МЕТОДОВ ОКСИДИМЕТРИИ
В основе классификации методов оксидиметрии лежит тип используемого титранта (рабочего раствора). Наибольшее распространение получили следующие методы оксидиметрии:
– перманганатометрия: основным титрантом служит раствор KМnO4;
– иодометрия: титранты – растворы иода и натрий тиосульфата Na2S2O3·5Н2O;
– броматометрия: титрант – раствор калий бромата KВrO3.
Метод перманганатометрии основан на реакциях окисления различных веществ калий перманганатом. Окисление проводят в сильнокислой среде, в которой MnO4ˉ проявляет сильные окислительные свойства. Продуктом восстановления KМnO4 в кислой среде является почти бесцветный ион Mn2+:
MnO4‾ + 8 H+ + 5 ē → Mn2+ + 4 H2O,
что удобно для фиксирования точки эквивалентности. При титровании розовая окраска иона MnO4ˉ становится заметной от одной избыточной капли рабочего раствора KMnO4, поэтому никакого специального индикатора не требуется (безиндикаторное титрование).
Для создания сильнокислой среды пользуются растворами H2SO4. Рабочий раствор KМnO4 готовят заранее, оставляют его на несколько дней до полного осаждения Mn2+. В качестве стандартных веществ для установления титра раствора KМnO4 используют дигидрат щавелевой кислоты Н2С2О4·2Н2О или безводный натрий оксалат Nа2С2О4.
Калий перманганат в сильнокислой среде количественно восстанавливается щавелевой кислотой:
2 KМnO4 + 5 H2C2O4 + 3 H2SO4 → 2 MnSO4 + K2SO4 + 10 CO2 + 8 H2O
 |
MnO4ˉ + 8 H+ + 5 ē → Mn2+ + 4 H2O 2
Н2C2O4 – 2 ē → 2 CO2 + 2 H+ 5
 |
2 MnO4ˉ + 6 H+ + 5 H2C2O4 → 2 Mn2+ + 10 CO2 + 8 H2O
Чтобы ускорить обесцвечивание первых порций KМnO4, реакционную смесь в колбе для титрования нагревают до 80-90оС (кипятить нельзя во избежание разложения щавелевой кислоты). После появления в реакционной смеси катализатора – ионов Mn2+, реакция протекает с большей скоростью, так что последующие порции раствора KМnO4 в ходе титрования обесцвечиваются сразу же.
6. вопросы ДЛЯ САМОконтроля знаний:
6.1 Окислительно-восстановительные реакции. Важнейшие окислители и восстановители. Методы расстановки коэффициентов в уравнениях ОВ реакций.
6.2 Классификация методов окислительно-восстановительного титрования.
6.3 Теоретические основы метода перманганатометрии.
6.4 Чем отличаются реакции окисления-восстановления от реакций обмена? Что такое окисление? Восстановление? Какую роль играют при реакции окислитель и восстановитель?
6.5 Чем отличается течение реакции окисления перманганатом в кислой среде от течения этой реакции в щелочной (или нейтральной) среде и как это различие объясняется? Чему равны эквивалентные массы KМnO4 в том и другом случае?
6.6 Напишите уравнения реакций взаимодействия калий перманганата с натрий сульфитом в различных средах. Расставьте коэффициенты в соответствующих уравнениях реакций методом полуреакций.
6.7 Почему при титровании щавелевой кислоты первые капли раствора перманганата обесцвечиваются медленно, тогда, как в дальнейшем это обесцвечивание происходит практически мгновенно? Что можно сделать для того, чтобы так же мгновенно обесцвечивались и первые капли KMnO4?
Расчетные задачи и упражнения:
1. Закончите следующие уравнения окислительно-восстановительных реакций и расставьте коэффициенты методом ионно-электронных схем:
а) FeSO4 + KМnO4 + H2SO4 → д) KМnO4 + KNO2 + KOH →
б) K2SO3 + KМnO4 + KOH → е) H2O2 + KМnO4 + H2SO4 →
в) KМnO4 + KNO2 + H2SO4 → ж) KМnO4 + H2S + H2SO4 →
г) KМnO4 + KNO2 + Н2O → з) KМnO4 + HCl (конц.) →
2. Рассчитайте навеску KМnO4, необходимую для приготовления 1 л 0,1 н. раствора калий перманганата.
Ответ: 3,16 г
3. 2,5 г водородпероксида разбавили водой до 200 мл. На титрование 5,0 мл полученного раствора в кислой среде пошло 20 мл 0,05 н. раствора калий перманганата. Какова массовая доля Н2О2 в исходном концентрированном растворе?
Ответ: 27,2%
4. На титрование 25 мл 0,05 н. раствора KМnO4 в кислой среде пошло 10,2 мл раствора натрий нитрита. Вычислите массу натрий нитрита, содержащегося в 100 мл раствора.
Ответ: 0,423 г
7. ЛИТЕРАТУРА
ОСНОВНАЯ:
1. Конспект лекций;
2. Ершов, Ю.А. Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов: Учеб. для мед. спец. вузов /Ю.А. Ершов, В.А. Попков, А.С. Берлянд и др.; под ред. Ю.А. Ершова. – М.: Высш. шк., 2005. – С. 131-141;
3. Барковский, Е.В. Введение в химию биогенных элементов и химический анализ: учеб. пособие для мед. вузов / Е.В. Барковский; под ред. Е.В. Барковского. – Мн., 1997.– С. 135-141
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ:
1. Ершов, Ю.А. Практикум по общей химии. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов/ Ю.А. Ершов, В.А. Попков; под ред. Ю.А. Ершова. – М.: Высшая школа, 1993. – С. 96-106;
2. Пилипенко, А.Т., Пятницкий, И.В. Аналитическая химия, Кн. 1 /А.Т. Пилипенко, И.В. Пятницкий.– М.: Химия, 1990. – С. 398-411.
Авторы: Зав. кафедрой, доцент, к.х.н. Лысенкова А.В., доцент, к.х.н. Филиппова В.А., ст. преподаватели Чернышева Л.В., Одинцова М.В., Довнар А.К., ассистенты Перминова Е.А., Прищепова И.В., Зыкова Е.Л.
31.08.2016
