Физико-химические методы анализа (стр. 3 )

2.  Метод:

3.  Основное уравнение метода:

4.  Схема определения:

5.  Титрант:

6.  Прием титрования:

7.  Способ определения:

8.  Уравнение электрохимической реакции:

9.  Уравнение химической реакции:

10.  Расчет fэкв(А) и Э(А):

11.  Расчет g(А):

12.  Относительная погрешность определения Е%:

Работа 2. Определение тиосульфата натрия.

Определение тиосульфата натрия основано на его титровании электрогенерированным иодом. В качестве вспомогательного реагента служит иодид калия, который берут в большом избытке по отношению к определяемому веществу. В процессе электролиза из вспомогательного реагента на генераторном платиновом аноде образуется свободный иод (электрогенерированный титрант): на аноде: 2I– – 2e– = I2

На вспомогательном электроде (катоде) выделяется водород:

на катоде: 2H2O + 2e– = H2 + 2OH–

Образующиеся в растворе гидроксид-ионы необходимо нейтрализовывать, для чего в раствор перед титрованием добавляют 1-2 мл 0,01 М раствора серной кислоты. Образующийся иод реагирует в растворе с тиосульфат-ионами:

I2 + 2S2O32- = 2I– + S4O62–

После окисления всего количества тиосульфат-ионов в растворе появляется свободный иод, образующий с крахмалом синее окрашивание.

Приборы и реактивы:

Кулонометрическая установка с электронным секундомером

Магнитная мешалка

Генераторный платиновый электрод

Вспомогательный платиновый электрод

Мерная колба вместимостью 100 мл

Пипетка вместимостью 10 мл

Иодид калия или аммония, 0,1 М раствор

Крахмал 1% раствор

Серная кислота 0,01 М раствор

Выполнение работы: Исследуемый раствор тиосульфата натрия разбавляют в мерной колбе вместимостью 100 мл до метки и хорошо перемешивают. В стакан для титрования помещают примерно 10 мл 0,1 М раствора КI, 1-2 мл раствора крахмала и 1-2 мл 0,01 М раствора серной кислоты, опускают платиновые электроды и стержень магнитной мешалки.

При выключенном тумблере «Ячейка» ручкой «Ток» устанавливают ток электролиза 15 мА и включают магнитную мешалку. Сначала проводят предварительный электролиз фонового раствора током 15 мА, включив на некоторое время тумблер «Ячейка». При появлении синей окраски раствора тумблер «Ячейка» выключают. Затем в стакан с электродами пипеткой добавляют 10,00 мл анализируемого раствора тиосульфата натрия, на микрокалькуляторе, служащем электронным секундомером, нажимают клавиши «С», «+» и «1», а затем включают ячейку и записывают фактический ток электролиза. После появления синей окраски раствора такой же интенсивности, как и при предварительном электролизе, выключают ячейку и записывают время окончания титрования с точностью до 1 сек. Рассчитывают количество прошедшего электричества по формуле:

, где I - ток электролиза, t - время электролиза, с.

Титрование повторяют дважды, добавляя аликвотную часть (10,00 мл) анализируемого раствора тиосульфата натрия в тот же стакан, и рассчитывают среднее количество электричества, затраченного на электролиз: Qср. = (Q1 + Q2 + Q3)/3.

Содержание тиосульфата натрия (g) рассчитывают по формуле:

где Q – количество электричества, Кл

М – молярная масса Na2S2O3·5H2O, г/моль (М = 248,17 г/моль)

W – вместимость мерной колбы, мл (100 мл)

V – вместимость пипетки, мл (10 мл)

F – константа Фарадея, 96485 Кл/моль

n – число электронов (для тиосульфата натрия n = 1).

О Т Ч Е Т

Определение тиосульфата натрия.

1.  Анализ:

2.  Метод:

3.  Основное уравнение метода:

4.  Схема определения:

5.  Титрант:

6.  Прием титрования:

7.  Способ определения:

8.  Уравнение электрохимической реакции:

9.  Уравнение химической реакции:

10.  Расчет fэкв(А) и Э(А):

11.  Расчет g(А):

12.  Относительная погрешность определения Е%:

АМПЕРОМЕТРИЧЕСКОЕ ТИТРОВАНИЕ

Работа 3. Определение содержания сульфата железа (II)
методом амперометрического титрования

Определение сульфата железа(II) методом амперометрического титрования основано на титровании его стандартным раствором дихромата калия с индикацией точки эквивалентности по току окисления ионов Fe2+ на платиновом электроде. В процессе титрования на электроде протекает электродная реакция: Fe2+ - e - = Fe3+ , a в растворе химическая реакция: 6Fe2+ + Cr2O72– + 14H+ = 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7H2O

За счет протекания химической реакции концентрация ионов Fe2+ в растворе в процессе титрования уменьшается, следовательно, уменьшается и ток, величина которого пропорциональна концентрации. После завершения химической реакции величина тока остается постоянной, поэтому момент прекращения уменьшения тока, определяемый как точка пересечения двух прямых на кривой титрования, и будет соответствовать точке эквивалентности. Так как индикаторный электрод имеет маленькую площадь, доля электрохимического окисления железа по сравнению с химическим пренебрежимо мала, и содержание железа в растворе можно рассчитать по обычной формуле титриметрического анализа.

