Определение миллиграммового содержания меди в сульфате меди

Иодометрическое определение меди основано на реакции:

2Cu²⁺ + 4I^- = 2CuI + I₂ (14)

	Сu2+ + 1ē = Cu+
	2I- - 2ē = I2

Молярная масса эквивалента меди равна молярной массе атома меди 63,54 г. Нормальный окислительно-восстановительный потенциал пары 0,17 B, т.е. меньше потенциала пары 0,54 B. Однако, в этой реакции окислителем является ион Cu²⁺ и происходит это потому, что концентрация иона Cu⁺ сильно уменьшается из-за малой растворимости иодида меди (I) (ПР_CuI = 10^-12), в результате чего потенциал пары Cu²⁺/Cu⁺ становится больше величины 0,54 В. Если принять концентрацию иодид-иона равной 10^-1 моль/л, то концентрация иона Cu⁺, найденная из произведения растворимости, равна:

[Cu⁺] = ПР[CuI]/[I^-] = 10^-12/10^-1 = 10^-11 моль/л

Подставив эту величину в уравнение Нернста, можно найти величину потенциала пары Cu²⁺/Cu⁺:

0,17 + 0,059lg([Cu²⁺]/10^-11) = 0,808 + 0,059lg([Cu²⁺])

и в результате такой величины

Δ 0,808 + 0,059lg[Cu²⁺]

Δ реакции (14)становится больше нуля и реакция практически протекает.

Раствор сульфата меди перед анализом нужно подкислить для подавления реакции гидролиза.

План работы

1. В мерную колбу на 100,00 мл получить подкисленный раствор сульфата меди, довести до метки водой, перемешать.

2. В две колбы для титрования отмерить мензуркой 10-15 мл 10%-ного раствора KI, подкислить несколькими каплями серной кислоты, обесцветить тиосульфатом.

3. Пипеткой прилить в колбы аликвотную часть исследуемой соли меди, закрыть пробкой или крышкой и поставить в темноту на 5 минут для завершения реакции.

4. Заполнить бюретку раствором тиосульфата натрия.

5. Титровать выделившийся иод тиосульфатом сначала до светло-желтого цвета, затем прилить в колбу 9-10 капель крахмального клейстера и продолжать титрование до исчезновения голубой окраски (остается белый осадок CuI). Записать объем V₁. Таким же образом оттитровать иод во второй колбе и записать объем V₂. Рассчитать среднеарифметический объем V_ср(Na₂S₂O₃)_.

6. Рассчитать массу меди по формуле:

мг;

7. Показать результат преподавателю и, получив у него правильный результат (m_теор.), определить относительную ошибку анализа:

%отн. ошибки =

2.3. Задачи и примеры решений

1. Контрольные вопросы

1. Напишите уравнение Нернста и поясните значение всех входящих в него величин.

2. Как определить направление реакции окисления-восстановления и полноту ее протекания?

3. Выведите формулу для расчета константы равновесия реакции окисления-восстановления.

4. Какими способами фиксируется точка эквивалентности в методах окисления-восстановления? Привести конкретные примеры.

5. Как связан интервал перехода редокс-индикатора с его стандартным окислительно-восстановительным потенциалом?

6. Какие реакции называются автокаталитическими? Показать механизм автокатализа на конкретном примере.

7. Какие условия (температура, рН, скорость добавления титранта) необходимо соблюдать при титровании оксалата натрия раствором KMnO₄? Дать необходимые пояснения.

8. Почему оксалат натрия является более удобным исходным веществом для установки титра KMnO₄, чем щавелевая кислота?

9. Привести примеры перманганатометрического титрования: прямого, обратного и по методу замещения.

10. Как зависит величина скачка на кривой титрования в методах окисления-восстановления от концентрации исходных растворов, концентрации ионов водорода, разности стандартных потенциалов окислителя и восстановителя?

11. Какие из указанных рабочих (стандартных) растворов являются приготовленными, а какие – установленными: KMnO₄, K₂Cr₂O₇, KBrO₃, I₂?

12. Почему рабочие растворы KMnO₄ и Na₂S₂O₃ нельзя использовать сразу после приготовления? Что происходит с этими растворами при хранении? Привести уравнения соответствующих реакций.

13. Какие установочные вещества (первичные стандарты) используют при стандартизации растворов: а) KMnO₄; б) Na₂S₂O₃? Привести уравнения химических реакций и определить молярные массы эквивалентов.

14. В каких случаях и почему при редоксиметрических титрованиях рекомендуется нагреть анализируемый раствор?

15. Какие рабочие растворы используют при обратном титровании в методе: а) перманганатометрии; б) иодометрии? Привести примеры определений.

16. Предложить два различных метода определения MnO₂ в пиролюзите. Записать уравнения химических реакций, расчетные формулы.

17. Как изменится (понизится, повысится, останется неизменной) точность перманганатометрического определения ионов Fe²⁺, если в раствор ввести: а) «защитную смесь»; б) избыток фторида натрия?

18. Почему реакцию окисления Cr³⁺ перекисью водорода выполняют в щелочной среде, а не в кислой?

19. Что представляют собой окислительно-восстановительные индикаторы? Какой химический процесс является причиной изменения их окраски?

20. Охарактеризуйте окислительно-восстановительную способность пары иод – иодид-ион.