Титрование железа 2 перманганатом калия уравнение реакции

Уметь рассчитать кривую титрования соли железа (II) в растворе методом перманганатометрии

+ Построение кривой титрования дает возможность оценить, насколько успешным будет титрование, и позволяет выбрать индикатор. При построении кривой окислительно – восстановительного титрования по оси ординат откладывают потенциал системы, а по оси абсцисс – объем титранта или степень оттировывания.

Рассмотрим в качестве примера титрование 100 мл 0,1 н. раствора FeSO₄ 0,1 н. раствором KMnO₄ в кислой среде ([H + ] = 1 моль/л):

5Fe 2+ + MnO₄ — + 8H + = 5Fe 3+ + Mn 2+ + 4H₂O.

Запишем уравнения полуреакций для данной окислительно-восстановительной реакции и найдем для них стандартные потенциалы в табл. 5 Приложения:

MnO₄ — + 8H + + 5e → Mn 2+ + 4H₂O, E o = 1,51 В;

Fe 2+ — 2e → Fe 3+ , E o = 0,77 В.

Вычислим константу равновесия этой реакции:

lg К = (1,51-0,77)∙5 / 0,059 = 62 и К = 10 62 .

Очень большое численное значение К показывает, что равновесие реакции, протекающей при титровании, практически целиком сдвинуто вправо. При расчете кривых окислительно-восстановительного титрования обычно не приводят значение потенциала для точки, соответствующей моменту, когда в исследуемый раствор еще не добавлен титрант.

После добавления первых же капель перманганата калия в растворе образуются две окислительно-восстановительные пары: MnO₄ — /Mn 2+ иFe 3+ /Fe 2+ , потенциал каждой из которых можно вычислить по уравнению Нернста:

При расчете по любому из этих уравнений получится одно и то же значение потенциала, поскольку в каждый момент титрования система находится в равновесии. Однако из соображений простоты расчета до точки эквивалентности потенциал следует рассчитывать по второму из них, а после точки эквивалентности – по первому. Количество вещества Fe 3+ до точки эквивалентности будет равно количеству вещества эквивалентадобавленного KMnO₄, поскольку высокое численное значение константы равновесия говорит о практически полном сдвиге равновесия вправо.

В уравнение Нернста входит соотношение концентраций окисленной и восстановленной форм, поэтому при [Н + ] = 1 моль/л изменение объема не влияет на результаты расчета. Следовательно, при построении кривой титрования можно условно считать, что объем титруемого раствора не изменяется и остается равным 100 мл.

Если к 100,0 мл 0,1 н. FeSO₄ добавить 1,0 мл 0,1 н. KMnO₄ (f_экв= 1/5), то в результате реакции образуется эквивалентное количество веществаFe 3+ , концентрация которого в растворе будет равна [Fe 3+ ] = 0,1∙1,0/100,0=1,0∙10 -3 моль-экв/л, а концентрация ионов Fe 2+ составит 0,099 моль-экв/л.Окислительно-восстановительный потенциал раствора составит:

Е = 0,77 + 0,059 lg (1,0∙10 -3 /0,099)= 0,65 В.

Остальная часть кривой титрования до точки эквивалентности рассчитывается аналогично; результаты приведены в таблице 4.1.

Потенциал в точке эквивалентности можно рассчитать по уравнению:

где Е₁ ° и Е₂ ° — стандартные потенциалы окислительно-восстановительных пар, участвующих в данной реакции;

n₁ и n₂ – число принятых или отданных электронов в полуреакциях.

Таблица 4.1 – Изменение Е при добавлении 0,1 н. KMnO₄ (f_экв= 1/5) к 100 мл 0,1 н. FeSO₄ при [Н + ] = 1 моль/л

После точки эквивалентности избыток KMnO₄ в 0,1 мл при разбавлении до 100 мл создаст в растворе концентрацию перманганата [MnO₄ — ] = 0,02∙0,1/ 100 = 2∙10 -5 моль-экв/л, а концентрация [Mn 2+ ] = 0,02 моль-экв/л останется практически без изменений, такой же, какой она была в точке эквивалентности. Подстановка этих значений в уравнение Нернста дает

Е = 1,51 + 0,0118 lg(2,0∙10 -5 / 2,0∙10 -2 )= 1,47 В.

Если перетитровать на 1,0 мл, то [MnO₄ — ] = 0,02∙1,0/100 = 2,0∙10 -4 моль-экв/л, а потенциал будет равен

Е= 1,51 + 0,0118 lg (2,0∙10 -4 /2,0∙10 -2 )= 1,49 В,

а если перетитровать на 10,0 мл, то [MnO₄ — ] = 0,02∙10/100= 2,0∙10 -3 моль-экв/л, потенциал будет равен

Е = 1,51 + 0,0118 lg ( 2,0∙10 -3 /2,0∙10 -2 ) = 1,51 В.

Кривая титрования Fe 2+ перманганатом калия представлена на рисунке 4.1.

В области точки эквивалентности при переходе от раствора, недотитрованного на 0,1%, к раствору, перетитрованному на 0,1%, потенциализменяется больше, чем на 0,5 В. Резкий скачок потенциала позволяет использовать для обнаружения точки эквивалентности непосредственнопотенциометрические измерения или окислительно-восстановительные (редокс) индикаторы, окраска которых изменяется при изменении потенциала. Ввиду необратимости системы MnO₄ — /Mn 2+ в условиях титриметрического анализа реально наблюдаемый скачок титрования будет несколько меньше, чем рассчитанный.

