О.Ф. Петрухина - Аналитическая химия (Физические и физико=химические методы анализа) (1110109), страница 70
Текст из файла (страница 70)
При этом наблюдается два скачка потенциалов, первый из которых соответствует отгитровыванию сильной кислоты, присутствующей в растворе, а второй — оттитровыванню ионов цинка: НХОз + ХаОН вЂ” ХаХОз + НзО Еп(ХОз)з + 2ХаОН Еп(ОН)з + 2ХаХОз Приборы и реактивы Установка для электроосаждения металлов. Потенциометр. рН-метр — милливольтметр. Магнитная мешалка.
Аналитические весы. Электроды для электролиза: катод и анод, оба — платиновые цилиндрические сетки. Стеклянный индикаторный электрод. Хлоридсеребряный электрод сравнения. 305 Мерная колба вместимостью 250 мл. Микробюретка вместимостью 2 мл. Пипетка вместимостью 10 и 50 мл. Стаканы вместимостью 100 мл. Раствор НХОз, 1: 1 и 2 М. Раствор ХаОН, 0,1 М и 25%-ный. Этиловый спирт. Ацетон. Анализируемый раствор смеси солей меди и цинка, -0,1 М, Выполнение работы Определение меди.
Поверхности катода и анода предварительно очищают, погружая в раствор Н!х(О (1:1) (лод тягой), после чего их тшательно промывают дистиллированной водой. Катод ополаскивают этиловым спиртом, высушивают в сушильном шкафу при 110 С, охлаждают в эксикаторе и взвешивают на аналитических весах (т!). Закрепляют катод и анод в электродержателях и присоединянзт их к источнику тока соответственно полюсам. В электролизер помешают анализируемый раствор, добавляют 1 мл 2 М раствора Н1МОз, погружают в него электроды и разбавляют анализируемый раствор таким количеством дистиллированной воды, чтобы часть катода (5 — 7 мм) выступала над поверхностью раствора.
Это необходимо для проверки в дальнейшем полноты осаждения меди. Электроды не должны касаться друг друга, а также дна и стенок стакана. Включают магнитную мешалку и регулируют скорость перемешивания раствора. Включают ток и проводят электролиз в течение 35 — 40 мин, контролируя напряжение (2 — 2,5 В) или ток (1 — 0,5 А) по прибору. По мере осаждения меди катод окрашивается в красный цвет, а раствор постепенно обесцвечивается. Для проверки полноты осаждения меди в электролизер приливают 1Π— 15 мл дистиллированной воды.
Если через 10 мин на вновь погруженной поверхности катода не наблюдается дальнейшее выделение меди, электролиз заканчивают; в противном случае электролиз продолжают еше 10 — 15 мин. По окончании электролиза, не выключая ток, извлекают электроды нз раствора, поднимая осторожно электродержатель, И промывают электроды струей дистиллированной воды над стаканом с анализируемым раствором. Промывание электродов под током необходимо во избежание химического растворения выделенной меди. Выключают ток, ополаскивают катод этиловым спиртом, высушивают в сушильном шкафу при 11О С, охлаждают в зксикаторе и взвешивают на аналитических весах (ез). Содержание меди в исследуемом растворе определяют по разности между массой катода с осадком и массой чистого катода (ез — т!). 306 Опредление цинка методом потенциометрического титрования.
После электроотделения Сцг+ раствор из электролизера количественно переносят в мерную колбу вместимостью 250 мл, доводят объем РаствоРа до метки дистиллиРованной водой и тшательно перемешивают. Отбирают пипеткой аликвотную часть полученного раствора в стакан для титрования, прибавляют 20 мл ацетона, опускают в раствор индикаторный электрод и электрод сравнения. Включают магнитную мешалку и потенциометр и титруют 0,1 М раствором ИаОН. Титрант вводят порциями по 0,1 мл, показания потенциометра записывают после введения каждой порции титранта по шкале потенциалов (мВ). Титрование повторяют до получения трех сходящихся результатов. Строят кривые потенциометрического титрования (интегральную и дифференциальную, см.
разд. 2.3), по которым находят конечные точки титрования азотной кислоты (У,) и суммы Н)чОз + Еп~~ (Уг). Разность объемов титранта (Уг — У,) соответствует содержанию ионов цинка в анализируемом растворе. Содержание цинка рассчитывают по формуле: У„ Сыаон(~ г 1 ~) МК~~(Еп )) 0 у п где Р;, — вместимость мерной колбы; ӄ— объем аликвотной части раствора, взятой на титрование. Определение цинка на платиновом катоде, предварительно покрытом медью.
После отделения меди электролизом, как описано выше, раствор переносят в мерную колбу вместимостью 250 мл и доливают до метки дистиллированную воду. Переносят 50 мл раствора в электролизер, добавляют 25%-ный раствор )чаОН в количестве, необходимом для растворения гидроксида цинка, и еще 5 мл избытка раствора щелочи. Осаждение проводят на предварительно взвешенном омедненном платиновом катоде, проверяют полноту осаждения. По окончании электролиза промывают электролы, как описано выше. Катод ополаскивают этиловым спиртом, высушивают при 11О С в сушильном шкафу, охлаждают в эксикаторе и взвешивают на аналитических весах (тз). Содержание цинка вычисляют по формуле: я „г+ = (тз тг)' Ухl~ Работа 2. Разделение и определение меди и никеля Разделение меди и никеля основано на электроосаждении меди на катоде из азотнокислого раствора. В этих условиях никель не мешает определению меди, так как ионы водорода и нитрата восстанавливаются легче ионов никеля. После отделения меди 307 никель осаждают из аммиачного раствора на омедненном катоде использованном ранее для выделения меди.
