Лабораторная работа 2. Титрование тиосульфата электрогенерированным йодом

 Цель работы.

Определить концентрацию тиосульфата в воде электрогенерированны иодом.

Теоретическая основа метода анализа

В основе титрования лежит реакция:

2Na₂S₂O₃ + J₂ = Na₂S₄O₆ + 2NaJ

Кулонометрическая иодометрия полностью исключает трудности обычной иодометрии, связанные с приготовлением, стандартизацией и хранением раствора йода.

Йод генерируют путем окисления иодид-иона на платиновом аноде в слабокислом растворе:

2J–2e = J₂

Конечную точку титрования определяют потенциометрически.

 

Подготовка к измерениям концентрации и аппаратура

Кулонометрический анализ проводят при контролируемой силе тока. Собирают схему, приведенную на рис. 4, состоящую из выпрямителя 1, миллиамперметра 2, ячейки для кулонометрического титрования 3, магнитной мешалки, pH-метра 4 (рис. 1).

Рис. 4. Схема для кулонометрического титрования.

 

Ячейка для кулонометрического титрования представляет собой стаканчик, в который заливают анализируемую пробу. Для генерации J₂ используют платиновые генераторные электроды (ГЭ). Так как в основе титрования лежит окислительно-восстановительная реакция, индикаторным электродом (ИЭ) также является платиновый электрод (система Pt/J₂, J^- является обратимой). В качестве электрода сравнения используется хлорсеребряный электрод.

Поверхность платинового ИЭ перед работой выдерживают 2-3 минуты в концентрированной серной или азотной кислоте, затем тщательно промывают водопроводной и дистиллированной водой.

В ячейку заливают анализируемый раствор. Генераторные электроды подключают к выпрямителю (при этом рукоятка на выпрямителе в положении «установка») и устанавливают рабочий ток в цепи генераторных электродов (1 или 2 мА, по указанию преподавателя), осуществляя контроль по миллиамперметру.

Электроды для индикации конечной точки титрования подключают к pH-метру. Измеряют э.д.с. индикаторной пары, убеждаясь в правильности включения электродов и работоспособности схемы индикации.

Проведение измерений для определения концентрации тиосульфата

Работу выполняют в следующем порядке:

1. Титрование фона.

2. Титрование стандартного раствора тиосульфата.

3. Титрование контрольной пробы (задача).

 

1.Титрование фона:

· В ячейку заливают 50 мл 0,1н HCl и 1 мл 0,1н раствора KJ (следите, чтобы все электроды были погружены в раствор).

· Включают мешалку.

· Далее включают одновременно генераторный ток и секундомер. Для включения генераторного тока ручку на выпрямителе переведите в положение «работа».

· Через каждые 10 сек. измеряйте э.д.с. и ведите запись.

Если в растворе не содержатся вещества, которые реагируют с J₂, то э.д.с. сразу будет увеличиваться, так как в процессе электролиза накапливается йод и потенциал индикаторного электрода растет согласно уравнения

В этом случае измерения достаточно вести 60-90 сек.

Если в растворе содержатся вещества, которые реагируют с J₂, то э.д.с. будет оставаться практически постоянной до тех пор, пока они не вступят в реакцию. Далее будет накапливаться избыток J₂ и э.д.с. увеличится.

· Строят график: э.д.с. – время и отмечают время, затраченное на титрование фона t _ф (рис. 5).

 

2.Титрование стандартного раствора тиосульфата.

· Стандартным раствором является 0,1н Na₂S₂O₃.

· В мерной колбе на 50 или 100 мл из стандартного раствора готовят 0,001н раствор Na₂S₂O₃.

· В кулонометрическую ячейку наливают пробу для анализа: 1 мл 0,001н раствора Na₂S₂O₃, 1 мл 0,1н раствора KJ и 50 мл 0,1н HCl (фон).

· Включают мешалку и генераторный ток.

· Через каждые 10 сек. фиксируют значения э.д.с.

При генерации J₂ на аноде, он тотчас же вступает в реакцию с тиосульфатом и величина э.д.с. остаётся практически постоянной. Когда всё определяемое вещество вступит в реакцию, в системе начинает накапливаться избыток титранта, и э.д.с. увеличивается.

· После этого нужно взять еще 5-7 измерений.

· График строят в координатах э.д.с. – время, из которого определяют время достижения конечной точки титрования t_x (рис. 5), необходимое для расчёта количества электричества.

 

 

Рис. 5. Общий вид кривой титрования.

 

· Концентрация анализируемого раствора рассчитывается по формуле:

 мг-экв/л, где

I – величина генераторного тока, при котором ведется титрование, мА;

t_x – время, затраченное на титрование анализируемого раствора, с;

t _ф – время, затраченное на титрование фона, с;

V_x – объём пробы анализируемого раствора, мл.

· Вычислить относительную ошибку.

 

3.Титрование контрольной пробы

· Контрольную задачу получить у преподавателя.

· Определить содержание тиосульфата в мг-экв/л. Пробу на титрование приготовить так же, как и в случае стандартного раствора.

· Результаты измерений внести в таблицу.