Курсовая работа по химии на тему «Выбор индикатора при титровании 0,4Н раствора сульфата железа 0,45Н раствором перманганата калия»

МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего профессионального образования
«Астраханский государственный университет»

(Астраханский государственный университет)

Кафедра неорганической и
биоорганической химии




Курсовая работа
Тема: «Выбор индикатора при титровании
0,4Н раствора сульфата железа 0,45Н раствором перманганата калия»

















Астрахань – 2015
Содержание:
Введение..
Глава 1. Окислительно-восстановительное титрования.
Метод окислительно-восстановительного титрования...
Индикаторы при окислительно-восстановительном титровании
Кривые окислительно-восстановительного титрования..
Глава 2. Построение кривой окислительно-восстановительного титрования 0,4Н раствора FeSO4 0,45Н раствором КMnO4, при рН=1.
2.1 Расчетная часть по построению кривой окислительно-восстановительного титрования...
2.2 Таблица по окислительно-восстановительному титрованию.
2.3 Кривая окислительно-восстановительного титрования..
2.4 Расчет индикаторных ошибок окислительно-восстановительного титрования титрования..
Заключение
Список литературы
3
4
4
6
8

9

9
27
29

30
31
32
























Введение

До настоящего времени титрование находит широкое применение. Точность проведения анализа зависит от оптимально выбранного индикатора.
Титриметрический метод основан на точном измерении объема реактива, израсходованного на реакцию с определённым количеством анализируемого вещества.
Титрование – это прибавление титрованного раствора к анализируемому для определения эквивалентного количества вещества.
Главной задачей для выбора оптимального индикатора является:
1. выборать из данных веществ окислитель и восстановитель;
2. составить ОВ полуреакции;
3. составить ионное и молекулярное уравнения реакции титрования;
4. определить качественный состав раствора на каждом из этапов титрования (до точки эквивалентности, в точке эквивалентности, после точки эквивалентности);
5. рассчитать молярные концентрации эквивалента частиц (ионов или молекул), составляющих ОВ пару, связанную с определяемым веществом, до точки эквивалентности;
6. рассчитать ОВ потенциал в каждой точке титрования.
Для титриметрических методов часто используют кривые титрования, по которым можно сделать вывод о том, как будет проходить титрование, и какой индикатор лучше всего для этого подобрать.
Объект исследования: раствор, состоящий из FeSO4 (С = 0,4Н) – определяемое вещество и КMnO4 (С = 0,45Н) – титрант, при рН=1.




Глава 1. Окислительно-восстановительное титрование

1.1 Метод окислительно-восстановительного титрования

Характерной особенностью реакций окисления – восстановления является переход электронов между реагирующими частицами.
Частицу, принимающую электрон, называют окислителем, а отдающую – восстановителем.
Процесс окисления одного вещества оказывается неразрывно связанным с восстановлением другого, поэтому реакции этого типа называются окислительно – восстановительными.
Благодаря большому разнообразию окислительно-восстановительных реакций их классифицируют по ряду признаков:
в зависимости от приемов выделения:
прямое титрование;
обратное титрование (по осадку);
метод замещения.
в зависимости от типа химических реакций:
перманганатометрический метод анализа основан на реакции перманганата калия с восстановителями приемущественно в кислой среде. В анализе некоторых органических соединений используется восстановление в сильнощелочной среде.
Титрованный раствор перманганата калия по точной навеске приготовить нельзя, т.к. в нем содержится некоторое количество оксида марганца и другие продукты разложения. Перед установлением точной концентрации раствор держат в темной стеклянной посуде неделю. Приготовленный раствор не низкой концентрации выше не изменяет титр продолжительное время. Титр раствора перманганата калия устанавливают по безводному оксалату натрия или по щавелевой кислоте. Реакция взаимодействия перманганата калия со щавелевой кислотой относится к типу автокаталитической. Она катализируется ионами марганца. Первые капли перманганата даже в горячем растворе обесцвечиваются очень медленно. В ходе титрования концентрация ионов марганца возрастает, и скорость реакции увеличивается: реакция сама себе поставляет катализатор. В перманганатометрии применяются также растворяя восстановителей – соли железа, щавелевую кислоту и некоторые другие – для определения обратного титрования.
Широкое практическое применение нашел способ восстановления Fe+3 с помощью SnCl2.
FeCl+2 + SnCl4-2= 2Fe+2 + SnCl4 + 2Cl-
Избыток олова удаляется с помощью раствора сулемы:
SnCl4-2 +2HgCl2 = Hg2Cl2 + 2Cl-
Железо титруется перманганатом калия без отфильтровывания осадка Hg2Cl2.
В ходе анализа следует учитывать возможность осложнений за счет индуцированного окисления хлоридов перманганатом и за счет того, что осадок Hg2Cl2 способен окисляться перманганатом. Ошибки за счет взаимодействия титранто с осадком каломели можно избежать, если при восстановлении железа ограничиться минимальным избытком олова. Тогда незначительный осадок каломели не сможет оказать заметного влияния на результат анализа. При большом избытке хлорида олова и последующим взаимодействием его с Hg2Cl2 возможно образование металлической ртути, что приводит к значительному ускорению реакции Hg2Cl2 с перманганатом и вызывает большую погрешность определения. Индуцированное окисление хлорида предотвращается введением в анализируемый раствор защитной смеси Циммермана – Рейнгарда, состоящей из раствора сульфата марганца, фосфорной и серной кислоты. Сульфат марганца предотвращает окисление хлорида, фосфорная кислота образует бесцветный комплекс с железом, что приводит к более четкому установлению точки эквивалентности, серная кислота обеспечивает необходимую кислотность раствора.
иодометрия; 
дихроматометрия;
броматометрия;
ванадатометрия.


