Окислительно-восстановительное титрование
Пример 18 поможет Вам при решении задач № 198, 203, 204, 207, 209, 212, 213.
Пример 18. К 20,00 мл раствора соли серебра добавили 20,00 мл 0,0200 моль/л раствора K2CrO4. Осадок Ag2CrO4 отделили, а фильтрат подкислили, добавили избыток раствора КI. На титрование выделившегося иода пошло 24,60 мл 0,0400 моль/л раствора Na2S2O3. Рассчитать массовую концентрацию Ag+ в исходном растворе.
Решение. Запишем уравнения реакций:
2Ag+ + 
(изб.) = Ag2CrO4 ↓ (13)
2 
+ 6 I– + 16 H+ D 2 Cr3+ + 3 I2 + 8 H2O (14)
2 
+ I2 D 
+ 2 I (15)
При количественном определении Ag+ последовательно используются методы обратного титрования и титрования заместителя.
Фактор эквивалентности иона в реакции окисления-восстановления (14) определяем, используя полуреакцию
+ 8 H+ – 3ē = Cr3+ + 4 H2O → fэкв( )= 1/3.
По реакции (13) два иона Ag+ вступают в реакцию осаждения с ионом , следовательно, 2 иона Ag+ эквивалентны 3 электронам. Для определения фактора эквивалентности иона Ag+ составим пропорцию:
2 иона Ag+ – 3 ē
1 ион Ag+ – х ē
Отсюда x = z = 3/2. Следовательно фактор эквивалентности иона Ag+ равен 2/3.
Перейдем от молярных концентраций растворов к молярным концентрациям эквивалента:
с(1/3K2CrO4) = 0,0200 / (1/3) = 0,0600 моль/л;
с(1Na2S2O3) = 0,0400 / 1 = 0,0400 моль/л.
Дальше задачу можно решать двумя путями: 1) по формулам подраздела 6.3 с расчетом количеств молей эквивалента реагирующих веществ; 2) путем расчета объема избытка реагента. Предлагаем второй вариант.
По закону эквивалентов найдем объем раствора K2CrO4, который остался после реакции (13):
Тогда на реакцию (14) ушло 20,00 – 16,40 = 3,60 мл раствора K2CrO4.
Найдем массу Ag+в растворе. Т. к. М(2/3Ag+) = 71,912 г/моль, то
m(Ag2+) = 3,60 ∙ 10–3 ∙ 0,0600 ∙ 71,912 = 0,01553 г,
и его массовую концентрацию:
ρ*(Ag+) = 0,01553 /20 ∙ 10–3 = 0,7766 г/л.
Комплексонометрическое титрование
Пример 19 поможет Вам при решении задач № 225, 226, 230, 232, 234, 236, 243, 244.
Пример 19. Вычислить массовую долю Al2O3 в силикате, если навеску 1,0220 г перевели в раствор, добавили 25,00 мл раствора комплексона III [C(1/2 компл. III) = 0,2151 моль/л ], а на титрование избытка последнего пошло 9,83 мл 0,1015 моль/л раствора сульфата цинка.
Решение. В растворе протекают следующие реакции:
Al3+ + H2Y2– D AlY– + 2 H+
H2Y2– + Zn2+ D ZnY2– + 2 H+
Расчеты в задаче будем проводить по методу обратного титрования (см. подраздел 6.3). Количество молей эквивалента Al3+ определяется разностью:
n(1/2 Al3+) = n(1/2 компл. III) – n(1/2 ZnSO4).
Рассчитаем количество молей эквивалента прибавленного комплексона III:
n(1/2 компл. III) = C(1/2 компл. III) ∙ V(1/2 компл. III);
n(1/2 компл. III) = 0,2151 ∙ 25,00 ∙ 10–3 = 5,38 ∙ 10–3 моль.
Переведем концентрацию раствора ZnSO4 в молярную концентрацию эквивалента ZnSO4 с учетом, что fэкв.(ZnSO4) = 1/2 (см. подраздел 6.2):
С (1/2 ZnSO4) = С (ZnSO4): 1/2 = 0,1015 : 1/2 = 0,2030 моль/л;
n(1/2 ZnSO4) = 0,2030 ∙ 9,83 ∙ 10–3 = 2,00 ∙ 10–3 моль.
Тогда количество молей эквивалента Al3+
n(1/2 Al3+) = 5,38 ∙ 10–3 – 2,00 ∙ 10–3 = 3,38 · 10–3 моль.
Вычислим fэкв.(Al2O3) с учетом схемы:
Al2O3 → 2 Al3+
fэкв. (Al2O3) = (1/2)/ 2 = 1/4 .
Рассчитаем m(Al2O3) с учетом M(1/4 Al2O3) = 25,4903:
m(Al2O3) = n(1/2 Al3+) ∙ M(1/4 Al2O3) = 3,38 ∙ 10–3 ∙ 25,4903 = = 0,0862 г;
ω = 0,0862 / 1,0220 ∙ 100 = 8,43 %.