Основы количественного анализа. Оксидиметрия. Метод иодометрии

Цель занятия: изучить теоретические основы метода иодометрии, приобрести навыки в приготовлении и использовании установочных и рабочих растворов. Научиться определять окислители и восстановители различными методами титрования.

Применение метода иодометрии в медицине. Метод иодометрии применяется при определении витамина С (аскорбиновая кислота), витамина РР (никотиновая кислота), меди в организме, что очень важно для диагностики различных заболеваний. В клиническом анализе мочи методом иодометрии определяют содержание ацетоновых тел, что имеет большое диагностическое значение. Раствор иода используется как дезинфицирующее средство.

В санитарно-гигиенической практике метод иодометрии широко используется для определения сахаров, витамина С в пищевых продуктах, активного хлора в хлорной воде, белильной извести. Метод иодометрии нашел применение для определения вредных примесей в воздухе промышленных предприятий.

Лабораторная работа №1

Определение молярной концентрации эквивалента и титра натрий тиосульфата

Химические реакции, лежащие в основе определения:

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

1½Cr₂O₇^2- + 14H⁺ + 6e → 2Cr³⁺ + 7H₂O

3½2I^- → I₂ + 2e

Cr₂O₇^2- + 14H⁺ + 6I^- ® 2Cr³⁺ + 7H₂O + 3I₂

 

I₂ + 2Na₂S₂O₃ → 2NaI + Na₂S₄O₆

1 I₂ + 2e → 2I^-

1 2S₂O₃^2- → S₄O₆^2- + 2e

I₂ + 2S₂O₃^2- → 2I^- + S₄O₆^2-

 

M(Na₂S₂O₃ * 5H₂O) 248,128

M(1/z Na₂S₂O₃ * 5H₂O) = --------------------------- = ------------- =

1 1

 

=248г/моль

 

Установочный титрованный раствор: раствор калий дихромата (K₂Cr₂O₇)

Рабочий раствор: раствор натрий тиосульфата - Na₂S₂O₃ * 5H₂O

Индикатор: крахмал

Метод титрования: метод замещения

 

ХОД РАБОТЫ:

1. Заполнить бюретку титрованным раствором натрий тиосульфата, предварительно ополоснув его этим раствором.

2. В колбу для титрования отмерить 10 мл тированного раствора калий дихромата, добавить 5 мл калий иодида с массовой долей 5% и 2 мл раствора серной кислоты с молярной концентрацией эквивалента 1,0 моль/л. Закрыть колбу часовым стеклом и дать постоять 5 мин в затемненном месте.

3. Через 5 минут провести титрование выделившегося иода раствором натрий тиосульфата до светло-желтой окраски. Затем добавить к титруемому раствору 0,2 мл раствора крахмала и дотитровать иод до полного обесцвечивания раствора, от одной капли натрий тиосульфата.

4. Отметить объем натрий тиосульфата, пошедший на титрование выделившегося иода, данные занести в таблицу и провести расчет молярной концентрации эквивалента и титра тиосульфата (Na₂S₂O₃ * 5H₂O)

 

№	Vпип.	Vбюр.	Vбюр. ср.	C(1/zNa2S2O3)	T(Na2S2O3)
	10,00
	10,00
	10,00

Формулы расчета:

 

 

C(1/z K₂Cr₂O₇) * V(K₂Cr₂O₇)

C(1/z Na₂S₂O₃) = --------------------------------------- моль/л

V(Na₂S₂O₃)

 

 

C(1/z Na₂S₂O₃) * M(1/z Na₂S₂O₃)

T(Na₂S₂O₃) = ---------------------------------------- г/мл

 

 

Лабораторная работа №2

Определение массы ацетона

Химические реакции, лежащие в основе определения:

1. Реакции в щелочной среде:

 

(а) I₂ + 2NaOH → NaI + NaIO + H₂O

1 I₂ + 4OH^- → 2IO- + 2H₂O + 2e

1 I₂ + 2e →2I^-

2I₂ + 4OH^- → 2IO^- + 2H₂O + 2I^-

CH₃

(б) C = O + 3NaIO → CHI₃ + 2NaOH + CH₃COONa

CH₃

1 CH₃COCH₃ + 3I^- + 4OH^- → CHI₃ +CH₃COO^- + 3H₂O + 6e

3 IO^- +H₂O + 2e → I^- + 2OH^-

(CH₃)₂CO + 3I^- + 4OH^- + 3IO^- + 3H₂O → CHI₃+ CH₃COO^-+3H₂O+3I^- +6OH^-

 