1.2 Индикаторы при окислительно-восстановительном титровании

Интервал изменения окраски индикатора определяется по уравнению Нернста:

·Е = Е0Ind ± 0,058
n

При анализе методами окислительно-восстановительного титрования используется прямое, обратное и заместительное титрование. Точка эквивалентности окислительно-восстановительного титрования может фиксироваться с помощью индикаторов и по окраске самого реагента (всеми окрашенными окислителями и восстановителями (перманганат, раствор иода). При титровании различных восстановителей перманганатом в кислой среде одна капля его после точки эквивалентности окрашивает раствор в розовый цвет.
Индикаторное титрование проводят с индикаторами, которые вступают в специфическую реакцию с окислителем или восстановителем. Например, ферроин является индикатором на железо (III), образуя окрашенные комплексные ионы в красный цвет.
В перманганатометрии титрование проводят в кислой среде, т.к. потенциал увеличивается, и продукт обесцвечивается. Перманганатометрический метод анализа основан на реакции преманганата калия с восстановителями преимущественно в щелочной среде.
Например, к индикаторам относят дифениламин NH(C6H5)2, который окисляется KМnO4 и другими окислителями. При окислении дифениламин из бесцветного переходит в фиолетовое соединение – дифенилбензидин.





Fe+2

Изменение окраски происходит при определенном окислительном потенциале (E = + 0,76 В), Дифениламин при E = + 0,73B бесцветен при E = + 0,79 В он переходит в дифенилбензидин (фиолетовый), также изменение окраски происходит при индикаторе 2,2 – дипиридил. Изменеие окраски: светло – голубая красная. Превращение окисленной формы индикатора в восстановленную и обратно можно выразить уравнением:
13 EMBED Equation.DSMT4 1415Indок+ne Indвос
Интервал перехода окраски индикатора (рТ) рассчитывается по формуле
pT=E0 ± 0,058
n
Для титрования подбирают такой индикатор, у которого область перехода совпадает со скачком потенциала кривой титрования.



1.3 Кривые окислительно-восстановительного титрования

Кривые титрования окислительно-восстановительных реакций могут быть построены в координатах: окислительно – восстановительный потенциал - % оттитрования.
Расчет кривой ОВ титрования основан на уравнении Нернста, которое, имеет вид:

E=E0 + RT lg aaox
nF aared

где E реальный ОВ потенциал; E° стандартный ОВ потенциал, В; R - универсальная газовая постоянная, равная 8,3143 Дж/(моль*K); F постоянная Фарадея, равная 96485 Кл/моль; T абсолютная температура, K; n - число электронов, участвующих в ОВ процессе aOx + ne bRed; a и b соответствующие стехиометрические коэффициенты; [Ox] и [Red] равновесные молярные концентрации окислителя (окисленной формы) и восстановителя (восстановленной формы), соответственно.
При расчете кривой окислительно-восстановительного титрования были поставлены определенные задачи:
1. определить из данных веществ окислитель и восстановитель;
2. составить ОВ полуреакции;
3. составить ионное и молекулярное уравнения реакции титрования;
4. определить качественный состав раствора на каждом из этапов титрования (до точки эквивалентности, в точке эквивалентности, после точки эквивалентности);
5. рассчитать молярные концентрации эквивалента частиц (ионов или молекул), составляющих ОВ пару, связанную с определяемым веществом, до точки эквивалентности;
6. рассчитать ОВ потенциал в каждой точке титрования.

Глава 2. Построение кривой окислительно-восстановительного титрования
0,4Н раствора FeSO4 0,45Н раствором КMnO4, при рН=1

Дано:
Сн (FeSO4)=0,4Н
Cн (KMnO4)=0,45Н
Кривая титрования?
Решение:
1) См (FeSO4)=0,4 *1 = 0,4М, т.к. f=1
Fe+2 – е = Fe+3
2) Cм (KMnO4)=0,45 * 0,2 = 0,09, т.к. f=0,2
MnO4-+8H++5e = Mn+2+4H2O
Е(Fe+2 / Fe+3) = 0,77В
Е (MnO4- /Mn+2) = 1,51В
10FeSO4 + 2KMnO4 + 8H2SO4 = 2MnSO4 + K2SO4 + 5Fe2(SO4)3+8H2O
2Fe+2 – 2е =2Fe+3 5
MnO4-+8H++5e = Mn+2+4H2O 2

Е=Е0 + 0,058 * lg [Fe+3]
[Fe+2]

