Количественное определение пероксида водорода перманганатометрическим методом (прямое титрование)

Ход работы: 10 мл препарата помещают в мерную колу вместимостью 100мл, доводят объем раствора до метки. К 10мл полученного раствора прибавляют 5мл Н2SO4(разб) и титруют раствором перманганата калия 0,1 моль/л до слабо-розового окрашивания.

Прямое титрование:

Количественное определение пероксида водорода перманганатометрическим методом (прямое титрование) - student2.ru 5H2O2 + 2KMnO4 + 3H2SO4 → K2SO4 + 2MnSO4 + 5O2 + 8H2O

H2O2-2ē → 2H++O2 5

MnO4- + 8H+ + 5e→Mn2+ +4H2O 2

5H2O2 + 2MnO4- + 16H+ → 10H+ + 5O2 + 2Mn2+ + 8H2O

n(½H2O2) = n(1/5 KMnO4)

c(½H2O2) =c (1/5 KMnO4)·V(1/5 KMnO4)/V(½H2O2)

m(H2O2)= C (½H2O2) ∙M(½H2O2) V

w(H2O2)= m(H2O2)/ m(р-ра)

с(½H2O2) = Количественное определение пероксида водорода перманганатометрическим методом (прямое титрование) - student2.ru = 0,151 моль/л

m(H2O2) = 0,151моль/л ∙ 17г/моль ∙ 0,1л = 0,085г

w(H2O2) = Количественное определение пероксида водорода перманганатометрическим методом (прямое титрование) - student2.ru = 2,56%

Сравнение двух методов анализа по правильности и воспроизводимости

Объем титранта, пошедший на титрование H2O2

  V(Na2S2O3), мл V (KMnO4), мл
4,9 14,5
5,0 14,6
5,0 14,7
5,0 14,7
5,0 14,8
5,1 14,9
5,1 14,9
5,1 14,9
5,2 15,0
5,2 15,1
5,3 15,2
5,4 15,3

Исходя из объема титранта, пошедшего на титрование, вычисляем массовую долю пероксида водорода:

  w(H2O2) заместительное титрование w(H2O2) прямое титрование
2,77 2,90
2,83 2,94
2,83 2,94
2,83 2,94
2,83 2,96
2,89 2,98
2,89 2,98
2,89 2,98
2,94 3,00
2,94 3,02
3,00 3,04
3,06 3,06

Охарактеризуем заместительное титрование по воспроизводимости и правильности. Определяем наличие грубых промахов:

Q1 = Количественное определение пероксида водорода перманганатометрическим методом (прямое титрование) - student2.ru = 0,2

Q2 = Количественное определение пероксида водорода перманганатометрическим методом (прямое титрование) - student2.ru = 0,2

Qтаб = 0,64 ; Qрасч = 0,2 < Qтаб = 0,64

Грубые промахи отсутствуют. Выборка однородна.

w(ср) = Количественное определение пероксида водорода перманганатометрическим методом (прямое титрование) - student2.ru = 2,89%

Таблица отклонений

w ∆w ∆w2
2,77 -0,12 0,0144
2,83 -0,06 0,0036
2,83 -0,06 0,0036
2,83 -0,06 0,0036
2,83 -0,06 0,0036
2,89 0,00 0,0000
2,89 0,00 0,0000
2,89 0,00 0,0000
2,94 0,05 0,0025
2,94 0,05 0,0025
3,00 0,11 0,0121
3,06 0,17 0,0289

∑∆w2 = 0,0748

Рассчитываем стандартное отклонение и дисперсию.

Количественное определение пероксида водорода перманганатометрическим методом (прямое титрование) - student2.ru S = √∑∆w2 /(n-1) = 0,0825

V = S2 = 0,006806

Рассчитываем полуширину доверительного интервала.

