Стандартизация рабочего раствора перманганата калия

Перманганат калия обычно содержит ряд примесей, поэтому раствор, приготовленный по навеске, не имеет точной концентрации.

Раствор перманганата калия должен храниться в склянке из темного стекла, так как под действием света происходит его разложение:

4KMnO₄ + 2H₂O ® 4MnO₂ ¯ + 4KOH + 3O₂

Поэтому через 5-7 дней после приготовления раствор перманганата калия отфильтровывают через стеклянный фильтр и проводят его стандартизацию.

Молярную концентрацию эквивалентов раствора перманганата калия обычно устанавливают по стандартному раствору перекристаллизованной щавелевой кислоты Н₂С₂О₄^. 2Н₂О.

 

Стандартизация раствора перманганата калия по щавелевой кислоте

Реакция между перманганатом калия и щавелевой кислотой в сернокислой среде протекает по следующему уравнению:

2KMnO₄ + 5H₂C₂O₄ + 3H₂SO₄ ® 2MnSO₄ + 10CO₂ + K₂SO₄ + 8H₂O

2 êMnO₄^- + 8 H⁺ + 5 e ® Mn²⁺ + 4 H₂O

5 êH₂C₂O₄ - 2 e ® 2CO₂ + 2H⁺

Порядок выполнения работы

1. Ополоснуть и наполнить бюретку раствором перманганата калия. Установить уровень жидкости на нулевом делении по верхнему краю мениска (для окрашенных жидкостей уровень устанавливается по верхнему краю мениска). Заполнить кончик бюретки.

2. В колбу для титрования цилиндром налить 15 мл 1 М раствора серной кислоты H₂SO₄ и 25 мл дистиллированной воды. Колбу на 2-3 минуты поставить на водяную баню нагретую до 70-80^оС. Чистую пипетку ополоснуть раствором щавелевой кислоты. Отмерить пипеткой точный объем раствора щавелевой кислоты H₂C₂O₄ и перенести его в колбу для титрования c нагретым раствором серной кислоты.

3. Оттитровать горячий раствор щавелевой кислоты перманганатом калия. Катализатором реакции служат ионы Mn²⁺, которые являются одним из продуктов реакции. В начале титрования реакция идет медленно, первые капли перманганата обесцвечиваются с трудом. Поэтому прибавление первого миллилитра перманганата нужно проводить очень медленно. После того как образовались ионы Mn²⁺, скорость реакции увеличивается, и титрование можно вести быстрее, прибавляя перманганат калия маленькими порциями и сильно перемешивая раствор в колбе. Новая порция прибавляется только после обесцвечивания предыдущей. Конец титрования определяется по появлению неисчезающей в течение 1-2 минут бледно-розовой окраски от одной лишней капли перманганата калия. Взятый объем щавелевой кислоты и объем перманганата калия, пошедший на титрование, записать в таблицу.

4. Результаты титрования записать в таблицу. Повторить титрование до получения сходящихся результатов.

5. Рассчитать молярную концентрацию эквивалента и титр раствора перманганата калия.

Форма лабораторного отчета

Лабораторная работа №... Дата

“Название лабораторной работы”

Первичный стандарт - С_Э(H₂C₂O₄) = 0,0000 моль/л

Определяемое вещество (титрант) - С_Э(KMnO₄) =?, T(KMnO₄) =?

Индикатор – избыточная капля раствора KMnO₄

Условия титрования - (рН среды, нагревание и т.д.)

Уравнение реакции (в молекулярной и ионно-молекулярной формах):

Результаты титрования:

№ опыта	V(H2C2O4), мл	V(KMnO4), мл
1.	10,00
2.	10,00
3.	10,00

V ср. (KMnO₄) =

Вычисления:

С_э(KMnO₄) = С_э(H₂C₂O₄)∙V(H₂C₂O₄)/V(KMnO₄), моль/л.

T(KMnO₄) = С_э(KMnO₄)∙M_э(KMnO₄)/1000, (г/мл).

 

 

Определение содержания железа в растворе соли Мора, FeSO₄^.(NH₄)₂SO₄·6H₂O

Сульфат железа (II), входящий в состав соли Мора, вступает в реакцию с перманганатом калия в сернокислой среде по уравнению:

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

1 êMnO₄^- + 8H⁺ + 5 e ® Mn²⁺ + 4H₂O

5 êFe²⁺ - e ® Fe³⁺

 

Порядок выполнения работы

1. Получить у лаборанта мерную колбу с контрольным раствором соли Мора. Номер колбы и ее объем записать в тетрадь. Довести объем раствора дистиллированной водой до метки, закрыть колбу пробкой и хорошо перемешать.

2. Заполнить бюретку раствором перманганата калия, молярная концентрация эквивалента которого была установлена в предыдущей работе.

