

Вычисляют молярную концентрацию эквивалента и титр раствора KMnO₄ (индекс B относится к перманганату, A – к оксалату): С_B = C_A∙V_A/V_B(ср); Т_B = C_B∙M(1/2B)/1000.

Работа 2. Определение содержания железа (II) в растворе соли Мора (FeSO₄∙(NH₄)₂SO₄∙H₂O)

При титровании перманганатом в кислой среде Fe²⁺ легко окисляется до Fe³⁺:

2 KMnO₄ + 10FeSO₄ + 8H₂SO₄ ↔K₂SO₄ + 5Fe₂(SO₄)₃ + 8H₂O.

Ион Fe²⁺ переходит в Fe³⁺, теряя один электрон, поэтому молярная масса эквивалента железа равна 55,83 г/моль.

Реагенты

Перманганат калия, KMnO₄, стандартизированный раствор.

Раствор соли Мора.

Серная кислота, H₂SO₄, 20 % -ный раствор.

Выполнение определения

Бюретку заполняют перманганатом калия с установленным титром. Исследуемый раствор соли Мора помещают в мерную колбу на 100,0 мл, доливают водой до метки и тщательно перемешивают. В колбу для титрования пипеткой вносят 10,0 мл исследуемого раствора и цилиндром прибавляют 20 мл 20 % - ного раствора H₂SO₄. Раствор перемешивают и титруют перманганатом калия до появления неисчезающей розовой окраски.

Во избежание частичного окисления ионов Fe²⁺ кислородом воздуха анализируемый раствор не должен долго соприкасаться с воздухом; титрование лучше проводить быстро и на холоде.

Точное титрование проводят не менее трех раз и берут среднее значение объема. Масса железа в граммах, содержащаяся в мерной колбе, рассчитывается по формуле

m = C_B∙V_B∙M_А∙V_K / 1000∙V_АЛ,

где С_В – молярная концентрация эквивалента KMnO₄, моль/л;

V_B – объем KMnO₄, использованный на титрование, мл;

M_А – молярная масса эквивалента железа, г/моль;

V_K – объем колбы, мл;

V_АЛ – объем аликвотной части раствора соли Мора, мл.

Работа 3. Определение H₂O₂ в растворе пероксида водорода

В кислой среде пероксид водорода окисляется перманганатом калия :

– восстановление;

– окисление.

Молярная масса эквивалента H₂O₂ = 34,02/2 = 17, 01 г/моль.

Реагенты

Перманганат калия, KMnO₄, стандартизированный раствор.

Раствор пероксида водорода H₂O₂.

Серная кислота, H₂SO₄, 20 % -ный раствор.

Выполнение определения

3 мл раствора H₂O₂, отмеренные микробюреткой, выливают в мерную колбу (250,0 мл), наполовину заполненную дистиллированной водой. Затем колбу доливают до метки водой и полученный раствор перемешивают. Отобрав пипеткой 10,00 мл этого раствора переносят его в коническую колбу, добавляют в нее 10 мл 20 % -го раствора H₂SO₄ и титруют раствором KMnO₄.

Молярная концентрация эквивалента приготовленного раствора H₂O₂ C(1/2H₂O₂) моль/л определяется следующим образом: , где V_АЛ – объем аликвоты исследуемого раствора H₂O₂.

Масса H₂O₂ в 250,0мл раствора ,

где V_K – объем колбы (250 мл).

Процентная концентрация H₂O₂ , где – плотность раствора (принять равной 1 г/см³).