Выполнение работы на амперометрической установке АУ-4М.

1. Включают вилку прибора в сеть и переводят тумблер «Сеть» в положение «Вкл», на передней панели должна загореться индикаторная лампочка.

2. Рукояткой «наложение» устанавливают напряжение 1,2 В.

3. В стаканчик для титрования помещают 10,00 мл анализируемого раствора, стержень магнитной мешалки, добавляют ≈10 мл 12,5% раствора серной кислоты и опускают в стакан электродную пару. При необходимости доливают дистиллированную воду таким образом, чтобы электроды были погружены в раствор на 1 см.

4. Заполняют бюретку 0,01 н. раствором дихромата калия до нулевой отметки, включают магнитную мешалку ручкой «мотор» и приступают к титрованию, установив ручку «время между титрованиями» в положение 15 сек. При необходимости остановить процесс титрования эту ручку переводят в положение «выкл».

5. Результаты титрования запишите в таблицу:

V, мл

I, мкА

Титрование заканчивают тогда, когда получатся 3-4 примерно постоянных значения величины тока. По данным таблицы строят кривую титрования в координатах I - V и определяют объем титранта в точке эквивалентности, соответствующий точке пересечения двух прямых.

I

 

V

 

6. Повторяют титрование еще раз, начиная с п.3, и рассчитывают среднее значение двух определений.

V, мл

I, мкА

I

 

V

 

7. Рассчитывают содержание FeSO4.7H2O в растворе (g) в граммах по формуле:

О Т Ч Е Т

Определение содержания сульфата железа (II)
методом амперометрического титрования

1.  Анализ:

2.  Метод:

3.  Основное уравнение метода:

4.  Схема определения:

5.  Титрант:

6.  Прием титрования:

7.  Способ определения:

8.  Уравнение электрохимической реакции:

9.  Уравнение химической реакции:

10.  Расчет fэкв(А) и Э(А):

11.  Расчет g(А):

12.  Относительная погрешность определения Е%:

ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКОЕ ТИТРОВАНИЕ

Работа 4. Определение содержания CH3COOH методом потенциометрического титрования

Метод потенциометрического титрования основан на экспериментальном определении рН в процессе титрования с последующим определением точки эквивалентности по кривой титрования, построенной в дифференциальной форме. Значения рН в процессе титрования измеряют на рН-метре с помощью индикаторного стеклянного электрода в паре с хлоридсеребряным электродом сравнения.

Выполнение работы.

1. Включают прибор в сеть и нажимают клавишу «On/Off» на панели рН-метра. На индикаторе должны появиться цифры. Выбирают режим измерения рН, нажимая клавишу «mV/pH», на индикаторе справа символ «mV» должен смениться на символ «рН».

2. Анализируемый раствор получают в мерной колбе вместимостью 100,0 мл, доводят до метки и тщательно перемешивают. В стаканчик для титрования пипеткой помещают 10,00 мл анализируемого раствора кислоты, стержень магнитной мешалки и опускают электродную пару. При необходимости доливают дистиллированную воду так, чтобы электроды были погружены в раствор на 1 см.

3. Заполняют бюретку 0,1 н. раствором щелочи, включают магнитную мешалку и приступают к титрованию.

4. Ориентировочное титрование: добавляют щелочь порциями по 1 мл до рН не менее 11, записывая результаты измерения рН в таблицу:

V, мл	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
рН

По данным таблицы строят интегральную кривую титрования в координатах рН - V и определяют примерный объем титранта (Х) в начале скачка титрования.

рН

 

 

V

5. Точное титрование: новую аликвотную часть 10,00 мл анализируемого раствора помещают в стаканчик для титрования, заполняют бюретку до нулевой отметки, добавляют объем титранта, соответствующий началу скачка титрования (Х) и приступают к точному титрованию, добавляя титрант порциями по 0,1 мл и записывая получаемые при этом значения рН.

Результаты заносят в таблицу и рассчитывают изменение рН (DрН – разность последующего и предыдущего значения рН) на единицу объема титранта (заполняют все столбцы таблицы):

V, мл	рН	DV	DpH	V+1/2DV	DpH/DV
Х,0		-	-	-	-
0,11
,1
0,1
,2
0,1
,3
0,1
,4
0,1
,5
0,1
,6
0,1
,7
0,1
,8
0,1
,9
0,1
,0
0,1
,1
0,1
,2
0,1
,3
-	-	-	-

6. Строят дифференциальную кривую титрования в координатах DрН/DV – V+1/2DV и по максимуму на ней определяют точно точку эквивалентности.