Примеры решения задач по теме: Окислительно-восстановительное титрование

3. Перманганатометрия

Пример 1. К 100 мл исследуемой воды прибавлено 10,00 мл 0,0120 н. раствора перманганата калия и 5,00 мл серной кислоты (1:3).

После кипячения в течение 10 мин добавлено 10,00 мл 0,0120 н. раствора щавелевой кислоты H₂C₂O₄∙2H₂O, избыток которой оттитрован, 4,50 мл 0,0102 н. раствора перманганата калия. Определить окисляемость воды.

        

Решение. 1-й способ

Окисляемость воды определяется количеством миллиграммов перманганата калия или кислорода, затраченных на окисление примесей в 1 л воды. Используется метод обратного титрования.

Общее количество прибавленного раствора перманганата калия равно:

10,00+4,50=14,50 (мл).

Количество миллиграмм-эквивалентов перманганата калия равно:

V_KMnO4∙N_KMnO4 = 14,50∙0,0102=0,1479 (мг-экв).

Количество миллиграмм-эквивалентов щавелевой кислоты H₂C₂O₄∙2H₂O равно:

V(H₂C₂O₄∙2H₂O) ∙N(H₂C₂O₄∙2H₂O)=10,00∙0,0120=0,1200 (мг-экв).

Щавелевая кислота взаимодействует с перманганатом калия, не вступившим в реакцию с примесями воды.

Количество перманганата калия, затраченное на окисление примесей, содержащихся в 100 мл воды, равно:

0,1479-0,1200=0,0279 (мг-экв).

Умножив количество миллиграмм-эквивалентов на эквивалент перманганата калия или кислорода, определяем окисляемость воды, выраженную в миллиграммах перманганата калия или кислорода. Э_KMnO4=31,6, ЭO₂=8,0.

0,0279∙10,00∙31,6=8,82 (мг KMnO4),

или

0,0279∙10,00∙8,0=2,232 (мг О₂).

2-й способ

Общий объем раствора перманганата калия равен:

V_KMnO4=10,00+4,50=14,50 (мл).

Объем раствора KMnO4, вступивший в реакцию со щавелевой кислотой, равен:

V_KMnO4 = (V(H₂C₂O₄∙2H₂O) *N(H₂C₂O₄∙2H₂O)) / N (_KMnO4),

V_KMnO4 = (10,00 * 0,0120) / 0,0120 =11,76 (мл).

На окисление примесей в 100 мл воды затрачено перманганата калия:

14,50-11,76=2,74 (мл).

Окисляемость воды по KMnO₄ равна:

2,74∙10,00∙31,6∙0,0102=8,83 (мг KMnO4).

Окисляемость воды по О₂ равна:

2,74∙10,00∙8,0∙0,0102=2,236 (мг О₂).

         Метод перманганатометрии широко используется при проведении технических анализов.

     

Пример 2. Определить процентное содержание оксида марганца (IV) в загрязненном пиролюзите, если образец его 0,1530 г обработан 30,00 мл 0,1075 н. раствора щавелевой кислоты и разбавленной серной кислотой. Для титрования избытка щавелевой кислоты требуется 5,31 мл 0,1100 н. раствора перманганата калия.

Решение. 1-й способ

MnO₂+H₂C₂O₄+H₂SO₄=MnSO₄+2H₂O+2CO₂↑,

MnO₂+4H⁺+2e⁻=Mn²⁺+2H₂O,
С₂O₄^2- - 2e⁻ = 2CO₂↑,

ЭMnO₂=М / 2=86,94 / 2 .

Объем избытка раствора щавелевой кислоты равен:

V(H₂C₂O₄∙2H₂O)=(V(_KMnO4) * N(_KMnO4)) / N(H₂C₂O₄∙2H₂O)   

V(H₂C₂O₄∙2H₂O)= (5,31 * 0,1100) / 0,1075 = 5,44 (мл).

Количество щавелевой кислоты, израсходованной на обработку навески, равно:

30,00-5,44=24,56 (мл).

Количество миллиграмм-эквивалентов щавелевой кислоты H₂C₂O₄∙2H₂O:

24,560,1075=2,64 (мг-экв).

Количество оксида марганца (IV), эквивалентное количеству щавелевой кислоты H₂C₂O₄∙2H₂O:

2,64∙43,47 = 114,75 (мг) = 0,1147 (г),

%MnO₂ =(0,1147 * 100) / 0,1530 =74,97.

2-й способ

Количество миллиграмм-эквивалентов щавелевой кислоты H₂C₂O₄∙2H₂O:

30,00∙0,1075=3,2250 (мг-экв).

Количество миллиграмм-эквивалентов щавелевой кислоты H₂C₂O₄∙2H₂O, находящееся в избытке:

5,31∙0,1100=0,5841 (мг-экв).

Количество миллиграмм-эквивалентов щавелевой кислоты H₂C₂O₄∙2H₂O, вступившее в реакцию с оксидом марганца (IV):

3,2250-0,5841≈2,64 (мг-экв).

Количество миллиграммов оксида марганца (IV):

2,64∙43,47=114,75 (мг) = 0,1147 (г),

%MnO₂ = (0,1147*100)/0,1530=74,97.