| Величина | Проба воды (питьевая, техническая, родниковая, минеральная | Объем исследуемой воды мл | Сэк.(Трилона.Б) Моль/л | u(Трилона Б) | u(тр.Бl) средний мл | Жобщ. моль/л | u(HCl) средний Мл | ||
| 1-е титро-вание | 2-е титрование | 3-е титрование | |||||||
| Значение | 100 мл | 0,05 |
Математическая обработка результатов
1.Вычислите среднее значение объема раствора трилона Б, пошедшего на титрование 100мл исследуемой воды по результатам, полученным всеми студентами группы.
2.Вычислите среднее значение общей жесткости воды, полученной всеми студентами группы.
3.Приняв, это значение за истинное (Жср.), рассчитайте абсолютную погрешность:
4.Рассчитайте относительную погрешность:
5.Рассчитайте средние квадратичные погрешности, оцените точность анализа.
Комплексонометрия
Задачи
1.Вычислите общую жесткость воды, если на титрование 100 мл ее пошло 6,8 мл 0,05н расвора трилона Б.
2.Расчитайте молярную концентрацию эквивалента комплексона III, если на титрование 100 мл воды пошло 16,4 мл его, а общая жесткость воды составляет 8,2 ммоль/л.
3.Анализом установлено, что в 1 литре исследуемой воды содержится 24 мг Mg2+ и 80 мг Ca2+. Какой объем 0,05н раствора комплексона III должно быть израсходовано на титрование 100мл этой воды?
4.Вычислите постоянную жесткость воды, если на титрование 100 мл ее идет 3,5 мл 0,1 н раствора соляной кислоты и 9,6 мл 0,05 н раствора трилона Б. Какой вид жесткости этой воды является преобладающим?
5.Сколько граммов трилона Б (кристаллогидрат с двумя молями воды) потребуется для приготовления 250 мл 0,05 н раствора?
6.Сколько граммов сульфата магния содержится в 1 л раствора, если на титрование 20 мл раствора идет в среднем 17,2 мл 0,05 н раствора трилона Б.
Приведите уравнение реакции, лежащее в основе определения.
7.Какова жесткость воды, если на титрование 100мл ее в присутствии хромогена черного затрачено в среднем 13 мл 0,1 н раствора трилона Б.
Оцените качество воды. Предложите способ улучшения ее. Составьте необходимые уравнения реакций.
8.Сделайте вывод о качестве воды, если на титрование 100 мл ее потребовалось в среднем 6 мл 0,1 н раствора трилона Б.
9.На титрование 10 мл раствора сульфата кальция неизвестной концентрации затрачивается в среднем 12,4 мл 0,05 н раствора трилона Б.
Определите молярную концентрацию эквивалента этого раствора. Сколько граммов соли содержится в 1 л этого раствора?
10.Какой из двух образцов воды имеет меньшую жесткость, если на титрование 100 мл первого образца расходуется в среднем 12 мл 0,05 н раствора трилона Б, а на титрование 50 мл второго образца воды – 8,5 0,12 н раствора трилона Б?
Окислительно-восстановительное титрование
(редоксиметрия)
Сущность метода
В основе окислительно-восстановительного титрования лежит окислительно-восстановительная реакция. В результате окислительно-восстановительной реакции изменяется степень окисления как окислителя, так и восстановителя за счет перехода электронов от одних атомов к другим. Это в свою очередь влияет на массовые соотношения реагирующих веществ. Поэтому при вычислении молярной массы эквивалента окислителя или восстановителя необходимо учитывать число электронов, принятых или отданных молекулой окислителя или восстановителя.
Для вычисления молярной массы эквивалента (МЭк) окислителя или восстановителя необходимо разделить молярную массу вещества на число электронов (n) принятых или отданных одной молекулой данного вещества в ходе окислительно-восстановительной реакции:
МЭк = 
, г/моль
Пример:
2КМпО4 + 5КNО2 + 3Н2SО4 = 2МпSО4 + 5 КNО3 + К2SО4 + 3Н2О
Мп7+ 
+ 5е ® Мп2+ 2 восстановление
N3+ - 2е ® N5+ 5 окисление
или
МпО4-` + 5е + 8 Н+ = Мп2+ + 4 Н2О 2
NО2- - 2е + 2ОН- = NО3- + Н2О 5
Молярная масса эквивалента окислителя КмпО4 находится делением его молярной массы на 5, так как Мп7+ в составе молекулы окислителя принимает 5 электронов:
МЭк (КмпО4) = 
Молярная масса эквивалента восстановителя КNО2 находится делением его молекулярной массы на 2, так как N3+ в составе молекулы восстановителя отдает 2 электрона:
МЭк (КNО2) = 
В ходе редоксиметрического титрования изменяется окислительно-восстановительный потенциал титруемого раствора, подобно тому, как при титровании методом нейтрализации изменяется рН раствора. Окислительно-восстановительный потенциал системы определяется уравнением Нернста:
Е = Ео + 
, где
Ео – стандартный окислительно-восстановительный потенциал, В;
R – универсальная газовая постоянная (8,314 Дж/моль×К);
F – число Фарадея, равное 96500 кл;
[Окисл.] - концентрация (или активность) окисленной формы вещества;
[Восст.] - концентрация (или активность) восстановленной формы вещества;
n – число электронов, приобретаемых окисленной формой или теряемых вос становленной формой
Подставляя в уравнение Нернста численные значения известных констант и переходя от натурального логарифма к десятичному, получим:
Е= Ео + 
Значения окислительно-восстановительных потенциалов зависят и от концентрации водородных ионов (в кислой среде):
Е = Ео + 
, где
[Н+] - концентрация водородных ионов;
m – стехиометрический коэффициент при водородном ионе в уравнении реакции.
Если значения окислительно-восстановительных потенциалов, соответствующие различным моментам титрования, наносить на график, то получаются кривые титрования, аналогичные кривым, получаемым по методу кислотно-основного титрования.
В качестве примера рассмотрим построение кривой титрования сульфата железа (П) перманганатом калия в кислой среде. В основе данного титрования лежит реакция:
2КМnО4 + 10FeSO4 + 8H2SO4 = 2MnSO4 + 5Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 8Н2O
Мn7+ +5е ® Мn2+ 2
2Fe2+ - 2e ® 2Fe2+ 5
или
МnO4- + 5e + 8H+ = Mn2+ + 4H2O 2
2Fe2+ - 2e = 2Fe3+ 5
Для вычисления окислительно-восстановительного потенциала в данном случае используют уравнения для двух окислительно-восстановительных пар:
Е = 0,77 + 
(1), где
Ео 
= 0.77 В
Е = 1,51 + 
(2), где
Ео 
= 1,51 В
Оба эти уравнения дают одинаковые результаты, но до достижения точки эквивалентности удобнее пользоваться уравнением (1). В этом случае легче определить концентрации ионов Fe3+ и Fe2+После достижения точки эквивалентности лучше использовать уравнение (2), так как теперь легче вычислить концентрации ионов MnO4- и Mn2+.
В точке эквивалентности для получения окислительно-восстановительного потенциала используют уравнение:
ЕЭк = 
, где
Е10 и Е20 – стандартные окислительно-восстановительные потенциалы соответствующих окислительно-восстановительных пар;
n1 и n2 - количества электронов, соответствующие окислительно-восстановительным превращениям.
Расчеты значений окислительно-восстановительного потенциала для различных моментов титрования приведены в таблице 18.
Рис. 6.
Кривая титрования раствора FeSO4 раствором КМnО4
Величина скачка потенциала зависит от разности стандартных окислительно-восстановительных потенциалов обеих пар: чем больше эта разность, тем больше скачок на кривой титрования. С помощью этого скачка фиксируют точку эквивалентности с использованием специальных индикаторов.
Таблица 18.
Изменение значения окислительно-восстановительного потенциала при титровании 10 мл раствора FeSO4 раствором КМпО4 одинаковой концентрации (при [Н+] = 1 моль/л)
| Прибавлено КМпО4, мл | Избыток, мл |  [Fe3+]
[Fe2+]
|  [MnO4-]
[Mn2+]
| Вычисления | О-В потенциал Е,В | |
| FeSO4 | KMnO4 | |||||
| - | 5: 5 = 1 | - | Е = 0,77 + 0,059 lg 1 | 0,770 | ||
| 9,1 | 0,9 | - | 9,1: 0,9» 10 | - | Е = 0,77 + 0,059 lg 10 | 0,829 |
| 9,9 | 0,1 | - | 9,99: 0,1» 100 | - | Е = 0,77 + 0,059 lg 100 | 0,888 |
| - | - | - | - | Е = 0,77 + 0,059 lg 1000 | 0,947 | |
| Точка эквивалентности | - | - | - | - | Е = 
| 1,387 |
| 10,01 | - | 0,01 | - | 0,01:10=0,001 | Е = 1,51 + 
| 1,475 |
| 10,1 | - | - | 0,1: 10 = 0,01 | Е = 1,51 + 
| 1,486 | |
| - | - | 1: 10 = 0,1 | Е = 1,51 + 
| 1,498 | ||
| - | - | 10: 10 = 1 | Е = 1,51 + 
| 1,510 |