Пусть V(FeSO4) = 10мл
С(FeSO4)*V(FeSO4) = С(KMnO4)*V(KMnО4)

Vэ(KMnO4) = С(FeSO4)*V(FeSO4) = 0,4*10 = 8,9мл
С(KMnO4) 0,45

1точка: 1%титрования:
8,9мл (KMnO4) – 100%
хмл (KMnO4) – 1%
х = 1*8,9 = 0,089мл
100
С(KMnO4) = С(KMnO4)*V(KMnO4) = 0,45*0,089 = 3,9697 * 10-3
прореагир Vобщ 10,089

С (KMnO4) = C(FeSO4) = С(Fe2(SO4)3) = 3,9697 * 10-3
прореагир прореагир

Сисх (FeSO4) = С(FeSO4)*V(FeSO4) = 0,4*10 = 0,3965
С учетом разбавления Vобщ 10,089

Сост (FeSO4)=Сисх (FeSO4)-С(FeSO4)=0,3965-3,9697*10-3
= 0,3925303 прореагир

Е=0,77+lg 3,9697 * 10-3 = 0,77-0,11542 = 0,6546
0,3925303

2точка: 5%титрования:
8,9мл (KMnO4) – 100%
хмл (KMnO4) – 5%
х = 5*8,9 = 0,445мл
100

С(KMnO4) = С(KMnO4)*V(KMnO4) = 0,45*0,445 = 1,9172 * 10-2
прореагир Vобщ 10,445

С (KMnO4) = C(FeSO4) = С(Fe2(SO4)3) = 1,9172 * 10-2
прореагир прореагир

Сисх (FeSO4) = С(FeSO4)*V(FeSO4) = 0,4*10 = 0,3829
С учетом разбавления Vобщ 10,445

Сост (FeSO4)=Сисх (FeSO4)-С(FeSO4)=0,3829-1,9172*10-2
= 0,363728 прореагир

Е=0,77+lg 1,9172 * 10-2 = 0,77-0,0741 = 0,6959
0,363728

3точка: 10%титрования:
8,9мл (KMnO4) – 100%
хмл (KMnO4) – 10%
х = 10*8,9 = 0,89мл
100

С(KMnO4) = С(KMnO4)*V(KMnO4) = 0,45*0,89 = 3,6777 * 10-2
прореагир Vобщ 10,89

С (KMnO4) = C(FeSO4) = С(Fe2(SO4)3) = 3,6777 * 10-2
прореагир прореагир

Сисх (FeSO4) = С(FeSO4)*V(FeSO4) = 0,4*10 = 0,3673
С учетом разбавления Vобщ 10,89

Сост (FeSO4)=Сисх (FeSO4)-С(FeSO4)=0,3673-3,6777*10-2
= 0,330523 прореагир

Е=0,77+lg 3,6777 * 10-2 = 0,77-0,0553 = 0,7147
0,330523

4точка: 15%титрования:
8,9мл (KMnO4) – 100%
хмл (KMnO4) – 15%
х = 15*8,9 = 1,335мл
100

С(KMnO4) = С(KMnO4)*V(KMnO4) = 0,45*1,335 = 5,2999 * 10-2
прореагир Vобщ 11,335

С (KMnO4) = C(FeSO4) = С(Fe2(SO4)3) = 5,2999 * 10-2
прореагир прореагир

Сисх (FeSO4) = С(FeSO4)*V(FeSO4) = 0,4*10 = 0,3529
С учетом разбавления Vобщ 11,335

Сост (FeSO4)=Сисх (FeSO4)-С(FeSO4)=0,3529-5,2999*10-2
= 0,299901 прореагир

Е=0,77+lg 5,2999 * 10-2 = 0,77-0,0437 = 0,7263
0,299901

5точка: 20%титрования:
8,9мл (KMnO4) – 100%
хмл (KMnO4) – 20%
х = 20*8,9 = 1,78мл
100

С(KMnO4) = С(KMnO4)*V(KMnO4) = 0,45*1,78 = 6,7997 * 10-2
прореагир Vобщ 11,78

С (KMnO4) = C(FeSO4) = С(Fe2(SO4)3) = 6,7997 * 10-2
прореагир прореагир

Сисх (FeSO4) = С(FeSO4)*V(FeSO4) = 0,4*10 = 0,3396
С учетом разбавления Vобщ 11,78

Сост (FeSO4)=Сисх (FeSO4)-С(FeSO4)=0,3396-6,7997*10-2
= 0,271603 прореагир

Е=0,77+lg 6,7997 * 10-2 = 0,77-0,0349 = 0,7351
0,271603

6точка: 25%титрования:
8,9мл (KMnO4) – 100%
хмл (KMnO4) – 25%
х = 25*8,9 = 2,225мл
100

С(KMnO4) = С(KMnO4)*V(KMnO4) = 0,45*2,225 = 8,1902 * 10-2
прореагир Vобщ 12,225

С (KMnO4) = C(FeSO4) = С(Fe2(SO4)3) = 8,1902 * 10-2
прореагир прореагир

Сисх (FeSO4) = С(FeSO4)*V(FeSO4) = 0,4*10 = 0,3272
С учетом разбавления Vобщ 12,225

