Химические методы анализа - 109 стр.

UptoLike

Составители: 

Рубрика: 

217
Для полноты протекания реакции необходима нейтрализация
ионов водорода. Прибавление сильной щелочи недопустимо, так как
она может вызвать осаждение гидроокиси марганца и способствовать
частичному окислению ее кислородом воздуха. Для поддержания
нужной кислотности среды (рН = 5-6) прибавляют окись цинка, кото-
рая связывает образующуюся кислоту:
ZnO + 2H
+
Zn
2+
+ H
2
O.
В процессе титрования наряду с MnO
2
образуется H
2
MnO
3
,
Mn(HMnO
3
)
2
и MnMnO
3
и окисление ионов марганца (II) замедляется.
При прибавлении окиси цинка выпадает осадок ZnMnO
3
:
ZnO + H
2
MnO
3
ZnMnO
3
+ H
2
O.
Поэтому окисление ионов марганца (II) идет беспрепятственно. Если в
растворе присутствуют ионы железа (III) или хрома, то они осаждают-
ся в присутствии окиси цинка в виде гидроокисей. При недостатке
окиси цинка образуется свободная кислота, окисление прекращается и
раствор принимает фиолетовую окраску до достижения точки эквива-
лентности.
Методика определения
Рассчитанную для приготовления 250 мл раствора навеску руды
помещают в стакан, обливают 15-20мл концентрированной соляной
кислоты, добавляют 2-3 г хлората калия, закрывают стакан часовым
стеклом и нагревают под тягой до полного разложения руды и оконча-
ния выделения хлора. Раствор количественно переносят в мерную кол-
бу, не отфильтровывая белого осадка кремневой кислоты, объем рас-
твора доводят до метки и тщательно перемешивают. Отбирают пипет-
кой аликвотные части раствора в конические колбы емкостью 400-500
мл, нейтрализуют их карбонатом натрия до слабокислой реакции и
прибавляют взмученную в воде окись цинка до тех пор, пока после
взбалтывания жидкости на дне не будет оставаться небольшой осадок
окиси цинка. Полученную смесь разбавляют 250-300 мл горячей воды
и горячий раствор титруют стандартным раствором перманганата.
При прибавлении из бюретки перманганата калия образуется
осадок двуокиси марганца, который затрудняет наблюдение за измене-
нием окраски раствора. Поэтому для ускорения анализа несколько из-
меняют обычную технику титрования. Прибавляют перманганат не по
каплям, а сразу по 1-2 мл. Смесь хорошо перемешивают и дают осадку
в растворе отстояться, опуская колбу в горячую воду или держа ее на
бане. Двуокись марганца быстрее коагулирует в горячем растворе.
Если раствор не окрашивается, то прибавляют еще перманганата ка-
218
лия. Незадолго до точки эквивалентности раствор просветляется бы-
стро, отстаивание идет хорошо и при дотитровывании по каплям розо-
вая окраска раствора становится ясно заметной. Ко второй порции
сразу приливают почти все необходимое количество перманганата,
дают осесть осадку и дотитровывают по каплям.
При расчетах необходимо помнить, что эквивалент KMnO
4
в
проводимой реакции равен М
Э
= 1/3 М
п.к.
, так как Mn
VII
переходит в
Mn
IV
. Если раствор перманганата калия, как обычно, был установлен
по щавелевой кислоте то расчет навески его был сделан на основании
эквивалентной массы, равной 1/5 М
п.к.
.
При восстановлении KMnO
4
до MnO
2
1 н. раствор перманага-
ната калия должен содержать 158.038/3 = 52.6792 г/л, а при восстанов-
лении до Mn
2+
158.038/5 = 31.6075 г/л. Следовательно, наш исходный
стандартный раствор перманганата слабее требуемого раствора во
столько раз, во сколько 31.608 меньше 52.679, т.е. 31.608/52.679 = 0.6.
Поэтому истинная молярная концентрация эквивалентов ранее
приготовленного 0.1 н. раствора KMnO
4
равна 0.1 0.6 = 0.06 н.
При пользовании стандартными растворами, приготовленными
путем растворения М
п.к.
/5 на 1 л, во всех расчетах необходимо вводить
вычислительную поправку, равную 0.6, т.е. нормальность раствора
перманганата калия (рабочего, стандартного раствора) умножить на
0.6: С
эк
п.к.
0.6.
Расчет
1. Количество марганца в пробе g
Mn
, г:
g
Mn
= М
ЭMn
С
эк
п.к.
V
п.к.
/1000, г.
2. Содержание (%%) во взятой навеске составляет:
g
Mn
(%) = (g
Mn
100)/а.
Здесь М
ЭMn
- молярная масса эквивалента, г/моль; С
эк
п.к.
и V
п.к.
- моляр-
ная концентрация эквивалента (моль/л) и средний объем титранта
(перманганата калия) в точке эквивалентности, мл; а - взятая навеска
пробы с марганцем (г).
IV.4.4.7. Определение окислителей
IV.4.4.7.1. Определение соединений железа (III)
Определение соединений железа (III) перманганатометриче-
ским методом основано на предварительном восстановлении Fe
3+
до
Fe
2+
соответствующим восстановителем и последующем титровании
железа (II) стандартным раствором перманганата.
       Для полноты протекания реакции необходима нейтрализация        лия. Незадолго до точки эквивалентности раствор просветляется бы-
ионов водорода. Прибавление сильной щелочи недопустимо, так как       стро, отстаивание идет хорошо и при дотитровывании по каплям розо-
она может вызвать осаждение гидроокиси марганца и способствовать      вая окраска раствора становится ясно заметной. Ко второй порции
