Лабораторная работа №3 определение восстановителей в сточных водах методом перманганатометрии

Теоретическая часть

В основе оксидиметрии лежат окислительно-восстановительные реакции.

Оксидиметрия подразделяется на ряд методов: иодометрия, хроматография, броматометрия и др.

Реакции окислительно-восстановительные протекают сложнее, чем ионообменные реакции. Основные особенности Red-Ox реакций:

1. 
   во многих реакциях взаимодействуют не только окислители и восстановители, но и другие вещества (например, кислоты и щелочи);
   
2. 
   реакции часто протекают в несколько стадий, причем каждая из них протекает с различной скоростью;
   
3. 
   скорость Red-Ox реакций < скорости ионообменных реакций; они не идут мгновенно, требуют t и особых условий, обеспечивающих быстрое доведение процесса до конца;
   
4. 
   возможно разное направление реакций при одних и тех же исходных веществах. Кроме того в процессе реакции нередко образуются вещества, изменяющие ход самой реакции.
   

Индикаторы в оксидиметрии часто сами являются окислителями или восстановителями: переходя из окисленной формы в восстановленную, они изменяют цвет (Red-Ox индикаторы).

В некоторых случаях возможно титрование без индикатора, если окраска рабочего раствора достаточно яркая и резко изменяется в результате реакции.

Метод перманганатометрии применяется для определения окисляемости воды, то есть для окисления органическиж веществ и восстановителей, присутствующих в сточных водах.

Перманганат калия является сильным окислителем, особенно в кислой среде. В зависимости от среды KMnO₄ восстанавливается до различных конечных продуктов.

В кислой среде ионы

MnO₄^–→ Mn²_б/цв:

MnO₄^– + 5ē + 8Н⁺→ Mn²⁺ + 4Н₂О

В слабокислой и нейтральной среде

MnO₄^–→ MnО₂:

MnO₄^– + 2Н₂О +3е + MnО₂↓ + 4ОН^–

Образование темного осадка затрудняет определение конца реакции, поэтому титрование проводят в кислой среде, прибавляя изб. кислоты.

Для подкисления прибавляют только серную кислоту (НСl вступает с KMnO₄ в окислительно-восстановительную реакцию).

Ионы MnO₄^– придают раствору малиновую окраску. В процессе титрования раствор обесцвечивается. В момент, когда в растворе не остается восстановителя, от прибавления одной капли KMnO₄ титруемая смесь приобретает розовую окраску. Таким образом, конец реакции фиксируется с помощью рабочего раствора и индикатор в этом случае не используется.

В некоторых случаях реакция окисления KMnO₄ идет с небольшой скоростью. Поэтому титрование проводят в нагретом почти до кипения раствора. Реакция ускоряется и за счет действия катализатора Mn²⁺, образующегося в процессе реакции (автокатализ). Однако в начале титрования катализатор отсутствует, поэтому первые порции раствора KMnO₄ реагируют медленно, и начать титровать нужно с прибавления небольших порций KMnO₄.

Титрованный раствор KMnO₄ по точной навеске приготовить нельзя, так как KMnO₄ всегда содержит примеси, например MnO₂. Кроме того, он легко восстанавливается, реагирую с примесями в воздухе. Поэтому раствор KMnO₄. Готовят приблизительно нужной концентрации, а точный титр рассчитывают.

Исходным веществом для установки титра KMnO₄ служит щавелевая кислота Н₂С₂О₄ ∙ 2Н₂О. При титровании протекает следующая реакция:
2KMnO₄. + 3Н₂SO₄ + 5Н₂С₂О₄ = 2MnO₄. + 10 CO₂↑+ 8Н₂О
С₂О₄^2–2e → 2СО₂ │ 5 В этом случае

MnO₄^– + 8Н⁺ + 5е→Mn²⁺ + 4Н₂О │2

Цель работы:

Ознакомится с одним из методов оксидиметрии – перманганатометрии. Определить нормальность и титр раствора KMnO₄. По установленной концентрации KMnO₄ определить концентрацию Fe²⁺ в выданном растворе.

