Примеры решения задач по теме «Перманганатометрия»

Пример 1.     На титрование 0.1085 г химически чистого оксалата натрия в кислой среде затрачено 21.25 мл раствора   KMnO₄. Рассчитать молярную концентрацию эквивалента и титр по железу раствора перманганата калия.

Решение: Титрование Na₂C₂O₄ раствором KMnO₄ протекает по уравнению, аналогичному для щавелевой кислоты:

5Na₂C₂O₄ + 2KMnO₄ + 8H₂SO₄ = 2MnSO₄ + 10CO₂ + K₂SO₄ +5Na₂SO₄+8H₂O

2 MnO₄^- + 8 H⁺ + 5e = Mn²⁺+ 4H₂O

5 C₂O₄^2- - 2e = 2CO₂

Согласно закону эквивалентов   можно записать следующее равенство 

m(Na₂C₂O₄) / M(1/2 Na₂ C₂O₄) = [С(1/5 KMnO₄) ∙ V(KMnO₄)] /1000, отсюда

С(1/5 KMnO₄) = [m(Na₂C₂O₄) ∙1000] / [M(1/2 Na₂C₂O₄)∙ V(KMnO₄)] =

= (0.1085∙1000) / (67.00∙21.25) = 0.07621 моль/л

Т(KMnO₄/Fe) = [С(1/5 KMnO₄) ∙ M(1/1 Fe)] /1000 = (0.07621∙55.85) /1000 = 0.004256 г/мл

Ответ: С(1/5 KMnO₄) = 0.07621 моль/л; Т(KMnO₄/Fe) = 0.004256 г/мл.

Пример 2. На титрование Fe²⁺ в растворе, полученном из 0.2115 г руды, содержащей железо и оксид железа (III), пошло 21.56 мл раствора KMnO₄ с титром по железу (II) 0.003985 г/мл. Вычислить массовую долю Fe₂O₃ в руде.

Решение: Титрование Fe²⁺ раствором KMnO₄ протекает по уравнению:

     10FeSO₄ + 2KMnO₄ + 8H₂SO₄ = 2MnSO₄ + 5Fe₂(SO₄)₃+ K₂SO₄ +3H₂O

2 MnO₄^- + 8H⁺ +5e = Mn²⁺+ 4H₂O

5 2Fe ²⁺ - 2e = Fe ³⁺

1) находим концентрацию раствора перманганата калия:

Т(KMnO₄/Fe²⁺) = [С(1/5 KMnO₄) ∙ M(1/1 Fe²⁺)] /1000, отсюда

С(1/5 KMnO₄) = [Т(KMnO₄/Fe²⁺) ∙1000]/ M(1/1 Fe²⁺) = (0.003985∙1000) /55.85 = 0.07135 моль/л

2) рассчитываем массу Fe²⁺ в руде, исходя из закона эквивалентов:

m(Fe²⁺) / M(1/1 Fe²⁺) = [С(1/5 KMnO₄) ∙ V(KMnO₄)] /1000

m(Fe²⁺) = [С(1/5 KMnO₄)∙V(KMnO₄) ∙ M(1/1 Fe²⁺)] /1000 =

= 0.07135∙21.56∙55.85/1000 = 0.0859 г

3) находим массу и массовую долю Fe₂O₃ в руде:

m(Fe₂O₃) = 0.2115 - 0.0859 = 0.1256 г

w(Fe₂O₃) = m(Fe₂O₃)/ m(руды) = (0.1256/0.2115)∙100% = 59.39%

Ответ: Массовая доля Fe₂O₃ в руде w(Fe₂O₃) = 59.39%

Лабораторная работа

Стандартизация раствора перманганата калия

Стандартизацию раствора KMnO₄ можно провести по свежеперекристаллизованной щавелевой кислоте H₂C₂O₄ · 2H₂O, ее солям - оксалату натрия Na₂C₂O₄  и оксалату аммония (NH₄)₂C₂O₄ ∙ H₂O, КI и другим первичным стандартам.

Методика определения

Приготовление первичного стандартного раствора щавелевой кислоты

Рассчитывают навеску щавелевой кислоты, необходимую для приготовления 1л раствора с молярной концентрацией эквивалента С(1/2 H₂C₂O₄· 2H₂O) = 0,1000 моль/л. Взвешивают рассчитанное количество вещества, переносят в мерную колбу, растворяют и объем доводят до метки.

Стандартизация раствора KMnO₄  титрованием

В колбу для титрования пипеткой Мора отбирают 10.00 мл стандартного раствора щавелевой кислоты, добавляют мерным цилиндром 10 мл 2 н раствора серной кислоты и раствор осторожно нагревают до 70-80˚С. Бюретку со стеклянным  краном заполняют исследуемым раствором KMnO₄. Подготовленный раствор в конической колбе титруют перманганатом. При титровании первые капли перманганата обесцвечиваются очень медленно. Поэтому титрование сначала ведется по каплям до полного обесцвечивания раствора. После того, как некоторое количество перманганата прореагировало, и в растворе появились ионы Mn²⁺, реакция ускоряется, и это дает возможность вести титрование быстрее. Титрование считается законченным, когда появившаяся розовая окраска не исчезает в течение 1 минуты. Определение повторяют не менее трех раз, результаты записывают в таблицу и рассчитывают нормальную концентрацию и титр перманганата калия.

Лабораторная работа

Определение содержания железа в растворе

Определение железа (II) в почвах, сплавах, рудах, металлах, солях имеет большое практическое значение и считается одним из важнейших применений метода перманганатометрии. Если железо находится в виде трехвалентного иона Fe³⁺, его восстанавливают до Fe²⁺, а затем титруют перманганатом калия.

Методика определения

Исследуемый раствор, содержащий двухвалентное железо, помещают в мерную колбу на 100.0 мл, доводят до метки и тщательно перемешивают.

 В колбу для титрования переносят 10.00 мл полученного раствора, добавляют 8-10 мл раствора 2 н серной кислоты и титруют стандартизированным раствором перманганата калия до перехода окраски из практически бесцветной в розовую. Титрование проводят не менее трех раз, результаты записывают в таблицу. Рассчитывают нормальную концентрацию и титр железа (II) в исследуемом растворе, а также массу железа, содержащегося в мерной колбе объемом 100,0 мл. Уравнение окислительно-восстановительной реакции, лежащей в основе титрования, и формулы для расчета приведены ранее.