∆w(ср) = S∙t 0,95∙12 = 0,0825 ∙2,20 = 0,052

Количественное определение пероксида водорода перманганатометрическим методом (прямое титрование) - student2.ru Количественное определение пероксида водорода перманганатометрическим методом (прямое титрование) - student2.ru

Доверительный интервал:

w(ср) ±∆w(ср) = 2,89 ± 0,052

Рассчитываем относительную ошибку среднего

ὲ = Количественное определение пероксида водорода перманганатометрическим методом (прямое титрование) - student2.ru = 1,799%

Охарактеризуем прямое титрование по воспроизводимости и правильности:

Определяем наличие грубых промахов

Q1 = Количественное определение пероксида водорода перманганатометрическим методом (прямое титрование) - student2.ru = 0,125

Q2 = Количественное определение пероксида водорода перманганатометрическим методом (прямое титрование) - student2.ru = 0,125

Qтаб = 0,64 ; Qрасч = 0,125 < Qтабл = 0,64

Грубые промахи отсутствуют. Выборка однородна.

w(ср)= Количественное определение пероксида водорода перманганатометрическим методом (прямое титрование) - student2.ru =2,98%

Таблица отклонений

w ∆w ∆w2
2,90 -0,08 0,0061
2,94 -0,04 0,0015
2,94 -0,04 0,0015
2,94 -0,04 0,0015
2,96 -0,02 0,0003
2,98 0,00 0,0000
2,98 0,00 0,0000
2,98 0,00 0,0000
3,00 0,02 0,0005
3,02 0,04 0,0017
3,04 0,06 0,0038
3,06 0,08 0,0067

∑∆w2= 0,0236

Количественное определение пероксида водорода перманганатометрическим методом (прямое титрование) - student2.ru Рассчитываем стандартное отклонение и дисперсию.

S= √∑∆w2 /(n-1) =0,046

V= S2 = 0,002

Рассчитываем полуширину доверительного интервала.

∆w(ср) = S∙t 0,95∙12 = 0,046 ∙2,20 = 0,029

Количественное определение пероксида водорода перманганатометрическим методом (прямое титрование) - student2.ru Количественное определение пероксида водорода перманганатометрическим методом (прямое титрование) - student2.ru

Доверительный интервал:

w(ср) ±∆w(ср) = 2,97 ± 0,029

Рассчитываем относительную ошибку среднего

ὲ= Количественное определение пероксида водорода перманганатометрическим методом (прямое титрование) - student2.ru =0,97%

Итоговая таблица

  Заместительное титрование Прямое титрование
w 2,77; 2,83; 2,83; 2,83; 2,83; 2,89; 2,89; 2,89; 2,94; 2,94; 3,00; 3,06 2,90; 2,94; 2,94; 2,94; 2,96; 2,98; 2,98; 2,98; 3,00; 3,02; 3,04; 3,06
n
f
w(ср) 2,89 2,98
V 0,006806 0,002
S 0,825 0,046
∆w 0,052 0,029
w(ср)±∆w(ср) 2,89 ± 0,052 2,97 ± 0,029
1,79% 0,97%

Сравним дисперсии обоих методов, рассчитав критерий Фишера

Fрасч= V1/V2 = 0,006806/0,002 = 3,403

Fтаб = 4,47 ; Fрасч< Fтаб

Различие дисперсий статистически не значимо. Дисперсии однородны.

Методы сравнимы по воспроизводимости.

Сравним средние результаты, полученные двумя методами анализа.

Выше было показано, что оба метода дают правильные результаты и следовательно результаты полученные обоими методами можно рассматривать как единую выборку, т.к. дисперсии V1 и V2 однородны, то рассчитаем средневзвешенную дисперсию:

V(ср)= S(ср)2= (n1-1)∙V1+(n2-1)∙V2 = 0,006806∙11+0,002∙11 = 0,004403

n1+n2 -2 22

Вычисляем критерии Стьюдента:

Количественное определение пероксида водорода перманганатометрическим методом (прямое титрование) - student2.ru Количественное определение пероксида водорода перманганатометрическим методом (прямое титрование) - student2.ru tрасч= |w1(ср)- w2(ср)| ∙ Количественное определение пероксида водорода перманганатометрическим методом (прямое титрование) - student2.ru = 0,09 ∙ Количественное определение пероксида водорода перманганатометрическим методом (прямое титрование) - student2.ru = 3,32

Количественное определение пероксида водорода перманганатометрическим методом (прямое титрование) - student2.ru 0,0664

tтабл = 3,7 при p=0,999 и n = n1+n2=22 ; tрасч < tтабл

Различие между средним w1(ср) и w2(ср), т.е. между результатами, полученными двумя разными методами анализа, статистически незначимо. Данные, найденные обоими методами, можно объединить в единую выборку объёмом n1+n2 и обрабатывать как единую выборочную совокупность вариант.

