Как найти титр тиосульфата натрия

2. Лабораторная работа. Метод йодометрии

Метод йодометрии

Оглавление

• Теоретическая часть
• Экспериментальная часть
•               1. Приготовление стандартизированного раствора тиосульфата натрия
•               2. Приготовление 100 мл 0,1 н. стандартного раствора дихромата калия
•               3. Установка титра рабочего раствора тиосульфата натрия по титрованному раствору дихромата калия
•               4. Определение содержания меди в растворе
•               5. Контрольные вопросы и задачи

Теоретическая часть

Атомы йода, как и других галогенов, обладают свойством отнимать электроны у веществ-восстановителей. Поэтому элементарный йод обычно ведет себя в реакциях как окислитель:

I₂ + 2е^— = 2I^—

Анионы I^—, наоборот, легко отдают свои электроны веществам — окислителям и, следовательно, играют в реакциях роль восстанови­телей:

2I^— — 2е^—= I₂

Эти свойства йода и его ионов I^— лежат в основе йодометрии.

Известно, что свободный йод окрашивает крахмал в синий цвет. Если к раствору какого-нибудь восстановителя прибавить крахмал и титровать йодом, то после достижения точки эквивалентности избыточная капля йода вызовет неисчезающую синюю окраску. Можно поступить и наоборот, т. е. к раствору йода в присутствии крахмала постепенно приливать восстановитель. В этом случае точ­ку эквивалентности определяют по обесцвечиванию синей окраски.

Йодометрическое определение восстановителей широко применя­ют в титриметрическом анализе. Например, при действии йодом на тиосульфат натрия происходит реакция:

2Na₂S₂Oз + I₂ = 2NaI + Nа₂S₄O₆

1    2 S₂0₃ ^2- —  2е^— = S₄O₆ ^2-

1    I₂  +  2е^— = 2I^—

Молекула йода I₂ отнимает по одному электрону у двух ионов S₂0₃^2- и окисляет их до тетратионат-иона S₄0₆^2- (аниона тетратионовой кислоты Н₂S₄0₆). Атомы йода восстанавливаются за счет этoго до ионов I^—. Зная нормальную концентрацию раствора йода и за­траченный на титрование объем, вычисляют массу тиосульфата натрия в анализируемой жидкости.

При йодометрическом определении окислителей поступают ина­че. К исследуемому раствору прибавляют избыток иодида калия, из которого окислитель выделяет строго эквивалентное количество свободного йода. Последний оттитровывают раствором восстанови­теля в присутствии крахмала и вычисляют содержание окислителя.

Таким образом, при йодометрических определениях применяют раствор йода для прямого титрования восстановителей и раствор тиосульфата натрия для определения окислителей (и для обратного титрования восстановителей).

Косвенный способ йодометрического определения окислителей называют методом замещения, так как при этом вещества, не взаимодействующие с раствором тиосульфата натрия, замещают эквивалентным количеством йода, который и титруют.

Преимущество йодометрических определений перед другими со­стоит в большой точности, которая обусловлена высокой чувстви­тельностью используемого индикатора (крахмала).

Однако йодометрия имеет и особенности, ограничивающие ее применение:

 1. При повышении температуры йод улетучивается, синяя окраска крахма­ла, обусловленная присутствием молекул I₂ исчезает при нагрева­нии раствора. Поэтому йодометрические определения выполняют только на холоду.

2. Недопустимо титрование йодом сильнощелочных растворов. Взаимодействуя со щелочами (и карбонатами щелочных металлов), он образует соединения, не действующие на крахмал:

3I₂ + 6NаОН = 5NaI + NаIOз + ЗН₂0

3. Кроме того, крахмал адсорбирует значительные количества йода и очень медленно отдает их в раствор. Поэтому, чтобы избежать ошибки при титровании йода тиосульфатом, крахмал прибавляют в самом конце, когда йода в растворе остается мало и бурая жид­кость становится бледно-желтой.

