Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Выберите тип работыЧасть дипломаДипломная работаКурсовая работаКонтрольная работаРешение задачРефератНаучно - исследовательская работаОтчет по практикеОтветы на билетыТест/экзамен onlineМонографияЭссеДокладКомпьютерный набор текстаКомпьютерный чертежРецензияПереводРепетиторБизнес-планКонспектыПроверка качестваЭкзамен на сайтеАспирантский рефератМагистерская работаНаучная статьяНаучный трудТехническая редакция текстаЧертеж от рукиДиаграммы, таблицыПрезентация к защитеТезисный планРечь к дипломуДоработка заказа клиентаОтзыв на дипломПубликация статьи в ВАКПубликация статьи в ScopusДипломная работа MBAПовышение оригинальностиКопирайтингДругое

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

В сернокислом растворе реакция окисления

                                                            

протекает быстро и количественно.  вводят для обесцвечивания раствора , имеющего желтую окраску и затрудняющего фиксирование конечной точки титрования по окраске перманганата,— образуется бесцветный комплекс , одновременно улучшаются условия титрования, так как понижается реальный потенциал пары .

Ход работы:

1. Аликвотную часть исследуемого раствора соли железа (II) переносят пипеткой в коническую колбу, прибавляют 10 см³ раствора  и 2—3 см³ раствора  (в отсутствие ).

Холодный раствор медленно, при тщательном перемешивании титруют раствором  до появления не исчезающей в течение 1 мин розовой окраски. Титрование повторяют не менее 3 раз. Результаты заносят в таблицу 5.2:

Результаты титрования раствора железа (II) перманганатом калия.

                                                                                          Таблица 5.2.

№ п/п	V(KMnO4), см3	С(1/5KMnO4), моль/дм3	V(Fe(II), см3	С(1/1 Fe ( II), моль/дм3	Т(1/1 Fe ( II), г/см3

2. Используя средний объем титранта, израсходованного на титрование, рассчитывают содержание железа (II), учитывая что в точке эквивалентности . Содержание  (в ) вычисляют по формулам:

             
               

где ,  — вместимость колбы и пипетки соответственно.

Определение кальция

Ионы  определяют косвенно. Для этого ионы  осаждают раствором оксалата аммония, взятом в избытке:

Осадок отфильтровывают, промывают дистиллированной водой и затем растворяют на фильтре в разбавленной серной кислоте (ПР ПР ), при этом образуется эквивалентное количество щавелевой кислоты, которую титруют стандартным раствором перманганата калия:

Ход работы:

1. Исследуемый раствор, содержащий , в мерной колбе разбавляют дистиллированной водой до метки и тщательно перемешивают.

2. Аликвотную часть анализируемого раствора переносят пипеткой в химический стакан вместимостью 200—250 см³, добавляют 100 см³ дистиллированной воды, 1—2 см³ раствора , 1—2 капли индикатора метилового оранжевого и нагревают до 70—80°С.

3. Медленно, по каплям (1—2 капли в 1 секунду), при непрерывном перемешивании добавляют 1,5-кратный избыток нагретого раствора оксалата аммония.

4. После добавления раствора осадителя прибавляют по каплям при перемешивании разбавленный раствор аммиака до исчезновения розовой окраски раствора и оставляют раствор с осадком на 1 часа на кипящей водяной бане для созревания осадка. Параллельно проводят осаждение не менее трех проб.

5. Созревший осадок оксалата кальция количественно переносят на плотный фильтр и тщательно промывают несколько раз небольшими порциями разбавленного раствора оксалата аммония для удаления ионов . Признаком конца промывания может служить отсутствие белого осадка при действии на порцию (2—3 капли) промывных вод, подкисленную , раствором .

6. Затем промывают осадок дистиллированной водой для удаления избытка оксалат-ионов (отсутствие белого осадка при действии раствора  на 2—3 капли промывных вод). Большого избытка промывных вод следует избегать, так как это может вызвать заметные потери за счет растворения осадка оксалата кальция.

