Аналитическая химия. Учебное пособие

Главная  ->  Образование  ->  Учебные материалы  ->  Пособие "Аналитическая химия"

Электронный читальный зал Поиск по сайту:



К оглавлению
К предыдущему разделу

4.7. РЕШЕНИЕ ТИПОВЫХ ЗАДАЧ ПО ТЕМЕ «ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНОЕ ТИТРОВАНИЕ»

Задача 1. Определить молярную массу эквивалента окислителя и восстановителя в реакции

5НАsО2 + 2МnО4- + 6Н+ + 2Н2О → 5Н3АsО4 + 2Мn2+

Решение.

Запишем уравнения полуреакций, соответствующих превращениям окислителя

МnО4- + 8Н+ + 5е- → Мn2+ + 4Н2О

и восстановителя

НаsО2 + 2Н2О → Н3АsО4 + 2Н+ + 2е-

Как можно видеть из уравнения, перманганат-ион восстанавливается до Мn2+, принимая пять электронов. Следовательно, одному электрону соответствует частица 1/5 МnО4-, т.е. fэnО4-) = 1/5. Молярная масса эквивалента окислителя равна

М(1/5МnО4-) =М(MnO4-)/5 = 118,936/5  = 23,787 г/моль.

Аналогично из уравнения следует, что одному электрону соответствует частица ½ НАsО2, т.е. fэ(НАsО2) = ½. Молярная масса эквивалента восстановителя равна

М(1/2 НAsО2) =М(HАsO2)/2 =107,928/2  = 53,964 г/моль.

Ответ: 23,787 г/моль; 53,964 г/моль

Задача 2. Рассчитать окислительно-восстановительный потенциал в процессе титрования Fе2+ раствором КMnО4, если взято 50 мл 0,1 н. раствора соли Fе2+ и добавлено 49 мл 0,1 н. раствора КМnО4, [H+]= 1 моль/л.

Решение.

Из табл. 5 Приложения находим стандартные потенциалы: potential= 1,51 В;  = 0,77 В. 

Запишем уравнение реакции

5Fe2+ + 8Н+ + МnО4- → 5Fe3+ + Мn2+ + 4Н2О

Рассматриваемый момент титрования предшествует точке эквивалентности, поэтому электродный потенциал рассчитаем, используя уравнение Нернста для полуреакции Fe2+ - e → Fe3+.  Найдем концентрацию Fe2+, условно считая, что объем раствора при титровании не изменяется:

[Fe2+] = (50∙0,1 – 49∙0,1)/1000 = 1∙10-4 моль/л.

Концентрация Fe3+, образовавшегося по реакции, будет равна

[Fe2+]= 49×0,1/1000= 4,9×10-3 моль/л.

Рассчитываем значение потенциала в данной точке титрования

Е = 0,77 +0,059/1∙lg(4,9∙10-3/1∙10-4)=0,87 В.

Ответ: Е = 0,87 В.

 

Задача 3. Найти константу равновесия реакции

Н3АsО4 + 2I- + 2H+ HAsO2 + I2 + 2H2O

Решение.

Найдем значения стандартных потенциалов полуреакций из табл. 5 Приложения:

H3AsO4 + 2H+ + 2e-HAsO2 + 2H2O   E0 = 0,56В (рН=0)

I2 + 2e- = 2I-         Е0 = 0,54В.

Рассчитаем константу равновесия окислительно-восстановительной реакции:

lgК = 2∙(0,56-0,54)/0,059 = 0,66   К=100,66=4,57.

Рассматриваемая реакция характеризуется сравнительно небольшой константой равновесия, поэтому не может быть использована в аналитической практике при рН=0.

Ответ:  К=4,57

 

Задача 4. Какая масса (г) пероксида водорода содержится в пробе, если при титровании израсходовано 14,50 мл перманганата калия с ТMnО4/Fe) = 0,08376 г/мл ?

Решение.

