2.2.9. Окислительно-восстановительное титрование

Методы окислительно-восстановительного титрования основаны на окислительно-восстановительных реакциях. Их обычно называют по применяемому раствору титранта.

При окислительно-восстановительном титровании изменяется потенциал раствора, который можно рассчитать по уравнению Нернста:

.

2.2.9.1. Перманганатометрия

Перманганатометрия – метод, в котором используются реакции окисления перманганатом калия KMnO₄. Этим методом можно определять восстановители, например: C₂O₄^2-, Fe²⁺.

В зависимости от рН растворов реакции восстановления перманганат-иона протекает различно:

при рН<7 MnO₄^- + 8H⁺ + 5e→Mn²⁺ + 4H₂O, E⁰ = +1,51 В,

при рН≈7 MnO₄^- +4H⁺ +3e→MnO₂↓ +2H₂O, E⁰ = + 0,59 B.

все перманганатометрические определения восстановителей обычно проводят при рН<7 в присутствии серной кислоты.

Перманганатометрия – безындикаторный метод титрования. Конечная точка титрования фиксируется по появлению розовой окраски от первой избыточной капли окрашенного титранта. Метод позволяет определять многие восстановители: Fe²⁺, H₂O₂, NO₂^-, Sb³⁺, Mn²⁺, органические кислоты. Используя метод заместительного титрования, определяют катионы, образующие малорастворимые оксалаты (Ca²⁺, Zn²⁺, Co²⁺).

Примеси органических веществ в воде, пыль, свет, наличие диоксида марганца в перманганате калия (даже марок «х.ч.») влияют на устойчивость растворов перманганата калия. По этой причине раствор перманганата калия готовят за неделю до начала работы с ним, и хранят в склянках из темного стекла.

2.2.9.2. Способы обнаружения конечной точки титрования

Для обнаружения конечной точки титрования (КТТ) используют:

1) исчезновение или появление окраски титранта или титруемого вещества,

2) окислительно-восстановительные и специфические индикаторы;

3) инструментальные методы (потенциометрическое титрование и др.).

При титровании раствором КМnO₄ с концентрацией не менее 0,02 М раствор окрашивается в розовый цвет при введении минимального избытка титранта (одной капли). Можно ввести поправку на избыток KMnO₄, проводя контрольный опыт с раствором, содержащим те же количества воды, кислоты и электролитов, какие были в анализируемом растворе.

Лабораторная работа № 6

Перманганатометрическое определение железа (II)

Цель работы

Методом перманганатометрии определить содержание Fe (II) в водном растворе.

Теоретическая часть

Перманганатометрическое определение железа (II) в водном растворе основано на реакции:

10FeSO₄ + 2KMnO₄+8H₂SO₄→5Fe₂(SO₄)₃+2MnSO₄+K₂SO₄+8H₂O

5│Fe²⁺ - e → Fe³⁺

1│MnO₄^-+ 8 H⁺ + 5e → Mn²⁺ + 4H₂O

5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺→Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O

Материалы, оборудование и реактивы

Пипетка Мора вместимостью 10 мл, коническая колба для титрования вместимостью 250 мл, мерный цилиндр вместимостью 25 мл, бюретка вместимостью 25 мл, раствор KMnO₄ с точно установленной концентрацией, H₂SO₄ раствор с молярной концентрацией с(H₂SO₄) = 1 моль/л, исследуемый раствор, содержащий Fe²⁺.

порядок выполнения работы

У преподавателя получите мерную колбу с исследуемым раствором и доведите объем раствора до метки дистиллированной водой. В колбу для титрования прилейте 10 мл отмеренного пипеткой исследуемого раствора, содержащего Fe²⁺, добавьте 10 мл отмеренного мерным цилиндром раствора серной кислоты. Полученный раствор оттитруйте перманганатом калия до появления устойчивой бледно-розовой окраски. Рекомендуется колбу для титрования с раствором помещать на белый лист бумаги. Проведите титрование не менее трех раз. Массу железа (II) в исследуемом растворе рассчитайте по формуле:

,

где С _KMnO4 - концентрация раствора KMnO₄,

V _KMnO4 – объем раствора KMnO₄, пошедшего на титрование,

М_э – молярная масса эквивалента железа,

V_кол ‑ объем колбы,

V_пр – объем пробы (аликвоты).

У преподавателя узнайте массу железа в контрольной пробе и рассчитайте относительную ошибку определения по формуле:

Полученная относительная ошибка определения не должна превышать 5 %.

Вывод

Укажите значение массовой доли иона железа (II) в исследуемом растворе.