7. Бумажный фильтр прокалывают в центре острием стеклянной палочки, которую обмывают над фильтром серной кислотой, и тщательно промывают его 40—50 см³ раствора  и 2 раза дистиллированной водой порциями по 10 см³.

Полученный раствор  нагревают на водяной бане до 70— 80°С и титруют стандартным раствором  до появления бледно-розовой окраски, не исчезающей 1 минуту. Результаты заносят в таблицу 5.3:

Результаты титрования раствора щавелевой кислоты
раствором перманганата калия.

                                                                                      Таблица 5.3.

№ п/п	V(Н2С2О 4), см3	С(1/2Н2С2О4 ), моль/дм3	V(KMnO4), см3	С(1/5KМnO4), моль/дм3	Т(KMnO4), г/см3

8. Расчет содержания  проводят с учетом того, что их содержание эквивалентно содержанию оксалат-ионов. В точке эквивалентности

                 
                                        

Содержание  (в г) рассчитывают по формулам:

                                               
                                                                

5.3. Вопросы для самоподготовки.

1. Чем определяется величина скачка на кривой титрования? Приведите примеры приёмов увеличения скачка титрования.

2. В каких случаях кривая титрования симметрична, а в каких — асимметрична относительно точки эквивалентности? Приведите примеры.

3. Каковы особенности приготовления стандартного раствора  и условия его хранения?

4. Какими химическими реакциями, протекающими в растворе, обуславливается изменение концентрации перманганата калия?

5. Почему фактор эквивалентности  различен при проведении реакций в кислой, щелочной или нейтральной средах? Рассчитайте его значение в этих средах.

6. Какие вещества применяют для установки характеристик раствора ? Какие требования к ним предъявляют?

7. Назовите первичные стандарты, применяемые для установления концентрации перманганата калия.

8. Напишите уравнение реакции взаимодействия перманганат-иона с оксалат-ионом.

9. Как определить перманганатометрическим методом вещества, не обладающие окислительно-восстановительными свойствами, например ?

10. Как определить окислители перманганатометрическим методом: ?

11. Назовите окислители и восстановители, применяемые для предварительного окисления и восстановления титруемых веществ.

12. Какие восстановители применяют для предварительного восстановления железа (III)? Напишите реакции.

13. Объясните роль защитных смесей при титровании железа (II) перманганатом калия в присутствии хлорид-иона.

14. Назовите компоненты смеси Рейнгарда-Циммермана и объясните их роль в процессе титрования железа (II).

15. В каких условиях проводят определение ионов  при отсутствии хлорид-ионов перманганатометрическим методом?

16. Вычислите молярную концентрацию эквивалентов раствора  с Т= 0,005815 г/см³ при использовании его в качестве титра в кислой и нейтральной средах.

17. В мерной колбе вместимостью 100 см³ приготовлен раствор, содержащий 0,6384 г . Какой объём 0,09349  раствора  будет израсходован на титрование 10,00 см³ раствора оксалата натрия? Рассчитайте константу равновесия окислительно-восстановительной реакции, пользуясь таблицей окислительно-восстановительных потенциалов.

18. На титрование раствора  израсходовано 17,25 см³ раствора  с . Сколько граммов железа содержится в пробе?

Иодометрия

Цель и задачи работы.

Закрепление знаний теории окислительно-восстановительного равновесия и титриметрического анализа с применением окислительно-восстановительных реакций. Получение навыков титрования и проведения расчетов результатов анализа и их обработки. Контрольная задача – определение окислителей в растворах неизвестной концентрации.

Оборудование и реактивы:

1. Бюретка вместимостью 25 см³;

2. Мерные колбы вместимостью 00, 250 и 500 см³ ;

3. Колбы для титрования вместимостью 250 см³ ;

4. Пипетки Мора на 5, 10, 15, 25 см³;

5. Аналитические весы с разновесами;

6. Набор ареометров;

7. Бихромат калия , х.ч. или ч.д.а.;

8. Тиосульфат натрия , х.ч. или ч.д.а.;

9. Иодид калия , х.ч. или ч.д.а.;

10. Серная кислота, раствор  = 2 моль/дм³;

11. Сульфат меди (II), раствор  = 0,5 моль/дм³;

12. Крахмал, водный раствор.