При прямом титровании число молей эквивалента определяемого вещества (пероксида водорода) равно числу молей эквивалента титранта (перманганата калия). При перманганатометрическом титровании пероксида водорода протекает реакция

2О2 + 2МnО4- + 6Н+ → 5О2 + 2Мn2+ + 8Н2О

и соответствующие полуреакции:

МnО4- + 8Н+ + 5е → Мn2+ + 4Н2О

Н2О2 – 2e- →О2 + 2Н+

Из уравнений следует, что fэMnО4) = 1/5, а fэ2О2) = ½, поскольку один электрон химически эквивалентен условным частицам 1/5 КMnО4 и ½ Н2О2. Следовательно,

n(1/5КMnО4) = Т(KMnO4/Fe)∙V(KMnO4)/М(Fe)

и         n(1/2 H2O2) =m(H2O2)/М(1/2 Н2О2)

Поскольку n(1/5 KMnO4) = n(1/2 H2O2), то после преобразований получаем

= Т(KMnO4/Fe)∙V(KMnO4)/М(Fe)∙М(1/2 Н2О2)

 = (0,08376∙14,50/55,847)∙17,0073=0,3699 г.

Ответ: 0,3699 г.

 

Задача 5. Для определения содержания формальдегида навеску технического препарата массой 0,2679 г растворили в воде, добавили NаОН и 50,00 мл 0,1004 н раствора I2 (fэ = ½)

НСОН + 3NаОН + I2 = НСООNa + 2NaI + 2Н2О

После подкисления раствора на титрование избытка иода израсходовано 15,20 мл раствора тиосульфата [Т(Na2S2O3)=0,011600]. Вычислить массовую долю (%) формальдегида в препарате.

Решение.

При обратном титровании избытка  иода тиосульфатом

n(НСОН) = n(I2) - n(Na2S2О3).

Составляем расчетную формулу

НСОН = [С(1/2I2)∙V(I2)/1000 -
-
Т(Na2S2O3)∙V(Na2S2O3)/М(1/2Na2S2O3)]∙М(1/2НСОН)×100/mобр

В соответствии с полуреакцией

НСОН + 3ОН- НСОО- + 2Н2О + 2е-

один электрон химически эквивалентен условной частице ½(НСОН), т.е. fэ(НСОН) = ½. Отсюда, молярная масса эквивалента формальдегида равна:
М(1/2НСОН) = 1/2М(НСОН) = 30,0266/2 = 15,0133 г/моль.

Подставляя числовые значения в расчетную формулу, получаем:

ωНСОН = (0,1004∙50,00/1000 -
- 0,01600∙15,20/158,10)∙15,0133∙100/0,2679=19,51%

Ответ:19,51%

 

            Задача 6. Вычислить массовую долю (%) меди в руде, если из навески руды массой 0,6215 г медь перевели в раствор в виде Cu2+ и при добавлении к этому раствору KI выделившийся иод оттитровали 18,23 мл раствора тиосульфата натрия с Т(Na2S2O3) = 0,01545 г/мл.

Решение.

 Сущность иодометрического определения меди описывается следующими реакциями:

2Cu2+ + 4I- = I2 + 2CuI

I2 + 2S2O32- = 2I- + S4O62-

При титровании по методу замещения

n(Cu) = n(1/2 I2) = n(Na2S2O3).

Расчетная формула имеет вид:

ωCu = T(Na2S2O3)∙V(N2S2O3)/M(Na2S2O3)∙M(Cu)∙100/mобр,

где M(Na2S2O3) и M(Cu) – молярные массы эквивалента тиосульфата натрия и меди соответственно.

Подставляя числовые значения, получаем:

ωCu= 0,01545∙18,23/158,10∙63,546∙100/0,6215= 18,22%.

Ответ: 18,22%

 К следующему разделу

К оглавлению


©  Н.Г. Домина, С.А. Зуйкова, А.И. Хлебников, Н.А. Чемерис

 


 

Яндекс цитирования