Лабораторная работа № 13 Определение солей аммония методом обратного титрования

Цель работы: определить массу NН₄Cl в пробе (г).

Сущность работы. Ион аммония является очень слабой кислотой (рK_а = 9,25), поэтому скачок на кривой титрования его щелочью отсутствует и прямое титрование провести невозможно. Чаще всего соли аммония определяют методом обратного титрования. К раствору добавляют заведомо избыточный, но точно отмеренный объем стандартного раствора щелочи:

NН₄Cl + NaOH_{избыток} = NН₃↑ + Н₂О + NаCl

Остаток щелочи после реакции с NН₄Cl титруют стандартным раствором кислоты:

NaOH_{остаток} + HCl = NaCl + Н₂О

Оборудование и реактивы: мерная колба, пипетка, бюретка, конические колбы, электрическая плитка, стандартные растворы NaOH (или KOH) и HCl, индикатор метиловый оранжевый, универсальная индикаторная бумага.

Выполнение работы

1. Анализируемый раствор получают у лаборантов в мерную колбу и доводят объем до метки. В 2–3 конические колбы переносят одинаковые аликвоты раствора и добавляют в каждую из них пипеткой по два таких же объема стандартного раствора щелочи.

2. Растворы кипятят на плитке до полного удаления NН₃. Полнотy удаления контролируют по универсальной индикаторной бумаге: смоченную дистиллированной водой бумажку вносят в пары над кипящим раствором. Если она не синеет, значит NН₃ полностью удален.

3. Снимают колбы с плиток и охлаждают их до комнатной температуры. Добавляют в каждую колбу 1–2 капли метилового оранжевого и титруют раствором HCl до момента резкого изменения окраски раствора от желтой к оранжевой.

4. По полученным данным находят массу NН₄Cl  в пробе, г.

	М(NН4Cl) = 53,492 г/моль
	С использованием ПО «Практикум по АХ и ФХМА»: оценить неопределенность измерений; провести Q-тест и статистическую обработку результатов анализа, если имеется 4 и более результатов параллельных измерений.

Окислительно-восстановительное титрование Лабораторная работа № 14 Стандартизация раствора перманганата калия

Цель работы: установить точную концентрацию раствора KMnO₄.

Сущность работы. Точную концентрацию раствора перманганата калия устанавливают через 8–10 дней после его приготовления по щавелевой кислоте H₂C₂O₄ ∙ 2H₂O или оксалату натрия Na₂C₂O₄ и другим веществам. За это время происходит окисление восстановителей, присутствующих в дистиллированной воде (пыль, следы органических соединений), и концентрация KMnO₄ стабилизируется.

Оксалат натрия и щавелевая кислота являются наиболее удобными установочными веществами, так как они не токсичны и устойчивы при хранении.

В основе титрования лежит реакция

Факторы эквивалентности перманганата и оксалата определяются, исходя из полуреакций:

 f_экв(MnO₄^–) =  ;

 f_экв( ) =  .

Титрование оксалат-ионов перманганатом калия проводят в сильнокислой среде по следующим причинам:

– образуются бесцветные ионы Mn²⁺, которые не мешают фиксировать конечную точку титрования;

– окислительная способность KMnO₄ в кислой среде намного выше, чем в нейтральной и слабощелочной среде:

Среда создается избытком H₂SO₄. Нельзя использовать HNO₃ и HCl, так как в их присутствии протекают побочные реакции.

Реакция взаимодействия перманганата калия с оксалат-ионами относится к типу автокаталитических. Она катализируется продуктом реакции – ионами Mn²⁺. Первые капли KMnO₄ даже в горячем растворе обесцвечиваются очень медленно. В ходе титрования концентрация ионов Mn²⁺ возрастает и скорость реакции увеличивается. Нагревание титруемого раствора способствует увеличению скорости реакции. Кроме того, при нагревании увеличивается величина скачка титрования, следовательно, повышается точность определения.

Титрование проводится без индикатора, так как все продукты реакции бесцветны и одна лишняя капля KMnO₄ после точки эквивалентности придаст раствору собственную малиновую окраску.

Оборудование и реактивы: бюретка, пипетка Мора, конические колбы, мерная колба, мерный цилиндр (10–25 мл), электрическая плитка, ~0,05 н. раствор KMnO₄, кристаллический H₂C₂O₄ ∙ 2H₂O или Na₂C₂O₄ (х. ч.), 2 н. раствор H₂SO₄.

Выполнение работы. Навеску установочного вещества, рассчитанную для приготовления 0,05 н. раствора, взвешивают в тигле на технических весах, затем уточняют массу на аналитических весах и переносят вещество без потерь в мерную колбу.

На тех же аналитических весах взвешивают тигель с остатками вещества и по разности определяют массу установочного вещества. Растворяют навеску в дистиллированной воде, разбавляют раствор до метки и тщательно перемешивают. Зная точную массу вещества и вместимость мерной колбы, вычисляют молярную концентрацию эквивалента оксалат-ионов в растворе.

Заполняют бюретку раствором KMnO₄ и устанавливают уровень жидкости на нуле. Отсчеты объема при титровании перманганатом калия целесообразно делать по верхнему краю мениска уровня жидкости, так как нижний край мениска не виден из-за интенсивной окраски раствора.

Помещают в коническую колбу для титрования 10 мл 2 н. раствора H₂SO₄ и нагревают, не допуская закипания. Пипеткой берут из мерной колбы аликвотную часть раствора установочного вещества и вносят в нагретый раствор серной кислоты (нагревать и кипятить кислые растворы оксалатов не следует, так как они разлагаются). Горячий раствор титруют перманганатом калия по каплям, энергично перемешивая. Каждую следующую каплю прибавляют только после того, как исчезнет окраска от предыдущей. Титруют перманганатом до появления не исчезающей в течение 30 с слабо-розовой окраски.

По результатам титрования рассчитывают точную концентрацию раствора перманганата калия, моль-экв/л.

В некоторых случаях по указанию преподавателя раствор KMnO₄ может быть приготовлен из фиксанала или установление концентрации KMnO₄ может быть проведено по приготовленному из фиксанала раствору оксалата.

	М(H2C2O4 ∙ 2H2O) = 126,066 г/моль	М(Na2C2O4) = 133,999 г/моль
	С использованием ПО «Практикум по АХ и ФХМА»: оценить неопределенность измерений; провести Q-тест и статистическую обработку результатов анализа, если имеется 4 и более результатов параллельных измерений.