МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

БАШКИРСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА ОБЩЕЙ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ

И АНАЛИТИЧЕСКОЙ  ХИМИИ 
 
 
 

Расчетно-графическое  задание

 

1.Титрование 0,2 М раствора Fe²⁺ 0,2 М раствором KMnO₄ 

2.Титрование 0,1 М раствора Na₂CO₃ 0,1 М раствором HCl. 
 
 
 
 
 

Выполнил:

студент 2 «Д» группы

химического факультета

Шайхисламов М.Ф. 

Проверила:

доцент  кафедры О.Х.Т. и А.Х.

Ширяева Р.Н. 
 
 
 
 
 
 
 

     Уфа – 2006

 

Содержание: 

I.Общие положения титриметрии………..………………………….…….3

1.1.Сущность титриметрии …………………………………………………..3

1.2.Титриметрические  методы …………….…………………………….…...3

1.3.Стандартные  растворы ……………………………………………….…  .5

1.4.Логарифмические  кривые титрования…………………………………...6

1.5.Способы  фиксирования точки эквивалентности  ………………….……7 II.Окислительно-восстановительное титрование 0,2 М раствора

Fe²⁺ 0,2 М раствором KMnO₄ …………………………………………...…..8   2.1.Общая характеристика кривой титрования ………………………….….8 2.2.Вывод формул расчета потенциала …………………………………….10 2.3.Таблица значений потенциала системы и расчет

погрешности титрования .…………………………………………….…......11  2.4.Выводы по кривой титрования ……………………………….…...12 2.5.Кривая окислительно-восстановительного титрования 0,2 М 

раствора  Fe²⁺ 0,2 М раствором KMnO₄ …………………………………….12

III.Кислотно-основное титрование раствора Fe²⁺ 0,2 М раствором KMnO ₄ ……………………………………………………………………….13

3.1.Таблица  значений pH…………………………………………………….13

3.2.Кривая  титрования 0,1М Na₂CO₃  0,1М раствором HCI………………14

3.3.Выбор  индикатора………………………………………………………..15

3.4.Погрешности титрования…………………………………………..……18

  
 
 
 
 
 

I. Общие положения титриметрии 

1.1. Сущность титриметрии  

  Метод титриметрии относится к числу химических методов анализа. В его основе лежит закон о том, что вещества реагируют между собой в эквивалентных количествах. Уравнением, описывающим его, является соотношение c₁V₁=c₂V₂, где c₁ и c₂ – молярные концентрации эквивалентов реагирующих веществ, а V₁ и V₂ – их объемы. Следовательно, если известны объемы растворов реагирующих веществ и концентрация одного из них, можно определить концентрацию другого вещества.

      Процесс титрования проходит следующим образом: к исследуемому раствору (титруемому веществу) небольшими порциями добавляют  раствор с точно известной  концентрацией вещества, называемый титрантом. В растворе проходит стехиометрическая реакция между компонентами и устанавливается равновесие. Точку, в которой добавленное теоретическое количество титранта соответствует точной стехиометрии реакции, проходящей между компонентами, называют точкой стехиометричности или точкой эквивалентности (ТЭ). Определение ТЭ является важнейшей задачей титриметрии.

      Реакции титрования должны соответствовать  определенным требованиям. Во-первых, она должна протекать строго стехиометрично. Во-вторых, протекать быстро и количественно, то есть иметь высокую константу равновесия. В-третьих, должен существовать способ фиксирования ТЭ.

      Экспериментально  конец титрования устанавливают  или по изменению окраски индикатора (индикаторы – это вещества, которые  претерпевают химические изменения, сопровождающиеся внешним эффектом при концентрациях определяемого вещества или титранта характерных для точки эквивалентности), или по изменению определенного физико-химического свойства раствора. Точка эта называется конечной точкой титрования (КТТ) и не всегда совпадает с теоретически рассчитанной ТЭ. За счет этого возникает индикаторная погрешность титрования.  

1.2. Титриметрические  методы 

     Титриметрические  методы можно классифицировать по ряду признаков. Первая классификация рассматривает  их с точки зрения процессов, лежащих в их основе. Выделяют четыре основных типа титрования:

1. Кислотно-основное  титрование. Используется для определения  концентрации кислот, оснований,  а также солей, в результате  гидролиза которых происходит  изменение pH раствора (образуется сильная кислота или основание). Различают ацидиметрию (титрантом является сильная кислота, обычно HCl) и алкалиметрию (титрантом является сильное основание, обычно NaOH или KOH).

2. Окислительно-восстановительное  титрование (редоксиметрия). Используется для определения концентрации окислителей и восстановителей. Включает целый ряд методов, названных по имени титранта: перманганатометрия (титрант – KMnO₄), бихроматометрия (K₂Cr₂O₇), йодометрия (I₂), броматометрия (KBrO₃), цериметрия (Ce(SO₄)₂), хромометрия (CrCl₂) и т.д.

3. Осадительное  титрование. Применяется для определения  ионов, образующих малорастворимые  осадки. Наиболее важными из подобных  методов являются аргентометрия  (титрант – AgNO₃) и меркурометрия (Hg₂(NO₃)₂). Они используются преимущественно для определения содержания ионов Cl^-, Br^-, I^- и SCN^-.

4. Комплексометрическое  титрование. В основе метода лежит  образование комплексных соединений  с определяемым веществом. Чаще  всего используются органические  комплексообразователи (например       комплексон III – в комплексонометрии), а также некоторые неорганические (Hg(NO₃)₂ – в методе меркуриметрии).