Ход работы:

1 – мл точно 0,1н раствора щавельной кислоты пипеткой переносят в колбу объемом 250мл, добавляют 50мл воды (мерным цилиндром) и 15мл разбавленной H₂SO₄, полученный раствор нагревают (кипятить нельзя, т.к. щавельная кислота разлагается). В бюретку помещают раствор и устанавливают мениск на нуле. Если нижний край мениска плохо виден, все отчеты делают по верхнему краю мениска.

Горячий раствор титруют раствором KMnO₄ до появления первого неисчезающего бледно-розового окрашивания. Во время титрования раствор надо непрерывно перемешивать. Добавлять новую порцию KMnO₄ следует только после полного исчезновения окраски от предыдущей порции. Получают 2-3 сходящихся результата и вычисляют нормальную концентрацию KMnO₄ и титр раствора KMnO₄.


2.Определение концентрации Fe²⁺ в исследуемом образце воды

Ход работы:

У преподавателя получить задачу (колбу с раствором Fe²⁺ определенной концентрации);

Добавить 5мл раствора H₂SO₄. Титровать (без нагрева, т.к. при нагревании Fe²⁺ окисляется кислородом воздуха).

В конце титрования раствор KMnO₄ приливают по капле до появления от последней капли устойчивой бледно-розовой окраски. Желтая окраска Fe³⁺ затрудняет определение конца титрования. Для увеличения резкости изменения окраски в раствор перед титрованием вносят 5мл фосфорной кислоты, образующие бесцветные комплексные анионы с катионом Fe³⁺.

Расчеты ведут по формулам:

Реакция между KMnO₄ и солями железа (II) протекают по уравнению:

Fe2+-2e→Fe3+	10
MnO4¯+8H++5e→Mn2++4H2O	2

Рассчитать массовую долю FeSO₄ в растворе.

Ионы MnO₄¯придают раствору малиновую окраску. В процессе титрования раствор обесцвечивается. В момент, когда в растворе не остается восстановителя, от прибавления одной капли раствора KMnO₄ титруемая смесь приобретает розовую окраску. Таким образом, конец реакции фиксируется с помощью рабочего раствора и индикатор в этом методе не используется.

В некоторых случаях реакция окисления KMnO₄ идет с небольшой скоростью. Поэтому титрование проводится в нагретом почти до кипения растворе. Реакция ускаряется и за счет действия катализатора Mn²⁺, образующегося в процессе реакции (автокатализ). Однако в начале титрования катализатор отсутствует, поэтому первые порции раствора KMnO₄ реагируют медленно, и начинать титровать нужно с прибавления небольших порций раствора KMnO₄.

Титрованный раствор KMnO₄ по точной навеске приготовить нельзя, т.к. KMnO₄ всегда содержит примеси, например MnO₂. Кроме того, он легко восстанавливается, реагируя с примесями в воздухе. Поэтому раствор KMnO₄ приблизительно нужной концентрации, а точный титр рассчитывают.

Исходным веществом для установки титра KMnO₄ служит щавельная кислота Н₂С₂O₄·H₂O. При титровании протекает следующая реакция:

2KMnO4+3H2SO4+5H2C2O4=2MnSO4+10CO2↑+8H2O
C2O42- - 2e→2CO2	5
MnO4- + 8H++5e→Mn2++4H2O	2

Перманганатометрию чаще всего применяют для анализа восстановителей. Однако метод можно применять и для определения окислителей. В этом случае применяют обратное титрование, прибавляя к определяемому веществу заведомо избыточное точно отмеренное количество раствора восстановителя. Затем избыток восстановителя титруют раствором KMnO₄.

жүктеу/скачать 57.3 Kb.

Достарыңызбен бөлісу: