Робота № 11/3. Визначення стандартного окисно-відновного потенціалу

Мета роботи. Визначити окисно-відновний потенціал системи Fe²⁺,Fe³⁺/Pt за різних концентрацій іонів в розчині, обчислити стандартний окисно-відновний потенціал.

Методика роботи. У роботі вимірюється ЕРС гальванічного елемента

Pt, Ag | AgCl, KCl | | Fe²⁺, Fe³⁺ | Pt. (1)

З одержаних величин ЕРС визначають потенціал окисно-відновного електроду в умовах досліду і обчислюють стандартний окисно-відновний потенціал і константу рівноваги електродної реакції.

Порядок роботи. Для дослідів необхідно приготувати слабко підкислені 0,05 н розчини сульфатів або хлоридів заліза різного ступеня окиснення (II і III) і титруванням визначити концентрації вихідних розчинів. Методику титрування описано нижче. З цих розчинів готують суміші з різним співвідношенням окисненої та відновленої форм іонів заліза, наприклад:

FeCl₂, мл 10 20 30 40 90

FeCl₃, мл 40 30 20 30 10

Для приготування окисно-відновного електроду в скляну посудину наливають одну з підготовлених сумішей і занурюють в неї платиновий електрод. Платину попередньо очищають у хромовій суміші і промивають дистильованою водою.

Далі збирають гальванічний елемент (1) і компенсаційним методом вимірюють його ЕРС. Для кожної приготовленої суміші солей заліза вимірювання проводять декілька разів через проміжки 5-10 хв до встановлення постійних значень.

Після закінчення вимірювань досліджуваний розчин аналізують на вміст іонів Fe²⁺ і Fe³⁺. Вміст заліза II визначають титруванням 10 мл розчину 0,1 н розчином KMnO₄ (V₁) у присутності реактиву Циммермана-Рейнгарда (MnSO₄, H₂SO₄, Н₃РО₄). Для визначення вмісту заліза III до 10 мл розчину додають 1,5 - 2 г сухого йодиду калію і титрують 0,1 н розчином Na₂S₂O₃ у присутності крохмалю. Титрування повторюють два-три рази. Аналогічні вимірювання і аналізи проводять з іншими досліджуваними розчинами[3].

Оскільки окисно-відновний потенціал системи Fe³⁺,Fe²⁺ є більш додатним, ніж потенціал каломельного електроду, то виміряна ЕРС (Е) дорівнює:

. (2)

Виходячи з цього рівняння, обчислюють для кожного з досліджених елементів. Далі за значеннями розраховують стандартний електродний потенціал і константу рівноваги електродної реакції за рівнянням:

; (3)

. (4)

Якщо наближено вважати коефіцієнти активності іонів Fe²⁺ і Fe³⁺ в досліджуваних розчинах рівними одиниці, співвідношення активностей в (3) можна замінити співвідношенням концентрацій:

. (5)

За однакової концентрації розчинів КМnО₄ і Na₂S₂O₃ рівняння (4) має вигляд:

. (6)

Для більш точних розрахунків необхідно враховувати коефіцієнти активності іонів, які можна обчислити за іонною силою розчинів, використовуючи рівняння теорії сильних електролітів Дебая-Хюккеля.

Література: [21, с. 128-150; 22, с. 286-300, 305, 306; 23, с. 262-277,290-299; 24, с. 288-302, 308, 309; 25 283-298; 26, с. 89, 143]