Экспериментальная часть

Цель работы: Познакомиться на практике с одним из методов окислительно-восстановительного титрования.

Задачи:

1) Приготовить стандартизированный раствор тиосульфата натрия.

2) Приготовить стандартный раствор дихромата калия.

3) Установить титр рабочего раствора тиосульфата натрия по титрованному раствору дихромата калия.

4) Определить содержание меди в растворе.

Приборы и реактивы:

1) весы аналитические и технические; мерная колба вместимостью 100 мл; цилиндр вместимостью 10 мл; конические колбы для титрования вместимостью 100 мл; пипетка вместимостью 10 мл; часовое стекло; бюретка для титрования; штатив.

2) Дихромат калия кристаллический; тиосульфат натрия кристаллический; 20% и 10% р-р KI; 2н раствор H₂SO₄; раствор сульфата меди; раствор крахмала

1. Приготовление стандартизированного раствора тиосульфата натрия

Получить титрованный раствор Na₂S₂0₃ ∙ 5H₂0 растворением точной навески невозможно, так как кристаллы его выветриваются на воз­духе. Поэтому сначала готовят раствор с приблизительной нормаль­ной концентрацией, а затем стандартизируют его по какому-нибудь окислителю.

Приготовление 100 мл приблизительно 0,05 н. раствора тиосуль­фата натрия

 Эквивалентную массу Na₂S₂O₃ ∙ 5Н₂0 определяют по его реакции с йодом, в которой каждая молекула тиосульфата теряет один электрон. Следовательно, восстановитель­ная эквивалентная масса Na₂S₂0₃ ∙ 5H₂0 равна его молярной массе, т. е. 248,21 г/моль. Для приготовления 0,1 л приблизительно 0,05 н. раствора требуется  248,21 ∙ 0,05 ∙ 0,1 = 1,241 г тиосульфата натрия.

На технохимических весах взвешивают навеску тиосульфата натрия около 1,2-1,3 г и перенесите ее в мерную колбу вместимостью 100 мл.

В водных растворах тиосульфат разлагается под действием кис­лорода воздуха и угольной кислоты:

2Na₂S₂0₃+ 0₂ = 2Na₂S0₄+ 2S↓

 Na₂S₂0₃+ Н₂С0₃ = NaHS0₃+ NaHC0₃ + S↓

 Особенно интенсивно идет разложение его на солнечном свету и в присутствии микроорганизмов. Поэтому растворите навеску в свежепрокипяченной и охлажденной дистиллированной воде. Для большей устойчивости титра добавьте к раствору 0,1 г карбоната натрия. Колбу с раствором закройте пробкой и оберните черной бумагой для защиты от света. Чтобы титр тиосульфата натрия ста­билизировался, оставьте раствор до следующего занятия.

2. Приготовление 100 мл 0,1 н. стандартного раствора дихромата калия

Раствор готовят растворением точной навески химически чистого дихромата

калия в мерной колбе. Для работы необходимо приготовить 100 мл 0,1н  раствора дихромата калия.

Молярная масса эквивалента K₂Cr₂O₇ равна 1/6 моль, т.е,

Mэ (K₂Cr₂O₇) = M (K₂Cr₂O₇) / 6 = 294,20 / 6 = 49,03 г/моль

Для приготовления 0,1 л 0,1н раствора потребуется:

m (K₂Cr₂O₇) = 49,03 ∙ 0,1 ∙ 0,1 = 0,4903 г

Растворяют навеску в мерной колбе и доводят объем ее до метки. 

Вычисляют титр и нормальность раствора дихромата калия по формулам:

Т (K₂Cr₂O₇) = m/V    [г/мл];

С_н (K₂Cr₂O₇) = (T (K₂Cr₂O₇)∙ 1000) / Mэ (K₂Cr₂O₇)  [моль/л]

3. Установка титра рабочего раствора тиосульфата натрия по титрованному раствору дихромата калия

 Тиосульфат натрия не удовлетворяет требованиям, установленных веществ, поэтому его раствор готовят приблизительной нормальности и устанавливают его титр по раствору исходного вещества. Таким исходным веществом может быть дихромат калия, титрованный раствор которого готовится по навеске (или фиксаналу).

