Как решать задачи по химии - 2:

Точность титрования зависит от св-в измеряемого в-ва, св-в индикатора, от точности измерения объёма.

8.Йодометрический метод анализа. Условия проведения йодометрических измерений. Измерение восст-ля (тиосульфата натрия) методом прямого титрования. Написать химизм процесса и расчётную формулу.

Сущность: основан на о-в процессах, связанных с восстановлением иода до иодид ионов, и окисление иодид ионов до свободного иода.

I2+2e↔2I-

E0I2|2I-=0.54В

По сравнению с КМnО4 и К2Cr2О7 иод является боле слабым окислителем, но иодид ион более сильным восстановителем, чем Мn2+ и Сr3+.

I2-элементарный иод проявляет окислительные св-ва в средах близких к нейтральным.

I--проявляет восст-еы св-ва в кислой среде.

Йодометрическим методом можно измерить как окислители, так и восст-ли. Чувствительный метод, индикатором является крахмал. Его добавляют тогда, когда иода в р-ре остаётся мало (бледно жёлтый окрас).

Условия проведения йодометрических измерений.

1. иод в-во летучее, поэтому титрование ведут на холоду. При нагревании чувствительность крахмала уменьшается.

2. йодометрическое титрование нельзя проводить в щелочной среде, т.к. I2взаимодействует со щелочами. I2+2NaOH↔NaI+NaIO+H2O. Гипоиодид ион IO- является более сильным окислителем, чем I2 и может окислить тиосульфат до сульфат ионов: S2O32-→SO42-.

3. растворимость иода в воде мала, поэтому при измерении окислителей необходимо применять избыток КI. Это способствует растворению выделенного из реакции иода: КI+I2→K[I3].

4. реакция между иодид ионом и окислителем идёт не достаточно быстро, поэтому к титрованию приступают через некоторое время после прибавления ок-ля (р-р оставляют на 5 мин. до завершения реакции).

5. перед началом титрования реакционную смесь оставлять в тёмном месте, т.к. свет ускоряет в кислых р-рах побочную реакцию – окисление иодид ионов до иода кислородом воздуха: 2Na2S2O3+O2→2Na2SO4+2S↓

Прямое титрование. Это измерение восст-ля. Проводя прямое титрование необходимо помнить о летучести иода. Ст. р-ром в прямом титровании является р-р иода, а индикатором крахмал, который добавляют сразу. Титруют до появления светло синей окраски.

Химизм. 2Na2S2O3+I2→2NaI+Na2S4O6 – тетротионат натрия.

Расчёт
: m(Na2S2O3)=V(I2)*C(1/zI2)*M(1/z Na2S2O3)

При прямом титровании возможны погрешности, а именно: 1.∆Е – мала, реакция идёт медленно особенно в конце титрования и не успевший прореагировать иод окрашивает крахмал, что приводит к заниженным результатам анализа.2.Восст-ль может окисляться кислородом воздуха, получается заниженный результат.
10.Измерение окислителей йодометрическим методом (К2С
r
2
О7, КВ
r
О3). Написать уравнения реакций и расчётные формулы.

В-во бромата калия является ок-ем, поэтому его измеряют методом титрования заместителя. К контр. р-ру добавляют р-р H2SO4 c C(1/z)=2моль/л, V=0,001-0,010л, р-р KI с ω%=10% и V=0,005л и поставить в тёмное место на 5 мин. для завершения реакции. Титровать Na2S2O3 без индикатора. Когда окркска титруемого р-ра станет бледно-жёлтой прибавить р-р крахмала 1-2 кап. и титровать до исчезновения синей окраски.

Химизм
. KBrO3+KI+H2SO4→KBr+I2+K2SO4+H2O

I2+Na2S2O3→NaI+Na2S4O6

Расчёт
. M(KBrO3)=V(Na2S2O3)*C(1/z Na2S2O3)*M(1/zKBrO3)
11.Измерение окислителей (
Cu
в
CuSO
4
*5
H
2
O
) и хлороводородной к-ты йодометрическим методом. Написать уравнения реакций и расчётные формулы.

Методом титрования заместителя можно определить медь в медном купоросе. Ст. р-ром титруют не измеряемый компонент, а его заместитель, который выделяется (в эквивалентном кол-ве) при реакции измеряемого компонента с другим специально добавленным реактивом.

Химизм
. 2CuSO4+4KI→2CuI↓+I2+2K2SO4, I2 – заместитель

I2+2Na2S2O3→2NaI+Na2S4O6

Расчёт
: m(Cu)=V(Na2S2O3)*C(1/z Na2S2O3)*M(1/zCu), Z=1, Cu2++1e→Cu.

Измерение хлороводородной к-ты.

Химизм. КIO3+5KI+6HCl→3I2+6KCl+3H2O

I2+2Na2S2O3→2NaI+Na2S4O6.

