ЗАДАНИЕ
на лабораторно-практическое занятие № 24
по дисциплине «Аналитическая химия»
тема: «Методы окислительно-восстановительного титрования (тема 11 )»
Для курсантов по специальности
«Фармация»
| Обсуждено и одобрено на заседании кафедры «_31» августа 2015_ года Протокол № _14___ |
Уточнено (дополнено):
«___»_________20___года
__________________________
Санкт-Петербург
ПЛАН ПОДГОТОВКИ
К лабораторному ЗАНЯТИЮ № 24
ТЕМА: «Методы окислительно-восстановительного
Титрования (тема 11)»
Литература для подготовки:
1. Лекции № 19; 20
2. [2] – С. 165‒202.
3. Ю.Я.Харитонов, В.Ю.Григорьева. Примеры и задачи по аналитической химии. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2009. – 304 с.
4. Лабораторный практикум по аналитической химии для курсантов и студентов военно-медицинской академии. Под ред. И. Гармашовой.
Базисные вопросы:
1. Рабочие растворы в методах окислительно-восстановительного титрования. Классификация методов.
2. Кривые окислительно-восстановительного титрования на примере метода перманганатометрии.
3. Лабораторная работа: « Приготовление раствора тиосульфата натрия и стандартизация раствора по дихромату калия».
3.1. Теоретические основы работы.
3.2. Выполнение лабораторной работы.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫМЕТОДА
Методы окисления‒восстановления основаны на окислительно-восстановительных реакциях, происходящих между стандартным раствором и определяемым веществом. Если стандартный раствор содержит окислитель или восстановитель, то определяемое вещество является соответственно восстановитель или окислитель. Для количественного анализа используют окислительно-восстановительные реакции, которые протекают до конца, с большой скоростью, образуют продукты определенного состава, не дают побочных реакций, позволяют надежно фиксировать точку эквивалентности и обладают постоянным соотношением между вступающими в реакцию окислителем и восстановителем.
Мерой окислительно-восстановительной способности является окислительно-восстановительный потенциал. Чем выше значение потенциала редокс-пары Ox2|Red2, тем большей окислительно-восстановительной способностью обладает данная пара, тем большее число восстановителей Red1 можно оттитровать и определить с помощью данного окислителя Ox2. Поэтому в редоксометрии в качестве титрантов чаще всего применяют окислители, стандартные потенциалы редокс-пар которых имеют более высокие значения.
Если определяемое вещество окислитель Ox2, то для их титрования целесообразно применять восстановители, стандартный потенциал которых имеет минимальное значение.
В процессе реакции окислительно-восстановитеный потенциал изменяется в зависимости от изменения концентраций окислителя и восстановителя, от температуры и реакции среды. В кислой среде в присутствии ионов Н+ окислительно-восстановительный потенциал возрастает у тех электронных пар, окисленная форма которых содержит кислород, например: Cr2O72-; MnO4-; SO42-.
Для определения восстановителей необходимо иметь стандартный раствор окислителя, а для определения окислителей – стандартный раствор восстановителей. Название методов редоксометрии стандартным раствором, используемым для титрования. Классификацию методов см. лекцию.
При проведении расчетов необходимо учитывать, что эквивалент вещества соответствует числу электронов участвующих в реакции окисления-восстановления.
Например, вычислить молярную массу эквивалента алюминия при броматометрическом определении по его схеме:
Al3+ + 3C9H6NOH = Al(C9H6NO)3(т) + 3NH4+;
Al(C9H6NO)3(т) + 3H+ = 3C9H6NOH + Al3+;
BrO3- + 5Br- + 6H+ = 3Br2 + 3H2O;
C9H6NOH + 2Br2 = C9H4NOH + 2H+ + 2Br-
Решение. При анализе последнего уравнения, из приведенной схемы, видно, что на 1 моль оксихинолина расходуется 2 моль Br2, т.е. четыре электрона (т.к. Br2 +2℮ → 2Br-); 1 моль Al3+ взаимодействуют с 3 моль оксихинолина (см. уравнение 1), следовательно на 1 моль оксихинолина алюминия приходится 12 электронов (3∙4 = 12℮), т.е fэкв = 1/12. Отсюда молярная масса эквивалента алюминия равна
Редокс-методы – важнейшие фармакопейные методы количественного анализа.