Реакции, протекающие при установлении титра Na₂S₂O₃:

K₂Cr₂O₇  + 6KI + 7H₂SO₄ = 4K₂SO₄ + Cr₂(SO₄)₃ + 3I₂ + 7H₂O

1   Cr⁶⁺ + 3e^— = Cr³⁺

3     2I^—  — 2e^— = I₂

I₂ + 2Na₂S₂O₃ = 2NaI + Na₂S₄O₆

1   I⁰₂ + 2e^— = 2I^—

1     2 S₂O₃ ^2-—  — 2e^— = S₄O₆^2-

 Mэ (Na₂S₂O₃∙ 5H₂O) = M (Na₂S₂O₃∙ 5H₂O) / 1= 248,22 / 1 = 248,22 г/моль

Ход определения:

 1. Подготовить посуду к работе.

2. Бюретку заполнить раствором тиосульфата натрия.

3. В три конические колбы отмерить по 10 мл 10% раствора KI и 10 мл 2н H₂SO_4.

4. Если произошло выделение йода и раствор пожелтел, прибавьте 1-2 капли тиосульфата  натрия до обесцвечивания и прилейте 10 мл дихромата калия, дайте постоять 5 мин.

5. Установите уровень раствора в бюретке на нуле.

6. Титруйте при непрерывном взбалтывании раствором тиосульфата натрия до соломенно- желтого цвета раствора. После чего добавьте 1мл крахмала и продолжайте титрование до исчезновения синей окраски.

7. По результатам титрования найти среднее значение объема тиосульфата, пошедшее на титрование 10 мл раствора дихромата калия.

8. Вычислить нормальность и титр раствора тиосульфата натрия по формулам:

 С_н (Na₂S₂O₃∙ 5H₂O) =(С_н (K₂Cr₂O₇)∙ V (K₂Cr₂O₇)) / V (Na₂S₂O₃∙ 5H₂O)          

 T (Na₂S₂O₃∙ 5H₂O)  = (С_н (Na₂S₂O₃∙ 5H₂O)  ∙ Mэ(Na₂S₂O₃∙ 5H₂O)) / 1000                                        

4. Определение содержания меди в растворе

 Йодометрически определяют Сu²⁺ в медьсодержащих сельскохо­зяйственных ядах, а также при анализе сплавов и руд в метал­лургической промышленности. По точности иодометрическое опре­деление меди не уступает электрохимическому. Оно основано на взаимодействии катионов Сu²⁺ с анионами I^— по уравнению:

2Cu²⁺ +4I^— = 2CuI↓ +I₂

или в частном случае:

2CuS0₄ + 4KI= 2CuI   +I₂ + 2K₂S0₄

При этом ионы Cu²⁺ восстанавливаются до Cu⁺ с выделением эквивалентного количества свободного йода. Последний и титруют раствором тиосульфата натрия.

Реакция протекает количественно из-за образования малораст­воримого иодида меди (I) CuI. Течению реакции способствует из­быток иодида калия. Для предотвращения гидролиза соли меди анализируемый раствор подкисляют.

 Ход определения:

 1. В мерную колбу вместимостью 100 мл возьми­те для анализа немного раствора сульфата меди. Подкислите раствор 3 мл 2 н. серной кислоты, доведите объем его водой до метки и хорошо перемешайте.

2. В три конические колбы для титрования отмерьте цилиндром по 10,0 мл раствора с массовой долей иодида калия 10%. Перенесите туда же пипеткой по 10,0 мл анализируемого раствора соли меди. На­кройте колбы часовым стеклом и поставьте в темное место прибли­зительно на 10 мин для завершения реакции.