Расчёт. M(HCl)=V(Na2S2O3)*C(1/z Na2S2O3)*M(1/zHCl).
12.Виды титрования в йодометрии. Привести примеры, химизм реакций, расчётные формулы.

Существует три вида титрования в йодометрии: прямое, обратное и замещение.

Прямое титрование. Это измерение восст-ля. Проводя прямое титрование необходимо помнить о летучести иода. Ст. р-ром в прямом титровании является р-р иода, а индикатором крахмал, который добавляют сразу. Титруют до появления светло синей окраски.

Химизм. 2Na2S2O3+I2→2NaI+Na2S4O6 – тетротионат натрия.

Расчёт
: m(Na2S2O3)=V(I2)*C(1/zI2)*M(1/z Na2S2O3)

При прямом титровании возможны погрешности, а именно: 1.∆Е – мала, реакция идёт медленно особенно в конце титрования и не успевший прореагировать иод окрашивает крахмал, что приводит к заниженным результатам анализа.2.Восст-ль может окисляться кислородом воздуха, получается заниженный результат.

Обратное титрование. Лучшие результаты получаются методом обратного титрования. Анализируемый р-р обрабатывают избыточным кол-вом точно отмеренного р-ра иода. А его избыток оттитровывают р-ром тиосульфата. Начинают титровать без индикатора (крахмал не доб.) титруют до бледно жёлтого окрашивания р-ра. Затем добавляют крахмал и титруют до исчезновения синей окраски. Крахмал добавляют тогда, когда иода в р-ре останется мало (бледно-жёлтый р-р). Крахмал адсорбирует иод и адсорбированный иод медленно реагирует с Na2SO3, что приводит к погрешности анализа – завышенный результат.

Химизм
: I2+Na2S2O3→2NaI+Na2S4O6 ; Na2SO3+I2+H2O→Na2SO4+2HI

Расчёт: m(Na2SO3)=[С(1/zI2)*V(I2)-C(1/z Na2S2O3)*V(Na2S2O3)]* M (1/z Na2SO3)

Метод замещения. Методом титрования заместителя можно определить медь в медном купоросе. Ст. р-ром титруют не измеряемый компонент, а его заместитель, который выделяется (в эквивалентном кол-ве) при реакции измеряемого компонента с другим специально добавленным реактивом.

Химизм
. 2CuSO4+4KI→2CuI↓+I2+2K2SO4, I2 – заместитель

I2+2Na2S2O3→2NaI+Na2S4O6

Расчёт
: m(Cu)=V(Na2S2O3)*C(1/z Na2S2O3)*M(1/zCu), Z=1, Cu2++1e→Cu.
13.Пермангонатометрический метод анализа. Общая характеристика метода. Ст. р-ры, их приготовление.

Метод пермангонатометрии основан на реакциях окисления восст-ей ионом перманганата. Окисление может проводиться как в кислой, так и в щелочной или нейтральной среде.

При окислении в кислой среде марганец (VII) в составе КМnО4, применяемого для окисления, восст-ся до Мn2+. MnO4-+8H++5e→Mn2++4H2O, Е0=1,51В.

При окислении в щелочной или нейтральной среде марганец (VII) восст-ся до марганца (IV), причём образует двуокись марганца:

MnO4-+2H2O+3e→MnO2↓+4OH-, Е0=0,6В – в нейтральной

MnO4-+1е→MnO42-, Е0=0,56В – в щелочной.

Стандартный потенциал пары MnO4-/ Mn2+ выше, чем в I и II случаях, следовательно, окислительная способность перманганата в кислой среде выше, чем в щелочной перманганатометрические измерения проводят в кислой среде, т.к. точку эквивалентности установить легко по обесцвечиванию р-ра перманганата калия. Образование же MnO2 затрудняет установление точки эквивалентности, т.к. выпадает в тёмно-бурый осадок.

Приготовление стандартного р-ра
KMnO
4. титрование проводят без индикатора, реакция чувствительна. Одна капля КМnО4 с С(1/z)=0,01моль/л окрашивает в конце титрования 50мл р-ра в отчётливо розовый цвет. КМnО4 не отвечает требованиям к исходным в-вам , т.к. содержит примеси продуктов восст-ия MnO2. легко разлагается под влиянием восст-ей: NH3, органические в-ва, попадающих в воду с пылью. Поэтому КМnО4 готовят из приблизительной навески, а затем устанавливают точную конц-ию по другому ст. р-ру. Чтобы приготовить р-р нужно рассчитать навеску:

m(КМnО4)=V(р-ра)*С(1/z КМnО4)*M(1/z КМnО4).

