Курсовая работа (т): Определение ионов хлорида цинка, хлорида железа, хлорида натрия

2.5 Определение железа в растворе. Потенциометрическое титрование

) Титрование смеси 2-х восстановителей (Sn²⁺ и Fe²⁺) раствором К₂Сr₂О₇

Определение основано на предварительном восстановлении Fe³⁺ до Fe²⁺ хлоридом олова SnCl₂ и последующем титровании смеси двух восстановителей (Sn²⁺ и Fe²⁺) раствором К₂Сr₂О₇. При этом сначала титруется ион Sn²⁺, а затем Fe²⁺:

SnCl₄^2- + Cr₂O₇^2- + 14Н⁺ + 6С1^-→3SnCl₆^2- + 2Cr³⁺ + 7H₂О

6Fe²⁺ + Cr₂O₇^2- + 14H⁺→6Fe³⁺ + 2Cr³⁺ + 7H₂О

Кривая титрования характеризуется двумя скачками: первый соответствует окислению Sn²⁺, а второй окислению Fe²⁺. Объем (V₂-V₁) соответствует объему дихромата калия, израсходованному на титрование железа.

Реактивы:

Дихромат калия К₂Сr₂О₇, 0,1М (1/6 К₂Сr₂О₇) титрованный раствор. Хлорид олова SnCl₂, раствор с массовой долей 5%. Хлороводородная кислота НС1, разбавленный раствор (1:1).

Посуда:

Колба мерная (100 мл), пипетка (10 мл), цилиндр мерный (50 мл), бюретка (25 мл).

Аппаратура:

Установка для потенциометрического титрования, индикаторный электрод - платиновый, электрод сравнения - хлорсеребряный.

Выполнение работы:

. Приготовление раствора титранта. Рассчитывают массу навески К₂Сг₂О₇, необходимую для приготовления 100 мл 0,1М (1/6 К₂Сг₂О₇) раствора дихромата калия. Навеску взвешивают на аналитических весах, количественно переносят в мерную колбу вместимостью 100 мл, растворяют в небольшом объеме воды и доводят до метки водой.

2. Анализ исследуемого раствора. В мерную колбу вместимостью 100 мл отбирают анализируемый раствор, доводят до метки водой, тщательно перемешивают. Аликвоту 10 мл этого раствора переносят в электрохимическую ячейку, добавляют мерным цилиндром 50 мл разбавленного раствора (1:1) НСl и нагревают раствор почти до кипения. К горячему раствору прибавляют по каплям из бюретки раствор SnCl₂ до полного обесцвечивания, а затем еще 1-2 капли раствора SnCl₂.

Подготавливают к работе установку для потенциометрического титрования. В горячий раствор помещают платиновый электрод и замыкают цепь с помощью солевого мостика, заполненного насыщенным раствором КС1.

Бюретку заполняют раствором К₂Сг₂О₇, включают магнитную мешалку и титруют анализируемую смесь, приливая титрант медленно по каплям. После каждого приливания записывают объем титранта и показания прибора. Когда олово (П) будет оттитровано (первый скачок титрования), раствор К₂Сг₂О₇ приливают более крупными порциями (по 0,2 мл), а вблизи второго скачка титрования добавляют титрант снова по каплям. Строят интегральную и дифференциальную кривые титрования и находят объемы титранта, соответствующие первой (V₁) и второй (V₂) точкам эквивалентности. Титрование повторяют два-три раза. По полученным данным рассчитывают массу ионов Fe³⁺ в растворе.

2) Комплексонометрическое титрование раствором ЭДТА

Содержание железа (III) можно определить также комплексометрическим титрованием раствором ЭДТА (двунатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты - Na₂H₂Y). Образующийся при титровании комплексонат железа характеризуется константой устойчивости β_FeY- = 10^25,1.

Приборы и реактивы:

Установка для потенциометрического титрования; платиновый индикаторный электрод; хлорсеребряный электрод сравнения; пипетка вместимостью 1 мл; раствор СНзСООН, 50%-й; стандартный раствор ЭДТА, 0,05 М.; анализируемый раствор FeCl₃, ≈ 0,03 М.