Суммарное уравнение:

 

CH₃

 

C = O + 3I₂ + 4NaOH → CHI₃ + 3NaI + CH₃COONa + 3H₂O

CH₃

 

2. Реакции в кислой среде:

(в) NaI + NaIO + 2HCl → I₂ + 2NaCl + H₂O

1 2I^- → I₂ + 2e

1 2IO^- +4H⁺ + 2e → I₂ + 2H₂O

2I^- + 2IO^- + 4H⁺ → I₂ + I₂ + 2H₂O

2I^- + 2IO^- +4H⁺→ 2I₂ + 2H₂O

 

Сокращая коэффициенты, получаем уравнение:

I^- + IO^- +2H⁺→ I₂ + H₂O

 

(г) I₂ + 2Na₂S₂O₃ → Na₂S₄O₆+ 2NaI

1½2I₂ + 2e → 2I^-

1½2 S₂O₃^2- → S₄O₆^2- + 2e

I₂ + 2S₂O₃ ^2-→ 2I^- + S₄O₆^2-

Установочный титрованный раствор: раствор калий дихромата (K₂Cr₂O₇)

Рабочийраствор: раствор натрий тиосульфата C(1/z Na₂S₂O₃ * 5H₂O)

Индикатор: крахмал

Метод титрования: метод обратного титрования

ХОД РАБОТЫ:

 

1. Заполнить бюретку титрованным раствором натрий тиосульфата.

2. Разбавить задачу в мерной колбе до метки дистиллированной водой и тщательно перемешать раствор.

3. В две колбы отмерить по 10 мл раствора задачи, добавить по два мл раствора натрий гидроксида с молярной концентрацией эквивалента 1,0 моль/л по 10 мл раствора иода закрыть колбочки часовым стеклом и поставить стоять на 15 минут в затемненное место.

4. Через 15 минут в колбу прилить по 5 мл раствора соляной кислоты с молярной концентрацией эквивалента 1,0 моль/л и выделившийся остаток иода оттитровать раствором натрий тиосульфата. Записать в таблицу объем тиосульфата пошедший на титрование остатка иода, не вступившего в реакцию с ацетоном (V₁)

5. Провести контрольный опыт. Для этого отмерить пипеткой 10 мл раствора иода и оттитровать его титрованным раствором натрий тиосульфата в присутствии индикатора крахмала (0,2 мл), который добавляется в конце титрование. Отметить и записать в тетради объем натрий тиосульфата, пошедший на титрование всего иода, прилитого к ацетону (V₂)

6. Провести расчет молярной концентрации эквивалента, титра и массы ацетона. Расчетные данные занести в таблицу.

 

Задача №

 

№	V пип.	V1 бюр.	V1 бюр. ср.	V2 бюр	V2 бюр. ср.	V1-V2	C (1/z ац.)	T ац	m прак.	m истин	% о ш
	10,00
	10,00
	10,00

 

Где: V₂ – объем раствора Na₂S₂O₃, пошедший на титрование 10 мл иода;

V₁ – объем раствора Na₂S₂O₃, пошедший на титрование остатка иода.

 

 

Формулы расчета:

 

C(1/z Na₂S₂O₃) * (V₂ - V₁) бюр.

C(1/z ац.) = ---------------------------------------- моль/л

V(ац.)

 

 

C(1/z ац.) * M(1/z ац.)

T(ац.) = ----------------------------------- г/мл;

М

M(1/z CH₃ – C – CH₃) = ------------ = 9,66 г/моль

║ 6

O

 

m(ац.) = Т(ац.) * V(мерной колбы) г

 

 

Лабораторная работа №3

Определение массы меди (Cu²⁺) в растворе медного купороса

Химические реакции, лежащие в основе определения:

 

2CuSO₄ + 4KI → 2CuI + 2K₂SO₄ + I₂

2 Cu²⁺ + I^- + e → CuI

1 2I^- → I₂ + 2e

2Cu²⁺ + 2I^- + 2I^- → 2CuI + I₂

2Cu²⁺ + 4I^- → 2CuI + I₂

 

I₂ + 2Na₂S₂O₃ ® Na₂S₄O₆+ 2NaI

1½I₂ + 2e ® 2I^-

1½ 2S₂O₃^2- ® S₄O₆^2- + 2e

I₂ + 2S₂O₃ ^2-→ 2I^- + S₄O₆^2-

 

Установочный титрованный раствор: раствор калий дихромата (K₂Cr₂O₇)

Рабочий раствор: раствор натрий тиосульфата C(1/z Na₂S₂O₃ * 5H₂O)

Индикатор: крахмал

Метод титрования: метод замещения

 

ХОД РАБОТЫ:

1. Заполнить бюретку титрованным раствором натрий тиосульфата.