3. Побуревшую от выделившегося йода жидкость титруйте из бю­ретки тиосульфатом натрия до тех пор, пока окраска станет соло­менно-желтой. После этого прибавьте 3 мл крахмала и продол­жайте титровать до обесцвечивания синего раствора от одной из­быточной капли тиосульфата.

4. Повторите титрование несколько раз, возьмите среднее из схо­дящихся отсчетов, самостоятельно вычислите нормальную концен­трацию раствора сульфата меди и количество граммов меди в 100 мл анализируемого раствора. Учтите, что окислительная экви­валентная масса CuS0₄∙5H₂O равна 249,7 г/моль, а эквивалентная масса меди 63,54 г/моль.

Если для определения брали навеску медного купороса CuS0₄∙5H₂O,то можно вычислить также содержание меди в про­центах и рассчитать относительную ошибку.

5. Контрольные вопросы и задачи

1. На чем основано йодометрическое определение восстановителей, окисли­телей и кислот?

2. Чему равна эквивалентная масса тиосульфата натрия в реакции взаимо­действия его с йодом?

3. Перечислите условия, соблюдение которых обязательно при йодометрическом титровании.

4. Как готовят коллоидный раствор крахмала?

5. К 25,00 мл раствора H₂Sприбавили 50,00 мл 0,01960 н. раствора йода. На последующее титрование избытка I₂, не вошедшего в реакцию, пошло 11,00 мл 0,02040 н. раствора Na₂S₂0₃. Сколько граммов H₂S содержится в 1 л анализируемого раствора?

Ответ: 0,5150 г.

Приготовление
и стандартизация раствора тиосульфата
включает следующие
этапы работы:

1.
Приготовление 1 л раствора тиосульфата
натрия из фиксанала, ампулы
стандарт-титра.

1.
Стандартизация приготовленного раствора
тиосульфата натрия с помощью
раствора первичного стандарта дихромата
калия.

1. Расчет
   результатов титрования и относительной
   ошибки
   определения.

2. Расчет точной
   концентрации приготовленного
   раствора
   тиосульфата натрия.

1.
Приготовление рабочего раствора
тиосульфата натрия из фиксанала,
ампулы стандарт-титра

В
горло мерной колбы вместимостыо 1 л
вставить воронку, всыпать
через нее в колбу небольшое количество
карбоната натрия (примерно
0,1 г) и вложить в воронку стеклянный
боек. Ампулу фиксанала
обмыть снаружи дистиллированной водой,
обтереть фильтровальной
бумагой и, поместив ее в воронку, разбить
дно ампулы о
боек. Затем пробить отверстие в верхней
части ампулы заостренной стеклянной
палочкой и дать содержимому полностью
высыпаться в колбу.
Ампулу тщательно обмыть из промывалки
водой над воронкой, обмыть воронку в
колбу, вынуть ее и довести раствор в
колбе до метки водой,
перемешать.

Для
приготовления раствора использовать
прокипяченную
дистиллированную
воду.

Для
стабилизации титра раствора оставить
приготовленный раствор
до следующего занятия.

2.
Стандартизация
приготовленного
раствора
тиосульфата натрия с помощью
раствора
первичного стандарта дихромата
калия

Стандартизация
проводится методом пипетирования.

Определенный
объем первичного стандарта дихромата
калия количественно переносят в мерную
колбу вместимостью 50 — 100 мл, доводят
до метки дистиллированной водой и
тщательно перемешивают. Отбирают
пипеткой 4 аликвотные части по 10 — 20 мл
в конические колбы
для титрования.

При
работе полумикрометодом (вместимость
бюретки 5 мл) в аликвотной
части раствора должно содержаться от
0,015 до 0,025 г дихромата
калия; при использовании макрометода
(вместимость бюретки
от 25 — 50 мл) в аликвотной части раствора
должно находиться
от 0,12 до 0,20 г дихромата калия.

