Стандартизация рабочего раствора перманганата калия
Перманганат калия обычно содержит ряд примесей, поэтому раствор, приготовленный по навеске, не имеет точной концентрации.
Раствор перманганата калия должен храниться в склянке из темного стекла, так как под действием света происходит его разложение:
4KMnO4 + 2H2O ® 4MnO2 ¯ + 4KOH + 3O2
Поэтому через 5-7 дней после приготовления раствор перманганата калия отфильтровывают через стеклянный фильтр и проводят его стандартизацию.
Молярную концентрацию эквивалентов раствора перманганата калия обычно устанавливают по стандартному раствору перекристаллизованной щавелевой кислоты Н2С2О4. 2Н2О.
Стандартизация раствора перманганата калия по щавелевой кислоте
Реакция между перманганатом калия и щавелевой кислотой в сернокислой среде протекает по следующему уравнению:
2KMnO4 + 5H2C2O4 + 3H2SO4 ® 2MnSO4 + 10CO2 + K2SO4 + 8H2O
2 êMnO4- + 8 H+ + 5 e ® Mn2+ + 4 H2O
5 êH2C2O4 - 2 e ® 2CO2 + 2H+
Порядок выполнения работы
1. Ополоснуть и наполнить бюретку раствором перманганата калия. Установить уровень жидкости на нулевом делении по верхнему краю мениска (для окрашенных жидкостей уровень устанавливается по верхнему краю мениска). Заполнить кончик бюретки.
2. В колбу для титрования цилиндром налить 15 мл 1 М раствора серной кислоты H2SO4 и 25 мл дистиллированной воды. Колбу на 2-3 минуты поставить на водяную баню нагретую до 70-80оС. Чистую пипетку ополоснуть раствором щавелевой кислоты. Отмерить пипеткой точный объем раствора щавелевой кислоты H2C2O4 и перенести его в колбу для титрования c нагретым раствором серной кислоты.
3. Оттитровать горячий раствор щавелевой кислоты перманганатом калия. Катализатором реакции служат ионы Mn2+, которые являются одним из продуктов реакции. В начале титрования реакция идет медленно, первые капли перманганата обесцвечиваются с трудом. Поэтому прибавление первого миллилитра перманганата нужно проводить очень медленно. После того как образовались ионы Mn2+, скорость реакции увеличивается, и титрование можно вести быстрее, прибавляя перманганат калия маленькими порциями и сильно перемешивая раствор в колбе. Новая порция прибавляется только после обесцвечивания предыдущей. Конец титрования определяется по появлению неисчезающей в течение 1-2 минут бледно-розовой окраски от одной лишней капли перманганата калия. Взятый объем щавелевой кислоты и объем перманганата калия, пошедший на титрование, записать в таблицу.
4. Результаты титрования записать в таблицу. Повторить титрование до получения сходящихся результатов.
5. Рассчитать молярную концентрацию эквивалента и титр раствора перманганата калия.
Форма лабораторного отчета
Лабораторная работа № ... Дата
“Название лабораторной работы”
Первичный стандарт - СЭ(H2C2O4) = 0,0000 моль/л
Определяемое вещество (титрант) - СЭ(KMnO4) = ?, T(KMnO4) = ?
Индикатор – избыточная капля раствора KMnO4
Условия титрования - (рН среды, нагревание и т.д.)
Уравнение реакции (в молекулярной и ионно-молекулярной формах):
Результаты титрования:
| № опыта | V(H2C2O4), мл | V(KMnO4), мл |
| 1. | 10,00 | |
| 2. | 10,00 | |
| 3. | 10,00 |
V ср. (KMnO4) =
Вычисления:
Сэ(KMnO4) = Сэ(H2C2O4)∙V(H2C2O4)/V(KMnO4), моль/л.
T(KMnO4) = Сэ(KMnO4)∙Mэ(KMnO4)/1000, (г/мл).
Определение содержания железа в растворе соли Мора, FeSO4.(NH4)2SO4·6H2O
Сульфат железа (II), входящий в состав соли Мора, вступает в реакцию с перманганатом калия в сернокислой среде по уравнению:
2KMnO4 + 10FeSO4 + 8H2SO4 ® 2MnSO4 + 5Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 8H2O
1 êMnO4- + 8H+ + 5 e ® Mn2+ + 4H2O
5 êFe2+ - e ® Fe3+
Порядок выполнения работы
1. Получить у лаборанта мерную колбу с контрольным раствором соли Мора. Номер колбы и ее объем записать в тетрадь. Довести объем раствора дистиллированной водой до метки, закрыть колбу пробкой и хорошо перемешать.
2. Заполнить бюретку раствором перманганата калия, молярная концентрация эквивалента которого была установлена в предыдущей работе.
3. В колбу для титрования взять пипеткой пробу раствора соли Мора (объем пипетки записать в таблицу), добавить цилиндром 15 мл 1 М раствора серной кислоты и 25 мл дистиллированной воды.
4. Оттитровать раствор соли Мора перманганатом калия до появления бледно-розовой окраски. Титрование проводится при комнатной температуре. Объем перманганата калия, пошедший на титрование, записать в таблицу.
5. Повторить титрование до получения сходящихся результатов. Результаты эксперимента записать в таблицу.
6. Рассчитать молярную концентрацию эквивалента, титр раствора соли Мора по железу и содержание железа в контрольном растворе (объеме колбы).
7. Вычислить относительную ошибку анализа, узнав у преподавателя истинное содержание железа в контрольном растворе.
Форма лабораторного отчета
Лабораторная работа № ... Дата
“Название лабораторной работы”
Аналитическая задача №____
Стандартный раствор - СЭ(KMnO4) = 0,0000 моль/л
Определяемое вещество (титрант) - СЭ(Fe2+) = ?, T(Fe2+) = ?
Индикатор – избыточная капля раствора KMnO4
Условия титрования - (рН среды, нагревание и т.д.)
Уравнение реакции (в молекулярной и ионно-молекулярной формах):
Результаты титрования:
| № опыта | V(Fe2+), мл | V(KMnO4), мл |
| 1. | 10,00 | |
| 2. | 10,00 | |
| 3. | 10,00 |
V ср. (KMnO4) =
Вычисления:
Сэ(Fe2+) = Сэ(KMnO4)∙V(KMnO4)/V(Fe2+), моль/л.
T(Fe2+) = Сэ(Fe2+)∙Mэ(Fe2+)/1000, (г/мл).
m(Fe2+) = T(Fe2+)∙V колбы
К, % = |m(Fe2+)теор.- m(Fe2+)эксп.|: m(Fe2+)теор. х 100
Вопросы для самоподготовки
1. Принцип методов редоксиметрии.
2. От чего зависит редокс-потенциал? Уравнение Нернста.
3. Что служит индикаторами в методах редоксиметрии?
4. Пермангонатометрия.
5. Как приготовить рабочий раствор перманганата калия?
Задачи и упражнения
1. Закончить уравнения окислительно-восстановительных реакции, поставить коэффициенты и вычислить молярные массы эквивалентов окислителя и восстановителя:
KMnO4 + H2SO4 + KI ®
KMnO4 + H2O2 ®
K2Cr2O7 + H2SO4 + NaNO2 ®
K2Cr2O7 + H2SO4 + KI ®
KMnO4 + H2O + K2S ® S + …
2. Можно ли с помощью Sn4+ окислить Mn2+ до MnO4- в кислой среде? Ответ подтвердить расчетом ЭДС соответствующей реакции.
3. KMnO4 можно получить по реакции K2MnO4 с хлором в щелочной среде. Можно ли вместо хлора использовать пероксид водорода? Ответ подтвердить расчетом ЭДС соответствующей реакции.
4. Можно ли с помощью Br2 окислить Na3[Cr(OH)6] до Na2CrO4 в щелочной среде? Ответ подтвердить расчетом ЭДС соответствующей реакции.
5. К 20 мл раствора KClO3 прилили 25 мл 0,1246 н раствора Н2С2О4, избыток которого оттитровали 8,2 мл 0,1184 н раствора KMnO4. Найти массу KClO3 в исходном растворе.
6. К 42 мл раствора K2Cr2O7 прилили в кислой среде 50 мл 0,1480 н раствора KI, избыток которого оттитровали в кислой среде 21,4 мл 0,0962 н раствора KMnO4. Найти массу K2Cr2O7 в исходном растворе.
7. К 15 мл раствора K2Cr2O7 прилили 15 мл 0,1200 н раствора FeSO4 в кислой среде. Избыток FeSO4 оттитровали 5,2 мл 0,0642 н раствора KMnO4. Найти массу K2Cr2O7 в исходном растворе.
8. К раствору K2Cr2O7 добавили избыток раствора иодида калия. Выделившийся иод оттитровали 14,8 мл 0,0840 н раствора тиосульфата натрия. Найти массу K2Cr2O7 в исходном растворе.
9. К раствору CuSO4 добавили избыток раствора иодида калия. Выделившийся иод оттитровали 4,8 мл 0,1524 н раствора тиосульфата натрия. Найти массу CuSO4 в исходном растворе.
10. К раствору FeCl3 добавили избыток раствора иодида калия. Выделившийся иод оттитровали 12,8 мл 0,1108 н раствора тиосульфата натрия. Найти массу FeCl3 в исходном растворе.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 10