Перманганатометрическое определение восстановителей

Цель работы: определить перманганатометрическим методом:

– проба А – массу Fe²⁺ или соли Мора (NH₄)₂SO₄ ∙ FeSO₄·6H₂O (г);

– проба Б – окисляемость водопроводной или технологической воды (мг О₂/л);

– проба В – массовую долю нитритов в пищевой добавке Е 250 (%).

Сущность работы. Перманганатометрическое титрование применяют преимущественно для определения веществ, играющих по отношению к KMnO₄ роль восстановителей, таких, как H₂O₂, NO₂^–, Fe²⁺, карбоновые кислоты, соединения с гидразогруппами R–NH–NH–R, для определения общей окисляемости воды и почвы (т. е. для определения суммы восстановителей, присутствующих в этих объектах).

Для этих целей используют прямое или обратное перманганатометрическое титрование в сильнокислой среде, которую создают добавлением раствора H₂SO₄. Фиксирование к. т. т. проводят без индикатора, поскольку первая лишняя капля раствора титранта KMnO₄, добавленная после точки эквивалентности, окрашивает раствор в розовый цвет.

Определение Fe²⁺ основано на реакции

Факторы эквивалентности Fe²⁺ и MnO₄^– определяются, исходя из полуреакций:

Fe3+ - е - = Fe2+	Þ f экв(Fe2+) = 1
	Þ f экв(MnO4–) =

Реакция окисления железа(II) перманганатом калия протекает быстро при комнатной температуре. Образующиеся при реакции ионы Fe³⁺ окрашивают раствор в желтый цвет, поэтому их маскируют, связывая в бесцветные фосфатные комплексы добавлением фосфорной кислоты. За счет этого переход окраски от бесцветной к розовой наблюдается более отчетливо.

Окисляемость воды определяется количеством окислителя (или эквивалентным количеством кислорода), затраченным на окисление примесей. Окисляемость характеризует загрязненность воды органическими компонентами, а также сульфитами, сульфидами, хлоридами, нитритами и выражается массой (мг) кислорода, расходуемого на окисление 1 л воды. Например, окисляемость воды в производстве алкогольных и безалкогольных напитков не должна превышать 3 мг О₂/л.

Определение основано на окислении восстановителей, находящихся в воде, перманганатом в кислой среде. Поскольку некоторые из восстановителей окисляются медленно, то применяют «двойное» обратное титрование. В анализируемую воду вводят точно отмеренный избыток стандартного раствора KМnО₄, затем – точно отмеренный избыток стандартного раствора щавелевой кислоты, которая взаимодействует с остатком KМnО₄. Не вступившую в реакцию щавелевую кислоту титруют раствором перманганата калия и по полученным результатам рассчитывают окисляемость воды:

Определение нитритов основано на реакции

+ + 6H⁺ = + 2Mn²⁺ + 3H₂O

Поскольку нитриты разлагаются в кислой среде с образованием оксидов азота

+ 2H⁺ = 2HNO₂ = NO↑ + NO₂↑ + H₂O

то при проведении перманганатометрического титрования в кислой среде изменяют порядок титрования на обратный (реверсивное титрование): стандартный раствор перманганата титруют анализируемым раствором нитрита.

Оборудование и реактивы: бюретка, пипетка Мора, мерная колба, коническая колба, мерный цилиндр (50–100 мл), стандартный раствор KMnO₄, 2 н. раствор H₂SO₄. Для анализа пробы А дополнительно: H₃РO₄ (конц.) в капельнице. Для анализа пробы В дополнительно: электроплитка.

Для анализа пробы Б: электроплитка, 0, 01 моль/л стандартный раствор H₂C₂O₄, 0, 01 моль/дм³ стандартный раствор KMnO₄, 2 моль/л раствор H₂SO₄, бюретка, пипетки Мора (10, 00 и 100, 00 мл), мерная колба (100, 0 мл), конические колбы для титрования из термостойкого стекла (250 мл), мерный цилиндр (10 мл), химический стакан (100 мл), часовое стекло, водопроводная или технологическая вода.