№ 136

Як прискорити реакцію, що є основою визначення концентрації розчину KMnO₄? Що є каталізатором?

Реакція між KMnO₄ і щавлевою кислотою безпосередньо не йде або йде дуже повільно. Навпаки, швидкість реакції між KMnO₄ і іонами марганцю(ІІ), в результаті якої утворюється двоокис марганцю, досить велика. Найшвидше взаємодіють MnO₂ та H₂C₂O₄.

Досліди показують, що каталізатором в даній реакції є іони марганцю(ІІ). Збільшення їх концентрації значно прискорює реакцію.

№ 137

Чому не потрібен індикатор при перманганатометричних визначеннях? Як встановлюють точку еквівалентності при титруванні розчином перманганату калію?

Тому що в даному випадку індикатором є сам робочий розчин KMnO₄. Точку еквівалентності встановлюють за рожевим забарвленням, яке виникає від невеликого надлишку добавленого розчину KMnO₄. Помилку титрування при такому способі визначення точки еквівалентності легко встановити за допомогою сліпої проби.

№ 138

Чому титрування перманганатом калію проводять у кислому середовищі? Чи можна використати нейтральне чи лужне середовище? Відповідь обґрунтуйте рівняннями реакцій.

У кислому середовищі реакція йде за рівнянням:

MnO₄‾ + 8Н⁺ + 5е^– → Mn²⁺ + 4H₂O

При меншій концентрації водневих іонів у слабокислих, нейтральних і слабколужних розчинах перманганат відновлюється до Mn⁴⁺, який виділяється у вигляді нерозчинного осаду двоокису марганцю:

MnO₄‾ + 4Н⁺ + 3е^– → MnO₂↓ + 2H₂O

Осад двоокису марганцю утруднює спостереження точки еквівалентності, роблячи визначення не досить точним.

В лужному середовищі перманганат калію відновлюється до манганату К₂MnO₄, який в розчині самовільно розпадається на перманганат калію і той же нерозчинний осад двоокису марганцю. Титрування в слабокислих, нейтральних та лужних середовищах проводять лише з метою визначення марганцю (ІІ) та в деяких інших випадках.

№ 139

Розрахувати нормальність, молярність, титр розчину KMnO₄, якщо на титрування 20 мл 0,0497 н розчину H₂C₂O₄ витрачено 18,6 мл розчину KMnO₄

З закону еквівалентів знайдемо:

Дана реакція йде за рівнянням: MnO₄‾ + 8H⁺ + 5e‾ = Mn²⁺ + 4H₂O

Очевидно, що моль-еквівалент KMnO₄ в даному випадку рівний його молярної маси. Отже, шукана молярність буде

Титр обчислимо із співвідношення:

№ 140

Розрахувати нормальність, молярність, титр розчину щавлевої кислоти, одержаної розчиненням 1,7334 г кислоти в мірній колбі ємністю 250 мл. Скільки мл цього розчину піде на титрування 25,00 мл 0,0912 н розчину КMnO₄?

Молекулярна формула кристалогідрату щавлевої кислоти H₂С₂O₄∙2H₂O. Молярна маса її становить

МH₂C₂O₄∙2H₂O = 2+12∙2+16∙4+2(2+16) = 126 г/моль.

Щавлева кислота є двоосновною, тому моль-еквівалент її рівний ½ моль, а еквівалентна маса становить

г/моль-екв.

Кількість моль-еквівалентів щавлевої кислоти, що містяться в 1000 мл розчину:

моль-екв.

Отже, нормальність отриманого розчину NH₂C₂O₄∙2H₂O = 0,11н.

Кількість молей щавелевої кислоти, що містяться в 1000 мл розчину:

Тому, молярність розчину С_М = 0,055 М.

Титр розчину щавлевої кислоти знайдемо із співвідношення:

Об’єм розчину щавлевої кислоти, що піде на титрування 25,00 мл 0,0912 н розчину КMnO₄ буде

№ 141-142

За допомогою якого методу кількісного аналізу можна визначити вміст у складі зразка мінерального добрива, рослини, води, грунтів або інших об’єктів:заліза (ІІ)

Дати загальну характеристику методу, який для цього застосовується. Описати основні етапи виконання даного аналізу.

Залізо (ІІ) визначають методом перманганатометрії. Загальна характеристика: титрування робочим розчином перманганату калію, тобто розчином, нормальність якого була попередньо встановлена за щавелевою кислотою.

Метод застосовується головним чином для визначення заліза в рудах, силікатах і шлаках з великим вмістом заліза. Для переведення заліза в розчин ці матеріали безпосередньо оброблюють кислотами, а ті, що не розчиняються в кислотах, спочатку сплавляють з карбонатом натрію або іншими речовинами. Після такої обробки звичайно утворюється хлорид заліза(ІІІ). Тому перед титруванням розчином перманганату калію залізо (ІІІ) відновлюють до заліза (ІІ). Для відновлення застосовують гази, розчини відновників або тверді речовини. Відновлені іони заліза титрують робочим розчином перманганату калію. Після цього вміст заліза (ІІ) визначають за відповідною розрахунковою формулою.

№ 143

За допомогою якого методу кількісного аналізу можна визначити вміст у складі зразка мінерального добрива, рослини, води, грунтів або інших об’єктів: міді (ІІ)

Дати загальну характеристику методу, який для цього застосовується. Описати основні етапи виконання даного аналізу.

Мідь (ІІ) визначають йодометрією. В основу йодометричного визначення міді (ІІ) покладено окислювальну дію іонів міді (ІІ) відносно іонів йоду.