Во все
колбы добавляют по 2 г кристаллического
иодида калия KI
(при
полумикрометоде примерно 0,5 г). В первую
колбу добавляют 10
мл хлороводородной кислоты с концентрацией
3 моль/л , закрывают колбу
часовым стеклом и убирают в темноту на
5 минут. Затем добавляют
в колбу 100 мл дистиллированной воды и
титруют рабочим раствором
тиосульфата натрия при интенсивном
перемешивании до перехода
темно-бурой окраски раствора в
соломенно-желтую. Добавляют
в раствор 3 мл раствора крахмала и
продолжают титрование до
перехода чисто синей окраски в
светло-салатную окраску солей хрома
(Ш). Заканчивать титрование нужно очень
осторожно, перемешивая
раствор после каждой
прибавленной капли тиосульфата
натрия.
Результат титрования записывают в
таблицу по форме 5.

37

Форма 5

Результаты
титрования навесок дихромата калия
раствором
тиосульфата натрия

№ п/п	V(K2Cr207), мл	m(K2Cr2O7), г	Показания шкалы бюретки
h1	h2	h3	h4	hср
1
2
3

Аналогично
оттитровывают три оставшиеся аликвотные
части первой
навески дихромата калия. Затем берут
последовательно еще две
навески дихромата калия, для каждой из
них оттитровывают по четыре
аликвотных части. Результаты титрования
заносят в рабочий журнал в таблицу по
форме 5.

3.
Расчет результатов титрования и
относительной ошибки определения

Для
расчета объемов тиосульфата натрия,
пошедших на титрование каждой
навески, необходимо учесть вместимость
мерной колбы V_к
и вместимость пипетки V_п:

V(Na₂S₂O₃)
= h_cp∙V_к/V_п.

После
этого следует рассчитать отношения
навесок дихромата калия
к соответствующим объемам тиосульфата
натрия (форма 6).

Форма 6

Отношения
навесок дихромата калия к объемам
тиосульфата
натрия

№ п/п	m(K2Cr207), г	V(Na2S2O3), мл	w(K2Cr2O7) / V(Na2S2O3), г/мл
1
2
3

38

Учитывая,
что относительное отклонение полученных
результатов
должно быть не более 0,3%, проведите оценку
их сходимости.
Для этого рассчитывают относительные
ошибки оп­ределения
D.

Те
результаты, для которых значение
относительной ошибки определения
вошло в заданный предел 0,3%, можно
усреднить и вычислить
[ m(K₂Cr₂O₇)
/ V(Na₂S₂O₃)
]_cp.

4.
Расчет точной концентрации приготовленного
раствора тиосульфата
натрия

Вычисленное
среднее отношение навески дихромата
калия к объему
тиосульфата натрия представляет собой
значение величины титра
тиосульфата натрия по определяемому
веществу — дихромату калия
T(Na₂S₂O₃
/ K₂Cr₂0₇)
= m(K₂Cr₂O₇)
/ V(Na₂S₂O₃).

На
основании этой величины можно рассчитать
молярную концентрацию
эквивалента тиосульфата натрия
c(Na₂S₂O₃),
титр рабочего
раствора тиосульфата натрия T(Na₂S₂O₃),
титр раствора тиосульфата
натрия по меди T(Na₂S₂O₃/Cu),
который понадобится для выполнения
следующей работы — контрольного
иодометрического определения меди.

Все
расчеты необходимо производить с
точностью до четвертой
значащей
цифры.

39

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

Титр — тиосульфат — натрий

Cтраница 1

Титр тиосульфата натрия, выраженный в граммах йода, устанавливают следующим образом: берут точную навеску чистого возогнанного йода и титруют ее 0 1 н раствором тиосульфата натрия ( в присутствии крахмала) до исчезновения синевато-фиолетового окрашивания. Частное от деления навески йода в граммах на число миллилитров раствора тиосульфата натрия, пошедших на титрование, есть титр, выраженный в граммах йода.
 [1]

Титр тиосульфата натрия, выраженный в граммах йода, устанавливают следующим образом. Берут точную навеску чистого возогнанного йода и титруют ее 0 1 н раствором тиосульфата натрия ( в присутствии крахмала) до исчезновения синевато-фиолетового окрашивания. Частное от деления навески йода в граммах на число миллилитров раствора тиосульфата натрия, пошедших на титрование, есть титр, выраженный в граммах йода.
 [2]

