Йодатометрия

Йодат калия является источником йода, который получается при взаимодействии йодат-иона с йодидом калия:

IO₃^- + 5I^- + 6H⁺  3I₂ + 3H₂O

Равновесие реакции смещено сильно вправо в кислых растворах и сильно влево в щелочной среде.

Йодат калия отвечает требованиям, предъявляемым к первичным стандартам, поэтому его растворы готовят из точной навески растворением в точном объёме воды. Растворы йодата калия устойчивы продолжительное время. Йодатометрическим методом анализируют неорганические сильные кислоты:

KIO₃ + 5KI + 3H₂SO₄ = 3I₂ + 3K₂SO₄ + 3H₂O

I₂ + 2Na₂S₂O₃ = 2NaI + Na₂S₄O₆

Лабораторная работа 5 Определение содержания меди (II) в растворе методом йодометрического титрования

Цель работы:

1) закрепление теоретических знаний о методе йодометрического титрования;

2) освоение метода йодометрического титрования;

3) практическое применение титрования по замещению для определения массы меди (II) в растворе;

4) проведение математической обработки результатов определения содержания меди (II) в растворе, полученных двумя методами (комплексонометрия и йодометрия).

Реактивы

1. Раствор тиосульфата натрия Na₂S₂O₃ с молярной концентрацией эквивалента  0,1 моль/дм³.

2. Н₂О дистиллированная.

3. Раствор серной кислоты H₂SO₄ с молярной концентрацией 2 моль/дм³.

4. Раствор йодида калия KI с массовой долей 10 %.

5. Раствор дихромата калия K₂Cr₂O₇ с молярной концентрацией эквивалента 0,1000 моль/дм³ – первичный стандарт.

6. Раствор крахмала свежеприготовленный с массовой долей 0,1 %.

7. Смесь Брунса (раствор йодида калия KI с массовой долей 3 % и раствор тиоцианата калия KSCN с массовой долей 10 %).

Сущность метода (теоретические основы)

Определение содержания меди (II) в растворе основано на следующих реакциях:

1. 2Cu²⁺ + 4I^- = 2CuI + I₂

Окислитель: Cu²⁺ + e + I^- → CuI; = +0,86 В.

Восстановитель: 2I^- -2e → I₂; = + 0,54 В.

Повышение окислительной способности Cu²⁺ достигается за счёт снижения концентрации одновалентной меди в растворе вследствие образования трудно растворимого осадка CuI при реакции Cu²⁺ с йодидом калия (ПР_CuI = 1,1·10^-12).

Йод, выделившийся по реакции 1, титруют стандартным раствором Na₂S₂O₃ по реакции 2:

2. I₂ + 2S₂O₃^2- = 2I^- + S₄O₆^2-.

Окислитель: I₂ + 2e → 2I^-; = +0,54 В.

Восстановитель: 2S₂O₃^2- - 2е→ S₄O₆^2- ; = +0,09 В.

Так как выделившееся количество I₂ эквивалентно количеству ионов Cu²⁺ в анализируемом растворе и количеству Na₂S₂O₃, затраченному на титрование, то по количеству тиосульфата можно рассчитать содержание Cu²⁺в растворе.

С целью экономии дорогостоящего KI для анализа в данном методе используют не чистый раствор KI, а его смесь с более дешевым KSCN (смесь Брунса). При этом протекает реакция

CuI + SCN^- = CuSCN +I^-,

вследствие чего расход KI сокращается более чем в 2 раза. Тиоцианат меди (I) CuSCN менее растворим, чем иодид меди CuI (ПР_CuSCN = 4,8· 10^-15), что увеличивает полноту протекания реакции. Кроме того, тиоцианат меди (I) проявляет меньшую тенденцию адсорбировать йод, чем иодид меди (I). Адсорбция йода на поверхности CuI является одним из источников ошибок, приводящих к завышению результатов, однако CuSCN легко окисляется выделяющимся йодом, поэтому раствор следует титровать немедленно (!) после прибавления смеси Брунса.

Определение меди (II) обычно ведут в слабокислой среде, так как при увеличении кислотности часть KI окисляется кислородом воздуха, что ведет к появлению систематической погрешности в результатах анализа.

4KI + O₂ + 2H₂SO₄  2I₂ + 2H₂O+ 2K₂SO₄

Ход выполнения работы: