Стандартизация рабочего раствора перманганата калия. Определение содержания железа в соли Мора

Теоретическая часть

Методы редоксиметрии основаны на применении реакций окисления-восстановления. Рабочими растворами в оксидиметрии являются растворы окислителей или восстановителей. Следовательно, этими методами можно проводить количественные определения восстановителей и окислителей.

Необходимым условием протекания окислительно-восстановительной реакции является наличие разности потенциалов (редокс-потенциалов) у реагирующих пар (пара - окисленная и восстановленная форма окислителя или восстановителя). Зная величины стандартных редокс-потенциалов (Е^о) реагирующих пар, можно судить о направлении окислительно-восстановительных реакций. Окисленная форма пары с большим стандартным редокс-потенциалом является окислителем по отношению к восстановленной форме пары с меньшим потенциалом.

Редокс-потенциал какой-либо пары зависит от концентраций окисленной и восстановленной форм, реакции среды, температуры и т.д. Его можно рассчитать по уравнению Нернста:

E = E^o + 0,06/n∙lg[Oк.]/[Восст.],

где [Oк.] – концентрация окисленной формы; [Восст.] – концентрация восстановленной формы; n – количество электронов, участвующих в полуреакции.

Реакция используется в количественном анализе, если разность потенциалов реагирующих пар (ЭДС системы) имеет значение 0,4-0,5 В.

Методы редоксиметрии, в зависимости от используемых титрантов, подразделяются на:

1. Перманганатометрия. Титрант - раствор перманганата калия KMnO₄. Индикатор - избыточная капля титранта.

2. Иодометрия.Титрант - раствор свободного иода I₂ или тиосульфата натрия Na₂S₂O₃. Индикатор - крахмал.

3. Дихроматометрия. Титрант - раствор дихромата калия K₂Cr₂O₇ и другие методы.

Вычисления молярных масс эквивалентов окислителей и восстановителей проводят по формуле: М_э = М/n, где n ˗ число электронов, которые присоединяет или отдает в данной реакции один моль вещества. То есть, для нахождения молярной массы эквивалента окислителя (восстановителя) нужно его молярную массу разделить на число принятых (отданных) электронов в данной полуреакции.

Например, в реакции окисления сульфата железа (II) перманганатом калия в кислой среде:

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

1 êMnO₄^- + 8 H⁺ + 5 e ® Mn²⁺ + 4 H₂O

5 êFe²⁺ - e ® Fe³⁺

ион MnO₄^- как окислитель принимает пять электронов, а ион Fe²⁺ как восстановитель отдает один электрон. Поэтому для расчета молярных масс эквивалентов окислителя и восстановителя их молярные массы следует разделить на пять и на один, соответственно.

M_э(KMnO₄) =

М_э(FeSO₄) = M_э(Fe²⁺) = M(Fe²⁺) = 55,85 г/моль

В реакции окисления сульфита натрия перманганатом калия в нейтральной среде:

2KMnO₄ + 3Na₂SO₃ + H₂O = 2MnO₂ + 3Na₂SO₄ + 2KOH

2 êMnO₄^- + 2H₂O + 3 e ® MnO₂ + 4OH^-

3 êSO₃^2- + 2OH^- + 2 e ® SO₄^2- + H₂O

ион MnO₄^- принимает только три электрона, а ион восстановителя SO₃^2- отдает два электрона, следовательно:

M_э(KMnO₄) = M_э(Na₂SO₃) =

Из приведенных примеров видно, что молярные массы эквивалентов окислителей и восстановителей зависят от условий проведения реакций и определяются, исходя из соответствующих полуреакций. Рома! Это можно убрать или переставить в лаб раб ОВР

Перманганатометрия

Метод основан на окислительно-восстановительных реакциях, в которых окислителем является перманганат-ион MnO₄^-.

Перманганат калия проявляет окислительные свойства в кислой, нейтральной и щелочной средах:

MnO₄^- + 8H⁺ + 5e ® Mn²⁺ + 4H₂O Е^о = 1,51 В

MnO₄^- + 2H₂O + 3 e ® MnO₂ + 4OH^- Е^о = 0,59 В

MnO₄^- + 1 e ® MnO₄^2- Е^о = 0,56 В

Титрование перманганатом калия проводят в кислых средах, поскольку окислительная активность перманганата калия в кислой среде гораздо выше, чем в нейтральной и щелочной. При восстановлении перманганат-ионы в кислой среде превращаются в ионы Mn²⁺ и раствор обесцвечивается. Это позволяет легко фиксировать точку эквивалентности за счет розовой окраски избыточной капли самого перманганата калия.

Восстановители обычно определяются методом прямого титрования их раствором перманганата калия. Окислители ˗ методом обратного титрования. В этом случае раствором перманганата калия оттитровывают избыток восстановителя, приливаемого к окислителю.

Индикатором в этом методе служит сам рабочий раствор ˗ перманганат калия.

Экспериментальная часть