Окислительно-восстановительное титрование. Пример 22 поможет Вам при решении задач №187–194
Пример 22 поможет Вам при решении задач №187–194.
Пример 22. Построить кривую титрования I2 раствором аскорбиновой кислоты (C6H8O6) и подобрать индикаторы. Концентрации растворов: С (1/2 I2) = 0,02 моль/л, С (1/2 C6H8O6 ) = 0,01 моль/л. рН раствора = 1.
Решение. Кривые окислительно-восстановительного титрования отражают зависимость потенциала системы от объема прибавленного реагента. При титровании раствора иода раствором аскорбиновой кислоты протекает окислительно-восстановительная реакция:
I2 + 2ē D 2I– I2 – окислитель
C6H8O6– – 2ē D C6H6O6 +2Н+ C6H8O6 – восстановитель
I2 + C6H8O6 = 2I– + 2 Н+ + C6H6O6
В растворе образуются две окислительно-восстановительные пары: I2 / 2I– и C6H8O6/C6H6O6, потенциал каждой из которых можно рассчитать по уравнению Нернста:
 | (16) |
 | (17) |
Значения стандартных потенциалов находим в справочнике [3]:
= + 0,536 В; 
= – 0,326 В.
Рассчитаем объем (VT) раствора C6H8O6, необходимый для оттитровывания 100 мл (V0) раствора I2:
С0 · V0 = СT · VT; VT = 0,02 · 100,00/ 0,01 = 200,00 мл.
Потенциал системы до начала титрования не рассчитывают, поскольку в исходном растворе известна концентрация только одной из сопряженных форм титруемого вещества. До т. э. расчет потенциала удобнее вести по уравнению (16), а после т. э. – по уравнению (17).
1. Расчет кривой до т. э.
В результате прибавления 100,00 мл раствора аскорбиновой кислоты образовалось эквивалентное количество I– – иона, так как из одного моля I2 образовалось два моля I–, то есть коэффициенты перед окисленной и восстановленной формами различны, то при расчете концентраций будем учитывать разбавление.
Рассчитаем концентрацию неоттитрованного иода:
Для подстановки в уравнение Нернста концентрацию необходимо перевести в молярную:
[I2] = 2,50 · 10–3 моль/л.
По формуле (17) рассчитываем потенциал системы:
После добавления 180,00 мл (90%) титранта, рассчитаем изменившиеся концентрации иодид-иона и иода, а также потенциал системы:
[I2] = 3,57 · 10–4 моль/л;
Прибавлено 198,00 мл (99%) раствора аскорбиновой кислоты:
[I2] = 3,35 · 10–5 моль/л, Е = +0,532 В.
Прибавлено 199,80 мл раствора аскорбиновой кислоты (99,9%). Точка начала скачка титрования соответствует моменту титрования, когда раствор недотитрован на 0,1%:
[I2] = 3,34 · 10–6 моль/л, Е = +0,503 В.
2. Потенциал системы в т. э. рассчитываем с учетом рН раствора по формуле
где n1 и n2 – количество электронов, участвующих в полуреакциях.
.
3. Расчет кривой после т. э. проводим по формуле (17).
Прибавлено 200,20 мл раствора аскорбиновой кислоты (100,1 %), то есть раствор иода перетитрован на 0,1%, что соответствует концу скачка титрования. Определим концентрацию избытка аскорбиновой кислоты:
Молярная концентрация С6Н8О6 :
[С6Н8О6] = 3,33 · 10–6 моль/л.
Количество образовавшегося продукта окисления аскорбиновой кислоты (С6Н6О6) после т. э. не изменяется, а его концентрация уменьшается с разбавлением:
[С6Н6О6] = 3,33 · 10–3 моль/л.
Рассчитаем потенциал системы Е:
При добавлении 202,00 мл титранта (101%):
[С6Н8О6] = 3,31 · 10–5 моль/л;
[С6Н6О6] = 3,31 · 10–3 моль/л;
Е = –0,326 В.
При добавлении 220,00 мл титранта (110%):
[С6Н8О6] = 3,12 · 10–4 моль/л;
[С6Н6О6] = 3,12 · 10–3 моль/л;
Е = –0,356 В.
4. Результаты вычислений сведем в табл. 3, а по данным таблицы построим кривую титрования (рис. 3).