Сост (FeSO4)=Сисх (FeSO4)-С(FeSO4)=0,3272-8,1902*10-2
= 0,245298 прореагир

Е=0,77+lg 8,1902 * 10-2 = 0,77-0,02763 = 0,7424
0,2245298

7точка: 30%титрования:
8,9мл (KMnO4) – 100%
хмл (KMnO4) – 30%
х = 30*8,9 = 2,67мл
100

С(KMnO4) = С(KMnO4)*V(KMnO4) = 0,45*2,67 = 9,4830 * 10-2
прореагир Vобщ 12,67

С (KMnO4) = C(FeSO4) = С(Fe2(SO4)3) = 9,4830 * 10-2
прореагир прореагир

Сисх (FeSO4) = С(FeSO4)*V(FeSO4) = 0,4*10 = 0,3157
С учетом разбавления Vобщ 12,67

Сост (FeSO4)=Сисх (FeSO4)-С(FeSO4)=0,3157-9,4830*10-2
= 0,22087 прореагир

Е=0,77+lg 9,4830 * 10-2 = 0,77-0,0219 = 0,7481
0,22087

8точка: 35%титрования:
8,9мл (KMnO4) – 100%
хмл (KMnO4) – 35%
х = 35*8,9 = 3,115мл
100

С(KMnO4) = С(KMnO4)*V(KMnO4) = 0,45*3,115 = 0,1069
прореагир Vобщ 13,115

С (KMnO4) = C(FeSO4) = С(Fe2(SO4)3) = 0,1069
прореагир прореагир

Сисх (FeSO4) = С(FeSO4)*V(FeSO4) = 0,4*10 = 0,3049
С учетом разбавления Vобщ 13,115

Сост (FeSO4)=Сисх (FeSO4)-С(FeSO4)=0,3049-0,1069
= 0,198 прореагир

Е=0,77+lg 0,3049 = 0,77-0,0155 = 0,7545
0,198

9точка: 40%титрования:
8,9мл (KMnO4) – 100%
хмл (KMnO4) – 49%
х = 40*8,9 = 3,56мл
100

С(KMnO4) = С(KMnO4)*V(KMnO4) = 0,45*3,56 = 0,1181
прореагир Vобщ 13,56

С (KMnO4) = C(FeSO4) = С(Fe2(SO4)3) = 0,1181
прореагир прореагир

Сисх (FeSO4) = С(FeSO4)*V(FeSO4) = 0,4*10 = 0,2949
С учетом разбавления Vобщ 13,56

Сост (FeSO4)=Сисх (FeSO4)-С(FeSO4)=0,2949-0,1181
= 0,1768 прореагир

Е=0,77+lg 0,1181 = 0,77-0,0102 = 0,7598
0,1768

10точка: 45%титрования:
8,9мл (KMnO4) – 100%
хмл (KMnO4) – 45%
х = 45*8,9 = 4,005мл
100

С(KMnO4) = С(KMnO4)*V(KMnO4) = 0,45*4,005 = 0,1287
прореагир Vобщ 14,005

С (KMnO4) = C(FeSO4) = С(Fe2(SO4)3) = 0,1287
прореагир прореагир

Сисх (FeSO4) = С(FeSO4)*V(FeSO4) = 0,4*10 = 0,2856
С учетом разбавления Vобщ 14,005

Сост (FeSO4)=Сисх (FeSO4)-С(FeSO4)=0,2856-0,1287
= 0,1569 прореагир

Е=0,77+lg 0,1287 = 0,77-0,0049 = 0,7651
0,1569

11точка: 50%титрования:
8,9мл (KMnO4) – 100%
хмл (KMnO4) – 35%
х = 50*8,9 = 4,45мл
100

С(KMnO4) = С(KMnO4)*V(KMnO4) = 0,45*4,45 = 0,1386
прореагир Vобщ 14,45

С (KMnO4) = C(FeSO4) = С(Fe2(SO4)3) = 0,1386
прореагир прореагир

Сисх (FeSO4) = С(FeSO4)*V(FeSO4) = 0,4*10 = 0,2768
С учетом разбавления Vобщ 14,45

Сост (FeSO4)=Сисх (FeSO4)-С(FeSO4)=0,2768-0,1386
= 0,1382 прореагир

Е=0,77+lg 0,1386 = 0,77+0,00008 = 0,770008
0,1382

12точка: 55%титрования:
8,9мл (KMnO4) – 100%
хмл (KMnO4) – 55%
х = 55*8,9 = 4,895мл
100

С(KMnO4) = С(KMnO4)*V(KMnO4) = 0,45*4,895 = 0,1479
прореагир Vобщ 14,895

С (KMnO4) = C(FeSO4) = С(Fe2(SO4)3) = 0,1479
прореагир прореагир

Сисх (FeSO4) = С(FeSO4)*V(FeSO4) = 0,4*10 = 0,2685
С учетом разбавления Vобщ 14,895

