WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 | 8 |   ...   | 11 |

Результаты определения окисляемости выражают в мг О2/дм3. Вода, используемая для хозяйственно-питьевых целей, должна иметь окисляемость около 15 мг О2/дм3, а для культурнобытовых – 30 мг О2/дм3.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ В колбу для титрования помещают 100 см3 исследуемой воды и несколько капилляров. Приливают см3 раствора H2SO4 (1 : 4) и добавляют 10 см3 0,01 н. раствора KMnO4. Смесь нагревают так, чтобы она закипела за 5 мин и кипятят точно 10 мин, закрыв колбу маленькой конической воронкой для уменьшения испарения раствора. К горячему раствору добавляют 10 см3 0,01 н. раствора H2C2O4. Обесцвеченную горячую смесь (80 – 90 ° С) титруют 0,01 н. раствором KMnO4 до слабо-розового окрашивания (V1).

Если в процессе кипячения содержимое колбы потеряет розовую окраску, то определение повторяют, разбавив исследуемую воду. Определение также повторяют, если при титровании щавелевой кислоты израсходовано было более 7 см3 или менее 2 см3 раствора перманганата калия.

Одновременно проводят холостой опыт со 100 см3 дистиллированной воды. Расход раствора перманганата калия (V2) не должен превышать 0,3 см3.

ЗАПИСЬ РЕЗУЛЬТАТОВ ОПЫТА И РАСЧЕТЫ Величину окисляемости (X) рассчитывают по формуле X = (V1 – V2) н 8 1000/V, (5.4) где н – нормальная концентрация KMnO4, моль/дм3; 8 – молярная масса эквивалента кислорода, г/моль;

V – объем исследуемой воды, см3; X – окисляемость, мг О2/дм3.

О п ы т 7. Приготовление раствора тиосульфата натрия В иодометрии используют реакцию, протекающую по уравнению 2- 22S2O + I2 S4O + 2I-.

3 Из этого уравнения следует, что молярная масса эквивалента Na2S2O3 равна его молярной массе (М (Na2S2O3 5H2O) = 248 г/моль).

Расчет навески тиосульфата натрия проводят по формуле (2.2).

Кристаллогидрат Na2S2O3 5H2O легко теряет кристаллизационную воду, поэтому готовят раствор концентрации примерно 0,1 моль/дм3.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ Взвешенную соль растворяют в 250 см3 свежепрокипяченной и охлажденной дистиллированной воды. К полученному раствору добавляют около 0,1 г Na2CO3. Можно раствор Na2S2O3 приготовить из фиксанала.

Раствор хранят в склянке из темного стекла. Перед стандартизацией раствор должен постоять не менее 2 – 3 дней.

О п ы т 8. Приготовление стандартного раствора K2Cr2OТак как K2Cr2O7 непосредственно с I2 не реагирует, то применяют метод иодометрического определения, в котором используется реакция K2Cr2O7 + 6KI + 7H2SO4 4K2SO4 + 3I2 + Cr2(SO4)3 + 7H2O.

Выделившийся I2 титруют Na2S2O3:

I2 + 2Na2S2O3 2NaI + Na2S4O6.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ Навеску K2Cr2O7 для приготовления 100 см3 0,1 М раствора, рассчитанную по формуле (2.2), растворяют в мерной колбе вместимостью 100 см3 и доводят объем дистиллированной водой до метки.

Раствор K2Cr2O7 можно приготовить из фиксанала.

О п ы т 9. Определение нормальной концентрации раствора Na2S2OПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ В колбу для титрования отбирают пипеткой 15 см3 раствора K2Cr2O7, добавляют 25 смдистиллированой воды, 10 см3 раствора KI и 10 см3 2 н. раствора H2SO4. Накрывают колбу часовым стеклом или листом плотной бумаги и ставят на 5 – 10 мин в темное место. После прохождения реакции раствор в колбе окрашивается в бурый цвет. Содержимое колбы титруют раствором тиосульфата натрия до появления желто-зеленого окрашивания. Потом добавляют 1 см3 раствора крахмала и продолжают титрование до синего окрашивания раствора. Титрование повторяют 3 раза. Для расчетов берут среднее значение.

ЗАПИСЬ РЕЗУЛЬТАТОВ ОПЫТА И РАСЧЕТЫ Нормальную концентрацию Na2S2O3 рассчитывают по формуле (2.5).

О п ы т 10. Определение содержания Cu (II) в растворе ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ Получают контрольный раствор, содержащий Cu2+-ионы, в мерную колбу вместимостью 100 см3.

Разбавляют раствор дистиллированной водой до метки и тщательно перемешивают.

В колбу для титрования отбирают пипеткой 15 см3 контрольного раствора, добавляют 25 смдистиллированой воды, 10 см3 раствора KI и потом добавляют 10 см3 2 н. раствора H2SO4. Колбу накрывают часовым стеклом и ставят в темное место на 5 – 10 мин. Содержимое колбы титруют раствором Na2S2O3 до соломенно-желтого цвета, после чего прибавляют 1 см3 крахмала и продолжают титрование до обесцвечивания раствора. Титрование повторяют 2 – 3 раза.