частичному окислению ее кислородом воздуха. Для поддержания           сразу приливают почти все необходимое количество перманганата,
нужной кислотности среды (рН = 5-6) прибавляют окись цинка, кото-     дают осесть осадку и дотитровывают по каплям.
рая связывает образующуюся кислоту:                                          При расчетах необходимо помнить, что эквивалент KMnO4 в
                     ZnO + 2H+ ↔ Zn2+ + H2O.                          проводимой реакции равен МЭ = 1/3 Мп.к., так как MnVII переходит в
       В процессе титрования наряду с MnO2 образуется H2MnO3,         MnIV. Если раствор перманганата калия, как обычно, был установлен
Mn(HMnO3)2 и MnMnO3 и окисление ионов марганца (II) замедляется.      по щавелевой кислоте то расчет навески его был сделан на основании
При прибавлении окиси цинка выпадает осадок ZnMnO3:                   эквивалентной массы, равной 1/5 Мп.к..
                 ZnO + H2MnO3 ↔ ZnMnO3 + H2O.                                При восстановлении KMnO4 до MnO2 1 н. раствор перманага-
Поэтому окисление ионов марганца (II) идет беспрепятственно. Если в   ната калия должен содержать 158.038/3 = 52.6792 г/л, а при восстанов-
растворе присутствуют ионы железа (III) или хрома, то они осаждают-   лении до Mn2+ 158.038/5 = 31.6075 г/л. Следовательно, наш исходный
ся в присутствии окиси цинка в виде гидроокисей. При недостатке       стандартный раствор перманганата слабее требуемого раствора во
окиси цинка образуется свободная кислота, окисление прекращается и    столько раз, во сколько 31.608 меньше 52.679, т.е. 31.608/52.679 = 0.6.
раствор принимает фиолетовую окраску до достижения точки эквива-             Поэтому истинная молярная концентрация эквивалентов ранее
лентности.                                                            приготовленного 0.1 н. раствора KMnO4 равна 0.1 ⋅ 0.6 = 0.06 н.
                                                                             При пользовании стандартными растворами, приготовленными
                      Методика определения                            путем растворения Мп.к./5 на 1 л, во всех расчетах необходимо вводить
                                                                      вычислительную поправку, равную 0.6, т.е. нормальность раствора
       Рассчитанную для приготовления 250 мл раствора навеску руды    перманганата калия (рабочего, стандартного раствора) умножить на
помещают в стакан, обливают 15-20мл концентрированной соляной         0.6: Сэк п.к.⋅ 0.6.
кислоты, добавляют 2-3 г хлората калия, закрывают стакан часовым                                      Расчет
стеклом и нагревают под тягой до полного разложения руды и оконча-
ния выделения хлора. Раствор количественно переносят в мерную кол-          1. Количество марганца в пробе gMn, г:
бу, не отфильтровывая белого осадка кремневой кислоты, объем рас-                         gMn = МЭMn Сэк п.к.Vп.к. /1000, г.
твора доводят до метки и тщательно перемешивают. Отбирают пипет-            2. Содержание (%%) во взятой навеске составляет:
кой аликвотные части раствора в конические колбы емкостью 400-500                              gMn (%) = (gMn ⋅100)/а.
мл, нейтрализуют их карбонатом натрия до слабокислой реакции и        Здесь МЭMn - молярная масса эквивалента, г/моль; Сэк п.к. и Vп.к. - моляр-
прибавляют взмученную в воде окись цинка до тех пор, пока после       ная концентрация эквивалента (моль/л) и средний объем титранта
взбалтывания жидкости на дне не будет оставаться небольшой осадок     (перманганата калия) в точке эквивалентности, мл; а - взятая навеска
окиси цинка. Полученную смесь разбавляют 250-300 мл горячей воды      пробы с марганцем (г).
и горячий раствор титруют стандартным раствором перманганата.
       При прибавлении из бюретки перманганата калия образуется                         IV.4.4.7. Определение окислителей
осадок двуокиси марганца, который затрудняет наблюдение за измене-
нием окраски раствора. Поэтому для ускорения анализа несколько из-               IV.4.4.7.1. Определение соединений железа (III)
меняют обычную технику титрования. Прибавляют перманганат не по
каплям, а сразу по 1-2 мл. Смесь хорошо перемешивают и дают осадку           Определение соединений железа (III) перманганатометриче-
в растворе отстояться, опуская колбу в горячую воду или держа ее на   ским методом основано на предварительном восстановлении Fe3+ до
бане. Двуокись марганца быстрее коагулирует в горячем растворе.       Fe2+ соответствующим восстановителем и последующем титровании
Если раствор не окрашивается, то прибавляют еще перманганата ка-      железа (II) стандартным раствором перманганата.


                               217                                                                       218