На катоде последо вательно проходят реакции: Сц" + 2е- — Сц )х11(ХНз)~ + 2е — Х1+ 6ХНз Приборы и реактивы Установка для электроосаждения металлов. Магнитная мешалка. Аналитические весы. Электроды: катод — медная цилиндрическая сетка, анод— платиновая цилиндрическая сетка. Стаканы вместимостью 100 и 200 мл. Раствор НХОз, (1:1) и 2 М. Раствор Н2ЯОм 2 М. Раствор 1чНз Н20, концентрированный. Этиловый спирт.
Анализируемый раствор смеси солей меди и никеля, -0,1 М. Выполнение работы Определение меди проводят, как описано в предыдущей работе. Раствор и промывные воды сохраняют для определения в них никеля. Омедненный электрод используют в дальнейшем для осаждения никеля. К раствору и промывным водам, содержащим ионы никеля, добавляют 4 мл раствора Нз504 и упаривают до выделения паров. Остаток охпаждают, осторожно приливают дистиллированную воду до объема раствора 100 мл и добавляют ! 5 мл концентрированного раствора ХНз Н20.
Выделяют никель на катоде, использованном ранее для выделения меди. Электролиз проводят в соответствии с указаниями по определению меди, приведенными в предыдущей работе. Взвешивают электрод с осадком меди и никеля и по разности между массой катода с медью и никелем и массой омедненного катода находят содержание никеля в растворе. 4.7. Куловометрня 4.7.1.
Общая характеристика метода Кулонометрия объединяет методы анализа, основанные на измерении количества электричества, израсходованного на электро- химические реакции, приводящие к количественному электро- окислению или электровосстановлению определяемого вещества или же к получению промежуточного реагента, который количественно взаимодействует с определяемым веществом. 308 А + не -~ В (электровосстановление) А — не -+ В (электроокисление) или Таким образом, измеряя количество электричества, затраченное на полное электропревращение А в В, можно определить массу вещества А.
Кулонометрическим тированием можно определить и электронеактивное вещество А, так как при анализе по этому методу в исследуемый раствор вводят электроактивный вспомогательный Реагент Д, продукт электрохимической реакции которого 2 количественно взаимодействует с определяемым веществом. Например, если определяемое вещество А и вспомогательный реагент Д злектровосстанавливаются, то на катоде будут происходить следующие реакции: А+не -+В Д+ те -+Е а в растворе протекает химическая реакция: тА + пУ -э тВ + нД Суммарное количество электричества, затраченное непосредственно на восстановление части вещества А в В и на образова- 309 В основе количественного определения веществ в кулонометии лежит закон Фарадея, устанавливающий связь между количеством электропревращенного вещества и количеством израсходованного при этом электричества; 8 = 'тЩпг гле 8 — масса электрохимически превращенного вещества, г; М— полярная масса вещества, г/моль; Д вЂ” количество электричества, Кл; и — число электронов, участвующих в электрохимической реакции; г" — постоянная Фарадея, равная 96 485 Кл/моль.
В зависимости от происходящих в растворе электрохимических процессов различают прямую кулонометрню и куяонометрическое тнтрование, которые могут быть выполнены при контролируемом потенциале или при контролируемом токе. Соответственно эти варианты метода называются кулонометрией с контролируемым потенциалом и кулонометрией с контролируемым током. Обычно прямую кулонометрию проводят с контролируемым потенциалом, а кулонометрическое титрование — с контролируемым током.
Для анализа методом прямой кулонометрии необходимо, чтобы определяемое вещество А было электроактивным, т. е. на электроде должна происходить одна из следующих реакций: ние промежуточного продукта У., с помощью которого часть веще. ства А за счет химической реакции в растворе тоже преврашаетс„ в В, будет эквивалентным содержанию А в исходном, анализи. руемом растворе. Таким образом, измеряя общее количество электричества, затраченное на обе реакции, можно определигь массу вещества А. Необходимое условие использования электрохимической ре акции в кулонометрии состоит в том, чтобы практически все рас ходуемое количество электричества затрачивалось в конечном счете на превращение определяемого вешества.
Побочные элек трохимические реакции должны отсутствовать. Это условие вы полняется, если выход по току (или эффективность тока) равен или близок к 100% и остается постоянным в ходе электролиза, Выход по току численно равен отношению теоретически рассчи танного для определяемой массы вещества количества электричества Д к фактическому количеству электричества 1'.)н затраченно. го на кулонометрическое определение такого же количества ве. шества, и вычисляется (в процентах) по формуле: (Д/Д~) 100 Кулонометрия обладает существенными достоинствами: н».
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