ЗАПИСЬ РЕЗУЛЬТАТОВ ОПЫТА И РАСЧЕТЫ Массу Cu (II) в растворе определяют по формуле (2.3). Молярная масса эквивалента Cu (II) равна молярной массе, 64 г/моль.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1 Как перманганатометрически определить содержание: а) железа в соли Мора; б) железа в рудах; в) нитритов; г) K2Cr2O7 2 На чем основано иодометрическое определение: а) окислителей; б) восстановителей 3 Почему при титровании щавелевой кислоты (или оксалата) перманганатом калия первые капли окислителя обесцвечиваются медленно Как ускорить этот процесс 4 Перечислите способы фиксирования точки эквивалентности в методах окислениявосстановления.

5 Приведите примеры химических соединений, обладающих свойствами окислителя и восстановителя.

6 В следующих задачах вычислите молярные массы эквивалентов веществ, участвующих в окислительно-восстановительных реакциях:

K2Cr2O7 (в кислой среде);

НNO3 (NO3- NO2);

KBiO3 (в кислой среде);

Н2O2 (в реакции с KI);

KMnO4 (в кислой среде); H2C2O4 (C2O42- 2СО2);

KMnO4 (в нейтральной K2S2O8 (S2O82- 2SO42-);

среде);

HNO3 NH3.

KMnO4 (в щелочной среде);

6 ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА Потенциометрический метод, основанный на измерении электродвижущих сил (ЭДС) обратимых гальванических элементов, используют для определения содержания веществ в растворе и измерения различных физико-химических величин. В потенциометрии обычно применяют гальванический элемент, включающий два электрода, которые могут быть погружены в один и тот же раствор (элемент без переноса) или в два различных по составу раствора, имеющих между собой жидкостной контакт (цепь с переносом). Электрод, потенциал которого зависит от активности (концентрации) определяемых ионов в растворе, называется индикаторным.

Для измерения потенциала индикаторного электрода в раствор погружают второй электрод, потенциал которого не зависит от концентрации определяемых ионов. Такой электрод называется электродом сравнения, в качестве которого используют насыщенный каломельный и хлорсеребряный электроды (рис. 6.1, 6.2).

В потенциометрическом методе анализа используют два основных класса электродов:

1 Электронообменные электроды, на межфазных границах которых протекают реакции с участием электронов.

2 Мембранные или ионообменные, их называют также ионоселективными электроды, на межфазных границах которых протекают ионообменные реакции.

Ионоселективные электроды делятся на группы: 1) стеклянные; 2) твердые с гомогенной или гетерогенной мембраной; 3) жидкостные (на основе ионных ассоциативов, хелатов металлов или нейтральных лигандов); 4) газовые; 5) электроды для измерения активности (концентрации) биологических веществ.

Простейший электронообменный электрод – металлическая пластинка, погруженная в раствор или расплав электролита Zn/Zn2+; Cu/Cu2+ и т.д. Мембранные электроды имеют форму пластинок из ионообменного материала, контактирующих с двумя растворами электролита MX1 (c1) / мембрана / MX2 (c2).

Среди ионоселективных электродов наибольшее применение получил стеклянный электрод, предназначенный для измерения pH (рис. 6.3).

Стеклянный электрод – это несколько условное название несложной системы, включающей небольшой сосуд из изолирующего стекла, к нижней части которого припаян шарик из специального электродного стекла. Такой электрод снабжен токоотводом. В качестве внутреннего стандартного раствора в стеклянном электроде используют 0,1 М раствор хлористоводородной кислоты обычно с добавкой хлорида натрия и калия. Можно использовать также какой-либо буферный раствор с добавкой хлоридов или бромидов. Токоотводом служит хлорсеребряный электрод, представляющий собой серебряную проволоку, покрытую хлоридом серебра.

К токоотводу припаивают изолированный, экранированный провод. Стеклянный электрод обычно используют в паре с хлорсеребряным электродом сравнения. Применяемую при этом электрохимическую цепь можно записать следующим образом:

Ag, AgCl | HCl (0,1 M) | | стекло | | исследуемый раствор | | KCl нас. | AgCl, Ag.

Стеклянный электрод Хлорсеребряный электрод Потенциал стеклянного электрода обусловлен обменом ионов щелочных металлов, находящихся в стекле с ионами водорода из раствора. Энергетическое состояние ионов в стекле и растворе различно.

Это приводит к тому, что ионы водорода так распределяются между стеклом и раствором, что поверхности этих фаз приобретают противоположные заряды, между стеклом и раствором возникает разность потенциалов, значение которой зависит от pH раствора.

В лабораторной практике стеклянные электроды применяют, как правило, для измерения рН. Перед началом работы стеклянные электроды следует выдержать некоторое время в 0,1 М растворе HCl.

Ни в коем случае нельзя вытирать стеклянный шарик, так как это может разрушить гелиевую поверхность электрода. Категорически запрещается царапать поверхность стеклянного электрода острыми предметами, так как толщина стеклянного шарика составляет десятые доли миллиметра и это выведет из строя чувствительный элемент.