      По  способу выполнения титрования различают  прямое, обратное титрование и метод  замещения. При прямом титровании титрант  добавляют к титруемому веществу непосредственно. Примером прямого титрования можно считать йодометрическое определение иона AsO₄^3-. Но необходимо учитывать, что реакция, проходящая при титровании, должна соответствовать вышеперечисленным требованиям к реакции титрования. Поэтому, если скорость реакции мала, наблюдаются нежелательные побочные эффекты или невозможно зафиксировать точку эквивалентности, можно использовать прием обратного титрования. Сущность его заключается в прибавлении к определяемому веществу точно известный избыток титранта (T₁), дождаться окончания реакции и оттитровать избыток не прореагировавшего титранта другим веществом (T₂). Количество титранта, затраченное на определяемое вещество находят по разности общего количества и оттитрованного веществом T₂. Обратное титрование применяют, например, при йодометрическом определении ионов SO₃^2-, когда избыток йода, не прореагировавший с сульфитом оттитровывается тиосульфатом натрия.

     Если  реакция нестехиометрична, или протекает  медленно, можно использовать метод  замещения. Для этого применяют вспомогательный реагент, вступающий в стехиометрическую реакцию с определяемым веществом и дающий некоторый продукт, получающийся в эквивалентном количестве. Продукт этот оттитровывают соответствующим титрантом. Примером применения метода замещения может служить йодометрическое определение меди. При реакции Cu²⁺ с KI образуется осадок CuI и I₂, оттитровываемый тиосульфатом натрия.

     По  способам приготовления образцов для  титрования рассматривают метод  пипетирования и метод отдельных  навесок. Метод пипетирования заключается в титровании равных объемов раствора, отобранных пипеткой из мерной колбы, в которой растворена навеска исследуемого вещества. Масса определяемого вещества находится  по формуле , где - отношение объема пипетки к объему колбы.

     Для обратного титрования .

     Метод отдельных навесок заключается  в том, что определенное число  навесок вещества взвешивают на аналитических  весах, растворяют в небольшом объеме растворителя и проводят их титрование. Масса вещества для каждой из навесок определяется по формуле .

     Метод пипетирования более экспрессен и менее трудоемок, чем метод  отдельных навесок, но и менее  точен. 

     1.3. Стандартные растворы 

     В титриметрии применяют стандартные растворы, то есть растворы с точно известной концентрацией. По способу приготовления различают первичные и вторичные стандартные растворы.

     Первичные стандартные растворы готовят растворением точного количества вещества (первичного стандарта) в известном объеме растворителя. Вторичные стандартные растворы получают следующим образом: готовят раствор с концентрацией, близкой к необходимой, и затем проводят его стандартизацию по раствору первичного стандарта, то есть титрованием определяют точное содержание компонента.

     Вещества - первичные стандарты должны соответствовать  ряду требований: строго отвечать химической формуле; быть химически чистыми; быть устойчивыми при комнатной температуре, в твердом виде, в растворах; иметь  достаточно высокую молекулярную массу (для уменьшения ошибки, возникающей при взвешивании).

     Часто для приготовления стандартных  растворов используют т.н. фиксаналы  – стеклянные ампулы, в которых  содержится точно известное количество вещества или раствора. Для приготовления  стандартного раствора ампулу разбивают и доводят разбавлением водой в колбе до определенного объема.

     Первичными  стандартами являются следующие  вещества: щавелевая кислота ( ) и ее соли, янтарная кислота ( ), бура ( ), сода ( ), бихромат калия ( ), и (желтая и красная кровяная соль), соль Мора , и некоторые другие. 

     1.4. Логарифмические  кривые титрования 

     Кривой  титрования называют график зависимости параметра системы, связанного с концентрацией титруемого вещества, титранта или продукта реакции от состава раствора в процессе титрования. При кислотно-основном титровании изменяется концентрация ионов водорода в растворе и, следовательно, pH, а при окислительно-восстановительном – потенциал системы. Основное назначение кривых титрования состоит в том, чтобы оценить погрешности титрования, выбрать индикатор, предпочтительные условия титрования а также проследить за его ходом.

     Известны  линейные кривые титрования и логарифмические. Линейные кривые титрования получают, откладывая по оси ординат концентрацию или физико-химический параметр, пропорциональный концентрации. При построении логарифмических  кривых по оси ординат откладывается логарифм концентрации или отношения концентраций или пропорциональная ему величина.

      По  оси абсцисс обычно откладывают  объем титранта V_T или степень оттитрованности f (данная величина представляет собой отношение оттитрованного в данный момент вещества к его исходному количеству, т.е. . При С_Т=C₀ формула примет вид .

      Логарифмические кривые титрования обычно имеют s-образную форму. На кривых имеются области плавного роста (до и после ТЭ) и резкого роста (около ТЭ). Область резкого изменения pH на кривой титрования называют скачком титрования. Границы скачка титрования устанавливают в зависимости от требований к точности определения (обычно рассматривается разность значений pH или E в точках, когда раствор перетитрован на 0,1% и недотитрован на 0,1%).  

1.5. Способы фиксирования  точки эквивалентности 

      Для фиксирования окончания титрования используют визуальные (титрование с  индикатором, специфическое изменение  окраски раствора) и инструментальные методы (потенциометрические, амперометрические, фотометрические). Титрование с индикаторами является наиболее распространенным.

      Индикаторы  представляют собой слабые органические кислоты и основания, у которых  протонированная и непротонированная  формы имеют различные структуры и окраску.