Сост (FeSO4)=Сисх (FeSO4)-С(FeSO4)=0,2685-0,1479
= 0,1206 прореагир

Е=0,77+lg 0,1479 = 0,77+0,0051 = 0,7751
0,1206

13точка: 60%титрования:
8,9мл (KMnO4) – 100%
хмл (KMnO4) – 35%
х = 60*8,9 = 5,34мл
100

С(KMnO4) = С(KMnO4)*V(KMnO4) = 0,45*5,34 = 0,1565
прореагир Vобщ 15,34

С (KMnO4) = C(FeSO4) = С(Fe2(SO4)3) = 0,1565
прореагир прореагир

Сисх (FeSO4) = С(FeSO4)*V(FeSO4) = 0,4*10 = 0,2606
С учетом разбавления Vобщ 15,34

Сост (FeSO4)=Сисх (FeSO4)-С(FeSO4)=0,2606-0,1565
= 0,1041 прореагир

Е=0,77+lg 0,1565 = 0,77+0,0103 = 0,7803
0,1041

14точка: 65%титрования:
8,9мл (KMnO4) – 100%
хмл (KMnO4) – 65%
х = 65*8,9 = 5,785мл
100
С(KMnO4) = С(KMnO4)*V(KMnO4) = 0,45*5,785 = 0,1649
прореагир Vобщ 15,785

С (KMnO4) = C(FeSO4) = С(Fe2(SO4)3) = 0,1649
прореагир прореагир

Сисх (FeSO4) = С(FeSO4)*V(FeSO4) = 0,4*10 = 0,2534
С учетом разбавления Vобщ 15,785

Сост (FeSO4)=Сисх (FeSO4)-С(FeSO4)=0,2534-0,1649
= 0,0885 прореагир

Е=0,77+lg 0,1649 = 0,77+0,0157 = 0,7857
0,0885


15точка: 70%титрования:
8,9мл (KMnO4) – 100%
хмл (KMnO4) – 70%
х = 70*8,9 = 6,23мл
100
С(KMnO4) = С(KMnO4)*V(KMnO4) = 0,45*6,23 = 0,1727
прореагир Vобщ 16,23

С (KMnO4) = C(FeSO4) = С(Fe2(SO4)3) = 0,1727
прореагир прореагир

Сисх (FeSO4) = С(FeSO4)*V(FeSO4) = 0,4*10 = 0,2465
С учетом разбавления Vобщ 16,23

Сост (FeSO4)=Сисх (FeSO4)-С(FeSO4)=0,2465-0,1727
= 0,0738 прореагир

Е=0,77+lg 0,1727 = 0,77+0,0214 = 0,7914
0,0738

16точка: 75%титрования:
8,9мл (KMnO4) – 100%
хмл (KMnO4) – 75%
х = 75*8,9 = 6,675мл
100
С(KMnO4) = С(KMnO4)*V(KMnO4) = 0,45*6,675 = 0,1801
прореагир Vобщ 16,675

С (KMnO4) = C(FeSO4) = С(Fe2(SO4)3) = 0,1801
прореагир прореагир

Сисх (FeSO4) = С(FeSO4)*V(FeSO4) = 0,4*10 = 0,2391
С учетом разбавления Vобщ 16,675

Сост (FeSO4)=Сисх (FeSO4)-С(FeSO4)=0,2391-0,1801
= 0,0597 прореагир

Е=0,77+lg 0,1801 = 0,77+0,0278 = 0,7978
0,0597


17точка: 80%титрования:
8,9мл (KMnO4) – 100%
хмл (KMnO4) – 80%
х = 80*8,9 = 7,12мл
100
С(KMnO4) = С(KMnO4)*V(KMnO4) = 0,45*7,12 = 0,1871
прореагир Vобщ 17,12

С (KMnO4) = C(FeSO4) = С(Fe2(SO4)3) = 0,1871
прореагир прореагир

Сисх (FeSO4) = С(FeSO4)*V(FeSO4) = 0,4*10 = 0,2336
С учетом разбавления Vобщ 17,12

Сост (FeSO4)=Сисх (FeSO4)-С(FeSO4)=0,2336-0,1871
= 0,0465 прореагир

Е=0,77+lg 0,1871 = 0,77+0,0351 = 0,6046
0,0465

18точка: 85%титрования:
8,9мл (KMnO4) – 100%
хмл (KMnO4) – 85%
х = 85*8,9 = 7,565мл
100
С(KMnO4) = С(KMnO4)*V(KMnO4) = 0,45*7,565 = 0,1938
прореагир Vобщ 17,565

С (KMnO4) = C(FeSO4) = С(Fe2(SO4)3) = 0,1938
прореагир прореагир

Сисх (FeSO4) = С(FeSO4)*V(FeSO4) = 0,4*10 = 0,2277
С учетом разбавления Vобщ 17,565

Сост (FeSO4)=Сисх (FeSO4)-С(FeSO4)=0,2277-0,1938
= 0,0339 прореагир

Е=0,77+lg 0,2277 = 0,77+0,8272 = 0,8179
0,0339


19точка: 90%титрования:
8,9мл (KMnO4) – 100%
хмл (KMnO4) – 90%
х =90*8,9 = 8,01мл
100
С(KMnO4) = С(KMnO4)*V(KMnO4) = 0,45*8,01 = 0,2001
прореагир Vобщ 18,01