2. Разбавить задачу до метки дистиллированной водой и тщательно перемешать раствор.

3. В колбу для титрования отмерить по 10 мл раствора задачи, добавить 5 мл раствора калий иодида массовой долей 20%. Закрыть колбу часовым стеклом и поставить в темное место на 5 минут.

4. Оттитровать через 5 минут выделившийся иод титрованным раствором натрий тиосульфата, прибавив 0,2 мл раствора крахмала в конце титрования, когда раствор станет соломенно-желтого цвета. Титрование прекратить после исчезновения синей окраски раствора от одной капли раствора натрий тиосульфата. Записать в таблицу объем раствора натрий тиосульфата, пошедший на титрование иода.

6. Провести расчет молярной концентрации эквивалента, титра и массы Cu²⁺ в растворе и расчетные данные занести в таблицу.

 

Задача №

 

№	V пип.	V бюр.	V бюр. ср.	C (1/zCu^2+)	T (Cu^2+)	m прак	m истин	% о ш
	10,00
	10,00
	10,00

 

 

Формулы расчета:

 

C(1/z Na₂S₂O₃) * V бюр.

C(1/z Cu²⁺) = ---------------------------------------- моль/л

V(Cu²⁺)

 

C(1/z Cu²⁺) * M(1/z Cu²⁺)

T(Cu²⁺) = ----------------------------------- г/мл

 

m(Cu²⁺) = Т(Cu²⁺) * V(мерной колбы) г

М

M(1/z Cu²⁺) = --------- г/моль

Вопросы и задачи для самостоятельной работы студентов

 

1. Сущность метода йодометрии. Рабочие и установочные растворы, их приготовление и назначение.

2. Условия проведения йодометрических определений.

3. Определение титра раствора натрий тиосульфата. Химизм, формулы расчета, метод титрования.

4. Определение массы ацетона в растворе. Химизм, формулы расчета, метод титрования.

5. Определение массы меди (Сu²⁺) в растворе. Химизм, формулы расчета, метод титрования.

6. Определение окислителей в йодометрии. Примеры, химизм, формулы расчета, метод титрования.

7. Определение восстановителей в йодометрии. Примеры, химизм, формулы расчета, метод титрования.

8. Применение методов йодометрии в клиническом анализе и санитарно-гигиенической практике.

9. Определить молярную концентрацию эквивалента и титр раствора натрий тиосульфата, если на титрование выделившегося йода по реакции 10 мл раствора калий дихромата с молярной концентрацией эквивалента 0,02 моль/л с избытком калий иодида пошло 18,02 мл раствора натрий тиосульфата.

10. На титрование выделившегося иода пошло 41,7 мл раствора натрий тиосульфата с молярной концентрацией эквивалента 0,02 моль/л. Определить массу активного хлора в белильной извести.

11. К 10 мл раствора медного купороса прилили избыток калий иодида. На титрование выделившегося иода пошло 12,00 мл раствора натрий тиосульфата с молярной концентрацией эквивалента 0,02 моль/л. Определить массу меди (Сu²⁺) в объеме мерной колбы на 100 мл.

12. К 10 мл раствора ацетона прилили 20 мл раствора йода. На титрование 10 мл раствора йода пошло 20,00 мл раствора натрий тиосульфата с молярной концентрацией эквивалента 0,02 моль/л. На титрование остатка йода израсходовано 12,00 мл раствора натрий тиосульфата с молярной концентрацией эквивалента 0,02 моль/л.Определить массу ацетона в объеме мерной колбы на 100 мл.

13. Составьте уравнения следующих реакций:

 

Na₂SO₃ + I₂ + H₂O → Na₂SO₄ + ….

Na₃AsO₄ + KI + HCl →Na₃AsO₃ +….

FeCl₃ + KI →….

K₂Cr₂O₇ + KI + H₂SO₄ →…

Na₂S₂O₃ + I₂ + NaOH →…

KI + KNO₂ + H₂SO₄ → NO + I₂ + ….

 

УИРС по теме: «Основы количественного анализа. Оксидиметрия. Метод иодометрии»

1. Определить массу формальдегида в объеме мерной колбы 100 мл.

2. Определить массу активного хлора в белильной извести в объеме мерной колбы 100 мл.

3. Определить массу натрий сульфата в объеме мерной колбы 100 мл.