Рисунок 4.1 – Кривая титрования 100 мл 0,1 н. раствора FeSO₄ 0,1 н. раствором KMnO₄ (f_экв = 1/5), [Н + ] = 1,0 моль/л

Уметь провести определение содержания нитритов в растворе методом пермангонатометрии , объяснить схему опыта, написать реакцию , лежащую в основе определения, расчет кривой титрования

ПЕРМАНГАНАТОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЖЕЛЕЗА (II) В РАСТВОРЕ

Сущность метода.Перманганатометрическое определение массы железа основано на окислительно-восстановительном взаимодействии KMnO₄ с ионами Fe(II) в кислой среде.

5Fe 2+ + MnO₄ — + 8H + ® 5Fe 3+ + Mn 2+ + 4H₂0

Выполнение определения.К полученной пробе раствора, содержащего железо (II), добавляют 50 мл воды и 10 мл 1 М (10 %) раствора H₂SO₄. Раствор титруют перманганатом калия до появления неисчезающей розовой окраски. Рекомендуется колбу для титрования помещать на белый лист бумаги. Проводят два параллельных титрования. Если результаты титрований отличаются более, чем на 0,1 мл, то у преподавателя берут новую порцию контрольного раствора железа.

Расчет.

где с(1/5 KMnO₄) — молярная концентрация эквивалента рабочего раствора перманганата калия, М;

М_Fe – молярная масса эквивалента определяемого вещества — железа;

V(KMnO₄)- объем рабочего раствора перманганата калия, пошедший

на титрование пробы железа, мл

Пример.На титрование проб, содержащих железо (II) в среднем израсходовано 7,35 мл раствора KMnO_4, концентрация которого 0,0483 моль-экв/л.

Расчет массы железа проводим по формуле:

КОМПЛЕКСОНОМЕТРИЧЕСКОЕ ТИТРОВАНИЕ

Метод основан на комплексообразовании ионов металлов с этилендиаминтетрауксусной кислотой (ЭДТА) или ее динатриевой солью, которая называется комплексоном III или трилоном Б и обозначается Na₂H₂Y.

Состав образующихся комплексов ЭДТА с ионами металла 1:1 независимо от заряда катиона.

Дата добавления: 2015-01-30 ; просмотров: 21 | Нарушение авторских прав

Титрование железа 2 перманганатом калия уравнение реакции

4.4.1. Построение кривой окислительно-восстановительного титрования

Построение кривой титрования дает возможность оценить, насколько успешным будет титрование, и позволяет выбрать индикатор. При построении кривой окислительно – восстановительного титрования по оси ординат откладывают потенциал системы, а по оси абсцисс – объем титранта или степень оттировывания.

Рассмотрим в качестве примера титрование 100 мл 0,1 н. раствора FeSO ₄ 0,1 н. раствором KMnO ₄ в кислой среде ( [ H + ] = 1 моль/л):

5Fe 2+ + MnO₄ — + 8H + = 5Fe 3+ + Mn 2+ + 4H₂O.

Запишем уравнения полуреакций для данной окислительно-восстановительной реакции и найдем для них стандартные потенциалы в табл. 5 Приложения:

MnO₄ — + 8H + + 5e → Mn 2+ + 4H₂O, E o = 1,51 В;

Fe 2+ — 2e → Fe 3+ , E o = 0,77 В.

lg К = (1,51-0,77)∙5 / 0,059 = 62 и К = 10 62 .

Очень большое численное значение К показывает, что равновесие реакции, протекающей при титровании, практически целиком сдвинуто вправо. При расчете кривых окислительно-восстановительного титрования обычно не приводят значение потенциала для точки, соответствующей моменту, когда в исследуемый раствор еще не добавлен титрант.

После добавления первых же капель перманганата калия в растворе образуются две окислительно-восстановительные пары: MnO ₄ — / Mn 2+ и Fe 3+ / Fe 2+ , потенциал каждой из которых можно вычислить по уравнению Нернста:

При расчете по любому из этих уравнений получится одно и то же значение потенциала, поскольку в каждый момент титрования система находится в равновесии. Однако из соображений простоты расчета до точки эквивалентности потенциал следует рассчитывать по второму из них, а после точки эквивалентности – по первому. Количество вещества Fe 3+ до точки эквивалентности будет равно количеству вещества эквивалента добавленного KMnO ₄, поскольку высокое численное значение константы равновесия говорит о практически полном сдвиге равновесия вправо.

В уравнение Нернста входит соотношение концентраций окисленной и восстановленной форм, поэтому при [Н + ] = 1 моль/л изменение объема не влияет на результаты расчета. Следовательно, при построении кривой титрования можно условно считать, что объем титруемого раствора не изменяется и остается равным 100 мл.

Если к 100,0 мл 0,1 н. FeSO ₄ добавить 1,0 мл 0,1 н. KMnO ₄ ( f _экв= 1/5), то в результате реакции образуется эквивалентное количество вещества Fe 3+ , концентрация которого в растворе будет равна [ Fe 3+ ] = 0,1∙1,0/100,0=1,0∙10 -3 моль-экв/л, а концентрация ионов Fe 2+ составит 0,099 моль-экв/л. Окислительно-восстановительный потенциал раствора составит:

Е = 0,77 + 0,059 lg (1,0∙10 -3 /0,099)= 0,65 В.

Остальная часть кривой титрования до точки эквивалентности рассчитывается аналогично; результаты приведены в таблице 4.1.

Потенциал в точке эквивалентности можно рассчитать по уравнению:

где Е₁ ° и Е₂ ° — стандартные потенциалы окислительно-восстановительных пар, участвующих в данной реакции;

Таблица 4.1 – Изменение Е при добавлении 0,1 н. KMnO ₄ ( f _экв= 1/5) к 100 мл 0,1 н. FeSO ₄ при [Н + ] = 1 моль/л