Таблица 3
| Объем прибавленного титранта, мл | Потенциалопределяющая система | Е, В |
| 100,00 | I2 / 2 I– | 0,595 |
| 180,00 | I2 / 2 I– | 0,564 |
| 198,00 | I2 / 2 I– | 0,532 |
| 199,80 | I2 / 2 I– | 0,503 |
| 200,00 | I2 C6H6O6 | 0,075 |
| 200,20 | C6H8O6/C6H6O6 | –0,296 |
| 202,00 | C6H8O6/C6H6O6 | –0,326 |
| 220,00 | C6H8O6/C6H6O6 | –0,356 |
Рис. 3. Кривая титрования раствора иода раствором аскорбиновой кислоты [С (1/2I2) = 0,02 моль/л, С (1/2 C6H8O6 ) = 0,01 моль/л]
В качестве окислительно-восстановительных индикаторов можно использовать нейтральный красный (при рН=1 Е0= + 0,15В), индиготрисульфоновую и индиготетрасульфоновую кислоты (при рН=1 соответственно Е0 = +0,28 и +0,31 В). Значения Е0 этих индикаторов находятся в пределах скачка титрования.
ЛИТЕРАТУРА
1. Аналитическая химия: Программа, методические указания и контрольные задания по одноименному курсу для студентов-заочников химико-технологических специальностей / Н. А. Коваленко, А. Е. Соколовский, Е. В. Радион. – Мн.: БГТУ, 2001.
2. Методические указания по курсу «Аналитическая химия» для студентов химико-технологических специальностей / В. А. Якубович, О. Н. Чудновская, Т. Л. Залевская и др. – Мн.: БТИ, 1987.
3. Лурье Ю. Ю. Справочник по аналитической химии.– М.: Химия, 1989.
4. Васильев В. П. Аналитическая химия: В 2 т. Т. 1. – М.: Высшая школа, 1989.
СОДЕРЖАНИЕ
| Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Контрольная работа № 1 | |
| 1. Равновесие в системе осадок - раствор . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1. Расчет ПР по растворимости . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2. Расчет растворимости осадков в воде . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3. Задачи на применение условия выпадения осадка . . . . . . . 1.4. Расчет растворимости осадков в присутствии одноименных ионов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.5. Расчет растворимости осадка в присутствии разноименных ионов (солевой эффект) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Кислотно-основное равновесие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1. Расчет рН раствора по известным равновесным концентрациям растворенных веществ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Окислительно-восстановительное равновесие . . . . . . . . . . . . . . . 3.1. Расчет констант равновесия окислительно- восстановительных реакций . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2. Расчет окислительно-восстановительного потенциала 4. Реакции комплексообразования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1. Расчет равновесных концентраций ионов. . . . . . . . . . . . . . . Контрольная работа № 2 5. Гравиметрический метод анализа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.1. Расчет результатов гравиметрического анализа . . . . . . . . . . 5.2. Расчет количества осадителя. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.3. Расчет потерь осадка при промывании . . . . . . . . . . . . . . . . . 6. Титриметрические методы анализа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.1. Способы выражения концентраций . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.2. Определение фактора эквивалентности. . . . . . . . . . . . . . . . . 6.3. Способы титрования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7. Расчеты результатов титриметрического анализа . . . . . . . . . . . . 7.1. Кислотно-основное титрование. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.2. Окислительно-восстановительное титрование. . . . . . . . . . . . 7.3. Комплексонометрическое титрование. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8. Построение кривых титрования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.1. Титрование сильных кислот и оснований. . . . . . . . . . . . . . . . 8.2. Титрование слабой кислоты сильным основанием. . . . . . . . 8.3. Окислительно-восстановительное титрование . . . . . . . . . . . Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА
| Составители: | Соколовский Александр Евгеньевич |
| Супиченко Галина Николаевна |
Редактор Р.М.Рябая
Подписано в печать ……..2003. Формат 60·84/16.
Печать офсетная. Усл. печ. л. 2,7. Усл. кр.-отт. 2,7. Уч.-изд. л. 2,2.
Тираж 200 экз. Заказ .
Учреждение образования
«Белорусский государственный технологический университет».
220050. Минск, Свердлова, 13а. Лицензия ЛВ № 276 от 15.04.03.
Отпечатано на ротапринте Белорусского государственного
технологического университета. 220050. Минск, Свердлова, 13.
|