Программа работы

Определение меди (II)

6.2.1.1. Приготовление первичного стандарта бихромата калия С(1/6K₂Сr₂О₇ ) = 0,05 моль/дм³

Выполняют по п. 4.2.1.1. из реактива  квалификации х.ч учитывая, что ¦_экв. .

6.2.1.2. Приготовление рабочего раствора тиосульфата натрия С(1/1Na₂S₂О₃) = 0,05 моль/дм³(вторичного стандарта)

Выполняют по п. 4.2.1.1. из реактива  квалификации х.ч учитывая, что ¦_экв. . Для приготовления растворов рекомендуется свежепрокипяченная (в течение часа) вода, так как бактерии разлагают растворы тиосульфата. Для подавления роста бактерий можно добавлять такие вещества, как хлороформ, бензоат натрия или . Кипячение воды и добавление небольших количеств (0,1 г/ дм³)  способствует удалению , влияющего на характеристики раствора. Раствор хранят в темном месте в хорошо закрытой посуде. Стандартизацию раствора  проводят обычно через 5—7 дней.

6.2.1.3. Стандартизация рабочего раствора тиосульфата натрия (вторичного стандарта).

Важнейшими факторами, определяющими устойчивость раствора тиосульфата, являются значения , присутствие микроорганизмов, концентрация раствора, присутствие атмосферного кислорода, примесей ионов тяжелых металлов (катализаторов окисления тиосульфата кислородом воздуха), воздействие прямого солнечного света.

Первичными стандартами для растворов  могут быть окислители: , выделяющие при взаимодействии с избытком иодид-ионов эквивалентное количество иода, который титруют стандартизируемым раствором тиосульфата. Способ стандартизации бихроматом калия основан на реакциях:

Ход работы:

1. В коническую колбу для титрования переносят пипеткой аликвотную часть раствора установочного вещества , добавляют 10 см³ раствора  и 1 г кристаллического  (или соответствующий объем его концентрированного раствора).

2. Колбы закрывают стеклянными пробками, содержимое перемешивают, дают постоять 5—10 мин в темном месте пока не завершится реакция.

3. Выделившийся  титруют раствором  до тех пор, пока окраска не станет слабо-желтой.

4. Затем титруемый раствор разбавляют водой приблизительно в 2 раза, добавляют индикатор крахмал и продолжают титрование до перехода окраски раствора из синей в светло-зеленую (ионы ).

5. Проводят 3-5 титрований. Результаты заносят в таблицу 6.1:

Результаты стандартизации раствора тиосульфата натрия.

                                                                                      Таблица 6.1.

№ п/п	V(K2Сr2О7), См3	С(1/6K2Сr2О7), моль/дм3	V(Na2S2О3), см3	С(1/1Na2S2О3), моль/дм3	Т(Na2S2О3), г/см3

Используя средний объем титранта, затраченного на титрование, рассчитывают характеристики раствора . При расчете учитывают, что в точке эквивалентности число молей эквивалента титруемого вещества и титранта равны: .

6.2.1.4. Контрольная задача: Определение меди (II).

Определение основано на взаимодействии ионов  и  и последующем титровании образовавшегося в эквивалентном количестве  стандартным раствором

Ход определения:

1. Исследуемый раствор, содержащий ионы , в мерной колбе разбавляют дистиллированной водой до метки и тщательно перемешивают.

2. Аликвотные части анализируемого раствора пипеткой переносят в 3 конические колбы для титрования, добавляют по 2—3 г твердого  и 5 см³ раствора .

3. Колбы закрывают стеклянными пробками, которые перед титрованием обмывают дистиллированной водой и оставляют на 10-15 мин в темном месте.