С (KMnO4) = C(FeSO4) = С(Fe2(SO4)3) = 0,2001
прореагир прореагир

Сисх (FeSO4) = С(FeSO4)*V(FeSO4) = 0,4*10 = 0,2221
С учетом разбавления Vобщ 18,01

Сост (FeSO4)=Сисх (FeSO4)-С(FeSO4)=0,2221-0,2001
= 0,022 прореагир

Е=0,77+lg 0,2002 = 0,77+0,0556 = 0,8256
0,022

20точка: 95%титрования:
8,9мл (KMnO4) – 100%
хмл (KMnO4) – 95%
х = 95*8,9 = 8,455мл
100
С(KMnO4) = С(KMnO4)*V(KMnO4) = 0,45*8,445 = 0,2062
прореагир Vобщ 18,445

С (KMnO4) = C(FeSO4) = С(Fe2(SO4)3) = 0,2062
прореагир прореагир

Сисх (FeSO4) = С(FeSO4)*V(FeSO4) = 0,4*10 = 0,2167
С учетом разбавления Vобщ 18,445

Сост (FeSO4)=Сисх (FeSO4)-С(FeSO4)=0,2167-0,2062
= 0,0105 прореагир

Е=0,77+lg 0,2062 = 0,77+0,0749 = 0,8449
0,0105


21точка: 99%титрования:
8,9мл (KMnO4) – 100%
хмл (KMnO4) – 99%
х = 99*8,9 = 8,811мл
100
С(KMnO4) = С(KMnO4)*V(KMnO4) = 0,45*8,811 = 0,2108
прореагир Vобщ 18,811

С (KMnO4) = C(FeSO4) = С(Fe2(SO4)3) = 0,2108
прореагир прореагир

Сисх (FeSO4) = С(FeSO4)*V(FeSO4) = 0,4*10 = 0,2126
С учетом разбавления Vобщ 18,811

Сост (FeSO4)=Сисх (FeSO4)-С(FeSO4)=0,2126-0,2108
= 0,0018 прореагир

Е=0,77+lg 0,2108 = 0,77+0,1199 = 0,8899
0,0018

22точка: 100%титрования:

I способ:

Е(в точке эк-ти): n(ок-ля)*Е(ок-ля)-n(вос-ля)*Е(вос-ля) = 0,77*1+1,51*5 =1,39
n(ок-ля)+n(вос-ля) 1+5

II способ

lgКр = (Е(ок-ля)-Е(вос-ля))*n = (1,51-0,77)*5 = 64
0,058 0,058
Кр = 1064

5Fe+2 + MnO4- + 8H+ = Mn+2 + 5Fe+3+4H2O
Кр = [Mn+2][Fe+3]5
[MnO4-]5[Fe+2][H+]8

[Fe+2] = С(FeSO4)*V(FeSO4) = 0,4*10 = 0,212
Vобщ 18,9

[MnO4-] = С(KMnO4)*V(KMnO4) = 0,09*8,9 = 0,0424
Vобщ 18,9

[Fe+3] = 0,212-5х = 5*(0,0424-х)

[Mn+2] = 0,0424-х

105*(0,0424-х)5*(0,0424-*) = 1064
105*х5*х

6
·(0,0424-х)6 = 6
·1064
6
·х6

0,0424 = 4,6*1010
х
х=9,2*10-13

[Fe+2] = 5*9,2*10-13 = 4,6*10-12
[Fe+3] = 5*0,0424 = 0,212
[MnO4-] = 9,2*10-13
[Mn+2] = 4,24*10-2

Е(Fe+2 / Fe+3) = 0,77+0,058*lg 0,212 = 1,39
4,24*10-2

Е(MnO4- /Mn+2) = 1,51+0,0116* lg 9,2*10-13 = 1,39
4,6*10-12

23точка: 101%титрования:

8,9мл (KMnO4) – 100%
хмл (KMnO4) – 1%
х = 1*8,9 = 0,089мл
100
[MnO4-] = С(КMnО4)*V(КMnО4) = 0,09*0,089 = 4,2182*10-4
Vобщ 18,989

[Mn+2] = С(КMnО4)*V(КMnО4) = 0,09*8,9 = 4,2182*10-2
Vобщ 18,989
Е(MnO4- /Mn+2) = 1,51+0,0116* lg 4,2182*10-4 = 1,51-0,0232 = 1,4868
4,2182*10-2


24точка: 105%титрования:

8,9мл (KMnO4) – 100%
хмл (KMnO4) – 5%
х = 5*8,9 = 0,445мл
100
[MnO4-] = С(КMnО4)*V(КMnО4) = 0,09*0,445 = 2,0608*10-3
Vобщ 19,434

[Mn+2] = С(КMnО4)*V(КMnО4) = 0,09*8,9 = 4,1216*10-2
Vобщ 19,434
Е(MnO4- /Mn+2) = 1,51+0,0116* lg 2,0608*10-3 = 1,51-0,02 = 1,4949
4,1216*10-2

25точка: 110%титрования:

8,9мл (KMnO4) – 100%
хмл (KMnO4) – 10%
х = 10*8,9 = 0,89мл
100
[MnO4-] = С(КMnО4)*V(КMnО4) = 0,09*0,89 = 4,0294*10-3
Vобщ 19,879

[Mn+2] = С(КMnО4)*V(КMnО4) = 0,09*8,9 = 4,0294*10-2
Vобщ 19,879
Е(MnO4- /Mn+2) = 1,51+0,0116* lg 4,0294*10-3 = 1,51-0,0116 = 1,4984
4,0294*10-2

23точка: 115%титрования:

8,9мл (KMnO4) – 100%
хмл (KMnO4) – 15%
х = 15*8,9 = 1,335мл
100
[MnO4-] = С(КMnО4)*V(КMnО4) = 0,09*1,335 = 5,9117*10-3
Vобщ 20,324

[Mn+2] = С(КMnО4)*V(КMnО4) = 0,09*8,9 = 3,9412*10-2
Vобщ 20,324
Е(MnO4- /Mn+2) = 1,51+0,0116* lg 5,9117*10-3 = 1,51-0,0096 = 1,5004
3,9412*10-2

27точка: 120%титрования:

8,9мл (KMnO4) – 100%
хмл (KMnO4) – 20%
х = 20*8,9 = 1,78мл
100
[MnO4-] = С(КMnО4)*V(КMnО4) = 0,09*1,78 = 7,7134*10-3
Vобщ 20,769
[Mn+2] = С(КMnО4)*V(КMnО4) = 0,09*8,9 = 3,8567*10-2
Vобщ 20,769
Е(MnO4- /Mn+2) = 1,51+0,0116* lg 7,7134*10-3 = 1,51-0,00812 = 1,50188
3,8567*10-2

28точка: 125%титрования:

8,9мл (KMnO4) – 100%
хмл (KMnO4) – 25%
х = 25*8,9 = 2,225мл
100
[MnO4-] = С(КMnО4)*V(КMnО4) = 0,09*2,225 = 9,4395*10-3
Vобщ 21,214

[Mn+2] = С(КMnО4)*V(КMnО4) = 0,09*8,9 = 3,7758*10-2
Vобщ 21,214
Е(MnO4- /Mn+2) = 1,51+0,0116* lg 9,4395*10-3 = 1,51-0,007 = 1,503
3,7758*10-2

29точка: 130%титрования:
8,9мл (KMnO4) – 100%
хмл (KMnO4) – 30%
х = 30*8,9 = 2,67мл
100
[MnO4-] = С(КMnО4)*V(КMnО4) = 0,09*2,67 = 1,1095*10-2
Vобщ 21,659

[Mn+2] = С(КMnО4)*V(КMnО4) = 0,09*8,9 = 3,6982*10-2
Vобщ 21,659

Е(MnO4- /Mn+2) = 1,51+0,0116* lg 1,1095*10-2 = 1,51-0,006 = 1,504
3,6982*10-2
30точка: 135%титрования:
8,9мл (KMnO4) – 100%
хмл (KMnO4) – 35%
х = 35*8,9 = 3,115мл
100
[MnO4-] = С(КMnО4)*V(КMnО4) = 0,09*3,115 = 1,2683*10-2
Vобщ 22,104

[Mn+2] = С(КMnО4)*V(КMnО4) = 0,09*8,9 = 3,7237*10-2
Vобщ 22,104
Е(MnO4- /Mn+2) = 1,51+0,0116* lg 1,2683*10-2 = 1,51-0,005 = 1,505
3,7137*10-2
31точка: 140%титрования:
8,9мл (KMnO4) – 100%
хмл (KMnO4) – 40%
х = 40*8,9 = 3,56мл
100
[MnO4-] = С(КMnО4)*V(КMnО4) = 0,09*3,56 = 1,4209*10-2
Vобщ 22,549

[Mn+2] = С(КMnО4)*V(КMnО4) = 0,09*8,9 = 3,5523*10-2
Vобщ 22,549
Е(MnO4- /Mn+2) = 1,51+0,0116* lg 1,4209*10-2 = 1,51-0,0046 = 1,5054
3,5523*10-2

32точка: 145титрования:
8,9мл (KMnO4) – 100%
хмл (KMnO4) – 45
х = 45*8,9 = 4,005мл
100
[MnO4-] = С(КMnО4)*V(КMnО4) = 0,09*4,005 = 1,5676*10-2
Vобщ 22,994

[Mn+2] = С(КMnО4)*V(КMnО4) = 0,09*8,9 = 3,4835*10-2
Vобщ 22,994
Е(MnO4- /Mn+2) = 1,51+0,0116* lg 1,5676*10-2 = 1,51-0,004 = 1,506
3,4835*10-2

33точка: 150титрования:
8,9мл (KMnO4) – 100%
хмл (KMnO4) – 1%
х = 50*8,9 = 4,45мл
100

[MnO4-] = С(КMnО4)*V(КMnО4) = 0,09*4,45 = 1,7087*10-2
Vобщ 23,439

[Mn+2] = С(КMnО4)*V(КMnО4) = 0,09*8,9 = 3,4171*10-2
Vобщ 23,439
Е(MnO4- /Mn+2) = 1,51+0,0116* lg 1,7087*10-2 = 1,51-0,0035 = 1,5065
3,4171*10-2


