Выполнение работы:

Раствор соли железа (III) в ячейке для титрования разбавляют 100 мл дистиллированной воды, добавляют 1 мл 50%-го раствора СН₃СООН, погружают в раствор электроды и измеряют ЭДС цепи. Прибавляют ЭДТА из бюретки порциями по 1 мл, измеряя ЭДС цепи. По кривой Е - V определяют точку эквивалентности. Содержание железа рассчитывают по формулам титриметрического анализа.

химический роданильный фотометрический нефелометрический

3. Методы определения хлора

.1 Нефелометрическое определение хлорид-ионов в электролите никелирования

Электролит никелирования имеет вид NiSO₄*7H₂O-200г/л, NaCl-20г/л,H₃BO₃-15-20г/л. Определение хлорид-ионов основано на измерении кажущейся оптической плотности взвеси хлорида серебра, образующегося по реакции:

Cl^-+Ag⁺=AgCl↓. Стабилизатором суспензии служит раствор желатина.

Посуда и реактивы:

- NaCl,стандартный раствор с содержанием Cl^- 0,5 мг/мл

HNO₃-0,1М раствор

AgNO₃,0,005М раствор

желатин 0,5%-й раствор.

- мерные колбы-50 и 100 мл

пипетка-2 мл

бюретка -25мл.

Аппаратура: абсорбциометр-нефелометр ЛМФ-69 или фотометр ЛМФ-72.М.1

Выполнение работы:

1) построение градуировочного графика. Для этого приготовляют серию разбавленных стандартных растворов NaCl в воде.

Для этого в мерную колбу на 100 мл пипеткой помещают 20 мл стандартного раствора NaCl доводят до метки водой и тщательно перемешивают (раствор 1). Приготовленный раствор наливают в бюретку. В мерные колбы на 50 мл вносят по 10 мл HNO₃, добавляют по 2 мл раствора желатина и разбавляют примерно до 25 мл водой. Затем добавляют по 10 мл AgNO₃, вводят в каждую колбу последовательно при перемешивании точно отмеренные объемы раствора 1 (из бюретки) = 10,8,6,4,2 мл. Каждый из стандартных растворов рекомендуется готовить не раньше, чем за 5 минут до начала измерений. Содержимое колб доводят до метки водой, тщательно перемешивают, оставляют стоять в темноте (AgCl на свету разлагается), затем переносят в кювету прибора (l = 5 см) и ровно через 5 минут после приготовления измеряют кажущуюся оптическую плотность раствора при зеленом светофильтре.

Измерения начинают с раствора, имеющего наиболее высокую концентрацию хлорид-ионов (10 мл раствора 1). Помещают растворов кювету прибора и измеряют кажущуюся оптическую плотность раствора. Таким же образом измеряют А_КАЖ остальных приготовленных растворов. Строят гралуировачный график в координатах А_КАЖ-lg c(Cl^-).

) анализ исследуемого раствора. В мерную колбу вместимостью 100 мл пипеткой помещают 2 мл анализируемого раствора, доводят до метки дистиллированной водой. В мерную колбу на 50 мл вносят 10 мл HNO₃,добавляют по 2 мл раствора желатина и разбавляют примерно до 25 мл водой. Затем добавляют по 10 мл AgNO₃ и 5 мл разбавленного анализируемого раствора, доводят до метки водой и перемешивают. Ровно через 5 минут измеряют кажущуюся оптическую плотность раствора.

По графику находят концентрацию хлорид-ионов в анализируемом растворе. Вычисляют массовую концентрацию хлорида натрия в исходном растворе электролита.

3.2 Кондуктометрическое титрование хлороводородной и уксусной кислот

Определение основано на последовательном взаимодействии с раствором сильного основания NaOH кислот, отличающихся друг от друга степенью ионизации. В первую очередь взаимодействует сильная кислота, что вызывает понижение электрической проводимости раствора вследствие связывания высокоподвижных водородных ионов. При титровании слабой кислоты, проводимость обычно возрастает, так как вместо слабого электролита образуется хорошо диссоциирующая соль. И наконец, после точки эквивалентности проводимость резко возрастает благодаря появлению в растворе гидроксильных ионов, обладающих высокой подвижностью. Объем щелочи V₁ соответствует оттитровыванию HCl, а объем V₂-оттитровыванию суммы HCl и СН₃COOH.

Посуда и реактивы:- NaOH-0,1М раствор

HCl-0,5М титрованный раствор

HNO₃-разбавленный раствор 1:1

- колбы мерные -50 мл и пипетки-10 мл

Аппаратура: установка для кондуктометрического титрования в комплексе с кондуктометром КЭЛ-1М.

Выполнение работы:

1) подготовка прибора к работе. Собирают установку для кондуктометрического титрования. Получают у лаборанта электролитическую ячейку и промывают платиновые электроды. Для этого наливают в ячейку азотную кислоту (1:1) до полного погружения электродов и выдерживают их в растворе 2-3 минуты. Затем кислоту сливают в склянку, в которой она хранится, а электроды и ячейку промывают под струей водопроводной воды, после чего дважды ополаскивают дистиллированной водой. Прибор включают в сеть и подготавливают его к работе. Бюретку моют и заполняют раствором NaOH.

) стандартизация раствора NaOH по HCl. В мерную колбу вместимостью 50 мл помещают 10 мл титрованного раствора HCl, доводят до метки водой и тщательно перемешивают. Отбирают 10 мл полученного раствора в электролитическую ячейку, добавляют дистиллированную воду до полного погружения электродов, включают магнитную мешалку и начинают титрование, приливая по 0,5 мл раствора NaOH. После приливания каждой порции титранта измеряют электрическую проводимость в растворе, титрование продолжают до тех пор, пока не обнаружат излом на кривой титрования, после чего снимают показания еще в 4-5 точках. По полученным данным строят кривую титрования в координатах показания прибора - объем титранта. Находят объем титранта в точке эквивалентности и рассчитывают концентрацию раствора NaOH.

) анализ исследуемого раствора: Исследуемый раствор, содержащий смесь HCl и СН₃COOH,помещают в мерную колбу вместимостью 50 мл и доводят до метки водой. Пипеткой отбирают 10 мл раствора в электролитическую ячейку, добавляют дистиллированную воду до полного погружения электродов и включают магнитную мешалку. Титруют раствором NaOH, приливая его порциями по 0,5 мл и в каждой точке записывая значения электрической проводимости раствора. Титрование прекращают после того, как будут обнаружены 2 излома на кривой титрования-то резкого падения показаний к плавному, а затем резкому росту значений. Строят кривую титрования, по которой находят V₁ и V₂-объемы титранта в первой и второй точках эквивалентности: V₁-нейтрализация HCl, а V₂- V₁- нейтрализация СН₃COOH.рассчитывают массу HCl и СН₃COOH во взятом на анализ образце.

.3 Потенциометрическое определение иодид- и хлорид-ионов в их смеси

Определение основано на последовательном осаждении I^- и Cl^- нитратом серебра AgNO_3. Вследствие различия в растворимости ПР(AgCl)=1,78*10^-10, ПР(Agl)=8,3*10^-17, в первую очередь оттитровываются иодид-ионы, а затем хлорид-ионы: в моменты завершения первой и второй реакций наблюдается резкое изменение потенциала серебряного электрода. Электродом сравнения служит насыщенный каломельный электрод. Так как Е_Н.К.Э>Е_AgI/I^-_,Ag, при титровании иодид-ионов индикаторный электрод подключают к клемме со знаком (-),а н.к.э. - клемме со знаком (+). Когда иодид-ионы оттитрованы и начинается реакция между ионами серебра и хлорида, потенциал индикаторного электрода становится больше потенциала н.к.э., поэтому необходимо переключить электроды к соответствующим клеммам: индикаторный электрод подключают к (+), а н.к.э - к (-), что следует учитывать при записи результатов.

Необходимо помнить, что равновесный потенциал индикаторного электрода устанавливается во времени. Поэтому показания потенциометра, особенно вблизи точки эквивалентности, следует фиксировать только после того, как ЭДС примет постоянное значение в пределах 0,1 мВ, после этого можно добавлять следующую порцию титранта.

Для уменьшения адсорбции иодид-ионов осадком Agl титрование ведут в присутствии постороннего электролита (обычно нитрата или ацетата бария). Соединительный мостик заполняют раствором сульфата калия, но не хлорида, во избежание диффундирования Cl^- из соединительного мостика в титруемый раствор.

