Окислительно-восстановительное титрование

Пример 18 поможет Вам при решении задач № 198, 203, 204, 207, 209, 212, 213.

Пример 18. К 20,00 мл раствора соли серебра добавили 20,00 мл 0,0200 моль/л раствора K2CrO4. Осадок Ag2CrO4 отделили, а фильтрат подкислили, добавили избыток раствора КI. На титрование выделившегося иода пошло 24,60 мл 0,0400 моль/л раствора Na2S2O3. Рассчитать массовую концентрацию Ag+ в исходном растворе.

Решение. Запишем уравнения реакций:

2Ag+ + Окислительно-восстановительное титрование - №1 - открытая онлайн библиотека (изб.) = Ag2CrO4 ↓ (13)

2 Окислительно-восстановительное титрование - №2 - открытая онлайн библиотека + 6 I + 16 H+ D 2 Cr3+ + 3 I2 + 8 H2O (14)

2 Окислительно-восстановительное титрование - №3 - открытая онлайн библиотека + I2 D Окислительно-восстановительное титрование - №4 - открытая онлайн библиотека + 2 I (15)

При количественном определении Ag+ последовательно используются методы обратного титрования и титрования заместителя.

Фактор эквивалентности иона Окислительно-восстановительное титрование - №2 - открытая онлайн библиотека в реакции окисления-восстановления (14) определяем, используя полуреакцию

Окислительно-восстановительное титрование - №2 - открытая онлайн библиотека + 8 H+ – 3ē = Cr3+ + 4 H2O → fэкв( Окислительно-восстановительное титрование - №2 - открытая онлайн библиотека )= 1/3.

По реакции (13) два иона Ag+ вступают в реакцию осаждения с ионом Окислительно-восстановительное титрование - №2 - открытая онлайн библиотека , следовательно, 2 иона Ag+ эквивалентны 3 электронам. Для определения фактора эквивалентности иона Ag+ составим пропорцию:

2 иона Ag+ – 3 ē

1 ион Ag+ – х ē

Отсюда x = z = 3/2. Следовательно фактор эквивалентности иона Ag+ равен 2/3.

Перейдем от молярных концентраций растворов к молярным концентрациям эквивалента:

с(1/3K2CrO4) = 0,0200 / (1/3) = 0,0600 моль/л;

с(1Na2S2O3) = 0,0400 / 1 = 0,0400 моль/л.

Дальше задачу можно решать двумя путями: 1) по формулам подраздела 6.3 с расчетом количеств молей эквивалента реагирующих веществ; 2) путем расчета объема избытка реагента. Предлагаем второй вариант.

По закону эквивалентов найдем объем раствора K2CrO4, который остался после реакции (13):

Окислительно-восстановительное титрование - №9 - открытая онлайн библиотека

Тогда на реакцию (14) ушло 20,00 – 16,40 = 3,60 мл раствора K2CrO4.

Найдем массу Ag+в растворе. Т. к. М(2/3Ag+) = 71,912 г/моль, то

m(Ag2+) = 3,60 ∙ 10–3 ∙ 0,0600 ∙ 71,912 = 0,01553 г,

и его массовую концентрацию:

ρ*(Ag+) = 0,01553 /20 ∙ 10–3 = 0,7766 г/л.

Комплексонометрическое титрование

Пример 19 поможет Вам при решении задач № 225, 226, 230, 232, 234, 236, 243, 244.

Пример 19. Вычислить массовую долю Al2O3 в силикате, если навеску 1,0220 г перевели в раствор, добавили 25,00 мл раствора комплексона III [C(1/2 компл. III) = 0,2151 моль/л ], а на титрование избытка последнего пошло 9,83 мл 0,1015 моль/л раствора сульфата цинка.

Решение. В растворе протекают следующие реакции:

Al3+ + H2Y2– D AlY + 2 H+

H2Y2– + Zn2+ D ZnY2– + 2 H+

Расчеты в задаче будем проводить по методу обратного титрования (см. подраздел 6.3). Количество молей эквивалента Al3+ определяется разностью:

n(1/2 Al3+) = n(1/2 компл. III) – n(1/2 ZnSO4).

Рассчитаем количество молей эквивалента прибавленного комплексона III:

n(1/2 компл. III) = C(1/2 компл. III) ∙ V(1/2 компл. III);

n(1/2 компл. III) = 0,2151 ∙ 25,00 ∙ 10–3 = 5,38 ∙ 10–3 моль.

Переведем концентрацию раствора ZnSO4 в молярную концентрацию эквивалента ZnSO4 с учетом, что fэкв.(ZnSO4) = 1/2 (см. подраздел 6.2):

С (1/2 ZnSO4) = С (ZnSO4): 1/2 = 0,1015 : 1/2 = 0,2030 моль/л;

n(1/2 ZnSO4) = 0,2030 ∙ 9,83 ∙ 10–3 = 2,00 ∙ 10–3 моль.

Тогда количество молей эквивалента Al3+

n(1/2 Al3+) = 5,38 ∙ 10–3 – 2,00 ∙ 10–3 = 3,38 · 10–3 моль.

Вычислим fэкв.(Al2O3) с учетом схемы:

Al2O3 → 2 Al3+

fэкв. (Al2O3) = (1/2)/ 2 = 1/4 .

Рассчитаем m(Al2O3) с учетом M(1/4 Al2O3) = 25,4903:

m(Al2O3) = n(1/2 Al3+) ∙ M(1/4 Al2O3) = 3,38 ∙ 10–3 ∙ 25,4903 = = 0,0862 г;

ω = 0,0862 / 1,0220 ∙ 100 = 8,43 %.