Амперометрическое титрование.

Определение катионов кадмия и цинка

Цель работы: освоение способов выбора условий амперометрического титрования, техники проведения анализа и обработки данных титрования.

Введение

В лабораторной работе определение катионов цинка или кадмия проводится по реакциям с гексацианоферратом (II) калия, в результате которых в присутствии сульфата калия образуются осадки двойных солей:

3Zn2+ + 2[(Fe(CN)6]4- + 2К+ → К2Zn3[(Fe(CN)6]2

5Сd2+ + 4[(Fe(CN)6]4- + 6К+ → К6Сd5[(Fe(CN)6]4

Ток на рабочем платиновом электроде определяется окислением титранта – гексацианоферрата (II) калия; кривая титрования имеет вид, показанный на рис. 8.

Амперометрическое титрование. - student2.ru

Рис. 8. Общий вид кривой титрования катионов цинка (или кадмия) гексацианоферратом (II) калия.

Экспериментальная часть

Оборудование и посуда: амперометрическая установка АУ-4М; электрохимическая ячейка; платиновый микроэлектрод; хлорсеребряный электрод сравнения; микробюретка на 5 мл.

Реактивы: раствор K4[Fe(CN)6] 0,03 М; раствор K2SO4 1 М; раствор HNO3 1:1; анализируемый раствор сульфата цинка (или сульфата кадмия) 0,1 М.

Подготовка оборудования к работе и техника проведения измерений:Прибор АУ-4М предназначен для амперометрического титрования. Прибор состоит из измерительного, регистрирующего и вспомогательных устройств. Измерительные и вспомогательные устройства объединены в общий блок – блок титрования. В качестве регистрирующего устройства используется микроамперметр.

Включите прибор тумблером «Сеть» и прогрейте его в течение 30 – 40 минут.

На верхней панели прибора посередине устанавливается ячейка для титрования так, чтобы находящаяся под панелью магнитная мешалка обеспечивала равномерное перемешивание раствора. Мотор магнитной мешалки включает переключатель «Мотор»: положения 1 – 4 соответствуют различным скоростям вращения электродвигателя мешалки.

Назначение остальных ручек:

– ручка «Чувст.» служит для переключения чувствительности гальванометра;

– переключатель «Полярн. гальв.» изменяет полярность подаваемого на гальванометр напряжения;

– ручка «Налож.» служит для плавной установки наложенного на ячейку напряжения.

Ход работы

Опыт 1. Вольтамперные кривые окисления K4[(Fe(CN)6] на платиновом электроде

1. Платиновый электрод погрузить на 1 – 2 секунды в раствор HNO3 (1:1), затем тщательно промыть дистиллированной водой.

2. Поместить в электрохимическую ячейку 10 мл 0,3 М раствора К2SO4 (фонового электролита), 2,0 мл 0,03 М раствора K4[(Fe(CN)6] и 18 мл дистиллированной воды.

3. Погрузить в раствор держатель с электродами и при интенсивном перемешивании установить напряжение 1,9 В.

4. Подобрать такую чувствительность микроамперметра, при которой стрелка не зашкаливает (если это происходит, чувствительность надо уменьшить – шунты 50 или 100), но заметно отклоняется, более, чем на половину шкалы (если отклонение мало, то чувствительность надо увеличить – шунт 10). Дальнейшие измерения провести при выбранной чувствительности.

5. Тщательно промыв ячейку и электроды, поместите в ячейку 10 мл 0,3 М раствора К2SO4 и 20 мл дистиллированной воды. Снимите вольтамперограмму фонового электролита при его интенсивном перемешивании. Для этого постепенно, через 0,1 В, меняя напряжение в диапазоне от 0 до 1,9 В, запишите установившиеся через одно и то же время (например, через 20 с) показания микроамперметра.

6. Повторите регистрацию вольтамперной кривой в растворах, содержащих:

– 1 мл 0,03 М раствора K4[(Fe(CN)6], 10 мл 0,3 М раствора К2SO4 и 19 мл дистиллированной воды;

– 2 мл 0,03 М раствора K4[(Fe(CN)6], 10 мл 0,3 М раствора К2SO4 и 18 мл дистиллированной воды.

Обработка результатов

1. Постройте на одном графике вольтамперные кривые в координатах I – Е для фонового электролита и растворов K4[(Fe(CN)6].

2. Для каждой концентрации K4[(Fe(CN)6] графически найдите величину предельного диффузионного тока:Id = Iпред – Iфона. Соблюдается ли прямопропорциональная зависимостьId от концентрации?

3. По вольтамперным кривым выберите потенциал рабочего электрода для амперометрического титрования по току окисления K4[(Fe(CN)6].

Опыт 2. Амперометрическое титрование контрольного раствора соли цинка (кадмия)

1. Получите у лаборанта контрольный раствор в мерной колбе на 50,0 мл, доведите его до метки дистиллированной водой.

2. На титрование отберите аликвоту 5,00 мл анализируемого раствора и поместите ее в электролитическую ячейку, добавьте 10 мл фонового электролита и 15 мл воды.

3. При выбранном по результатам опыта 1 потенциале рабочего электрода проведите титрование раствором K4[(Fe(CN)6]. Титрант добавлять из микробюретки порциями по 0,1 мл, регистрируя показания микроамперметра. Ввести такой избыток титранта, чтобы участок после точки эквивалентности включал не менее 5 точек.

4. Провести 3 – 4 параллельных титрования.

Обработка результатов

1. Постройте кривые титрования (каждую – на отдельном графике).

2. Определите графически конечные точки титрования.

3. По усредненному значению объема титранта, затраченного на титрование, рассчитайте массу определяемого катиона в контрольном растворе.

Наши рекомендации