Окислительно-восстановительное титрование

 

Пример 18 поможет Вам при решении задач № 198, 203, 204, 207, 209, 212, 213.

Пример 18. К 20,00 мл раствора соли серебра добавили 20,00 мл 0,0200 моль/л раствора K₂CrO₄. Осадок Ag₂CrO₄ отделили, а фильтрат подкислили, добавили избыток раствора КI. На титрование выделившегося иода пошло 24,60 мл 0,0400 моль/л раствора Na₂S₂O₃. Рассчитать массовую концентрацию Ag⁺ в исходном растворе.

Решение. Запишем уравнения реакций:

2Ag⁺ + (изб.) = Ag₂CrO₄ ↓ (13)

2 + 6 I^– + 16 H⁺ D 2 Cr³⁺ + 3 I₂ + 8 H₂O (14)

2 + I₂ D + 2 I (15)

При количественном определении Ag⁺ последовательно используются методы обратного титрования и титрования заместителя.

Фактор эквивалентности иона в реакции окисления-восстановления (14) определяем, используя полуреакцию

+ 8 H⁺ – 3ē = Cr³⁺ + 4 H₂O → f_экв()= ¹/₃.

По реакции (13) два иона Ag⁺ вступают в реакцию осаждения с ионом , следовательно, 2 иона Ag⁺ эквивалентны 3 электронам. Для определения фактора эквивалентности иона Ag⁺ составим пропорцию:

2 иона Ag⁺ – 3 ē

1 ион Ag⁺ – х ē

Отсюда x = z = ³/₂. Следовательно фактор эквивалентности иона Ag⁺ равен ²/₃.

Перейдем от молярных концентраций растворов к молярным концентрациям эквивалента:

с(¹/₃K₂CrO₄) = 0,0200 / (¹/₃) = 0,0600 моль/л;

с(1Na₂S₂O₃) = 0,0400 / 1 = 0,0400 моль/л.

Дальше задачу можно решать двумя путями: 1) по формулам подраздела 6.3 с расчетом количеств молей эквивалента реагирующих веществ; 2) путем расчета объема избытка реагента. Предлагаем второй вариант.

По закону эквивалентов найдем объем раствора K₂CrO₄, который остался после реакции (13):

Тогда на реакцию (14) ушло 20,00 – 16,40 = 3,60 мл раствора K₂CrO₄.

Найдем массу Ag⁺в растворе. Т. к. М(²/₃Ag⁺) = 71,912 г/моль, то

m(Ag²⁺) = 3,60 ∙ 10^–3 ∙ 0,0600 ∙ 71,912 = 0,01553 г,

и его массовую концентрацию:

ρ*(Ag⁺) = 0,01553 /20 ∙ 10^–3 = 0,7766 г/л.

Комплексонометрическое титрование

Пример 19 поможет Вам при решении задач № 225, 226, 230, 232, 234, 236, 243, 244.

Пример 19. Вычислить массовую долю Al₂O₃ в силикате, если навеску 1,0220 г перевели в раствор, добавили 25,00 мл раствора комплексона III [C(¹/₂ компл. III) = 0,2151 моль/л ], а на титрование избытка последнего пошло 9,83 мл 0,1015 моль/л раствора сульфата цинка.

Решение. В растворе протекают следующие реакции:

Al³⁺ + H₂Y^2– D AlY^– + 2 H⁺

H₂Y^2– + Zn²⁺ D ZnY^2– + 2 H⁺

Расчеты в задаче будем проводить по методу обратного титрования (см. подраздел 6.3). Количество молей эквивалента Al³⁺ определяется разностью:

n(¹/₂ Al³⁺) = n(¹/₂ компл. III) – n(¹/₂ ZnSO₄).

Рассчитаем количество молей эквивалента прибавленного комплексона III:

n(¹/₂ компл. III) = C(¹/₂ компл. III) ∙ V(¹/₂ компл. III);

n(¹/₂ компл. III) = 0,2151 ∙ 25,00 ∙ 10^–3 = 5,38 ∙ 10^–3 моль.

Переведем концентрацию раствора ZnSO₄ в молярную концентрацию эквивалента ZnSO₄ с учетом, что f_экв.(ZnSO₄) = ¹/₂ (см. подраздел 6.2):

С (¹/₂ ZnSO₄) = С (ZnSO₄): ¹/₂ = 0,1015: ¹/₂ = 0,2030 моль/л;

n(¹/₂ ZnSO₄) = 0,2030 ∙ 9,83 ∙ 10^–3 = 2,00 ∙ 10^–3 моль.

Тогда количество молей эквивалента Al³⁺

n(¹/₂ Al³⁺) = 5,38 ∙ 10^–3 – 2,00 ∙ 10^–3 = 3,38 · 10^–3 моль.

Вычислим f_экв.(Al₂O₃) с учетом схемы:

Al₂O₃ → 2 Al³⁺

f_экв. (Al₂O₃) = (¹/₂)/ 2 = ¹/₄.

Рассчитаем m(Al₂O₃) с учетом M(¹/₄ Al₂O₃) = 25,4903:

m(Al₂O₃) = n(¹/₂ Al³⁺) ∙ M(¹/₄ Al₂O₃) = 3,38 ∙ 10^–3 ∙ 25,4903 = = 0,0862 г;

ω = 0,0862 / 1,0220 ∙ 100 = 8,43 %.