3. В колбу для титрования взять пипеткой пробу раствора соли Мора (объем пипетки записать в таблицу), добавить цилиндром 15 мл 1 М раствора серной кислоты и 25 мл дистиллированной воды.

4. Оттитровать раствор соли Мора перманганатом калия до появления бледно-розовой окраски. Титрование проводится при комнатной температуре. Объем перманганата калия, пошедший на титрование, записать в таблицу.

5. Повторить титрование до получения сходящихся результатов. Результаты эксперимента записать в таблицу.

6. Рассчитать молярную концентрацию эквивалента, титр раствора соли Мора по железу и содержание железа в контрольном растворе (объеме колбы).

7. Вычислить относительную ошибку анализа, узнав у преподавателя истинное содержание железа в контрольном растворе.

Форма лабораторного отчета

Лабораторная работа №... Дата

“Название лабораторной работы”

Аналитическая задача №____

Стандартный раствор - С_Э(KMnO₄) = 0,0000 моль/л

Определяемое вещество (титрант) - С_Э(Fe²⁺) =?, T(Fe²⁺) =?

Индикатор – избыточная капля раствора KMnO₄

Условия титрования - (рН среды, нагревание и т.д.)

Уравнение реакции (в молекулярной и ионно-молекулярной формах):

Результаты титрования:

№ опыта	V(Fe2+), мл	V(KMnO4), мл
1.	10,00
2.	10,00
3.	10,00

V ср. (KMnO₄) =

Вычисления:

С_э(Fe²⁺) = С_э(KMnO₄)∙V(KMnO₄)/V(Fe²⁺), моль/л.

T(Fe²⁺) = С_э(Fe²⁺)∙M_э(Fe²⁺)/1000, (г/мл).

m(Fe²⁺) = T(Fe²⁺)∙V колбы

К, % = |m(Fe²⁺)теор.- m(Fe²⁺)эксп.|: m(Fe²⁺)теор. х 100

 

 

Вопросы для самоподготовки

1. Принцип методов редоксиметрии.

2. От чего зависит редокс-потенциал? Уравнение Нернста.

3. Что служит индикаторами в методах редоксиметрии?

4. Пермангонатометрия.

5. Как приготовить рабочий раствор перманганата калия?

 

Задачи и упражнения

1. Закончить уравнения окислительно-восстановительных реакции, поставить коэффициенты и вычислить молярные массы эквивалентов окислителя и восстановителя:

KMnO₄ + H₂SO₄ + KI ®

KMnO₄ + H₂O₂ ®

K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ + NaNO₂ ®

K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ + KI ®

KMnO₄ + H₂O + K₂S ® S + …

2. Можно ли с помощью Sn⁴⁺ окислить Mn²⁺ до MnO₄^- в кислой среде? Ответ подтвердить расчетом ЭДС соответствующей реакции.

3. KMnO₄ можно получить по реакции K₂MnO₄ с хлором в щелочной среде. Можно ли вместо хлора использовать пероксид водорода? Ответ подтвердить расчетом ЭДС соответствующей реакции.

4. Можно ли с помощью Br₂ окислить Na₃[Cr(OH)₆] до Na₂CrO₄ в щелочной среде? Ответ подтвердить расчетом ЭДС соответствующей реакции.

5. К 20 мл раствора KClO₃ прилили 25 мл 0,1246 н раствора Н₂С₂О₄, избыток которого оттитровали 8,2 мл 0,1184 н раствора KMnO₄. Найти массу KClO₃ в исходном растворе.

6. К 42 мл раствора K₂Cr₂O₇ прилили в кислой среде 50 мл 0,1480 н раствора KI, избыток которого оттитровали в кислой среде 21,4 мл 0,0962 н раствора KMnO₄. Найти массу K₂Cr₂O₇ в исходном растворе.

7. К 15 мл раствора K₂Cr₂O₇ прилили 15 мл 0,1200 н раствора FeSO₄ в кислой среде. Избыток FeSO₄ оттитровали 5,2 мл 0,0642 н раствора KMnO₄. Найти массу K₂Cr₂O₇ в исходном растворе.

8. К раствору K₂Cr₂O₇ добавили избыток раствора иодида калия. Выделившийся иод оттитровали 14,8 мл 0,0840 н раствора тиосульфата натрия. Найти массу K₂Cr₂O₇ в исходном растворе.

9. К раствору CuSO₄ добавили избыток раствора иодида калия. Выделившийся иод оттитровали 4,8 мл 0,1524 н раствора тиосульфата натрия. Найти массу CuSO₄ в исходном растворе.

10. К раствору FeCl₃ добавили избыток раствора иодида калия. Выделившийся иод оттитровали 12,8 мл 0,1108 н раствора тиосульфата натрия. Найти массу FeCl₃ в исходном растворе.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 10