Аналитическая химия

ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ


Работа 1. Приготовление и стандартизация раствора перманганата
калия по оксалату натрия

Оксалат натрия наиболее удобен для приготовления стандартного раствора, так как он кристаллизуется без воды и не гигроскопичен. Реакция взаимодействия перманганата калия с оксалат-ионом относится к типу автокаталитических

5Na₂C₂O₄ + 2KMnO₄ + 8H₂SO₄ = K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 10CO₂ + 8H₂O + 5Na₂SO₄ .
Она катализируется ионами Mn²⁺ . Первые капли перманганата даже в горячем растворе обесцвечиваются очень медленно. В ходе титрования концентрация ионов Mn²⁺ возрастает и скорость реакции увеличивается: реакция сама себе поставляет катализатор.
Реагенты
Перманганат калия, KMnO₄.
Оксалат натрия, Na₂C₂O₄.
Серная кислота, H₂SO₄, 20%-ный раствор.
Выполнение определения
1. Приготовление стандартного раствора Na₂C₂O₄
Для приготовления 100 мл 0,02 н. раствора оксалата натрия необходимо рассчитать величину навески m, учитывая что молярная масса эквивалента его равна
M(f_экв(Na₂C₂O₄)Na₂C₂O₄) = M(Na₂C₂O₄)/2,
где 2 – число электронов в полуреакции C₂O₄^2- - 2e^- = 2CO₂.
Рассчитываем массу навески по формуле
m = M(1/2 Na₂C₂O₄ )·C·V = 67,01·0,02·0,1 = 0,1340 г,
где С – молярная концентрация эквивалента, моль/л; V – объём раствора, л.
Нет необходимости отвешивать точно рассчитанную навеску, но важно получить раствор с точно установленной концентрацией, близкой к заданной.
На технохимических весах взвешивают бюкс и берут приблизительно вычисленную навеску оксалата натрия. Взвешивают бюкс с навеской на аналитических весах и осторожно пересыпают вещество через воронку в мерную колбу на 100,0 мл, а бюкс с остатками вещества снова взвешивают и по разности масс находят точную навеску Na₂C₂O₄. Тщательно ополаскивают воронку струей воды перед тем как вынуть её из мерной колбы. Доливают воду до ¾ объёма колбы и добиваются полного растворения навески. Доводят объём до метки колбы и перемешивают раствор.
Молярную концентрацию эквивалента приготовленного раствора вычисляют по формуле
С = m′ / M(1/2 Na₂C₂O₄)·V, где m′ – точная взятая навеска оксалата натрия.
2. Приготовление раствора перманганата калия
Для приготовления 500 мл 0,01 н. раствора берут на технохимических весах навеску, приблизительно равную рассчитанной по формуле
m = M(1/5 KMnO₄)·C·V = 31,6·0,01·0,5 = 0,158 г.
Так как кристаллы KMnO₄ растворяются довольно медленно, лучше растворять его в горячей воде при постоянном перемешивании. После того как вся навеска растворится раствор охлаждают, колбу плотно закрывают пробкой (не корковой и не резиновой, так как они окисляются перманганатом) и оставляют на 7–10 дней.
3. Установка титра перманганата калия
Заполняют бюретку приготовленным раствором KMnO₄. В колбу для титрования помещают взятую при помощи пипетки аликвотную часть (10,00 мл) раствора Na₂C₂O₄ и мерным цилиндром добавляют 20 мл 20%-ного раствора серной кислоты. Колбу нагревают, не доводя до кипения (80 ⁰С), и горячий раствор титруют раствором перманганата калия. Раствор KMnO₄ приливают по каплям, тщательно перемешивая титруемый раствор, причём в начале титрования следующую каплю раствора прибавляют лишь после того, как совершенно исчезла окраска от предыдущей капли. Затем, увеличив скорость титрования, титруют до появления бледно-розовой окраски, устойчивой в течении 30 секунд. Точное титрование проводят не менее трех раз и берут среднее значение V_B(ср.) объема KMnO₄, пошедшего на титрование.
Вычисляют молярную концентрацию эквивалента и титр раствора KMnO₄ (индекс B относится к перманганату, A – к оксалату): С_B = C_A∙V_A/V_B(ср); Т_B = C_B∙M(1/2B)/1000.