Посуда и реактивы:- AgNO₃, 0,02М титрованный раствор.

Ва(NO₃)₂, 10%-й раствор

Na₂S₂O₃*5H₂O, насыщенный раствор

- мерные колбы-50 мл, пипетка-10 мл, мерный цилиндр-25 мл

Аппаратура: установка для потенциометрического титрования в комплексе с рН-метром в режиме милливольтметра.

Индикаторный электрод - серебряный,

электрод сравнения - н.к.э.

Выполнение работы: приготавливают к работе серебряный электрод. Очищают его от пленки галогенидов серебра, для чего опускают электрод в раствор Na₂S₂O₃*5H₂O на 10-15 минут, а затем тщательно промывают дистиллированной водой, высушивают поверхность электрода фильтровальной бумагой.

После этого собирают установку для титрования. Настраивают потенциометр в соответствии с инструкцией к прибору данного типа.

Анализируемый раствор смеси иодид- и хлорид-ионов доводят до метки водой в мерной колбе на 50 мл и тщательно перемешивают. Берут пипеткой 10 мл в стакан для титрования и прибавляют цилиндром 10 мл раствора Ва(NO₃)₂. Бюретку заполняют растворм AgNO₃. Включают магнитную мешалку и начинают ориентировачное титрование галогенидов, приливая из бюретки в стакан по 0,2 мл раствора AgNO₃.После каждой порции записывают объем прилитого раствора титранта и соответствующее ему значение ЭДС цепи (Е,мВ). При этом не следует забывать о переключении электродов в тио момент, когда ЭДС начнет изменяться в противоположном направлении.

Обнаружив два скачка потенциала, выполняют с новой порцией анализируемого раствора точное титрование, прибавляя раствор AgNO₃ по 0,1 мл, а около точки эквивалентности - по 2 капли. По данным, полученным в результате второго титрования, строят две кривые: в координатах Е-V(AgNO₃) и дифференциальную в координатах ΔЕ/ΔV - V(AgNO₃). Находят объемы в точках эквивалентности, V₁ соответствует объему AgNO₃,затраченному на титрование I^-, а V₂- объему AgNO₃,затраченному на титрование суммы I^- и Cl^-. Разность V₂- V₁ дает объем раствора AgNO₃,затраченному на титрование Cl^-. Рассчитывают массу иодид- и хлорид-ионов в исходной смеси.

3.4 Фотометрическое определение по окраске роданоферрата (III)

Используется реакция обмена между роданидом ртути (II) и хлорид ионами, приводящая к образованию комплексного хлорида ртути (II) и вытеснению роданид ионов. Последние определяют колориметрически в виде роданоферрата. Так можно определить до 0,05мг/л хлорид ионов. Число мешающих ионов очень велико: мешают все ионы, образующие комплексы с ртутью (II); их можно определить этим же способом.

Реактивы:

Hg(SCN)₂ ,насыщенный 0,07%-й раствор

- Fe(ClO₄)₃, 6%-й раствор в 4н хлорной кислоте. Этот раствор может быть приготовлен следующим образом: растворяют 14,0 г Fe в разбавленной HNO₃, прибавляют 120 мл HClO₄ и выпаривают до появления белых паров последней. Продолжают нагревать, пока раствор не станет пурпурный, и тогда разбавляют водой до 1000 мл

Мерные колбы на 50 мл

Мерная колба на 1000 мл

Пипетки градуированные на 10,5 и 2 мл

Аппаратура: фотоэлекроколориметр

Выполнение работы: В мерную колбу на 50 мл помещают 10 мл анализируемого раствора, содержащего 5 мг/л Cl^-, прибавляют 5 мл 60%-й HClO₄, 1 мл раствора Hg(SCN)₂ и 2 мл раствора Fe(ClO₄)_3. Разбавляют водой до 50 мл, перемешивают, дают постоять 10 минут и определяют оптическую плотность при λ=480нм.

3.5 Фотометрическое определение по цвету хлорферрата (III)

Бесцветные ионы Fe³⁺ образуют с хлорид ионами жёлтые комплексные соединения FeCl²⁺, поглощающие ультрафиолетовое излучение. Оптимальная концентрация - 5 мг/л хлорид ионов.