Определение содержания железа (П) в растворе

Методом дихроматометрии

В основе определения лежит реакция:

К₂Сr₂О₇ + 6FeSO₄ + 7H₂SO₄ = Cr₂(SO₄)₃ + 3Fe₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + 7H₂O

 

2Сr⁶⁺ +6e ® 2Cr³⁺ 1

2Fe²⁺ -2e ® 2Fe³⁺ 3

или

 

Cr₂O₇^2- + 6e + 14 H⁺ = 2Cr³⁺ + 7 H₂O 1

2Fe²⁺ - 2e = Fe³⁺ 3

Реактивы:

- раствор К₂Сr₂О₇;

- раствор Н₂SO₄ 1:4;

- концентрированный раствор Н₃РО₄;

- раствор дифениламина.

 

Выполнение работы

1. Бюретку заполнить раствором К₂Cr₂O₇. В мерную колбу объемом 100 мл получить у лаборанта кафедры раствор сульфата железа (П) и довести объем раствора дистиллированной водой до метки. В колбу для титрования отмерить пипеткой 10 мл приготовленного раствора соли железа (П) прибавить с помощью цилиндров 5 мл серной кислоты, 3 мл ортофосфорной кислоты и добавить одну каплю дифениламина (последовательность прибавления реактивов соблюдать строго!)

Затем полученную смесь титровать раствором К₂Сr₂О₇ до появления устойчивой синей окраски раствора. Титрование повторить три раза. Результат записать в таблицу и рассчитать среднее значение.

 

Объем FeSO4, мл	Объем К2Сr2О7, мл
5,0 5,0 5,0	V1 = V2 = V3 =

 

V (K₂Cr₂O₇)_СР. =

2. На основании полученных данных произвести расчет эквивалента сульфата железа, моль/л

С_{Эк (FeSO )} =

 

3. Рассчитать титр раствора FeSO₄, г/мл

 

Т (FeSO₄) = , где

 

М_ЭК (FeSO₄) =

4. Определить содержание сульфата железа в объеме мерной колбы, в граммах

m (FeSO₄) _практ. = Т (FeSO₄) ×100

 

5. У преподавателя узнать теоретическое содержание сульфата железа(П) и рассчитать абсолютную и относительную погрешность определения.

Абсолютная погрешность:

DХ_АБС. = m (FeSO₄)_ТЕОР. – m (FeSO₄)_ПРАКТ.

Относительная погрешность:

DХ_ОТН. =

 

Йодометрия

Сущность метода

 

Йодометрическое титрование основано на окислительно-восстановительных реакциях с участием свободного йода I₂ и йодид-анионов I^-.

Свободный йод ведет себя в реакциях как окислитель:

I₂ + 2e = 2I^-

Используя раствор свободного йода в качестве титранта, определяют количество восстановителей в исследуемом растворе.

Индикатором в данном случае является раствор крахмала, который образует с йодом комплекс синего цвета. Раствор крахмала добавляют при этом к анализируемому раствору и затем титруют раствором элементарного йода до появления неисчезающей синей окраски.

Йодид-анионы играют роль восстановителей:

2I^- - 2e = I₂

С помощью йодид-ионов можно определить концентрацию окислителей в растворе. При этом используют метод обратного титрования. К исследуемому раствору прибавляют избыток йодида калия, из которого окислитель выделяет строго эквивалентное количество элементарного йода. Последний оттитровывают в присутствии крахмала раствором восстановителя, как правило тиосульфатом натрия (Na₂S₂O₃) до обесцвечивания раствора.

 

I₂ + 2 Na₂S₂O₃ = 2NaI + Na₂S₄O₆

 

Структурно реакцию можно представить так:

 

О ОNa O ONa

S S

O SNa O S

+ I₂ ® 2 NaI +

О SNa O S

S S

О ONa O ONa

Тиосульфат натрия Тетратионат натрия Na₂S₄O₆

Следовательно, в йодометрии применяют два рабочих раствора. Рабочий раствор элементарного йода используют при определении количества восстановителя в растворе. При определении количества окислителя рабочим раствором является тиосульфат натрия. Метод йодометрического титрования является достаточно точным. При проведении анализа необходимо соблюдать следующие условия:

- титрование проводить на холоду, так как повышение температуры снижает чувствительность крахмала как индикатора;

- титрование проводить спустя 3 – 5 минут с момента сливания растворов, выдерживая реакционную смесь в темноте; это необходимо потому, что образование I₂ происходит во времени и под действием света протекает нежелательная побочная реакция окисление ионов йода в элементарный йод;

- йодометрическое определение необходимо проводить в кислой среде, так как ионы водорода способны увеличивать скорость окисления ионов йода I^- до элементарного йода I₂;

- при определении окислителей необходимо применять избыток раствора йодида калия. Это необходимо для смещения реакции в нужном направлении, а также для повышения растворимости молекулярного иода, который плохо растворим в воде и может выпасть в осадок. В присутствии же избытка йодида калия образуется хорошо растворимый, но мало устойчивый комплекс по схеме:

I₂ + KI = K[I₃]

При титровании тиосульфатом равновесие этой реакции смещается влево, в раствор поступают все новые количества йода. Кроме того, крахмал адсорбирует значительные количества йода и очень медленно отдает их в раствор. Поэтому, чтобы избежать ошибки при титровании йода тиосульфатом, крахмал добавляют в самом конце, когда йода в растворе остается мало и бурая жидкость становится бледно-желтой.

В практике химического анализа йодометрическое титрование применяют для определения хлора в хлорной извести, брома в природных водах, меди в солях и рудах, хрома в бихроматах и т.д.

Лабораторная работа 14