В анализаторе осуществляется кулонометрическое титрование SO2 по изменению рН. Сталь (0,5г металла в виде порошка или стружки) сжигают в фарфоровой лодочке трубчатой печи в токе кислорода с добавлением 0,2г плавня V2O5. Образовавшийся при сжиганий газ SO2 поступает в поглотительный электролит в датчике анализатора. При поглощений SO2 рН поглотительного раствора уменьшается и изменяется э.д.с. индикаторной электродной системы рН-метра. Это изменение э.д.с изменяет величину выходного тока усилителя рН-метра; при этом регулятор, управляемый выходным током усилителя рН-метра, автоматически включает источник генераторного тока. Этот ток протекает по цепи через поглотительный сосуд и вспомогательный сосуд датчика. При протеканий генераторного тока на катоде происходит разряд ионов Н, в результате чего концентрация их в поглотительном растворе падает. Генераторный ток протекает до тех пока, пока величина рН поглотительного раствора не будет доведена до исходного значения (рН=3,9). Количество электричества, затраченное на титрование SO2, является мерой 
содержания серы в образце. Его измеряют интегратором тока (показания на цифровом табло). При поглощений SO2 поглотительным раствором, в состав которого входит хлорид бария, пероксид Н, происходят следующие реакций:
В результате этих реакций в поглотительном растворе повышается концентрация ионов Н и рН раствора уменьшается. В процессе титрования при протеканий через раствор генераторного тока ионы Н разряжается на катоде с образованием газообразного Н: 
При этом кислотность поглотительного раствора снижается. На аноде при протеканий генераторного тока разряжает хлор: 
. Образовавшийся хлор реагируют с пероксидом Н: 
|
|
Таким образом, в результате генераторного тока в анодном сосуде накапливается кислота в количестве пропорциональном количеству SO2, нейтрализованного в поглотительном сосуде.
Контрольные вопросы для самопроверки
1. Сущность метода кулонометрии.
2. Виды кулонометрии.
3. Плюсы данного метода.
4. Область применения кулонометрии.
5. Определение серы кулонометрическим методом.
Лабораторная работа
| Тема: | Определение свободной серной кислоты в сульфате аммония потенциометрическим титрованием | ||
| Цель работы: | определение свободной серной кислоты в сульфате аммония потенциометрическим титрованием. В результате выполнения работы студенты должны уметь: - осуществлять расчет процентного содержания свободной серной кислоты. должны знать: - сущность метода определения свободной серной кислоты потенциометрическим титрованием. | ||
| Приборы, материалы и инструмент | аналитические весы, сульфат аммония, дистиллированная вода, химический стакан, рН-метр, гидроксид натрия, серная кислота. | ||
| Порядок выполнения лабораторной работы | 1. Проведение эксперимента 2. Расчет процентного содержания свободной серной кислоты. 5. Ответить на контрольные вопросы. 6. Подготовить отчет и приготовиться к защите лабораторной работы. | ||
Теоретическая часть
Потенциометрия - электрохимический метод исследования и анализа веществ, основанный на зависимости равновесного электродного потенциала Е от термодинамической активности а компонентов электрохимической реакции: aА + bВ +... + nе mМ + рP + Эта зависимость описывается уравнением Нернста.
|
|
При потенциометрических измерениях составляют гальванический элемент с индикаторным электродом, потенциал которого зависит от активности хотя бы одного из компонентов электрохимической реакции, и электродом сравнения и измеряют электродвижущую силу (эдс) этого элемента
В потенциометрии используют гальванические элементы без переноса, когда оба электрода помещают в один и тот же исследуемый раствор, и с переносом, когда электроды находятся в разных растворах, имеющих между собой электролитический контакт. Последний осуществляют таким образом, что растворы могут смешиваться друг с другом только путем диффузии. Обычно их разделяют пористой керамической или пластмассовой перегородкой или прочно пришлифованной стеклянной муфтой. Элементы без переноса используют в основном для измерения констант равновесия хим. реакций, констант диссоциации электролитов, констант устойчивости комплексных соединений, произведений растворимости, стандартных электродных потенциалов, а также активностей и коэффициентов активности ионов. Элементы с переносом используют для определения "кажущихся" констант равновесия (поскольку при этом не учитывают жидкостной потенциал), активностей и коэффициентов активности ионов, а также в потенциометрических методах анализа.
Среди этих методов различают прямую потенциометрию и потенциометрическое титрование. Прямая потенциометрия применяется для непосредственного определения а ионов (например, Ag+ в растворе AgNO3) по значению Е соответствующего индикаторного электрода (например, серебряного); при этом электродный процесс должен быть обратимым. Исторически первыми методами прямой потенциометрия были способы определения водородного показателя рН.
|
|
К прямой потенциометрии относится также редоксметрия - измерение стандартных и реальных окислительно-восстановительных потенциалов и констант равновесия окислительно-восстановительных реакций. Прямая потенциометрия обладает важными достоинствами. В процессе измерений состав анализируемого раствора не меняется. При этом, как правило, не требуется предварительного отделения определяемого вещества. Метод можно легко автоматизировать, что позволяет использовать его для непрерывного контроля технологических процессов.Более распространены методы потенциометрического титрования, с помощью которых определяют широкий круг веществ в водных и неводных средах. В этих методах регистрируют изменение потенциала индикаторного электрода в процессе титрования исследуемого раствора стандартным раствором реагента в зависимости от объема последнего. Потенциометрическое титрование проводят с использованием различных реакций: кислотно-основного и окислительно-восстановительных взаимодействий, осаждения и комплексообразования. В методах кислотно-основного титрования в качестве индикаторного можно использовать любой электрод, обратимый к ионам Н+ (водородный, хингидронный, сурьмяный, стеклянный); наиболее распространен стеклянный электрод. Окислительно-восстановительное титрование проводят с электродами из благородных металлов (чаще всего с платиновым). В методах осадительного и комплексометрического титрования индикаторный (ионоселективный или металлический) электрод должен быть обратимым относительно одного из ионов, участвующих в реакции. Вблизи точки эквивалентности наблюдается резкое изменение (скачок) электродного потенциала E, обусловленное заменой одной электрохимической реакции другой с соответствующим изменением E0.
Потенциометрическое титрование имеет ряд преимуществ по сравнению с титриметрическими методами, в которых применяют химические индикаторы: объективность и точность в установлении конечной точки титрования, низкая граница определяемых концентраций, возможность титрования мутных и окрашенных растворов, возможность дифференцированного (раздельного) определения компонентов смесей из одной порции раствора, если соответствующие Е0 достаточно различаются. Потенциометрическое титрование можно проводить автоматически до заданного значения потенциала, кривые титрования записывают как в интегральной, так и в дифференциальной форме. По этим кривым можно определять "кажущиеся" константы равновесия различных процессов.