4. Выделившийся  после завершения реакции титруют стандартным раствором  в присутствии крахмала.

5. Результаты заносят в таблицу 6.2:

Результаты титрования раствора, содержащего ионы ,
раствором тиосульфата натрия.

                                                                                    Таблица 6.2.

№ п/п	V(Na2S2О3), см3	С(1/1Na2S2О3), моль/дм3	V(Cu2+), см3	С(1/1 Cu2+), моль/дм3	Т(Cu2+), г/см3

6. Используя средний объем титранта, израсходованного на титрование, рассчитывают содержание меди (II), учитывая, что в точке эквивалентности . Содержание  (в г) вычисляют по формулам:

                                               
                                                        

где ,  — вместимость колбы и пипетки соответственно.

6.3. Вопросы для самоподготовки.

1. Почему иодид калия нельзя использовать для прямого титрования меди?

2. Напишите реакции, протекающие при титриметрическом определении:
а) белильной извести, нитратов, железа (III), пероксида водорода, брома, хлора, хрома (VI), хрома (III), сульфидов, сульфитов иодометрически; б) пероксида водорода, нитратов, диоксида марганца, кальция (II), марганца (II) перманганатометрически.

3. Каковы особенности приготовления стандартного раствора  и условия его хранения?

4. Почему фактор эквивалентности  различен при проведении реакций в кислой, щелочной или нейтральной средах? Рассчитайте его значение в этих средах.

5. Какие вещества применяют для установки характеристик раствора ? Какие требования к ним предъявляют?

6. Как определить перманганатометрическим методом вещества, не обладающие окислительно-восстановительными свойствами, например ?

7. Как определить окислители перманганатометрическим методом: ?

8. Вычислите молярную концентрацию эквивалентов раствора  с Т= 0,005815 г/мл при использовании его в качестве титра в кислой и нейтральной средах.

9. В каких условиях проводят определение ионов  при отсутствии хлорид-ионов перманганатометрическим методом?

10. В мерной колбе вместимостью 100 мл приготовлен раствор, содержащий 0,6384 г . Какой объём 0,09349  раствора  будет израсходован на титрование 10,00 мл раствора оксалата натрия? Рассчитайте константу равновесия окислительно-восстановительной реакции, пользуясь таблицей окислительно-восстановительных потенциалов.

11. На титрование раствора  израсходовано 17,25 мл раствора  с  Сколько граммов железа содержится в пробе?

12. Сравните достоинства и недостатки бихроматометрии с другими методами титриметрического анализа с использованием окислительно-восстано-вительных реакций.

13. Почему титрование растворов бихромата проводят в кислой среде?

14. Напишите окислительно-восстановительные реакции для дифениламина.

15. Рассчитайте погрешность титрования железа (II) бихроматом: а) в присутствии фосфорной кислоты ; б) в отсутствии фосфорной кислоты.

16. Как устанавливают конец титрования при броматометрическом титровании сурьмы (III)?

Комплексонометрия.

Цель и задачи работы.

Закрепление знаний теории реакций комплексообразования и комплексометрического титрования на примере комплексонометрии. Получение навыков комплексонометрического титрования, использования металлоиндикаторов, проведения расчетов результатов анализа и их обработки.

Контрольная задача — определение ионов металлов в растворах неизвестной концентрации.

Оборудование и реактивы:

1. Бюретка вместимостью 25 см³;

2. Мерные колбы вместимостью 100, 250 и 500 см³;

3. Колбы для титрования вместимостью 250 см³;

4. Пипетки Мора на 5, 10, 15, 25 см³;

5. Аналитические весы с разновесами;

6. Набор ареометров;

7. ЭДТА, раствор  = 0,025 моль/дм³;

8. Хлорид кальция, раствор  = 0,025 моль/дм³;

9. Хлорид железа (III), раствор  = 0,025 моль/дм³;

10. Аммиачный буферный раствор с =10;

11. Ацетатный буферный раствор,  = 4,5;

12. Комплексонат магния,  = 0,025 моль/дм³;

13. Эриохромовый черный Т, смесь с хлоридом натрия в отношении 1:100;

14. Сульфосалициловая кислота, раствор  = 5%-й раствор.

Программа работы

Определение кальция

Комплексонометрическое определение кальция основано на прямом титровании его раствором двунатриевой соли - этилендиаминтетрауксусной кислоты -  (ЭДТА) в присутствии мурексида, эриохромового черного Т или другого индикатора.

Реакция протекает по следующему уравнению:

Образующийся хелат обладает невысокой устойчивостью,  Ионы водорода, выделяющиеся в процессе титрования, приводят к смещению равновесия данной реакции в сторону разрушения комплекса.

Оптимальным  для определения ионов кальция будет =11.

При титровании с эриохромовым черным Т изменение окраски в конечной точке титрования недостаточно четкое, что можно объяснить незначительной устойчивостью образующегося металлоиндикаторного комплекса. Для получения более резкого изменения окраски индикатора в конечной точке титрования к анализируемому раствору перед титрованием можно добавить небольшое количество комплексоната магния. Переход окраски индикатора в конечной точке титрования становится очень четким. При этом протекает реакция:

                                    

Исчезает окраска комплекса магния с эриохромовым черным Т, и появляется окраска свободного индикатора.

Ход работы:

1. Анализируемый раствор переносят в мерную колбу вместимостью 100 см³ доводят до метки дистиллированной водой и тщательно перемешивают.

2. В коническую колбу для титрования переносят аликвотную часть раствора (10 см³), добавляют 5 см³ аммиачного буферного раствора, 1 см³ раствора комплексоната магния, индикатора эриохромового черного Т на кончике шпателя и после полного растворения индикатора титруют раствором ЭДТА до изменения окраски индикатора от красно-фиолетовой к синей.

3. Титрование повторяют 3-5 раз до получения не менее трех сходящихся результатов титрования. Результаты заносят в таблицу 7.1:

Результаты титрования раствора кальция раствором ЭДТА.

                                                                                      Таблица 7.1.

№ п/п	V( Na2H2Y), см3	С(1/1 Na2 H2 Y), моль/дм3	V(Са) , см3	С(1/1 Са), моль/дм3	Т(Са), г/см3

4. Используя средний объем титранта, израсходованного на титрование, рассчитывают содержание кальция в растворе и количество определяемого вещества, учитывая что в точке эквивалентности образуется комплекс состава 1:1.

Определение железа

Определение железа (III) основано на прямом титровании его раствором ЭДТА в присутствии салициловой или сульфосалициловой кислот, тайрона, роданидов, хромазурола S, бензогидроксамовой кислоты. Реакция протекает по уравнению

                                      

Железо (III) образует с ЭДТА один из самых устойчивых комплексов, . Высокое значение константы устойчивости комплексоната железа позволяет проводить титрование в кислых средах при <3. Наиболее удобно проводить титрование при =2,5, при данной кислотности раствора логарифм условной константы устойчивости комплексоната железа равен . Титрование железа возможно и при более низких значениях  раствора, но при этом значительно возрастает коэффициент побочных реакций ЭДТА, что приводит к уменьшению условной константы устойчивости комплексоната железа, следовательно, к увеличению погрешности определения.

Железо (II) также образует с ЭДТА комплекс, но устойчивость этого комплекса ( ) значительно меньше устойчивости комплексоната железа (III). При =2,5 железо (II) с ЭДТА не взаимодействует, поэтому перед титрованием его необходимо окислить до железа (III) нагреванием с  или добавлением пероксида водорода. Определение в кислых средах более избирательно. Определению железа (III) не мешают , , , , , , .

Ход работы

1. Анализируемый раствор в мерной колбе вместимостью 100 мл доводят до метки дистиллированной водой и тщательно перемешивают.

2. В коническую колбу для титрования переносят аликвотную часть раствора (10 см³), добавляют 5 см³ ацетатного буферного раствора, нагревают до 60 °С, добавляют 1 см³ раствора сульфосалициловой кислоты и титруют раствором ЭДТА до изменения окраски раствора от красно-фиолетовой к желтой.

3. Титрование повторяют 3-5 раз до получения не менее трех сходящихся результатов титрования. Результаты заносят в таблицу 7.2:

Результаты титрования раствора железа (III) раствором ЭДТА.

                                                                                      Таблица 7.2.

№ п/п	V( Na2H2Y), См3	С(1/1 Na2H2Y), моль/дм3	V(Fe(III), см3	С(1/1 Fe(III), моль/дм3	Т(Fe(III), г/см3

Используя средний объем титранта, израсходованного на титрование, рассчитывают содержание железа (III) в растворе и количество определяемого вещества, учитывая, что в точке эквивалентности образуется комплекс состава 1:1.

7.3. Вопросы для самоподготовки

1. Перечислите основные требования к реакциям, применяемым в методе комплексометрического титрования?

2. Какие факторы влияют на величину титрования?

3. Чем объясняется ограниченность применения неорганических реагентов в комплексометрическом титровании?

4. Назовите способы обнаружения конечной точки титрования.

5. Объясните сущность прямого, обратного, вытеснительного и косвенного приёмов комплексометрического титрования. В каких случаях применяется каждый из названных приёмов?

6. Что такое металлохромные индикаторы?

7. Напишите равновесие в растворе металлохромного индикатора.

8. Приведите графическую формулу ЭДТА. Какова дентатность ЭДТА?

9. Какова стехиометрия компонентов ЭДТА? Приведите графическую формулу комплексов двух- и трёхзарядных ионов металлов с ЭДТА.

10. Напишите уравнения реакций образования протонированных, нормальных и гидроксокомплексов ЭДТА.

11. Как готовят раствор ЭДТА?

12. Какие вещества могут быть использованы для стандартизации раствора ЭДТА?

13. В каких условиях проводят титрование ионов кальция раствором ЭДТА?

14. Как проводят комплексометрическое определение кальция и магния при совместном присутствии?

15. Почему следует удалить аммонийные соли при титровании кальция в присутствии магния?

16. В каких условиях проводят титрование железа (III) раствором ЭДТА? Укажите состав комплекса железа с сульфосалициловой кислотой в условиях проведения титрования.

17. Почему ионы трёхвалентных металлов титруют раствором ЭДТА в кислой среде, а щёлочноземельных — в щелочной?

18. Как можно предотвратить образование гидроксидов ионов металлов  при их титровании раствором ЭДТА в щелочной среде?

19. Предложите способ комплексометрического определения ионов  в присутствии , ионов  в присутствии , ионов  в присутствии .

20. Рассчитайте навеску металлического цинка для установления характеристик ЭДТА методом отдельных навесок, чтобы на её титрование после растворения расходовалось 10,00 мл 0,0505 М раствора ЭДТА.
Ответ: 0,0330 г.

21. Из навески 1,200 г образца, содержащего хромат калия, приготовлен раствор в мерной колбе вместимостью 100 мл. К 25,00 мл полученного раствора прилит избыток раствора нитрата свинца. Полученный осадок отфильтровали, промыли, перевели в раствор и обработали 10,00 мл 0,1000 М раствора ЭДТА, избыток которого оттитровали 8,00 мл 0,05105 М раствора . Рассчитайте процентное содержание хромат-ионов в образце.
Ответ: 23,27%.

22. Вычислите процентное содержание  и  в известняке, если после растворения 1,0000 г пробы и соответствующей обработки раствора довели водой до 100 мл, на титрование 20 мл для определения суммы  и  затратили 19,25 мл 0,05140 М раствора ЭДТА, а на титрование  израсходовали 6,26 мл раствора ЭДТА.  
Ответ:  — 16,0 %;  — 28,1 %.

 

Инструментальные методы анализа

	Часть II. Инструментальные методы анализа