VII. ЛИТЕРАТУРА ДЛЯ САМОПОДГОТОВКИ

1. Харитонов Ю.Я. Аналитическая химия (аналитика). В двух книгах. Количественный анализ. Физико-химические (инструментальные) методы анализа. М.: Высшая школа, 2008.

2. Васильев В.П. Аналитическая химия. В двух книгах. Титриметрический и гравиметрический методы анализа. М.: Высшее образование, 2004.

3. Основы аналитической химии / под редакцией академика Ю.А. Золотова. Кн. 2. Методы химического анализа. М.: Высшая школа, 2002.

4. Алексеев В.Н. Количественный анализ. М.: Химия, 1972. 5. Шемякин Ф.М. Аналитическая химия. М.: Высшая школа, 1982.

6. Крешков А.П. Основы аналитической химии. Т. 2. М.: Химия, 1971.
7. Конспекты лекций.

Оглавление

Введение. 3

Окислительно-восстановительные процессы.. 4

I. Окислительно-восстановительные реакции. 4

1.1.Расчет коэффициентов в уравнениях окислительно-восстановительных реакций на основе электронного баланса. 4

1.2.Расчет коэффициентов уравнений окислительно-восстановительных реакций с помощью ионно-электронных схем.. 6

II.Продукты окислительно-восстановительных реакций. 10

2.1.Окислители. Окислители - элементарные вещества. 11

2.2.Окислители - кислородные кислоты, преимущественно высшие, и их соли. 12

2.3.Окислители — соединения, содержащие Н+ и металлы в высшей степени окисления Fe(NO3)3, MnO2, РbO2 15

2.4.Восстановители. Восстановители — элементарные вещества. 17

2.5.Восстановители — низшие кислородные кислоты и их соли. 17

2.6.Восстановители — соединения металлов в низшей положительной степени окисления. 18

2.7.Восстановители — соединения неметаллов, имеющих отрицательные степени окисления 19

2.8.Окислительно-восстановительная двойственность. 19

2.9.Реакции диспропорционирования и репропорционирования. 21

III. ЭКВИВАЛЕНТЫ И МОЛЯРНАЯ КОНЦЕНТРАЦИЯ ЭКВИВАЛЕНТОВ ОКИСЛИТЕЛЕЙ И ВОССТАНОВИТЕЛЕЙ.. 21

IV.ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНОЕ ТИТРОВАНИЕ.. 22

4.1.Сущность метода. 22

4.2.Классификация редокс-методов. 23

4.3.Условия проведения окислительно-восстановительного титрования. 24

4.4. Виды окислительно-восстановительного титрования (прямое, обратное, заместительное) и расчеты результатов титрования. 25

4.5. Индикаторы окислительно-восстановительного титрования. Классификация индикаторов 27

4.6. Окислительно-восстановительные индикаторы (обратимые и необратимые), интервал изменения окраски индикатора. 29

4.7. Примеры окислительно-восстановительных индикаторов, часто применяемых в анализе (дифениламин, N-фенилантраниловая кислота, ферроин). 30

V. ПРИМЕРЫ И ЗАДАЧИ ПО ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНОМУ ТИТРОВАНИЮ... 31

5.1. Перманганатометрия. 31

5.2. Дихроматометрия. 34

5.3. Йодометрия и хлориодиметрия. 34

VI. ПРИМЕР ОФОРМЛЕНИЯ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ С МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКОЙ РЕЗУЛЬТАТОВ АНАЛИЗА. СРАВНЕНИЕ ДВУХ МЕТОДОВ ПО ВОСПРОИЗВОДИМОСТИ И ПРАВИЛЬНОСТИ.. 39

6.1. Окислительно - восстановительное титрование. Приготовление и стандартизация раствора нитрита натрия. 39

6.1.1. Стандартизация по сульфаниловой кислоте. 39

6.1.2. Стандартизация по перманганату калия. 39

6.2. Йодометрическое титрование. Определение пероксида водорода заместительным титрованием 44

6.2.1. Количественное определение пероксида водорода перманганатометрическим методом (прямое титрование). 45

VII. ЛИТЕРАТУРА ДЛЯ САМОПОДГОТОВКИ.. 50

Наши рекомендации