Вопросы для самоконтроля.
1. Какой принцип лежит в основе классификации методов окислительно-восстановительного титрования?
2. Какие требования предъявляются к окислительно-восстановительным реакциям, используемым в титриметрическом анализе?
3. Перечислите рабочие растворы в методах окислительно-восстановительного титрования.
4. Назовите окислители и восстановители, применяемые для предварительного окисления и восстановления титруемых веществ.
5. Какими способами фиксируется точка эквивалентности в методах окисления‒восстановления? Привести конкретные примеры.
6. Какие способы установления конечной точки титрования в методах окисления-восстановления наиболее распространены: безындикаторный, с редокс-индикатором или с помощью специфического индикатора?
7. Что такое стандартизация раствора?
8. Почему нельзя приготовить точный раствор KMnO4 прямо из навески?
9. Как приготовить рабочий раствор KMnO4 и установить его молярную концентрацию эквивалента? Почему молярная концентрация эквивалента KMnO4 может измениться с течением времени?
10. По какому веществу устанавливают титр и нормальную концентрацию раствора перманганата калия?
11. Какие из перечисленных реактивов наиболее часто используются как установочные вещества при определении молярной концентрации эквивалента раствора KMnO4: As2O3; KIO3; Na2C2O4; H2C2O4 ∙ 2H2O; K4Fe(CN)6 ∙ 3H2O?
12. Какие вещества можно определять перманганатометрчески?
13. Какие условия (температура, рН раствора, скорость добавления титранта) необходимо соблюдать при титровании оксалата натрия раствором KMnO4 и почему?
14. Какие реакции лежат в основе иодометрии?
15. Что такое титрование методом замещения?
16. За счет каких процессов может происходить изменение титра растворов тиосульфата натрия и йода при их хранении?
17. Какие их перечисленных реактивов наиболее часто используются как установочные вещества при определении молярной концентрации раствора Na2S2O3: K3Fe(CN)6; K2Cr2O7; KIO3 KI; K2S2O8. Записать уравнения реакций, на которых основано определение молярной концентрации Na2S2O3 (для каждого случая).
18. Преимущества и недостатки броматоматрического метода анализа.
19. Назовите титранты и индикаторы, используемые в броматометрическом методе титрования.
20. Какой из индикаторов может быть использован в качестве необратимого редокс-индикатора при броматометрическом титровании железа (II): а) фенолфталеин; б) метиловый оранжевый; в) хинолиновый желтый?
Решите следующие задачи.
1. К 0,05 н. раствору K2Cr2O7 объемом 10 мл добавлены серная кислота и иодид калия. На титрование выделившегося иода израсходован раствор тиосульфата натрия объемом 12,50 мл. Рассчитайте нормальную концентрацию раствора тиосульфата натрия.
2. Навеску K2Cr2O7 массой 0,2940 г растворили в мерной колбе вместимостью 100,00 мл. На титрование иода, выделенного 25,00 мл полученного раствора из KI, израсходовали 20,00 мл Na2S2O3. Рассчитать Т (Na2S2O3) иТ (Na2S2O3/Cr).
3. Какая масса (г) перекиси водорода содержится в пробе, если при титровании израсходовано 14,50 мл перманганата калия с Т (KMnO4/Fe) = 0,08376 г/мл?
4. Вычислить молярную массу эквивалента свинца при иодометрическом определении по схеме:
Pb2+ + CrO42- = PbCrO4 (т)
2PbCrO4(т) + 2H+ = 2Pb2+ + Cr2O72- + H2O
Cr2O72- + 6I- + 14H+ = 3I2 + 2Cr3+ + 7H2O
I2 + 2S2O32- = 2I- + S4O62-