Лабораторна робота № 7

Метод йодометрії.

Стандартизація розчину натрій тіосульфату

за каліЙ дихроматом.

Мета роботи: оволодіння студентами практичними навичками стандартизації робочих розчинів, вміння проводити відповідні розрахунки.

Йодометрія є одним з методів окиснення-відновлення.

В основі методу йодометрії лежать наступні окисно-відновні реакції:

I₂ + 2ē = 2 I¯ (1)

2I¯ – 2ē = I₂ (2)

Реакція (1) протікає в присутності таких відновників, що можуть бути окиснені вільним йодом, тобто мають окисно-відновний потенціал менший, ніж у системи I₂ / 2I¯ (+0, 54В), наприклад, Na₂S₂O₃´ 5H₂0 (натрій тіосульфат), H₂SO₃, H₂S та інші.

Реакція (2) протікає в присутності окисників, що віднімають електрони від іонів йоду, тобто ті, у яких окисно-відновний потенціал більше +0, 54 В, наприклад: KMnО₄, K₂Cr₂O₇, Cl_2, Br₂ та інші. Отже, методом йодометрії можуть бути визначені як окисники, так і відновники.

Як робочі титровані розчини у цьому методі застосовуються такі два: титрований розчин йоду (окисник) і титрований розчин натрій тіосульфату Na₂S₂O₃ ´ 5H₂0 (відновник).

Визначення відновників здійснюють безпосереднім титруванням розчином йоду або способом зворотного титрування. Для цієї мети до певного об’єму відновника додають у надлишку визначений об’єм титрованого розчину йоду, а потім надлишок відтитровують другим робочим розчином — натрій тіосульфатом.

Визначення окисників не роблять безпосереднім титруванням робочим розчином натрій тіосульфату, тому що реакція між окисником і натрій тіосульфатом проходить складно і важко визначити точку еквівалентності. Визначення окисників здійснюють методом заміщення. Для цього до розчину окисника додають надлишок KJ і H₂SO₄. При цьому окисник виділяє еквівалентну кількість йоду з калій йодиду, який потім відтитровують робочим розчином натрій тіосульфату, наприклад:

а) K₂Cr₂O₇ + 6KJ + 7H₂SO₄ = 3J₂ + Cr₂(SO₄)₃ + 4K₂SO₄ + 7H₂O

Cr₂О₇ ^2- + 6ē + 14Н⁺ = 2Cr³⁺ + 7 Н₂О 1

2J^-1 – 2ē = J₂ 3

Cr₂О₇ ^2- + 6J^-1 + 14Н⁺ = 2Cr³⁺+ 3 J₂ + 7 Н₂О

б) 2Na₂S₂O₃+ J₂ = 2NaJ + Na₂S₄O₆

натрій тетратіонат

2S₂O₃^2- - 2ē = S₄O₆^2-

J₂ + 2ē = 2J^-1

2 S₂O₃^2- + J₂ = S₄O₆^2- + 2J^-1

Знаючи об’єм титрованого розчину натрій тіосульфату, що витрачений на титрування йоду, виділеного в еквівалентній кількості певним об’ємом окисника, обчислюють молярну концентрацію еквівалента розчину окисника.

Еквівалентна точка в йодометрії визначається за допомогою індикатора — розчину крохмалю.

Реагенти, що застосовуються:

1. 0, 02н розчин K₂Cr₂O₇ (первинний стандарт).

2. ~ 0, 02н розчин Na₂S₂O₃´ 5H₂O (робочий розчин).

3. Розчин KJ, w=5%.

4. 2н розчин H₂SO₄ (для утворення кислого середовища), 10 –15см³.

5. Дистильована вода.

6. Індикатор - розчин крохмалю, w=2%.

Хімічний посуд, що застосовується:

1. Мірна бюретка.

2. Піпетка Мора.

3. Конічна колба.

4. Лійка.

5. Склянка на 50см³.

6. Мірний циліндр.