Различают два вида потенциометрических измерений: 1) прямая потенциометрия – определение концентрации ионов, в частности [H+], с помощью уравнения Нернста по ЭДС гальванического элемента. Самое известное приложение этого вида – рН-метрия; 2) потенциометрическое титрование основано на использовании измерений ЭП для нахождения точки эквивалентности в различных реакциях.

Аппаратура для проведения прямой потенциометрии и потенциометрического титрования одна и та же. В схему потенциометрических измерений входят индикаторный электрод, электрод сравнения и потенциалоизмеряющий прибор. В качестве последних используют различные рН-метры. Перед измерением рН проводят настройку приборов по буферным растворам.

Потенциометрический анализ широко применяют для непосредственного определения активности ионов, находящихся в растворе (прямая потенциометрия – ионометрия), а также для индикации точки эквивалентности при титровании по изменению потенциала индикаторного электрода в ходе титрования (потенциометрическое титрование). При потенциометрическом титровании могут быть использованы следующие типы химических реакций, в ходе которых изменяется концентрация потенциалопределяющих ионов: реакции кислотно-основного взаимодействия, реакция окислениявосстановления, реакция осаждения и комплексообразования.

, мВ /V V, см3 V, см Vэ Vэ а) б) Рис. 6.4 Кривые потенциометрического титрования:

а – зависимость от V; б – зависимость /V от V Результаты определения методом потенциометрического титрования более точны, чем при использовании прямой потенциометрии, так как в этом случае вблизи точки эквивалентности небольшому изменению концентрации соответствует большое изменение потенциала индикаторного электрода. В ходе титрования измеряют и записывают ЭДС ячейки после добавления каждой порции титранта. Вначале титрант добавляют небольшими порциями, при приближении к конечной точке (резкое изменение потенциала при добавлении небольшой порции реагента) порции уменьшают. Для определения конечной точки потенциометрического титрования можно использовать различные способы. Наиболее простой способ состоит в построении кривой титрования – графика зависимости потенциала электрода от объема титранта (рис. 6.4, а). Другой способ состоит в расчете изменения потенциала на единицу изменения объема реагента Е /V (рис. 6.4, б).

Кривая титрования, построенная с использованием этого параметра, зависящего от объема титранта, имеет острый максимум в точке эквивалентности.

Рассмотренные способы основаны на предположении, что кривая титрования симметрична относительно точки эквивалентности и перегиб кривой соответствует этой точке. Это допущение справедливо при условии, что вещества взаимодействуют в эквимолекулярных соотношениях и что электродный процесс полностью обратим.

Лабораторная работа № Определение РН и содержания щелочи в растворах потенциометрическим методом Цель работы: Теоретическое обоснование выбора метода, освоение методики работы на рН-метре, использование приобретенных навыков для потенциометрического определения рН различных растворов.

Приборы и реактивы: рН-метр (рН-340 и рН-150); установка для потенциометрического титрования; стаканы вместимостью 50 и 100 см3; цилиндр вместимостью 50 см3; мерная колба вместимостью 100 см3; пипетка вместимостью 10 см3; микробюретка вместимостью 5 и 10 см3;

хлорсеребряный и стеклянный электроды; универсальная индикаторная бумага.

Растворы: буферные с различными значениями рН; HCl – 0,1 М; NaOH – 0,5 M.

О п ы т 1. Определение рН буферных растворов и питьевой воды ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ Стеклянной палочкой переносят по 2 капли исследуемых растворов на универсальную индикаторную бумагу. Сравнивают окраску сырого пятна, полученного на бумаге, с цветной шкалой.

Определяют приближенное значение рН. Уточняют полученные значения рН растворов путем измерения рН с помощью рН-метра.

Для измерения рН исследуемого раствора подготовленные электроды помещают в стакан с раствором, отмечают показания стрелки на нижней шкале прибора и после установления переключателей "пределы измерения" и "размах" на соответствующих диапазонах рН проводят отсчет показаний по верхней шкале прибора. Переключатель "размах" снова переводят в положение "15 рН".

Выключают прибор, электроды осторожно промывают водой и оставляют погруженными в воду или раствор HCl.

Результаты определения рН с помощью индикаторной бумаги и рН-метра сравнивают и заносят в тетрадь.

О п ы т 2. Определение содержания щелочи в растворе методом потенциометрического титрования ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ Для проведения потенциометрического титрования собирают установку, как показано на рис. 6.5.

Рис. 6.5 Схема установки для потенциометрического титрования:

1 – магнитная мешалка;

2 – ячейка с исследуемым раствором;

3 – стеклянный индикаторный электрод;

4 – хлорсеребряный электрод сравнения;

5 – бюретка со стандартным раствором;

6 – рН-метр В мерную колбу вместимостью 100 см3 помещают анализируемый раствор, доливают до метки дистиллированную воду и тщательно перемешивают.

Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 | 8 |   ...   | 11 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.