Навеску берём на тех. весах. Воду отмеряем цилиндром, растворение ведём в горячей воде, т.к. КМnО4 растворяется медленно. Приготовленный охлаждённый р-р переливают в тёмную посуду. Закрывают стеклянной пробкой и оставляют на 7-10 дней для выстаивания в темноте (за это время окислятся все случайные органические примеси в воде, а образовавшийся MnO2 сядет на дно). Р-р сливают или фильтруют через стеклянную вату, или через стеклянный фильтровачный тигель с пористым дном.
14.Перманганатометрический метод анализа. Установка точной конц-ии ст. р-ра в-ва перманганата калия. Написать химизм процесса, расчётные формулы.

Метод пермангонатометрии основан на реакциях окисления восст-ей ионом перманганата. Окисление может проводиться как в кислой, так и в щелочной или нейтральной среде.

Химизм
. 5H2C2O4+2KMnO4+3H2SO4→10CO2+2MnSO4+K2SO4+8H2O.

Расчёт
. С(1/zKMnO4)=V(H2C2O4*2H2O)*C(1/z H2C2O4)*2H2O/V(KMnO4).
15.Изметение массы общего железа перманганатометрическим методом. Защитная смесь Рейнгарда – Циммермана, её состав и значение.

Для определения железа берут аликвоту, добавляют воды дист., приливают HCl (1:1), бросают несколько капсул Zn и нагревают до обесцвечивания р-ра. Zn отфильтровывают, приливают 10мл защитной смеси Рейндгарда–Циммермана и титруют р-ром KMnO4 с C(1/zKMnO4)=0.1 моль/л до появления не исчезающего в течении 30 сек. бледно-розового окрашивания.

Химизм. Fe3++Zn→Fe2++Zn2+

Fe2++MnO4-+H+→Fe3++Mn2++4H2

FeSO4+KMnO4+H2SO4→Mn2++Fe3+

MnO4-+8H++5e→Mn2++4H2O

2Fe2+-2e→2Fe3+

2MnO4-+16H++10Fe2+→2Mn2++8H2O+10Fe3+

2K+ 8SO42- 10SO42- 2K+ 8SO42- 10SO42-

2KMnO4+8H2SO4+10FeSO4→5Fe2(SO4)3+2MnSO4+8H2O+K2SO4.

Расчёт
. ω%(Fe2O3)=C(1/zKMnO4)*V(KMnO4)*M(1/z Fe2O3)*Vкол*100%/m(нав)*Vал

ω%(Fe2O3)=ТKMnO4/Fe2O3*V(KMnO4)*Vкол*100%/m(нав)*Vал.

M(Fe)=C(1/z KMnO4)*V(KMnO4)*M(1/Fe).

В состав смеси Рейндгарда-Циммермана входят H2SO4+H3PO4+MnSO4. Серная-для серы, фосфорная-для связывания Fe в бесцветный комплекс, MnSO4-для уменьшения потенциала перманганата.

ЕMnO4-/Mn2+=E0MnO4-/Mn2++0.059/n(1)*lg*[Fe3+]/[Fe2+].

Перманганат не тратится на Cl- оины, для этого уменьшаем.
16.Виды титрования в перманганатометрии. Привести примеры, химизм реакций, расчётные формулы.
17.Измерение массовой доли
MnO
2
в пиролюзите перманганатометрическим методом анализа. Написать химизм процесса, расчётную формулу.

Титрование по остатку. Два ст. р-ра: KMnO4 и р-р восст-ля, имеющий потенциал меньше, чем у определяемого ок-ля.

К измеряемому ок-лю добавляют из бюретки избыточный, но точно отмеренный объём рабочего р-ра восст-ля. Избыток восст-ля оттитровываем р-ром KMnO4.

Химизм
. MnO2+H2C2O4+H2SO4→MnSO4+2CO2+2H2O

H2C2O4+2KMnO4+3H2SO4→10CO2+2MnSO4+K2SO4+8H2O/

Расчёт
.ω%(MnO2)=[V(H2C2O4)*C(1\zH2C2O4)-V(KMnO4)*C(1/zKMnO4)]M(1/zMnO2)*100%/m(нав)

M(MnO2)=[V(H2C2O4)*C(1\zH2C2O4)- V(KMnO4)*C(1/zKMnO4)]M(1/zMnO2).
18.Хроматометрический метод анализа. Сущность, ст. р-ры. Индикация точки эквивалентности. Защитная смесь Кнопа, её состав, назначение компонентов.

В основе метода лежит ОВР. Cr2O7+14H+→2Cr3++7H2O (восст-ие).

Е0Cr2O7/2Cr3+=1.33В.

K2Cr2O7 сильный окислитель, с его помощью измерить все в-ва, у которых стандартный электродный потенциал меньше 1,33В. Для проведения анализа необходима кислая среда.

Достоинства метода. 1. K2Cr2O7 отличается высокой устойчивостью. Р-р готовят из точной навески из химически чистого K2Cr2O7.

m(K2Cr2O7)=V(р-ра)*C(1/z K2Cr2O7)*M(1/z K2Cr2O7).