Общая характеристика и Классификация

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 80-90^оС (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