При взаємодії солей міді з йодидом калію мідь (ІІ) відновлюється до міді (І) з утворенням нерозчинного йодиду міді і виділенням вільного йоду, який потім титрують розчином тіосульфату натрію:

2CuSO₄ + 4KI → 2CuI↓ + 2K₂SO₄ + I₂

I₂ + 2Na₂S₂O₃ → Na₂S₄O₆ + 2NaI

Після титрування вміст міді розраховують за відповідною формулою. Варто зазначити, що йодометричне визначення міді дуже точне.

№ 144

За допомогою якого методу кількісного аналізу можна визначити вміст у складі зразка мінерального добрива, рослини, води, грунтів або інших об’єктів: нітритів

Дати загальну характеристику методу, який для цього застосовується. Описати основні етапи виконання даного аналізу.

Цей метод – перманганатометрія. Загальна характеристика: титрування робочим розчином перманганату калію, тобто розчином, нормальність якого була попередньо встановлена за щавлевою кислотою.

В основі кількісного визначення нітритів є реакція окислення останніх перманганатом калію у присутності сірчаної кислоти. Сірчана кислота, будучи сильною, витісняє слабшу азотисту кислоту, яка, будучи дуже нестійкою, розкладається на оксиди азоту. Побічні реакції виділення азотистої кислоти та її розкладання на оксиди азоту є причиною того, що пряме титрування розчинів нітритів в сірчанокислому середовищі не дає правильних результатів. Тому застосовується інша техніка.

До відміряної кількості робочого розчину перманганату калію добавляють розведену сірчану кислоту, суміш нагрівають і доливають до неї нейтральний розчин нітриту з таким розрахунком, щоб після повного окислення в розчині був ще певний надлишок KMnO₄. За вказаних умов оксиди азоту не виділяються в повітря, бо в розчині весь час є великий надлишок KMnO₄, який повністю окислює азотисту кислоту. Таким чином, реакція йде за рівнянням:

2KMnO₄ + 5NaNO₂ + 3H₂SO₄ → 2MnSO₄ + 5NaNO₃ + K₂SO₄ + 3H₂O.

Після вищезазначених процесів вміст нітритів обчислюють за відповідною формулою.

№ 145-146

За допомогою якого методу кількісного аналізу можна визначити вміст у складі зразка мінерального добрива, рослини, води грунтів або інших об’єктів: солей кальцію і магнію (тимчасової твердості води)

Дати загальну характеристику методу, який для цього застосовується. Описати основні етапи виконання даного аналізу

Тимчасова твердість води зумовлена вмістом у воді бікарбонатів кальцію і магнію. Виявити, рівно як і позбутися її, можна процедурою кип’ятіння. При цьому йде реакція:

Ca(HCO₃)₂ → CaCO₃↓ + CO₂↑ + H₂O

Після цього вміст бікарбонатів обчислюють за відповідною формулою.

№ 147

За допомогою якого методу кількісного аналізу можна визначити вміст у складі зразка мінерального добрива, рослини, води, грунтів або інших об’єктів: солей кальцію і магнію (постійної твердості води)

Дати загальну характеристику методу, який для цього застосовується. Описати основні етапи виконання даного аналізу. Постійну твердість води визначають комплексонометрією. В основі комплексонометричного визначення постійної твердості води лежить титрування відміряного об’єму води 0,1 н розчином трилону Б в присутності індикатора хромогену чорного спеціального (ЕТ-00). Для визначення беруть таку кількість води, щоб загальний вміст солей кальцію і магнію, по можливості, не перевищував 0,5 мг-екв. Так як 1 мл 0,1 н розчину трилону Б відповідає 0,1 мг-екв, на титрування має витрачатись не більше 5 мл 0,1 н розчину трилону.

Пробу води розводять дистильованою водою приблизно до 100 мл, доливають 5 мл буферного розчину (суміш NH₄Cl і NH₄OH), після чого добавляють краплинами індикатор до утворення помітного винно-червоного забарвлення. Потім титрують розчином трилону Б до переходу забарвлення в синє із зеленуватим відтінком. І нарешті, обчислюють вміст солей кальцію і магнію (мг-екв) за формулою:

де N_тр – нормальність розчину трилону; V_тр – об’єм розчину трилону, витраченого на титрування води; V_води – об’єм взятої для аналізу води.

№ 148

За допомогою якого методу кількісного аналізу можна визначити вміст у складі зразка мінерального добрива, рослини, води, грунтів або інших об’єктів: фосфору

Дати загальну характеристику методу, який для цього застосовується. Описати основні етапи виконання даного аналізу

Фосфор визначають двома ваговими методами. Один з них – цитратний. Суть методу в тому, що фосфор осаджують у вигляді магній-амоній фосфату. Прожарюючи осад, дістають пірофосфат магнію, за масою якого знаходять вміст фосфору. Метод дістав свою назву від того, що іони металів утримують в розчині за допомогою цитратної кислоти.

Інший метод – молібдатний. Суть методу в тому, що фосфор осаджують у вигляді фосфорно-молібденовокислого амонію (NH₄)₃[P(Mo₃O₁₀)₄]. Цей осад фільтрують крізь скляний фільтр, висушують і зважують.

Вміст фосфорного ангідриду обчислюють за відповідними розрахунковими формулами.

№ 149

За допомогою якого методу кількісного аналізу можна визначити вміст у складі зразка мінерального добрива, рослини, води, грунтів або інших об’єктів: оцтової кислоти. Дати загальну характеристику методу, який для цього застосовується. Описати основні етапи виконання даного аналізу