Для установления титра тиосульфата натрия в небольшой бюкс с притертой крышкой насыпают 1 5 — 2 0 г иодида калия, не содержащего свободного иода, и вливают 0 5 мл воды; бюкс закрывают и точно взвешивают. Затем всыпают в бюкс приблизительно 0 2 — 0 3 г чистого иода, вновь закрывают и взвешивают. Разность в весе указывает величину навески иода. Пользуясь тем, что иод быстро растворяется в концентрированном растворе иодида калия, вносят приоткрытый бюкс в коническую колбу со 100 мл воды, содержащей 1 — 1 5 г иодида калия.
 [3]

Какую кислоту применяют для подкисления при установке титра тиосульфата натрия по бихромату калия.
 [4]

Кристаллы К2Сг2О7 должны быть особенно чистыми, так как Двухромовокислый калий нужен для установки титра тиосульфата натрия.
 [5]

Непосредственное титрование окислителей тиосульфатом натрия не производится в связи с возникновением побочных реакций и трудностью определения эквивалентной точки. При установке титра тиосульфата натрия по дихромату калия применяют метод замещения. Для этого используют вспомогательный раствор иодида калия. Установка титра тиосульфата натрия по дихромату калия сводится к тому, что дихромат калия как окислитель выделяет из иодида калия свободный иод в количестве, эквивалентном взятой навеске дихромата калия.
 [6]

Прямое титрование тиосульфата бихроматом не применяют вследствие сложности реакции и трудности установления эквивалентной точки. При установке титра тиосульфата натрия по бихромату калия применяют метод замещения. К определенному количеству бихромата прибавляют избыток иодида калия и кислоты.
 [7]

Двухромовокислый калий является сильным окислителем и вредно действует на организм человека, разрушая кожные покровы, дыхательные органы и хрящевые ткани. Двухромовокислый калий нужен для установки титра тиосульфата натрия.
 [8]

Таким же образом устанавливают титры других рабочих растворов. Титр раствора КМпО4 определяют по оксалату натрия Na2C2O4, а титр тиосульфата натрия — по бихромату калия К2Сг2О7, выделяющему при окислении избытка K.
 [9]

Двухромовокислый калий является сильным окислителем и вредно действует на организм человека, разрушая кожные покровы, дыхательные органы и хрящевые ткани. Кристаллы К2Сг2О / должны быть особенно чистыми, так как Двухромовокислый калий нужен для установки титра тиосульфата натрия.
 [10]

Как устанавливают его титр. Как устанавливают титр тиосульфата натрия.
 [11]

Бииодат калияв легко получается в очень чистом виде и сохраняется без изменения неограниченно долгое время. Его высокий молекулярный вес позволяет очень точно устанавливать при его помощи титр щелочи. Он применяется также для установления титра тиосульфата натрия.
 [12]

Бииодат калия51 легко получается в очень чистом виде и сохраняется без изменения неограниченно долгое время. Его высокий молекулярный вес позволяет очень точно устанавливать при его помощи титр щелочи. Он применяется также для установления титра тиосульфата натрия.
 [13]

Сделав отсчет по бюретке, проверяют окончание титрования, добавляя еще каплю тиосульфата. Если изменения цвета не наблюдается, титрование можно считать законченным. После нескольких титрований выводят среднее значение и рассчитывают нормальность и титр тиосульфата натрия.
 [14]

В литровую колбу отвешивают 20 — 25 г чистого йодистого калия и растворяют его в минимальном количестве воды. Затем добавляют 12 7 г обыкновенного продажного йода, отвешенного на часовом стекле, и все взбалтывают до полного растворения йода. После этого уровень жидкости в колбе доводят до метки и устанавливают титр тиосульфата натрия.
 [15]

Страницы:  

   1

   2