В основі процесу стандартизації розчину Na₂S₂O₃´ 5H₂O за калій дихроматом лежать реакції:

K₂Cr₂O₇ + 6KJ + 7 H₂SO₄ = Cr₂(SO₃)₄ + 4 K₂SO₄ + 3J₂ +7 H₂O

K₂Cr₂O₇ + 6KJ + 7H₂SO₄ = 3J₂ + Cr₂(SO₄)₃ + 4K₂SO₄ + 7H₂O

Cr₂О₇ ^2- + 6ē + 14Н⁺ = 2Cr³⁺ + 7 Н₂О 1

2J^-1 – 2ē = J₂ 3

Cr₂О₇ ^2- + 6J^-1 + 14Н⁺ = 2Cr³⁺ + 3 J₂ + 7 Н₂О

M(1/6 K₂Cr₂O₇) = 294, 22: 6 г/моль = 49, 03г/моль

2Na₂S₂O₃ + J₂ = 2NaJ + Na₂S₄O₆

2S₂O₃^2- - 2ē ® S₄O₆^2-

J₂ + 2ē ® 2J^- М(1/2 J₂) = М(J₂)/2 = 126, 92г/моль

2S₂O₃^2- + J₂ = S₄O₆^2- + 2J^-1

При встановленні титру натрій тіосульфату за калій дихроматом застосовують метод заміщення. Для цього використовують допоміжний розчин калій йодиду. Калій дихромат як окисник виділяє з калій йодиду вільний йод у кількості, еквівалентній взятої наважці калій дихромату. Йод, що виділився, титрують натрій тіосульфатом. Індикатор — розчин крохмалю.

Методика визначення:

1. Бюретку ретельно промивають і двічі обполіскують приготовленим розчином Na₂S₂O₃∙ 5H₂O. Наповнюють бюретку робочим розчином натрій тіосульфату майже доверху, заповнюють носик бюретки і встановлюють рівень рідини на нульовій мітці (за нижнім меніском).

Примітки: а) лійкою користуватися тільки для наливання розчину і ні в якому разі в бюретці не залишати!

Б) після кожного титрування рівень рідини в бюретці встановлюють на нульовій мітці.

2. Піпетку двічі обполіскують приготовленим титрованим розчином K₂Cr₂O₇.

3. У конічну колбу для титрування наливають мірним циліндром 20см³ розчину KJ (w=5%), 20см³ 2н розчину H₂SO₄ і точно відмірений піпеткою об’єм (20 або 25см³) стандартного розчину K₂Cr₂O_7.

4. Дають розчину постояти в темряві близько 5 хвилин для завершення реакції, після чого додають 100 — 150см³ дистильованої води.

5. Титрують приготовленим розчином натрій тіосульфату, титр якого треба встановити.

Примітка: спочатку титрування ведуть без індикатора і після того, як розчин зміниться з темно-бурого до ясно-жовтого, додають 2-3см³ розчину крохмалю і титрування продовжують до зникнення синього забарвлення розчину і появи зеленого внаслідок утворення іонів Cr³⁺.

6. Титрування повторюють 3 рази і результати заносять у таблицю.

Таблиця

7. Обчислюють середній об’єм розчину Na₂S₂O₃ ´ 5H₂O, який пішов на титрування, як середнє арифметичне з отриманих результатів:

(Na₂S₂O₃ ´ 5H₂O) = , см³

n — число титрувань.

8. Розраховують молярну концентрацію еквівалента і титр розчину Na₂S₂O₃ ´ 5H₂O за формулами:

C(Na₂S₂O₃ ´ 5H₂O) = , моль/дм³

T(Na₂S₂O₃´ 5H₂O) = , г/см³.

Завдання для самостійної роботи

Підготувати теоретичний матеріал за темою, оформити лабораторний журнал, підготуватися до відповіді на контрольні питання.

Контрольні питання:

1. Який метод кількісного аналізу називається йодометрією?

2. Яким чином визначають відновники методом йодометрії?

3. Яким чином визначають окисники методом йодометрії?