2.2 Изменение потенциала при добавлении 0,45Н раствора
KMnO4 (f=1/5) к 0,4Н раствора FeSO4, при [Н+]=1


Таблица 2.
Изменение потенциала при добавлении 0,45Н раствора
KMnO4 (f=1/5) к 0,4Н раствора FeSO4, при [Н+]=1

№


Добав-
ленно
KMnO4

[Fe+3]

[Fe+2]

lg [Fe+3] [Fe+2]


Е-определя-
ющие
компонен-ты

Расчет-ная
форму-ла

Е


%
мл








1
1
0,089
3,9697*10-3
0,3925303
-1,99
[Fe+3]/[Fe+2]
Е=Е0 + 0,058 *
lg [Fe+3]
[Fe+2]

0,656

2
5
0,445
1,9172*10-2
0,363728
-1,2781


0,696

3
10
0,89
3,6777*10-2
0,330523
-0,9536


0,715

4
15
1,335
5,2999*10-2
0,299901
-0,7527


0,726

5
20
1,78
6,7997*10-2
0,271603
-0,6015


0,735

6
25
2,225
8,1902*10-2
0,245298
-0,4764


0,742

7
30
2,67
9,4830*10-2
0,22087
-0,3672


0,748

8
35
3,115
0,1069
0,198
-0,2677


0,754

9
40
3,56
0,1181
0,1768
-0,1756


0,759

10
45
4,005
0,1287
0,1569
-0,0860


0,765

11
50
4,45
0,1386
0,1382
0,0013


0,77

12
55
4,895
0,1479
0,1206
0,0886


0,775

13
60
5,34
0,1565
0,1041
0,1771


0,78

14
65
5,785
0,1649
0,0885
0,2703


0,786

15
70
6,23
0,1723
0,0738
0,3682


0,791

16
74
6,675
0,1801
0,0597
0,4795


0,798

17
80
7,12
0,1871
0,0465
0,6046


0,805

18
85
7,565
0,1938
0,0339
0,8272


0,818

19
90
8,01
0,2001
0,0220
0,9588


0,826

20
95
8,445
0,2062
0,0105
1,2931


0,845

21
99
8,811
0,2108
0,0018
2,0686


0,889

22
100
-
-
-
-
[Fe+3]/[MnO4-]
Е= n*Е+n*Е
n+n
1,39

23
101
0,089из
-
-
-2
[MnO4-]

1,487

24
105
0,445
-
-
-1,3


1,495

25
110
0,89
-
-
-1


1,498

26
115
1,335
-

-0,8239


1,5

27
120
1,78
-
-
-0,7


1,502

28
125
2,225
-
-
-0,602


1,503

29
130
2,67
-
-
-0,5229


1,504

30
135
3,115
-
-
-0,4559


1,505

31
140
3,56
-
-
-0,33979


1,5054

32
145
4,005
-
-
-0,3468


1,506

33
150
4,45
-
-
-0,301


1,507







































2.3 Кривая окислительно-восстановительного титрования



Рис.2 Кривая титрования 0,4Н раствора FeSO4 0,45Н раствором KMnO4
(f=1/5), при [Н+]=1






2.4 Расчет индикаторных ошибок окислительно-восстановительного титрования


Е0(HInd)=1,36< Е(в точке эк-ти)=1,4, следовательноFeSO4 – не до титрован

1,36=0,77+0,058*lg(100-х)5
х5
10,1724= lg(100-х)5
х5
1010,1724 = (100-х)5
х5

5
·1,4873*1010 = 5
·(100-х)5
5
· х5

108,3 = 100-х
х

108,3х=100

х=0,9% ~ 1%


Е0(Ind-)=1,485 > Е (в точке эк-ти)=1,4, следовательно KMnO4 – избыток, раствор перетитрован

1,485=1,51+0,058*lg х
5 100
-0,025 =0,0116* lg х
100


-2,1552 = х /100

10-2,1552 = х /100

0,007= х /100

х = 0,7% ~ 1%





Заключение

1. выбрали из данных веществ окислитель и восстановитель;
2. составили ОВ полуреакции;
3. составили ионное и молекулярное уравнения реакции титрования;
4. определить качественный состав раствора на каждом из этапов титрования (до точки эквивалентности, в точке эквивалентности, после точки эквивалентности);
5. рассчитали молярные концентрации эквивалента частиц (ионов или молекул), составляющих ОВ пару, связанную с определяемым веществом, до точки эквивалентности;
6. рассчитали ОВ потенциал в каждой точке титрования




























Список литературы

Башмаков А.С. Расчет кривых кислотно – основного и окислительно – восстановительного титрования. Кемерово: КемГМА, 2004, 50с
Васильев В.П. Аналитическая химия. В 2 ч. Ч. 1. Гравиметрический и титриметрический методы анализа. М.: Высшая школа, 1989, 320 с
Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии.- М.: Химия, 1979. – 480с.










13PAGE 15


13PAGE 14215




Root Entry